Russian 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Основная причина необходимости использования пуска двигателей постоянного тока при пониженном напряжении заключается в несоответствии их электрических и механических характеристик в момент пуска: противоэлектродвижущая сила (Ea) на начальном этапе пуска равна нулю, что приводит к пусковому току, значительно превышающему номинальный при пуске с полным напряжением. Это, в свою очередь, вызывает ряд проблем, таких как повреждение двигателя и отказы цепи. Пуск при пониженном напряжении подавляет избыточный ток за счёт снижения пускового напряжения, обеспечивая тем самым безопасность системы. Подробности можно объяснить с трёх сторон: механизм возникновения пускового тока, опасности пуска при полном напряжении и принцип пуска при пониженном напряжении.
Прежде всего, аномальное увеличение пускового тока двигателей постоянного тока происходит из-за основной характеристики «отсутствия противоэлектродвижущей силы». Согласно уравнению баланса напряжений цепи якоря двигателя постоянного тока: U = Ea + IaRa, где U - приложенное напряжение на якоре, Ea - противоэлектродвижущая сила, создаваемая вращением якоря, Ia - ток якоря, а Ra - сопротивление обмотки якоря. В момент запуска двигателя ротор находится в статическом состоянии, и проводник якоря не пересекает магнитное поле, поэтому противоэлектродвижущая сила Ea = 0. В это время уравнение цепи упрощается до Ia = U/Ra. Поскольку обмотка якоря выполнена из медного провода, ее сопротивление Ra обычно очень мало (Ra небольших двигателей постоянного тока составляет всего несколько Ом, а у крупных двигателей даже меньше 1 Ом). При прямом приложении номинального полного напряжения U пусковой ток Ia резко возрастает, обычно достигая 10–20-кратного значения номинального тока. Например, двигатель постоянного тока с номинальным напряжением 220 В и сопротивлением якоря 1 Ом может иметь мгновенный ток 220 А при пуске с полным напряжением, в то время как его номинальный ток может составлять всего 15 А, а коэффициент усиления тока значительно превышает безопасный.
Во-вторых, такой сверхбольшой пусковой ток создаст множество смертельных опасностей для самого двигателя и системы электроснабжения. С одной стороны, для двигателя чрезмерный ток создаст огромную электрическую силу на обмотке якоря. Согласно формуле силы Ампера, электрическая сила пропорциональна квадрату тока. Ток, в 10 раз превышающий номинальный, создаст электрическую силу, в 100 раз превышающую номинальную, что легко может привести к деформации обмотки и разрушению изоляционного слоя, что приведет к межвитковому замыканию. С другой стороны, быстро нарастающий ток за короткое время выделит в обмотке большое количество джоулева тепла, что приведет к резкому повышению температуры, превышающей предел термостойкости изоляционного материала, что приведет к старению или даже возгоранию изоляции. Для системы электроснабжения сверхбольшой пусковой ток вызовет резкое падение напряжения в сети, создавая «шок напряжения», который влияет на нормальную работу другого оборудования в той же сети. Например, это может привести к потускнению ламп освещения и выходу из строя точных приборов. В то же время большой ток также будет генерировать сильную электрическую дугу на элементах управления, таких как переключатели и контакторы, ускоряя износ контактов и даже вызывая короткие замыкания.
Пуск с пониженным напряжением подавляет пусковой ток от источника путем «искусственного снижения начального пускового напряжения» и постепенно восстанавливает номинальное напряжение после увеличения скорости двигателя, что идеально соответствует пусковым характеристикам двигателя. Его основная логика заключается в следующем: уменьшить U на начальном этапе пуска. Даже если Ea = 0, Ia = U/Ra можно контролировать в безопасном диапазоне (обычно в 1,5-2,5 раза больше номинального тока). По мере увеличения скорости двигателя n, Ea увеличивается пропорционально n. В это время U постепенно увеличивают, чтобы поддерживать Ia на значении тока, соответствующем соответствующему пусковому моменту. Пока двигатель не достигнет номинальной скорости, Ea стабилизируется на номинальном противоэлектродвижущей силе. В это время U увеличивается до номинального значения, и двигатель переходит в нормальный режим работы.
На практике существуют различные способы реализации пуска при пониженном напряжении. В небольших двигателях постоянного тока часто используется «последовательное резистивное снижение напряжения», которое делит напряжение путём включения переменного резистора в цепь якоря и постепенно отключает его после пуска. В крупных двигателях постоянного тока чаще всего используется «тиристорное регулирование напряжения», которое точно контролирует выходное напряжение путём регулировки угла проводимости тиристора для обеспечения плавного пуска. Эти схемы не только исключают опасности пуска при полном напряжении, но и обеспечивают необходимый для пуска двигателя крутящий момент, что делает применение двигателей постоянного тока в промышленном производстве, на транспорте и в других областях более безопасным и надёжным.
Подводя итог, можно сказать, что пуск двигателей постоянного тока при пониженном напряжении — это не «ненужная операция», а необходимая защитная мера, основанная на электрическом принципе. Её суть заключается в балансировке соотношения пускового тока и крутящего момента посредством регулирования напряжения, что не только защищает сам двигатель, но и обеспечивает стабильность работы системы электроснабжения. Это ключевое звено для безопасной эксплуатации двигателей постоянного тока.
