Вопрос 46. Пусковые свойства асинхронных двигателей. Пуск двигателя с фазным ротором. Схема и процесс пуска.

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока I_п или его кратностью I_п/ I_ном и значением пускового момента М_п или его кратностью М_п/М_ном. Двигатель, обла­дающий хорошими пусковыми свойствами, развива­ет значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном дви­гателе сопряжено с определенными трудностями. В начальный момент пуска скольжение s = 1, по­этому, пренебрегая током х.х., пусковой ток можно определить подставив s = 1:

I_п = U₁/.

Пусковой момент по

M_п =

Улучшить пуско­вые свойства двигателя можно увеличением актив­ного сопротивления цепи ротора r₂‘, так как в этом случае уменьшение пускового тока сопровождается увеличением пускового момента. В то же время на­пряжение U₁ по-разному влияет на пусковые пара­метры двигателя: с уменьшением U₁ пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно уменьшается пусковой момент. Целесообразность применения того или иного способа улучшения пусковых свойств двигателя определяется конкретными условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые предъявляются к его пусковым свойствам. Помимо пусковых значений тока I

п и момента М_п пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стои­мость и надежность пусковой ап­паратуры и потерь энергии в ней).

Пуск двигателя с фазным ротором.

Наличие контактных колец у двигателей с фазным ро­тором позволяет подключить к обмотке ротора пусковой реостат. При этом активное сопро­тивление цепи ротора увеличива­ется до значения R

2 = r₂‘ + r_д‘, где r_д‘ — электрическое сопротивление пускового реостата, приве­денное к обмотке статора. При выборе сопротивления пускового реостата r_доб исходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при значи­тельном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пускового реостата r_до6 выбирают таким, чтобы обеспечить наибольший пус­ковой момент; если же двигатель включают при небольшом нагрузочном моменте на валу, когда пусковой момент не имеет решающего значения для пуска, оказы­вается целесообразным сопротивление ПР r_доб выбирать несколько больше значения, соответствующего наибольшему пусковому мо­менту. В этом случае пусковой момент оказывается несколько меньшим наибольшего значения М _п.mах, но зато пусковой ток значительно уменьшается.

Вопрос 47. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Различные способы пуска, их схемы, достоинства и недостатки.

Пуск непосредственным включением в сеть. Этот способ пуска, отличаясь простотой, имеет существенный не­достаток: в момент подключения двигателя к сети в обмотке ста­тора возникает большой пусковой ток, в 5—7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При небольшой инерционности ис­полнительного механизма частота вращения двигателя быстро достигает установившегося значения и пусковой ток также быстро спадает, не вызывая перегрева обмотки статора. Но такой значи­тельный бросок тока в питающей сети может вызвать в ней замет­ное падение напряжения. Однако этот способ пуска благодаря своей простоте получил наибольшее применение для двигателей мощностью до 38—50 кВт и более (при достаточном сечении жил токоподводящего кабеля). При необходимости уменьшения пуско­вого тока двигателя применяют какой-либо из способов пуска короткозамкнутых двигателей при пониженном напряжении.

Схема непосредственного включения в сеть (а) и графики изменения тока и момента при пуске (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Пуск при пониженном напряжении.

Пусковой ток двигателя пропорционален подведенному напряже­нию U1, уменьшение которого вызывает соответствующее умень­шение пускового тока.

Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмоток статора треугольником, можно применить пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник. В момент подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. При этом фазное напряжение на статоре понижается в

раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фаз­ных обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении этих же обмоток треугольником линейный ток больше фазного в раз. Следовательно, переключив обмотки статора звездой, мы добиваемся уменьшения линейного тока в () 2 = 3 раза. После того как ротор двигателя разгонится до частоты вра­щения, близкой к установившейся, переключатель быстро перево­дят в положение «треугольник» и фазные обмотки двигателя ока­зываются под номинальным напряжением.

Рассмотренный способ пуска имеет существенный недостаток — уменьшение фазного напряжения в раз сопровождается уменьшением пускового момента в три раза, так как, согласно (13.19), пусковой момент асинхронного двигателя прямо пропор­ционален квадрату напряжения U₁. Такое значительное уменьше­ние пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу.

Схема включения (а) и графики изменения мо­мента и тока (фазного) при пуске (б) асинхронного двига­теля с короткозамкнутым ротором переключением обмот­ки статора со звезды на треугольник

Более универсальным является способ с понижением подводимого к двигателю напряжения посредством реакторов (реактивных катушек — дросселей). При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 7. При этом ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, на которых происходит падение напряжения jх_р (где х_р — индуктивное сопротивление реактора, Ом). В резуль­тате на обмотку ста­тора подается пони­женное напряжение. После разгона ро­тора двигателя включают рубиль­ник 2 и подводимое к обмотке статора напряжение оказы­вается номиналь­ным. Недостаток это­го способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U

/₁/ U_1ном раз сопровождается уменьшением пускового момента М_п в (U^/₁/ U_1ном)² раз.

Схемы реакторного (а) и автотранс­форматорного (б) способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

При пуске двигателя через понижающий автотрансформа­тор вначале замыкают рубильник 1, соединяющий обмотки автотрансформатора звездой, а затем включают рубиль­ник 2 и двигатель оказывается подключенным на пониженное напряжение U

/₁ . При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в К_А раз, где К_А — ко­эффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока в питающей двигатель сети, т. е. тока на входе автотрансформатора, то он уменьшается в К²_А раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток меньше вторичного в К_А раз и поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет К

АК_А = К²_А раз. После первоначального разгона ротора двигателя рубильник 1 размыкают и автотрансформатор превращается в реактор. При этом напряжение на выводах обмотки статора несколько повышается, но все же остается меньше номинального. Включением ру­бильника 3 на двигатель подается полное напряжение сети. Таким образом, автотрансформаторный пуск проходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводится напряжение U₁ = (0,50÷0,60)U_1ном, на второй — U₁ = (0,70÷0,80)U_1ном и, наконец, на третьей ступени к двигателю подводится номинальное напря­жение U _1ном.

Как и предыдущие способы пуска при пониженном напряже­нии, автотрансформаторный способ пуска сопровождается умень­шением пускового момента, так как значение последнего прямо пропорционально квадрату напряжения. С точки зрения уменьше­ния пускового тока автотрансформаторный способ пуска лучше реакторного, так как при реакторном пуске пусковой ток в пи­тающей сети уменьшается в U^/₁/ U_1ном раз, а при автотрансформа­торном — в (U^/₁/ U_1ном)² раз.

Вопрос 48. Короткозамкнутые АД с улучшенными пусковыми характеристиками. Двигатель с глубокими пазами пазами на роторе и с двумя клетками на роторе. Конструкция, принцип действия, достоинства и недостатки.

Двигатель с глубокими пазами на роторе. От обычного асинхронного двигателя этот двигатель отличается тем, что у него пазы ротора сделаны в виде узких глубоких щелей, в которые уложены стержни обмотки ротора, представляющие собой узкие полосы. С обеих сторон эти стержни приварены к замыкающим кольцам. Обычно глубокий паз имеет соотношение размеров h_п/ b_п = 9÷10, где h_п, b_п — высота и ширина паза.

В момент включения двигателя, когда частота тока в роторе имеет наибольшее значение (f₂ = f₁), индуктивное сопротивление нижней части каждого стержня значительно больше верхней. Объясняется это тем, что нижняя часть стержня сцеплена с большим числом магнитных силовых линий поля рассеяния. Почти весь ток ротора проходит по верхней части стержня, поперечное сечение которой намного меньше сечения всего стержня. Это равноценно увеличению активного сопротивления стержня ротора, что, как известно, способствует росту пускового момента двигателя и некоторому ограни­чению пускового тока. Таким образом, двигатель с глубокими пазами на роторе об­ладает благоприятным соотношением пусковых параметров: большим пусковым моментом при сравнительно небольшом пус­ковом токе.

Двигатель с двумя клетками на роторе. Еще лучшими пусковыми свойствами обладают асинхронные двигатели с двумя короткозамкнутыми клетками на роторе: рабочей клеткой 1, стержни которой расположены в ниж­нем слое, и пусковой клеткой 2, стержни которой расположены в верхнем слое, ближе к воздушному зазору.

В момент пуска двигателя ток ротора проходит в основном по верхней (пусковой) клетке, обладающей малым индуктивным со­противлением. При этом плотность тока в стержнях пусковой клетки намного больше плотности тока в стержнях рабочей клетки. Повышенное активное сопротивление этой клетки обеспечивает двигателю значитель­ный пусковой момент при пони­женном пусковом токе. По мере увеличения частоты вращения ро­тора уменьшается частота тока в роторе, при этом индуктивное со­противление рабочей клетки уменьшается, и распределение плотности тока в стержнях пусковой и рабо­чей клеток становится почти оди­наковым. В итоге происходит пере­распределение вращающего момента между клетками: если в начальный период пуска момент создается главным образом токами пусковой клетки, то по окончании периода пуска вращающий момент создается в основном токами рабочей клетки. Максимальное значение момента пусковой клетки вследствие ее повышенного активного сопротивления смещено в сторону скольжений, близких к единице. Вращающие моменты от обеих клеток направлены в одну сторону, поэтому результирующий момент двигателя равен сумме моментов пусковой М_пк и рабочей М_раб.к клеток М = М_п.к + М_раб.к

Двигатели с двумя клетками на роторе по сравнению с асин­хронными двигателями обычной конструкции имеют повышенную стоимость, что объясняется сложностью конструкции.

22 Пуск трехфазных асинхронных двигате­лей с фазным и короткозамкнутым ротором.

Самым простым способом пуска асинхронных двигателей является прямое включение их в сеть. Однако при этом в момент пуска в цепи двигателя возникает большой пусковой ток, который значительно превышает номинальный. В мало­мощной сети этот ток может вызвать кратковременное пони­жение напряжения, что отражается на работе других потреби­телей энергии, включенных в эту сеть. Поэтому непосредствен­ным включением в сеть запускают только двигатели малой мощности. При запуске двигателя большой мощности необ­ходимо уменьшить пусковой ток. Для уменьшения пускового тока используют ряд способов. Рассмотрим некоторые из них.

Запуск двигателей с фазным ротором

Запуск двигателя с фазным ротором уже был кратко рас­смотрен в разд. 8.5, а применяемая для этого схема включе­ния изображена на рис. 8.7. Двигатели данного типа облада­ют очень хорошими пусковыми характеристиками. Для уменьшения пускового тока обмотка ротора замыкается на пусковой реостат. При включении реостата в цепь обмотки ротора ток в этой обмотке уменьшается, а следовательно, умень­шается и ток в обмотке статора, а также ток, потребляемый двигателем от сети.

Таким образом, при включении актив­ного сопротивления в цепь ротора уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. После достижения рото­ром нормальной скорости реостат полностью выводится, т. е. обмотка ротора замыкается накоротко.

Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором

Для уменьшения пускового тока можно на время пони­зить напряжение на зажимах статора, включив для этого

последовательно с его обмоткой трехфазное индуктивное со­противление (рис. 8.9).

При пуске замыкается рубильник Р₁, и к обмоткам ста­тора последовательно подключаются индуктивности. Это зна­чительно уменьшает пусковой ток.

Когда скорость двигателя приближается к номинальной, замыкается рубильник Р₂ — он закорачивает катушки ин­дуктивности, и статор включается на полное напряжение сети. Уменьшение пускового тока, вызванное понижением напря­жения на статоре, вызывает уменьшение пускового момента пропорционального квадрату напряжения на статоре. Напри­мер, при таком пуске уменьшение пускового тока в 2 раза будет сопровождаться уменьшением пускового момента в 4 раза. Для понижения напряжения на статоре вместо ин­дуктивных сопротивлений можно использовать активные со­противления реостатов, но это менее выгодно, так как связа­но с дополнительными потерями энергии в реостатах.

Мощные двигатели часто запускают с помощью автотранс­форматора (рис. 8.10).

Следовательно, понижение напряжения автотрансформатором в к раз уменьшает пусковой ток в сети в к² раз. В то же время пусковой момент, пропорциональный квадрату напря­жения, уменьшается в k² раз. Таким образом, благодаря при­менению автотрансформатора начальный вращающий момент уменьшается пропорционально линейному пусковому току, тогда как при поглощении части напряжения сопротивлени­ем момент уменьшается пропорционально квадрату пуско­вого тока.

Понижение напряжения на статоре на время пуска мож­но осуществить также посредством временного переключе­ния обмоток статора, нормально работающих при соедине­нии треугольником, на соединение звездой. При пуске об­мотки статора соединяются звездой, благодаря чему фазное

напряжение уменьшается в корень из 3-х раз. Во столько же раз умень­шается и фазный пусковой ток:

Таким образом, переключение на звезду уменьшает пус­ковой линейный ток в 3 раза:

Практически такое переключение выполняется с помощью простого трехполюсного переключателя (рис. 8.11),

Этот способ запуска может быть применен для двигателя, обмотки статора которого при питании от сети данного на­пряжения нормально должны быть соединены треугольни­ком.

Общим недостатком способов запуска асинхронных дви­гателей понижением напряжения на статоре и переключе­нием обмоток статора со звезды на треугольник является значительное снижение пускового момента, который пропор­ционален квадрату фазного напряжения. Поэтому все эти способы запуска можно использовать только в тех случаях, когда двигатель запускается не под полной нагрузкой.

Реверсирование — это изменение направления вращения ротора двигателя. Как известно, направление вращения ро­тора зависит от направления вращения магнитного поля ста­тора, поэтому для изменения направления вращения ротора следует изменить последовательность фаз (см. разд. 8.3). На практике это осуществляется путем перемены мест любых двух фаз. Для этого часто используют трехполюсные пере­ключатели (рис. 8.12):

2.12. Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором

Пусковые свойства двигателя определяются главным образом значением пускового тока и моментаили их кратностямии. Двигатель с хорошими пусковыми свойствами развивает значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе, но такое сочетание пусковых параметров сопряжено с определенными трудностями. Помимо этого пусковые свойства двигателей оцениваются по продолжительности и плавности пуска, сложности пусковой операции, ее экономичности.

В асинхронных двигателях с фазным ротором можно влиять на пусковые характеристики введением в цепь ротора на время пуска пускового реостата. Тогда сопротивление фазы ротора складывается собственного сопротивления обмотки и пускового реостата:

.Максимальное значение сопротивление пускового реостата выбирают соответствующим максимальному моменту при пуске:

, откуда.

На рисунке показана схема включения пускового реостата ПР в цепь фазного ротора и график изменения пускового момента при трех ступенях пускового реостата.

Рис. Схема включения пускового реостата и построение графика пускового момента асинхронного двигателя с фазным ротором.

Характеристика при номинальных параметрах без добавочного сопротивления называется естественной механической характеристикой. В асинхронных двигателях с фазным ротором обеспечивается наиболее благоприятное соотношение между пусковым моментом и пусковым током: большой пусковой момент при небольшом пусковом токе (в 2–3 раза больше номинального). Недостатками пусковых свойств двигателей с фазным ротором являются некоторая сложность, продолжительность и неэкономичность пусковой операции.

2.13. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обычно пускаются в ход прямым включением в сеть с номинальным напряжением . Процессразбега ротора двигателя от неподвижного состояния до номинальной частоты вращения определяется его механической характеристикойи механической характеристикой нагрузкисогласно уравнению механического движения:

, гдеJ – момент инерции вращающихся частей, приведенный к ротору.

Время пуска определяется путем интегрирования:

.

Требования к механическим характеристикам асинхронных двигателей регламентируются стандартами. Для двигателей общепромышленного применения в зависимости от их мощности и частоты вращения предъявляются следующие требования: максимальный вращающий момент должен находиться в пределах 1,7–2,2;пусковой момент – в пределах 0,7–2;минимально допустимый вращающий момент при пуске – впределах 0,6 – 1.

Время пуска невелико и лежит в пределах от долей секунд до нескольких секунд, но сопровождается значительными пусковыми токами и может вызвать падение напряжения сети. При необходимости уменьшения пускового тока двигателя применяют пуск при пониженном напряжении. Этот способ реализуется переключением на время пуска обмоток с треугольника на звезду, либо пуском через реактор или автотрансформатор.

2.14. Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми свойствами

В короткозамкнутую обмотку ротора нельзя ввести во время пуска дополнительное сопротивление, но пусковые характеристики двигателя можно улучшить, если использовать для увеличения активного сопротивления обмотки ротора поверхностный эффект в стержнях обмотки. Поверхностный эффект наиболее выражен в начале пуска, когда частота тока в роторе близка к частоте сети.

В асинхронных двигателях с глубокими пазами на роторе высота стержней из алюминия составляет 40–60 мм, что позволяет получить при частоте 50 Гц 3–4-кратное увеличение сопротивления.

Асинхронные двигатели с двойной беличьей клеткой обладают еще более высокими пусковыми свойствами. На роторе двигателя имеются две короткозамкнутые обмотки, стержни которых расположены в полузакрытых пазах на различной глубине, отделенные друг от друга узким шлицем

Широкое распространение имеют также обмотки со стержнями колбообразного 6 и трапецеидального 4 профиля, особенно для быстроходных и мощных двигателей.

На рисунке для сравнения показаны механические характеристики асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами различного исполнения.

Рис. Механические характеристики короткозамкнутых асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми свойствами: 1 – двигатель с фазным ротором; 2 – короткозамкнутая обмотка с круглыми стержнями; 3 – прямоугольные стержни в глубоких пазах; 4 – стержни трапецеидального профиля; 5 – двойная беличья клетка; 6 – стержни колбообразного профиля.

Увеличение пускового момента в короткозамкнутых двигателях с улучшенными пусковыми свойствами сопровождается снижением максимального момента на 15–25 % и коэффициента мощности на 4–6 % по сравнению с двигателями с круглыми пазами на роторе по причине связи с возрастания индуктивного сопротивления рассеянияобмотки ротора.

2.Пуск ад с фазным ротором

При пуске АД должны соблюдаться следующие требования:

1) АД должен развивать достаточно большой пусковой момент, достаточный для преодоления статического момента сопротивления на валу.

2) Величина пускового тока должна быть ограничена такой величиной, чтобы не происходило повреждения АД и нарушения нормального режима работы сети.

3) Схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стоимость пусковых устройств – малыми.

Пуск АД с фазным ротором с помощью пускового реостата применяются значительно реже двигателей с КЗ ротором, и они используются в следующих случаях:

1) Когда АД с КЗ ротором неприемлемы по условиям регулирования их скорости вращения;

2) Когда приводимые в движение массы настолько велики, что выделяемая во вторичной обмотки двигателя тепловая энергия вызывает недопустимый нагрев омотки ротора в виде беличьей клетки;

Помимо пусковых значений тока и момента пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потери энергии в ней). Наличие контактных ко­лец у двигателей с фазным рото­ром позволяет подключить к об­мотке ротора пусковой реостат (ПР). При этом активное сопро­тивление цепи ротора увеличива­ется до значения R₂=r₂’+r_д’, гдеr_д’— электрическое сопротивление пускового реостата, приведенное к обмотке статора.

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока Iпили его кратностьюI_П/Iноми значением пускового мо­ментаМпили его кратностьюМп/М_НОМ.В начальный момент пуска скольжениеs=l, поэтому, пренебрегая токомхх, пусковой ток мож­но определить:

В процессе пуска двигателя ступени ПР переклю­чают таким образом, чтобы ток ротора оставался приблизительно неизменным, а среднее значение пускового момента было близко к наибольшему. Так, в начальный момент пуска (первая ступень рео­стата) пусковой момент равен Мпмакс. По мере разгона АД его момент уменьшается по кривой 1. Как только значение момента уменьшится до значения Mпmin, рычаг реостата перево­дят на вторую ступень и сопротивление реостата уменьшается. Теперь зависимость М=f(s) выражается кривой 2 и пусковой момент двигателя вновь достигает Мпмакс. Затем ПР переключают на третью и на четвертую ступени (кривые 3 и 4). После того как электромагнитный момент двигателя уменьшится до значе­ния, равного значению противодействующего момента на валу двигателя, частота вращения ротора достигнет установившегося значения и процесс пуска двигателя будет закончен. В течение всего процесса пуска значение пускового момента остается приблизительно постоянным, равным Мп.ср. Следует иметь в виду, что при слишком быстром переключении ступеней реостата пусковой ток может достигнуть недопустимо больших значений.

3.Регулирование частоты вращения ад с фазным ротором.

Частота вращения ротора асинхронного двигателя

Из этого выражения следует, что частоту вращения ротора для фазных АД можно использовать все те же способы регулирования, как и для АД с кз ротором:

регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения, нарушением симметрии подводимого напряжения, изменением частоты тока в обмотке статора, изменением числа полюсов обмотки статора. Ниже рассмотрим способы специфичные для АД с фазным ротором.

Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления в цепи ротора.

В цепь ротора включается регулировочный реостат, подобный пусковому, но рассчитанный на длительный режим работы. Мех. Хар-ки АД при различных значениях активного сопротивления цепи ротора показывают, что с увеличением активного сопротивления цепи ротора возрастает скольжение, соответствующее заданному статическому моменту. Частота вращения ротора при этом уменьшается. Способ обеспечивает регулирование частоты вращения в широком диапазоне вниз от синхронной частоты вращения. Электрические потери в цепи ротора возрастают, но только из-за потерь в регулировочном реостате.

Регулирование частоты вращения введением в цепь ротора добавочной ЭДС.

В цепь ротора вводят от постороннего источника добавочную ЭДС, имеющую частоту, одинаковую с основной ЭДС ротора, и направленную согласно или встречно с ней. При введении в цепь вращающегося ротора добавочной ЭДС , направленной встречно ЭДС, ток в обмотке ротора в первый момент времени уменьшится. В результате вращающий электромагнитный момент М станет меньше статического момента М_ст и ротор начнет замедлять свою частоту вращения. Аналогично можно показать, что если в цепь ротора вводится добавочная ЭДС, направленная согласно с ЭДС , то частота вращения ротора увеличивается. Таким образом, при наличии соответствующего источника (преобразователя частоты), включенного в цепь ротора, можно плавно и экономично регулировать частоту вращения ротора АД.

1.1.3. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором

Наличие контактных колец у двигателей с фазным ротором позволяет подключить к обмотке ротора пусковой реостат. При этом увеличивается активное сопротивление цепи ротора.

При выборе сопротивления пускового реостата исходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при значительном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пускового реостата выбирают таким, чтобы обеспечить наибольший пусковой момент, при незначительном нагрузочном моменте в первую очередь стремятся уменьшить пусковой ток.

Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременное протекание тока. По окончании процесса пуска реостаты выводятся из цепи – обмотка ротора замыкается накоротко.

В асинхронных двигателях с фазным ротором обеспечивается наиболее благоприятное соотношение между пусковым моментом и пусковым током: большой пусковой момент при небольшом броске пускового тока (в два-три раза больше номинального).

1.1.4. Пуск двигателя постоянного тока

Величина тока якоря в двигателе постоянного тока зависит от противо-ЭДС. Наибольшего значения ток якоря достигает при пуске двигателя вход, когда якорь неподвижен и в его обмотке противо-ЭДС не индуцируется. Пусковой ток при непосредственном включении в сеть:

I_п = U / r_a . (1.1)

Как правило сопротивление цепи обмотки якоря r_a невелико, поэтому значение пускового тока достигает недопустимо больших значений, в 10–20 раз превышающих номинальный ток двигателя. Такой большой пусковой ток вызывает в двигателе сильное искрение под щетками (вплоть до кругового огня) и пусковой момент, который оказывает ударное действие на вращающиеся части двигателя и может механически их разрушить. Такой способ пуска обычно применяют для двигателей мощностью не более 1 кВт, в которых благодаря повышенному сопротивлению цепи якоря и небольшим вращающимся массам значение пускового тока лишь в 3–5 раз превышает номинальный.

При пуске двигателей большей мощности для ограничения пускового тока используют пусковые реостаты (r_п.р), включаемые последовательно обмотке якоря (реостатный пуск).

Пусковой ток при реостатном пуске:

I_п = U / (r_a + r_п.р). (1.2)

С появлением тока в цепи якоря возникает пусковой момент, под действием которого начинается вращение якоря. По мере нарастания частоты вращения увеличивается противо-ЭДС, что ведет к уменьшению пускового тока и пускового момента.

Сопротивление пускового реостата выбирают обычно таким, чтобы наибольший пусковой ток превышал номинальный не более чем в два-три раза.

Для пуска двигателей большой мощности применять пусковые реостаты нецелесообразно, так как это вызвало бы значительные потери энергии. Кроме того, пусковые реостаты были бы громоздкими. В этом случае применяют пуск двигателя путем понижения напряжения. Так, например, пуск тяговых двигателей некоторых электровозов осуществляют при последовательном соединении их цепей якоря (напряжение сети делится на количество последовательно включенных двигателей). Далее по мере разгона двигатели переключают на параллельное соединение. Также для регулирования напряжения применяют питание от тиристорного преобразователя.