Способ пуска повышением напряжения питания от нуля до номинального

Его применяют с целью снижения бросков тока и моментов электродвигателя при пуске. Пуск ЭП становится управляемым, и его называют «мягким». Таким способом можно пускать все электродвигатели как переменного, так и постоянного тока. На практике для реализации данного способа пуска необходимо использовать индивидуальный регулируемый источник электропитания соответствующей мощности, то есть способ требует дополнительных затрат. Вместе с тем, этот способ экономичный, повышает надежность ЭП, его широко применяют для пуска й одновременного регулирования угловой скорости электродвигателей постоянного тока и АД, используемых в современных автоматизированных ЭП с силовыми полупроводниковыми преобразователями.

Резисторный способ пуска.

Он заключается во введении в главные силовые цепи двигателей пусковых реостатов, которые после пуска ЭП частично или полностью шунтируют. Данный способ позволяет ограничить пусковые токи электродвигателей и одновременно обеспечить более мягкие механические характеристики двигателей, в частности в режиме пуска. В целом способ неэкономичный, так как в резисторах, включенных в силовые цепи, теряется значительная мощность. Вместе с тем, способ достаточно доступный и позволяет осуществить управляемый пуск. Это особенно важно для ЭП подъемных и транспортных механизмов, так как за счет пониженной жесткости механических характеристик двигателя обеспечивается натяжение тросов, выборка зазоров и др. и безударное и плавное перемещение грузов и механизмов.

В случае резисторного пуска ДПТ и АД с фазным ротором, а также для получения желаемых искусственных (реостатных) механических характеристик ЭП с этими двигателями, расчет значений сопротивления ступеней пускового (или регулировочного) реостата целесообразно вести обобщенным графоаналитическим методом, который заключается в следующем.

Для ДПТ с любой схемой возбуждения на основании 2-го закона Кирхгофа для якорной цепи двигателя сила тока, потребляемая из сети для любой угловой скорости,.

В момент пуска ДПТ угловая скорость его ротора (якоря) о> = О и соответственно ЭДС вращения Е— сФю = 0. Следовательно, согласно (1.52) значение пускового тока ДПТ будет определяться напряжением питания и сопротивлением обмоток и реостата в цепи якоря. Наибольшее допустимое значение пускового тока электродвигателя по отношению к его номинальному току /_н по условиям допустимой коммутации на коллекторе для ДПТ общего назначения /_тах = 1 = (2,0…2,5)/_н. Минимальное значение определяется нагрузкой на валу, и при нагрузках до номинальной его принимают в диапазоне /_min = /₂ = (1,1…1,5)/_н.

При пуске ДПТ от сети или источника постоянного напряжения для ограничения пускового тока электродвигателя в цепь якоря вводят токоограничивающий реостат, сопротивление которого необходимо уменьшать по мере увеличения угловой скорости электродвигателя, то есть по мере увеличения ЭДС вращения. Сопротивление пускового реостата изменяют путем шунтирования его секций замыкающими контактами ускорительных контакторов (рис. 1.10). Число и значения сопротивлений секций пускового реостата рассчитывают на основании расчета и построения естественной и искусственных (реостатных) электромеханических со = /|(7) или механических со =/г (М) характеристик электродвигателя.

Метод графоаналитического расчета пусковых (регулировочных) сопротивлений рассмотрим на примере ДПТ НВ (рис. 1.10).

Вначале строят естественную электромеханическую или механическую характеристику. Для ДПТ ПВ и ДПТ СВ — на основании универсальных характеристик, построенных в относительных единицах и приводимых в справочной литературе; для ДПТ НВ — на основании расчета координат точек номинального режима [/"(Л/_н), со"1 и идеального холостого хода [0, со_0н] по формулам:

Затем задают значения токов (моментов) при пуске 1 и /₂ (Л/_: и М₂) в пределах, указанных ранее.

Строят первую желаемую реостатную характеристику (проходит через точки 1 и ш_0н, рис. 1.10).

Строят реостатные характеристики последующих ступеней. Для этого из точек 2, 4, 6, соответствующих скоростям шунтирования секций пускового реостата, проводят горизонтальные линии до пересечения с вертикалью 1 (М) в точках 3, 5, 7. Эти точки со;

Рис. 1.10. Схема включения и приводные характеристики для расчета пусковых (регулировочных) сопротивлений ДПТ НВ единяют с точкой ш_0н и получают необходимые искусственные характеристики. Построение характеристик считают законченным, если выход на естественную характеристику происходит в точке 7 на вертикальной прямой /[ (М). В противном случае немного изменяют пределы токов /) и 1₂ (моментов М и М₂) до получения нужного результата.

Число горизонтальных линий, переходящих с исходной характеристики на соседнюю 2—3, 4—5, 6— 7 при шунтированиях секций реостата, определяет число ступеней пуска. В рассматриваемом случае для графического построения, выполненного на рисунке 1.10, имеем три секции пускового реостата: Л_я|, R"₂, 7?_я3 и три ступени сопротивлений при пуске —Л_ь R₂ и Л₃. Сумма сопротивлений секций равна полному сопротивлению пускового реостата: К = К ⁺ Кг + Кг-

Для начального режима пуска, при котором значения угловой скорости и соответственно ЭДС двигателя. равны нулю, то есть (о = 0 и ?' = 0, на основании (1.52) имеем:

Сопротивлению R" соответствует отрезок (2 — 7). Следовательно, можно определить масштаб сопротивления /я_д =Л_я/(7—7), Ом/мм, а затем сопротивления отдельных секций пускового реостата:

Значению сопротивления обмоток якоря двигателя соответствует соотношение г_я=т_я(7 —9). При необходимости расчета тормозного сопротивления реостата Л_ят для получения механической характеристики с еще меньшей жесткостью, чем принятая при пуске электропривода, например для реализации тормозного спуска груза, поступают следующим образом. Вначале проводят желаемую механическую характеристику. Затем по значению полученного очередного отрезка 7?_ях (мм) по линии (1—9) и масштабу сопротивления /и_д, Ом/мм, рассчитывают необходимое дополнительное тормозное сопротивление 7?_ят =Л_ял/я_д, Ом.

Для АД с фазным ротором порядок расчета и последовательность построений по определению пусковых сопротивлений осуществляют аналогично изложенному для ДПТ. При этом используют прямолинейную часть электромеханических или механических характеристик АД (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Схема включения и приводные характеристики для расчета пусковых и тормозных сопротивлений АД с фазным ротором

Естественную характеристику строят по двум точкам: для синхронного режима (0, соо) и для номинального [/₂«(.Л/_Н), ш_н]. Прямолинейные реостатные характеристики строят в той же последовательности. Необходимо иметь в виду, что наибольшее значение момента М принимают с учетом значения максимального (критического) момента М_к АД и возможного снижения напряжения питания при пуске на уровне М_х = (0,6…0,7)Л/_К.

Полное сопротивление секций в каждой фазе реостата при пуске (s = 1) рассчитывают на основании паспортных данных электродвигателя:

где Ui" — паспортное значение номинального линейного напряжения на контактных кольцах неподвижного ротора, В; /₂₍i) = (2,0…2,5)/2″ — наибольший допускаемый ток ротора из условия коммутации по отношению к значению его номинального тока /_2н.

Аналогично рассмотренному для ДПТ применительно к АД с фазным ротором определяют масштаб сопротивления m_R = R₂/(/ —7), Ом/мм. Затем, зная масштаб сопротивления и длину полученных построением отрезков сопротивлений, рассчитывают сопротивления отдельных секций трехфазного пускового реостата. Причем активное сопротивление обмотки одной фазы ротора для проверки может быть вычислено по формуле, аналогичной (1.57), но записанной для номинального режима АД (s =$"):