При пуске электродвигателей

Электрический двигатель при проектировании рассчитывается таким образом, чтобы работая на естественной характеристике с номинальными скоростью, током, моментом и мощностью, он не нагревался бы выше определенной температуры, на которую рассчитана изоляция его обмоток. В этом случае срок службы электродвигателя обычно составляет 15…20 лет. При регулировании же скорости двигатель работает на искусственных характеристиках, с координатами отличными от номинальных. Для сохранения нормативного срока службы необходимо не допускать нагрев двигателя выше максимально заданного уровня, а для этого в переходных режимах ток якоря не должен превышать некоторого допустимого значения I_max, составляющего, как правило, .

У промышленно выпускаемых двигателей постоянного тока ток короткого замыкания составляет до , а поэтому их пуск путем прямого включения категорически недопустим. У асинхронных двигателей ток короткого замыкания не превышает и их пуск возможно осуществлять путем прямого включения в сеть. Однако следует иметь ввиду, что броски момента на валу двигателя в этом случае могут вызывать недопустимые перегрузки в элементах механической части.

Для создания условий плавного пуска возможно применение, как реостатного способа, так и с способа использованием силовых электронных преобразователей (тиристорных преобразователей для двигателя постоянного тока и преобразователей частоты для асинхронных короткозамкнутых двигателей).

В случае введения в цепь якоря двигателя постоянного тока, или в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным ротором, добавочного сопротивления (реостатный способ пуска, рис. 5.5, а и рис. 5.7, в) пуск двигателя начинается по характеристике 1 (см. рис. 5.8) с добавочным резисторами R_д = R_д1 + R_д2. При скорости ω₁, когда ток снизится до значения I_min, ключом К1 закорачивается ступень R_д1 и двигатель уже по характеристике 2 продолжает свой разгон. Далее при скорости ω₂ ключом К2 закорачивается ступень R_д2 и двигатель переходит на естественную характеристику. Разгон

Рис. 5.8. К пояснению процесса реостатного способа пуска электропривода (пунктирные кривые для асинхронных двигателей)

заканчивается, когда находясь на естественной характеристике момент двигателя примет значение, равное моменту сил сопротивления М_с.

Выделенная на рис. 5.8 область соответствует динамическому моменту, под действием которого и разгоняется двигатель.

Электроприводы, реализованные по системе тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока (рис. 5.6) и по системе преобразователь частоты – асинхронный двигатель, позволяют формировать искусственные характеристики с любым значением токограничения. На рис. 5.9, а показаны кривые переходного процесса при пуске двигателя с моментом сил сопротивления на валу двигателя М_с.

За период времени t₁ момент (ток якоря) двигателя достигает значения, соответствующего моменту нагрузки, после чего двигатель и приходит в движение. За время t₂ - t₁ момент достигает заданного (ограниченного) уровня и затем, оставаясь неизменным на протяжении времени t₃ - t₂, разгоняет двигатель с ускорением, величина которого обусловлена в соответствии с уравнением движения электропривода (5.15) статическим моментом и моментом инерции механизма. В момент времени t₃ двигатель выходит на естественную характеристику и за время t₄ - t₃ достигает установившейся скорости ω_уст

Рис. 5.9. К пояснению процесса пуска электропривода, реализованного по системе тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока или преобразователь частоты – асинхронный двигатель

На рис. 5.9, б кривая переходного процесса при пуске двигателя построена на плоскости его механических характеристик. Область динамического момента на рис. 5.9 также как и на рис. 5.8 выделена цветом.