Пуск двигателей

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПО СПОСОБУ ВОЗБУЖДЕНИЯ. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Свойства генераторов постоянного тока зависят от числа и способа подключения обмоток возбуждения или, как говорят, от способа возбуждения генераторов. В зависимости от способа возбуждения различают:

1) генераторы независимого возбуждения;

2) генераторы параллельного возбуждения (ранее шунтовые);

3) генераторы смешанного возбуждения (ранее компаундные).

Рис. 42. Схема включения генератора независимого возбуждения

Главный магнитный поток генератора независимого возбуждения (рис. 42) возбуждается расположенной на главных полюсах обмоткой независимого возбуждения Н ₁ Н ₂. Последняя получает питание от постороннего источника электрической энергии постоянного тока небольшой мощности. Номинальное напряжение обмотки возбуждения выбирают либо равным, либо иногда меньшим номинального напряжения якоря Я ₁ Я ₂ генератора.

Цепь обмотки возбуждения Ш ₁ Ш ₂ генератора параллельного возбуждения включают параллельно якорю Я ₁ Я 2, от которого она и получает питание.

Обмотку возбуждения рассчитывают в этом случае на то же напряжение, что и якорь генератора.

Магнитный поток Ф генератора смешанного возбуждения возбуждается расположенными на главных полюсах двумя обмотками: обмоткой параллельного возбуждения Ш ₁ Ш ₂ и обмоткой последовательного возбуждения С ₁ С ₂. Обмотки параллельного и последовательного возбуждения включают согласно, т. е. таким образом, чтобы их МДС совпадали по направлению.

Обмотки независимого и параллельного возбуждения существенно отличаются от обмотки последовательного возбуждения в конструктивном отношении.

Обмотки независимого и параллельного возбуждения изготовляются из провода относительно малого диаметра, имеют сравнительно большое число витков и сопротивления. В отличие от этого обмотка последовательного возбуждения изготовляется из провода относительно большого диаметра, имеет небольшое число витков и сопротивление. Например, у машин мощностью от 5 до 100 кВт на напряжение 220 В обмотки параллельного возбуждения имеют соответственно сопротивления порядка 300–500 Ом, тогда как обмотки последовательного возбуждения – порядка 0,01–0,001 Ом. Площадь поперечного сечения провода для изготовления последовательной обмотки выбирают такого диаметра, чтобы обмотка не перегревалась под действием тока приемника.

В цепи обмоток возбуждения имеется реостат r _p, служащий для изменения тока возбуждения I _в, что необходимо в конечном итоге для регулирования напряжения U на выводах генератора и приемника.

Сопротивление нагрузки r _п следует рассматривать как некоторое эквивалентное сопротивление, заменяющее группу приемников, получающих питание от генератора.

В некоторых установках находят применение трехобмоточные генераторы, имеющие обмотки независимого, параллельного и последовательного возбуждения. Они имеют особые свойства и характеристики.

Пуск двигателей постоянного тока производится с помощью реостата r, включаемого в цепь якоря двигателя. Необходимость в пусковом реостате может быть пояснена с помощью формулы тока.

В первое мгновение после подключения двигателя к сети n = 0 и E = k_eФn = 0. Поэтому без учета влияния индуктивности якоря начальный пусковой ток якоря будет I _я, п = U / (r _я + r).

Если производить пуск двигателя без пускового реостата (r = 0), то начальный пусковой ток будет ограничиваться лишь небольшим сопротивлением якоря, например для двигателей мощностью от 5 до 100 кВт окажется в 10–30 раз больше номинального. Такой ток недопустим прежде всего по условиям коммутации двигателя, так как при этом возникает недопустимо интенсивное искрение под щетками. Кроме того, при таком токе двигатель развивает слишком большой начальный пусковой момент, который может привести к недопустимым ускорениям и поломке механизмов.

Пуск двигателя без пускового реостата при питании от сети относительно небольшой мощности сопровождается снижением напряжения сети, что ухудшает условия работы других потребителей.

Рассчитав соответствующим образом сопротивление пускового реостата, можно ограничить начальные пусковой ток и пусковой момент до требуемых значений.

При увеличении частоты вращения якоря ЭДС возрастает, что приводит к уменьшению тока и момента.

Это позволяет постепенно уменьшать сопротивление пускового реостата r в процессе пуска двигателя.

Полное сопротивление пускового реостата r разбивают на несколько ступеней (рис. 43а), число которых определяет число искусственных электромеханических и механических характеристик, на которых двигатель работает при пуске.

Уравнение искусственных электромеханических и механических характеристик (рис. 43):

Характер изменения магнитного потока при изменении нагрузки не зависит от сопротивления цепи якоря, вследствие чего искусственные характеристики двигателей имеют те же особенности, что и естественные. Исключением является лишь то, что большим добавочным сопротивления реостата в цепи якоря соответствуют при том же токе I _я или моменте М меньшие частоты вращения и, следовательно, более «мягкие» характеристики. Все искусственные характеристики двигателя параллельного возбуждения (рис. 43б), а также смешанного возбуждения (рис. 43в) проходят через одни и те же точки холостого хода. У двигателей последовательного возбуждения независимо от значения добавочного сопротивления цепи якоря при M = M _c → 0, I _я → 0, Ф → 0, n → 0 (рис. 43г).

От выбора значений моментов М 1 и М 2 зависят время пуска, число пусковых ступеней реостата и плавность пуска. Наименьшее значение момента М ₂ должно быть больше М _с. С точки зрения нормальной работы двигателей наибольшее значение момента М 1 определяется условиями коммутации; очевидно, двигатель последовательного возбуждения может иметь большое значение момента М 1.

Рис. 43. Схема пускового реостата (а) и пусковые механические характеристики двигателей (б, в, г)

Дата добавления: 2015-05-06