9 Опишите способы пуска двигателя постоянного тока, дайте определение понятию «пусковая диаграмма двигателя постоянного тока».

В установившемся режиме работы ток якоря ДПТ НВ определяется по формуле:

При пуске, когда скорость вращения якоря ω равна нулю, ЭДС якоря также равна нулю, что вызывает увеличение тока якоря при пуске:

Пусковой ток при этом определяется выражением:

Так как сопротивление якоря ДПТ обычно имеет величину от долей Ома до нескольких Ом, то кратность пускового тока составляет I_П = (3 – 20)I_НОМ. Первая цифра в скобках соответствует двигателям малой мощности, вторая – двигателям большой мощности.

Увеличение пускового тока в двигателях малой мощности не вызывает опасных последствий, так как кратность тока невелика, а продолжительность процесса пуска небольшая. Поэтому двигатели малой мощности (до 1 кВт) пускают в ход непосредственным включением в сеть. У двигателей мощностью более 1 кВт кратность пускового тока гораздо выше, а время разгона якоря продолжительней. Большая кратность пускового тока вызывает сильное искрение на коллекторе, и может привести к резкому падению напряжения питающей сети, что может плохо отразиться на работе других потребителей энергии, включенных в ту же сеть. Поэтому для пуска двигателей мощностью более 1 кВт принимают специальные меры для ограничения пускового тока. Обычно это пусковые реостаты, включенные последовательно в цепь якоря.

Для пуска двигателя большой мощности использование пусковых реостатов нецелесообразно из-за больших размеров реостатов и больших потерь в них. Поэтому такие двигатели запускаются методом понижения напряжения.

Пусковой диаграммой называется совокупность двух и более искусственных характеристик, используемых при пуске двигателя (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Пусковая диаграмма и схема пуска ДПТ НВ

Двигатель запускается по искусственной характеристике 1. При включении ток и момент двигателя ограничиваются до допустимого уровня

суммарным сопротивлением ступеней R₁ и R₂. При скорости ω₁, когда ток в цепи якоря уменьшается до значения ключом К₁ закорачивается ступень R₁, и двигатель переходит на искусственную характеристику 2, соответствующую включению в цепь якоря ступени R₂.. При скорости ω₂ ключом К₂ закорачивается ступень R₂, и двигатель выходит на естественную характеристику 3, по которой продолжает разгон до номинальной скорости.

10 Приведите и поясните схемы включения асинхронного двигателя и п-образную схему замещения асинхронного двигателя.

Схемы включения АД с фазным и короткозамкнутым ротором представлены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схемы включения АД

Трехфазный АД имеет трехфазную обмотку статора, которая подключается к сети переменного тока и создаёт в двигателе вращающееся магнитное поле, и обмотку ротора, которая может быть выполнена по двум вариантам. Первый вариант – это фазный ротор, его обмотка выполнена из медного провода и имеет выводы на три контактных кольца, с помощью которых осуществляется контакт с внешними цепями. Двигатель с таким ротором имеет дополнительные возможности по регулированию координат, в первую очередь момента, схема его включения приведена на рисунке 3.1,а.

Второй вариант – АД с короткозамкнутым ротором. Его обмотка выполняется заливкой алюминия в пазы сердечника ротора и представляет собой конструкцию типа “беличье колесо”. Двигатель с короткозамкнутым ротором является более простым, дешевым и надежным. Схема его включения приведена на рисунке 3.1,б.

Для получения выражений электромеханической и механической характеристик АД используется его схема замещения, в которой ток, ЭДС и параметры цепи ротора приведены к цепи статора, что позволяет изобразить эти две цепи на схеме электрически связанными, хотя в действительности связь между ними осуществляется через электромагнитное поле. Приведение параметров производится с помощью коэффициента трансформации АД по ЭДС.

На рисунке 3.2 представлена П-образная схема замещения АД.

Рисунок 3.2 – П-образная схема замещения АД

Эта схема может использоваться для вывода формул статических характеристик АД. На схеме приняты следующие обозначения: U_1Ф - действующее значение фазного напряжения сети; I₁, I_μ, I'₂ – фазные токи статора, намагничивания и приведенный ток ротора; R₁ – суммарное активное сопротивление фазы статора; R'₂ – приведенное суммарное активное сопротивление фазы ротора; x₁ и x'₂ - индуктивные сопротивления фазы статора и приведенное фазы ротора; R_μ и x_μ - параметры цепи намагничивания; S – скольжение АД.