2.3.2. Пуск двигателей постоянного тока

Пуск двигателей постоянного тока осуществляется тремя способами: прямым включением в сеть, с помощью пускового реостата и при пониженном напряжении в цепи якоря.

Прямой пуск

В этом случае обмотки двигателя включаются на полное напряжение сети. Это наиболее простой способ. Уравнения, описывающие переходный процесс при включении обмотки якоря, можно записать в следующем виде:

. (2.23)

Ток якоря после включения возрастает и когда достигает максимального значения , то и . (2.24)

Учитывая, что при этом n  0 и (см. рис. 2.26), определим максимальное значение тока при пуске, которое называется пусковым током в виде

. (2.25)

Так как сопротивление обмотки якоря невелико, то при U=U_н пусковой ток равен .

Пример. =10 кВт; U_н=110 В; I_н=108 А; R_a=0.08 Ом.

а .

При дальнейшем разгоне двигателя n увеличивается, е_a растет, а i_a уменьшается до тех пор, пока не наступит установившийся режим, как это видно из рис. 2.26.

Вследствие больших пусковых токов наблюдается сильное искрение на коллекторе, которое может перейти в круговой огонь; возникают большие моменты на валу. Поэтому прямой пуск применяется в двигателях, мощностью до сотен ватт, у которых пусковой ток не превышает (510)I_н, а время пуска 1-2с.

Реостатный пуск

Этот способ пуска является наиболее распространенным. Для уменьшения пускового тока в цепь обмотки якоря включают добавочное сопротивление – пусковой реостат. Тогда

. (2.26)

Величина R_п выбирается такой, чтобы . Регулировочный реостат при пуске полностью выведен (R_р=0).

Пусковые реостаты выполняются металлическими, секционными. Это значит, что сопротивление R_п изменяется дискретно, ступенями. Зависимость i_a и n от времени при двухступенчатом пуске представлена на рис. 2.28.

Здесь временем, за которое ток достигает I_{п max}, из-за его малости, пренебрегаем. С увеличением частоты вращения n ток в обмотке якоря i_a уменьшается и при достижении заданной величины

=(1.11.3)I_н

сопротивление R_п уменьшается на одну ступень. Величины сопротивлений ступеней пускового реостата выбираются так, чтобы и на всех ступенях реостата были одинаковыми, как это показано на рис. 2.28.

По условиям нагрева пусковой реостат рассчитывается на кратковременную работу под током.

Остановка двигателя производится отключением от сети. Схема должна быть такой, что бы цепь обмотки возбуждения при этом не размыкалась, а оставалась замкнутой на обмотку якоря.

Пуск при пониженном напряжении

В установках большой мощности пусковой реостат становится очень громоздким и в нем возникают большие потери энергии, особенно при частых пусках. В этом случае обычно прибегают к безреостатному пуску уменьшением напряжения, подводимого к обмотке якоря от отдельного источника с регулируемым напряжением (отдельный генератор постоянного тока, регулируемый выпрямитель). Обмотку возбуждения при этом необходимо подключить к независимому источнику постоянного тока. Наибольшее распространение получила система генератор-двигатель (Г-Д). Она применяется обычно не только для пуска, но для регулирования частоты вращения двигателя и будет рассмотрена более подробно ниже.