С помощью пускового реостата (а) и пусковых сопротивлений (б)

Схема пуска двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 1.70. На рисунках 1.70 следующие обозначения:

R_п. – пусковой реостат, при пуске введён, после разгона – вывести (включается R_п для ограничения ), – регулировочный реостат, который включается в цепь обмотки возбуждения для поддержки постоянного напряжения или для его изменения, R_ра – регулируемое сопротивление в цепи обмотки якоря – при пуске введено. В этом случае обмотка возбуждения оказывается включенным на полное напряжение сети и пуск происходит при Ф_{δ max}, при ограниченном I_a.

Рис. 1.71. Зависимость и

От времени при пуске двигателя

При пуске необходимо ограничить пусковые токи, которые особенно в мощных машинах могут достигать недопустимых величин.

При этом необходимо знать, что главным ограничителем тока в двигателе в рабочем режиме является э.д.с, возникаемая в двигателе при вращении и направленная против тока двигателя.

Во время пуска эта э.д.с. при n=0; E_а=0 равна нулю или мала в начале процесса разгона двигателя.

Поэтому нужно создать условия для её возникновения и роста без последствий для конструкции машины.

Одним из условий является условие ограничения пускового тока в начале пуска.

Вторым условием является создание необходимого момента.

Итак, для пуска необходимо:

1. создать необходимый М_п;

2. ограничить I_п.

Возможны три способа пуска двигателя в ход:

1. прямой пуск;

2. реостатный;

3. пуск при пониженном напряжении.

В момент пуска n=0; E_а=0.

Рассмотрим все способы пуска:

1. Прямой пуск осуществляется при полном напряжении сети.

Применяется в маломощных двигателях с малым моментом инерции, например, для микродвигателей постоянного тока.

В маломощных двигателях сопротивление обмотки якоря вследствие малых сечений витков обмотки имеет такую величину, при которой начальный пусковой ток

, (1.171)

при n = 0.

Малый момент инерции двигателя позволяет быстро (за 1 – 2 с) разогнаться до номинальных оборотов и создать необходимую противоэ.д.с. для ограничения тока. Начальный скачок пускового тока непродолжителен и не имеет негативных последствий для двигателя.

2. Пуск при пониженном напряжении преследует ту же цель ограничения пускового тока. Этот метод обладает существенным недостатком. Он требует отдельного регулируемого источника напряжения не нашел поэтому широкого применения. Пуск при пониженном напряжении осуществляется в системе Г–Д.

3. Реостатный пуск нашел широкое применение в качестве простого и дешевого устройства для пуска двигателей

. (1.172)

В машинах средней и большой мощности R^*_a ≈ 0,02…0,1 и при прямом пуске пусковой ток может достигать совершено недопустимых величин

≈ (50…10)I_н. (1.173)

При таких токах возможно механическое повреждение обмотки от электромагнитных сил и разрушение двигателя.

Самым распространенным является пуск с помощью пусковых сопротивлений. В цепь якоря при пуске вводят пусковые сопротивления, такие, чтобы I_n ≤ (1,5…1,7)I_н,

I = . (1.174)

С этой же целью регулировочное сопротивление в цепи возбуждения при пуске выводится, пуск осуществляется при максимальном потоке.

Нельзя допускать разрыва цепи параллельного возбуждения, скорость быстро увеличивается («разнос» двигателя) по следующим причинам.

Поток быстро уменьшается, хотя и поддерживается вихревыми токами, индуктируемыми в ярме.

Согласно выражению для скорости при постоянном напряжении питания уменьшение потока (уменьшение знаменателя) приводит к увеличению оборотов двигателя.

К тому же быстро уменьшается противоэ.д.с. , которая ограничивает ток. Ток быстро нарастает. Возникает круговой огонь по коллектору. Машина может выйти из строя. По этой причине в обмотках возбуждения никогда не ставят предохранителей и выключателей.

При пуске (рис. 4.3.) подвижный контакт П пускового реостата стоит на холостом контакте 0 и цепь двигателя разомкнута ( ).

Пуск с помощью пускового реостата может быть следующим образом:

В начальный момент пуска ( ) подвижный контакт П с помощью рукоятки переводится на контакт 1. В начальный момент пуска если n=0, то , так как E_а = С_еФ_δn = 0.

Цепь обмотки возбуждения ОВ подключена к неподвижной контактной дуге Д, по которой скользит контакт П во время пуска чтобы во время пуска цепь возбуждения была под полным напряжением.

Пуск необходимо осуществлять при постоянном и максимальном потоке ДПТ. Поэтому и должны быть максимальными и постоянными, ибо при этом будет развиваться максимальный пусковой момент М = С_мФ_δI_а при токах , ограниченных полным сопротивлением пускового реостата .

С этой же целью регулировочное сопротивление в цепи возбуждения при пуске выводится, пуск осуществляется при максимальном потоке.

При положении контакта пускового реостата П на контакте 1 (t=0) возникают токи и , а также момент М = С_мФ_δI_а, соответствующий этим токам.

Если этот момент будет больше М> , то ДПТ будет увеличивать скорость от нулевой до некоторого значения.

При вращении в ДПТ будет индуктироваться э.д.с. E_а=С_еФn, пропорциональная частоте вращения Е n.

Ток, определяемый равенством

(1.175)

будет уменьшаться по экспоненциальному закону. Момент М = С_мФ_δI_а, развиваемый при пуске также будет уменьшаться в силу постоянства магнитного потока при пуске по экспоненциальному закону (рис. 4.4)

Когда ток достигнет значения контакт П пускового реостата переведется в положение 2.

Ток вследствие малой индуктивности якоря мгновенно возрастет, увеличится также момент М = С_мФ_δI_а, будут увеличиваться обороты двигателя, возрастет E_а = С_еФn. Вследствие роста E_а которая является главным ограничителем тока, снова будут уменьшаться по экспоненциальным законам ток до и момент М.

Процесс пуска будет продолжаться до полного выведения реостата. Число ступеней пуска равно числу ступеней выводимого реостата и зависит от мощности запускаемого двигателя. Чем больше мощность, момент инерции двигателя, тем меньше сопротивление его обмотки якоря. Тем больше требуется ступеней при пуске. Главным недостатком реостатного пуска является невозможность его автоматизации.

Пуск с помощью пусковых сопротивлений (рис. 4.3, б) осуществляется аналогично, но в автоматическом режиме. В этом его существенное преимущество перед реостатным пуском.

Контакторы К1, К2, К3, которые шунтируют по очереди ступени пускового сопротивления могут управляться автоматически. В двигателях малой мощности число ступеней равно 1…2 В двигателях большой мощности число контакторов может быть увеличено. Рассмотрим характеристики двигателя параллельного возбуждения, которые определяют его возможности и рабочие свойства.

Отметим, что при отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря характеристики называются естественными. Основная характеристика двигателя – механическая или n = f (M) при U_н = const, i_вн = const.

или . (1.176)

Рис. 1.72. Виды естественных скоростных