Пусковий струм

При включенні в роботу будь-якого пристрою, механізму або приладу, протягом деякого часу в них відбуваються процеси, які називаються нестаціонарними або пусковими. Найбільш всім відомі приклади з життя - рушання з місця, припустимо, навантаженому візки, поїзди, цілком наочно показує, що початковий силовий поштовх зазвичай потрібно сильніше, ніж зусилля надалі.

Такі ж явища відбуваються і в електричних пристроях: лампах, електродвигунах, електромагнітах і т.д. Пускові процеси в цих пристроях залежать від стану робочих елементів: нитки розжарювання лампи, стану намагніченості осердя котушки електромагніта, ступеня іонізації міжелектродного проміжку в газорозрядних лампах і т.д. Для прикладу розглянемо нитка розжарення освітлювальної лампи. Добре відомо, що в холодному стані вона має значно менший опір, ніж при її
нагріванні до 1000 град. в робочому режимі. Спробуйте розрахувати опір
нитки розжарювання для 100-ватної лампочки - це приблизно 490 Ом, а виміряне омметром в неробочому стані це значення менше 50 Ом. А ось тепер найцікавіше - порахуйте пусковий струм, і ви зрозумієте, чому горять лампочки при включенні.

Виявляється, що при включенні струм доходить до 4-5 А, а це становить споживану потужність більше 1 кВт. Так чому ж 100-ватні лампочки не горять «поголовно»? Та тільки тому, що, нагріваючись, нитка лампочки надає
зростаючий опір, яке в сталому режимі стає постійним, великим початкового значення і обмежує робочий струм на рівні близько 0,5 А.

Електродвигуни мають найширше застосування в техніці, тому знання особливостей їх пускових характеристик має велике значення для правильної експлуатації елетропріводов. Ковзання і момент на валу - основні, що впливають на пусковий струм, параметри. Перший пов`язує швидкість обертання електромагнітного поля з частотою обертання ротора і зменшується з набором швидкості від 1 до мінімального значення, а другий визначає механічне навантаження на валу, максимальну на початку пуску і номінальну після повного розгону. Асинхронний електродвигун в момент пуску еквівалентний трансформатору з закороченому вторинною обмоткою. Через її малого
опору пусковий струм двигуна стрибкоподібно досягає десятикратного перевищення від його номінального значення.

Подача струму в обмотки призводить до зростання насичення сердечника ротора магнітним полем, виникненню е.р.с. самоіндукції, що призводить до зростання індуктивного
опору кола. Ротор починає обертатися, і коефіцієнт ковзання знижується, тобто двигун розганяється. При цьому пусковий струм із зростанням опору знижується до сталого значення.

Проблеми, викликані протіканням збільшених пускових струмів, виникають
через перегрів електродвигунів, перевантаження електричних мереж в момент
пуску, виникнення ударних механічних навантажень в підключених механізмах, наприклад, редуктори. Існує два класи пристроїв, які вирішують ці питання в сучасній техніці - пристрої плавного пуску і частотні перетворювачі.

Їх вибір - це інженерне завдання з аналізом багатьох експлуатаційних
характеристик. Навантаження в реальних умовах застосування електродвигунів ділиться на дві групи: насосно-вентиляторна і загальнопромислова. Пристрої плавного пуску застосовують переважно для навантажень вентиляторної групи. Такі регулятори обмежують пусковий струм на рівні не вище 2 номінальних значень, замість 5-10 кратного при звичайному пуску, шляхом зміни напруги обмоток.

Найбільш широке поширення в промисловості одержали електродвигуни змінного струму. Проте їх простота конструкції і дешевизна має зворотний бік - важкі умови пуску, які полегшуються за допомогою частотних перетворювачів. Особливо цінно властивість частотних
перетворювачів підтримувати пусковий струм асинхронного двигуна протягом
тривалого часу - хвилина і більше. Кращі зразки сучасних перетворювачів являють собою інтелектуальні пристрої, що виконують не просто регулювання процесу пуску, а й оптимізацію пуску по будь-якому заданому експлуатаційному критерієм: величина і сталість пускового струму, ковзання, моменту на валу, оптимального коефіцієнта потужності і т.д.