До и после Победы. Книга 1 (СИ)

Причем асинхронные короткозамкнутые двигатели, которые я и предполагал использовать по незнанию всех тонкостей, хотя и были самыми простыми по конструкции, не подходили еще из-за характера работы прокатного стана - он часто запускался и останавливался, соответственно, часто возникал режим генерации электричества - и, так как обмотка ротора была короткозамкнутой, все это сгенерированное электричество и оставалось внутри ротора, превращаясь в тепло. В отличие от короткозамкнутых, двигатели с кольцами - асинхронные, синхронные или двигатели постоянного тока - позволяли выводить генерируемый при торможении ток из ротора наружу - и отводить его на внешнее сопротивление, где и выделялось тепло. Разве что вводить механические тормоза, которые и будут останавливать двигатель - но это все-равно требует контроля со стороны управляющих схем - перед нажатием тормоза двигатель надо отключить.

Вот, кстати, возникает новая точка управления - при торможении надо не просто отрубить двигатель и ждать, когда он остановится за счет генерируемой ЭДС, и, в меньшей степени, за счет трения, а переключить его обмотки на это внешнее сопротивление - ведь надо затормозить не только сам двигатель, но и те массы, что до этого он вращал. И таких точек контроля в двигателях оказалось немало - а не так что одна кнопка включил-выключил.

Ведь в двигателе может быть несколько обмоток - якоря, статора, возбуждения, противокомпаундная, независимая, самовозбуждения и что там еще - за прошедшие сто лет инженеры-электрики придумали множество схем, и всеми ими надо управлять - вовремя подключать и отключать, причем для разных режимов работы порядок включения будет различаться, нужно в четкой последовательности подавать нужные токи, регулируя их либо сопротивлениями - переменными или выбирая переключателем один из набора постоянных - либо подключать к разным питающим цепям - например, от понижающего или обычного трансформатора - схем управления и работы были десятки. Так что процесс управления двигателем представляет собой сложную задачу - в зависимости от требующегося в данный момент режима - пуск, останов, длительная работа, включение реверса - а также нагрузки порой требуется согласованно и в нужной последовательности перещелкнуть и передвинуть до десятка регуляторов и выключателей, чтобы поменять токи, протекающие через обмотки, и тем самым получить нужную механическую характеристику, которая и вытекает из схемы включения и проходящих по ней токов.

Человеку такое сделать довольно сложно, поэтому для управления двигателями создают контроллерные устройства, которые сдвигом или поворотом одной-двух рукояток позволяют переключить несколько регуляторов - усилия, прикладываемые человеком к рукоятке управления, через кулачки и тяги идут к переключателям, а то, как эти усилия пойдут, закладывается в механической и электрической схеме контролера. Например, синхронный двигатель переменного тока сначала запускается как асинхронный, для чего в нем делают короткозамкнутую обмотку по типу беличьего колеса - и только после запуска подключаются рабочие обмотки - причем на асинхронном режиме двигатель должен набрать как минимум 95% оборотов - и только тогда он входит в синхронный режим. То есть короткозамкнутая обмотка должна обеспечить разгон до таких скоростей при расчетной механической нагрузке. А для мощных двигателей - более 200 кВт - экономичнее именно синхронные, чем асинхронные.

Важны и пусковые характеристики разных двигателей, ведь при пуске двигатель потребляет больший ток - причем чем выше номинальная скорость вращения двигателя, тем будет выше и превышение пускового тока над номинальным - вплоть до семи крат. И не всякая сеть может выдержать такие токи, поэтому может потребоваться запуск двигателей от меньшего напряжения, чтобы снизить и пусковой ток - например, подключая двигатель через понижающий трансформатор, а после запуска - переключая на нормальное напряжение. Ну или перекоммутировать обмотки статора - при пуске включать их по схеме треугольника, а потом переключать на звезду. Снова появляются дополнительные управляющие цепи.

Управление скоростью вращения двигателя также делается на разных схемах. Могут включить в цепь обмоток сопротивление - оно уменьшает ток через обмотки, соответственно, меняется магнитный поток обмотки статора, либо якоря, либо и то и другое. Причем дополнительным сопротивлением, шунтирующим якорь, могут сделать более пологие характеристики двигателя на малых оборотах - то есть уменьшить падение оборотов в зависимости от нагрузки.