Содержание  
< назад вперед >

§ 136. ПРОТИВОЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ЯКОРЯ. ПУСК ДВИГАТЕЛЯ

При вращении якоря электродвигателя обмотка его пересекает магнитное поле. Поэтому в ней, по закону электромагнитной ин­дукции, возникает индуктированная э. д. с.

Как видно из рис. 317, а и б направление э. д. с, индуктируе­мой в проводнике, определяемое но правилу «правой руки», будет противоположно напряжению сети, откуда она и получила назва­ние обратной элек­тродвижущей силы, или противоэлектродвижущей силы. Отсю­да ток в обмотке якоря двига­теля при его работе будет

где U — напряжение сети;

Е — противо-э. д. с; r_я — сопротивление обмотки якоря двигателя,

Величина противо-э. д. с. зависит от скорости вращения двига­теля п и величины магнитного потока:

где с — коэффициент   пропорциональности,   зависящий   от   числа пар полюсов, числа проводников и числа параллельных ветвей обмотки якоря.

Напряжение; приложенное к якорю двигателя, должно уравно­вешивать протаво«».д, с. и   падение напряжения в обмотке якоря:

Но так как сопротивление обмотки якоря мало (десятые, сотые и даже тысячные доли ома), то падение напряжения также мало (примерно. 3 -5- 5% от Uн). Поэтому противо-э. д. с. почти равна напряжению сети.

Пример 2. Определить ток, потребляемый двигателем из сети, если напря­жение сети 220 в, противо-э. д. с. 216 в, сопротивление обмотки якоря r_а:

В момент пуска скорость вращения двигателя равна нулю. Поэтому противо-э. д. с. также равна нулю. Пусковой ток дви­гателя в этом случае равен напряжению сети, деленному на сопро­тивление якоря. Ток якоря достигает при этом величины, опасной для целости обмотки якоря и коллектора,

Так в предыдущем примере ток якоря в момент пуска окажется равным

Во избежание этого на время пуска последовательно в цепь якоря двигателей постоянного тока включают пусковой реостат.

Материалом для изготовления сопротивлений пусковых рео­статов служат никелин (сплав меди, никеля и цинка) и Константин (сплав меди, никеля и алюминия), обладающие большим удельным сопротивлением

 (р =0,4¸0,5). Сопротивления выполняются в виде проволоки или ленты, намотанной или укрепленной на изо­лирующей раме или каркасе. Для реостатов на большой ток (кра­новые двигатели) применяются отлитые из чугуна сопротивления зигзагообразной формы, надетые на изолированные стальные стержни и стянутые гайками. При прохождении тока по сопротивлениям реостата последние нагреваются, выделяя тепло. Охлаждение рео­статов бывает воздушное и масляное. Реостаты с воздушным охлаж­дением покрыты металлическим кожухом с отверстиями, через ко­торые уходит нагретый воздух, уступая место холодному воздуху. Сопротивления реостатов с масляным охлаждением погружаются в бак с маслом, обладающим большей теплопроводностью, чем воздух, вследствие чего масляные реостаты получаются компактнее воздушных реостатов.

По мере того как скорость вращения двигателя будет увеличи­ваться, в обмотке якоря возникнет противо-э. д. с. и ток якоря ста­нет быстро уменьшаться. В этом случае сопротивление пускового реостата будет не только бесполезно, но и вредно, так как, умень­шая ток, оно уменьшает вращающий пусковой момент, не дает ско­рости двигателя быстро возрастать. Поэтому в начале пуска сопро­тивление пускового реостата должно быть полностью введено. По мере увеличения скорости вращения двигателя сопротивление рео­стата необходимо плавно выводить и в конце пуска сопротивление должно быть полностью выведено. Следует помнить, что пусковой реостат рассчитан на кратковременное (на время пуска) проте­кание тока. Поэтому, если в конце пуска пусковой реостат не бу­дет выведен целиком, оставшаяся часть сопротивления может сго­реть.

Для быстрейшего увеличения противо-э. д. с. в пусковой период необходимо следить за тем, чтобы двигатель получил полное воз­буждение, т. е. чтобы в цепи возбуждения не было включено какое-либо сопротивление и во всяком случае не допускать обрыва или выключения обмотки возбуждения. Пусковой реостат выбирают с таким расчетом, чтобы он уменьшал пусковой ток двигателя не до величины номинального тока, а до величины, в 2—2,5 раза большей. Этим добиваются, с одной стороны, экономии в материа­лах и стоимости реостата и, с другой, того, что больший ток при пуске дает возможность двигателю быстро развить нормальную скорость вращения.

Пример 3. Подсчитать сопротивление пускового реостата для электродви­гателя, номинальный ток которого 20 а, сопротивление обмотки якоря 0,05 ом. Напряжение сети 220 в.

Выбираем пусковой ток, в 2 раза больший номинального тока, т. е. 20X2 = = 40 а, и подсчитываем сопротивление цепи якоря:

Но так как в цепь якоря входит и сопротивление обмотки якоря — 0,05 ом, то сопротивление одного пускового реостата будет

Равенство момента вращения двигателя и момента сопротив­ления механической нагрузки, существующее при постоянной скорости вращения якоря, временно нарушается, если нагрузка на валу двигателя будет меняться. Так, например, при увеличении момента сопротивления он будет больше момента вращения и ско­рость вращения двигателя будет уменьшаться. Это вызовет умень­шение противо-э. д. с. (зависящей от скорости) и увеличение тока двигателя. Уменьшение скорости вращения будет продолжаться до тех пор, пока увеличившийся ток якоря не создаст новый, уве­личенный момент вращения, равный возросшему моменту сопро­тивления. В дальнейшем двигатель будет работать с меньшей, но постоянной скоростью. Наоборот, при разгрузке двигателя момент вращения его будет больше момента сопротивления, якорь станет вращаться быстрее, противо-э. д. с. увеличится и уменьшившийся ток двигателя будет создавать меньший момент вращения.