
Пускатели используются для защиты двигателей постоянного тока от повреждений, которые могут быть вызваны очень высоким током и крутящим моментом во время запуска. Они делают это, обеспечивая внешнее сопротивление двигателю, которое последовательно подключено к обмотке якоря двигателя и ограничивает ток до приемлемого уровня.
Чтобы понять, почему двигатели постоянного тока испытывают высокий пусковой ток, мы можем изучить уравнение напряжения двигателя постоянного тока:
Где:
E = напряжение питания
Eb = обратная ЭДС
Яa = ток якоря
Ra = сопротивление якоря
Обратная ЭДС прямо пропорциональна частоте вращения двигателя, поэтому при запуске, когда частота вращения двигателя равна нулю, обратная ЭДС также равна нулю. Следовательно, удаление Eb слагая и перестраивая уравнение напряжения, мы можем видеть, что при запуске ток якоря обратно пропорционален сопротивлению якоря.
Для достижения наилучшей производительности двигателя сопротивление якоря в двигателях постоянного тока поддерживается на очень низком уровне (обычно менее 1 Ом).Чтобы увидеть, насколько существенно это влияет на пусковой ток, мы можем предположить, что сопротивление якоря (Ra) составляет 0,4 Ом, а напряжение питания (E) составляет 220 В. Это дает пусковой ток (Ia) в 550 ампер, что может более чем в десять раз превышать номинальный ток и быть достаточно высоким, чтобы повредить внутреннюю цепь двигателя.
Высокий пусковой ток может не только привести к повреждению потенциальной цепи двигателя, но и создать опасно высокий крутящий момент, который может привести к буквальному разрыву ротора на части. От двигателя постоянного токауравнение крутящего момента, мы можем видеть , что крутящий момент прямо пропорционален току:
Где:
T = крутящий момент
ka= постоянный крутящий момент
φ = поток двигателя
Для устранения этих проблем пускатель двигателя добавляет внешнее сопротивление (Rs) к обмотке якоря, что уменьшает ток якоря:
Но это сопротивление не обязательно должно присутствовать во всем диапазоне рабочих оборотов двигателя. При увеличении частоты вращения двигателя возникает обратная ЭДС, которая противодействует напряжению питания, а также уменьшает ток якоря:
Когда обратная ЭДС достигает своего максимума, пускатель постепенно уменьшает внешнее сопротивление, Rs, равный нулю.
Шунтирующая рана а в двигателях постоянного тока с комбинированным заводом обычно используется либо 3-точечный, либо 4-точечный пускатель. Название происходит от количества клемм, которые подключаются к двигателю, при этом трехточечные пускатели имеют три клеммы: клемму якоря, которая подключена к обмотке якоря двигателя; линейную клемму, которая подключена к положительному полюсу питания; и полевую клемму, которая подключена к обмотке возбуждения.
Четырехточечные пускатели практически идентичны трехточечным, но у них есть дополнительная клемма, обозначенная как “N”, которая подключает питание к катушке без напряжения стартера. Это защищает от ненужного отключения при работе двигателя с превышением его нормальной скорости. Двигатели с последовательным заводом обычно используют 4-точечные пускатели.
Трехточечные и четырехточечные пускатели управляются вручную оператором, который регулирует сопротивление, подаваемое на двигатель с помощью простого рычага или рукоятки. Но также доступны электронные пускатели, использующие микроконтроллер и тиристоры для регулирования сопротивления, подаваемого на двигатель. Более поздней разработкой являются пускатели, которые используют “прерывание напряжения”, а не сопротивление, для ограничения пускового тока. “Прерывание” частоты входного напряжения изменяет его соотношение между временем включения и временем выключения. Это позволяет регулировать среднее напряжение, так что ток якоря поддерживается на приемлемом уровне при одновременном развитии скорости (и, следовательно, обратной ЭДС).
Автор изображения: ABB
Свежие комментарии