Пуск двигателя постоянного тока.

Если момент двигателя больше момента сопротивления М_д>М_ст, двигатель будет разгонять до определенной частоты ω, когда моменты уравновесятся.

В установившемся режиме двигатель потребляет ток

.

Как видно, при С·Ф-const, ЭДС двигателя при разгоне пропорциональна частоте вращения Е~ω.

При пуске двигателя ω=0, Е=0,

Тогда пусковой ток составляет I_п=(10÷20)I_н.

Для двигателей малой мощности, кратность пускового тока меньше из-за относительно большего сопротивления обмотки якоря. Правилами Регистра РФ допускается прямой пуск двигателей мощностью до 1,3кВт.

Скачок пускового тока может вызвать:

1. Нарушение коммутации до образования кругового огня и короткого замыкания в щеточном аппарате.

2. Недопустимый провал сетевого напряжения.

3. Значительное увеличение динамического момента и возможные механические поломки.

Ограничение пускового тока возможно путем снижения подводимого к двигателю напряжения, этот способ требует системы генератор-двигатель (Г-Д) или управляемый – выпрямитель - двигатель (УВ-Д).

При питании двигателя от общесудовой сети для плавного пуска вводят дополнительное сопротивление в цепь якоря (рис.6.5).

При расчете пусковых сопротивлений полагают, что Ф_д -const, тогда М~I и используют зависимость n=f(I).

Для получения пусковых механических характеристик строится естественная характеристика. Откладывается значение тока статической номинальной нагрузки, наибольшего и минимального пусковых токов, при котором происходит переход с одной ступени на другую (рис.6.6).

Соединяя точку «а» с «ω_о», получим искусственную механическую характеристику с полным сопротивлением в цепи якоря. Так ток

I_п1 значительно больше I_н, а соответственно и момент, то двигатель начнет ускоряться. По мере разгона появляется Е_дв=с·ω·Ф и ток будет уменьшаться.

По достижении тока I_п2 выключают часть пускового сопротивления, в противном случае двигатель перешел бы в точку номинального момента, где двигатель прекратит свое ускорение, не достигнув номинальной частоты.

Переключать в точке «Р» или близко к ней нецелесообразно, т.к. двигатель потеряет ускорение.

При переключении двигателя на следующую характеристику ток возрастает до I_п1 и двигатель переходит на новую искусственную характеристику (точка «с»). На этой характеристике двигатель будет работать до точки «d», где должна быть выключена вторая ступень сопротивления. Процесс пуска ДПТ будет завершен при выводе из цепи якоря пусковых сопротивлений, а двигатель перейдет в номинальный режим (точкаА).

Графический метод расчета пусковых сопротивлений.

Число пусковых ступеней выбирают минимальным с точки зрения надежности работы и уменьшения количества аппаратуры. При этом пользуются механической характеристикой ω=f(М) или ω=φ(Iа), т.к. М~I.

Основным критерием при выборе пусковых сопротивлений являются токи переключения I_п1 и I_п2.

На практике принимают I_п1 =(2,0÷2,5)I_н I_п2=(1,2÷1,4) I_н

Общее сопротивление в начальный момент пуска включает в себя сопротивления якоря и дополнительное сопротивление , где R_m=R_a+r₁+r₂+…+r_m-1+r_m.

Задача. Рассчитать пусковые сопротивления графическим методом для двигателя П91М

Р_н=21,5кВт

U=220В I_п1=2I_н=250А ;

I_н=125А I_п2=1,2I_н=150А;

n_н=1000об/мин

R_a=0,19Ом ;

М_с=М_н=const R_реост=R_m-R_a=0,88-0,19=0,69Ом.

Рассчитать R_реост.

пускового реостата

Для построения механических характеристик находим n₀-точку холостого хода

_,

так как ,

тогда .

Рис.6.8. диаграмма пуска двигателя П91М.

;

;

;

.

Расчет пусковых сопротивлений аналитическим методом.

При использовании аналитического метода не требуется построение пусковой диаграммы. При переходе с пусковой ступени m на пусковую ступень m-1 ток изменится с Iп2 на Iп1, а частота вращения останется прежней, ввиду инерционности ротора, тогда: ; .

Отношение токов при пуске будет равно:

.

При правильно рассчитанной схеме аналогичные соотношения имеют для всех ступеней:

.

На основании этого выражения можно установить, что

;

;

…………………

;

.

Отсюда , , .

Расчет ведется аналитическим методом следующим образом:

1. Задаются значениями переключающих токов I_п1 и I_п2, по которым определяют λ и сопротивление .

2. находят число ступеней m, если оно получилось дробным, то его округляют до целого числа, находят и новые значения токов I_п1 и I_п2 в пределах I_п1=(2,0÷2,5)I_н, I_п2=(1,2÷1,4)I_н

Для выше приведенного двигателя типа П91М находим пусковые сопротивления, по данным двигателя.

Р_н=21,5кВт.

U=220В.

I_н=125А.

n_н=1000об/мин.

R_a=0,19Ом.

В первом приближении I_п1=125·2=250А; I_п2=125·1,2=150А;

.

Находим полное сопротивление в момент пуска, состоящее из дополнительных сопротивлений и сопротивления R_а

.

Число ступеней m равно:

.

Принимаем число ступеней m=3, тогда

;

;

;

Сравнительная характеристика пусковых сопротивлений:

Графический метод:

r₁=0125Ом;

r₂=0,212Ом;

r₃=0,353Ом;

Аналитический метод:

r₁=0,316-0,19-0,126Ом;

r₂=0,52-0,19-0,126=0.204Ом;

r₃=0,87-0,19-0,126-0,204=0,35Ом.