10 Расчет пусковых и тормозных устройств электродвигателей

10.1 Электродвигатели постоянного тока параллельного и независимого возбуждения

10.1.1Пусковые резисторы (сопротивления)

При пуске двигателя с параллельным возбуждением необходимо выполнить два основных условия: не допустить чрезмерно большого пускового тока, опасного для обмотки якоря, щеточных контактов и коллектора; обеспечить пусковой момент, необходимый для разгона двигателя с механизмом. Эти условия обеспечиваются над­лежащим выбором пускового резистора.

При неподвижном якоре (n=0) индуцированная в об­мотке якоря эдс равна нулю, поэтому при пуске двига­теля без пускового резистора Rп ток в обмотке якоря

где Rя — сопротивление якоря, включающее сопротивление обмотки якоря, добавочных полюсов и щеток;

U — напряжение сети. Так как в машинах постоянного тока сопротивление якоря составляет десятые и даже сотые доли Ома, то в случае непосредственного пускa двигателя в ход при полном напряжении сети ток якоря будет недопустимо большим. Поэтому пуск двигателя путем включения якоря на полное напряжение сети применяется только для двигателей малой мощности, имеющих сравнительно большое внутреннее сопротивление.

Во всех прочих случаях ток в цепи якоря при пуске двигателя в ход ограничивают, включением в цепь якоря пускового резистора. При этих условиях ток в цепи якоря

По мере увеличения частоты вращения якоря сопро­тивление пускового резистора (рис. 10.1) следует умень­шить, так как будет возрастать эдс, индуцируемая в якоре. Снижением сопротивления резистора при пуске, а также надлежащим выбором его значения добиваются того, что пусковой ток и момент двигателя за время пуска колеблются в заданных пределах, обеспечивая требуемые условия разгона исполнительного механизма.

R₁, R₂ и т.д. (рис 10.1) будем называть сопротивлениями ступеней, r₁ , r₂ и т. д. — резисторами секций. Рассчиты­вают эти резисторы двумя методами графическим и аналитическим. При графическом расчете пускового резистора строят пусковую диаграмму (рис. 10.2), по горизонтальной оси которой откладывают пусковые моменты или токи: максимальный М₁(I₁) и минимальный M₂(I₂) моменты двигателя в конце разгона на любой из ступеней сопротивления, который обычно называют переключающим моментом.

из ступеней сопротивления, который обычно называют переключающим моментом. Моменты M1(I₁) и M2(I₂) для двига­телей постоянного тока обычно принимают:

М₁=(200-250)% от M_H; I₁= (200-250)% от I_н; М₂= (110-120)% от М_н; I₂= (110-120) % от I_н.

Рис. 10.1. Схема включения пусковых сопротивлений.

Рис. 10.2. Пусковые характеристики двигателя.

где М_н (I_н) — номинальный момент и ток двигателя, которые в данном случае принимаются равными нагрузочному М_с, т. е. М_н = М_с; I_н=I_с.

Rя принимается по каталогу или определяется по формуле

Н а вертикальной оси в определенном масштабе откладывают частоту идеального холостого хода n₀, которую можно определить по формуле

Г де _н — кпд двигателя при номинальной нагрузке; I_н – номинальный ток двигателя.

Из точки, соответствующей номинальному моменту, проводят перпендикуляр М_н а, откладывают на нём в масштабе частоту вращения якоря n_н и получают точку б (рис. 10.2 )

Соединяя прямой точку б с точкой идеального холостого хода n₀ , получают естественную механическую характеристику двигателя n₀ б.

Отрезок аб между горизонтальной прямой n₀a и естественной механической характеристикой n₀б , соответствует сопротивлению якоря R_Я.

Прямая 1n₀ будет первой характеристикой, соответствующей полному сопротивлению резистора. С точки1 начинается разгон двигателя. При достижении двигателем переключающего момента М₂ первую секцию резистора выключают, что изобразится горизонталью, проведенной через точку 2. При пересечении этой горизонтали с перпендикуляром М1а^/ находится точка 3 второй искусственной характеристики.

Отрезок гд в масштабе сопротивлений и дает сопротивление первой секции резистора. Дальнейшее построение характеристик ясно из рис. 10.2. Отрезки дг, гв, вб соответствуют сопротивлению отдельных секций пускового резистора в порядке их замыкания.