Выражение (22) показывает, что в процессе пуска в ход электродвигателя величина тока в обмотке якоря изменяется. В начале пуска, когда п = 0, противо э. д. с. обмотки якоря E = сnФ = 0. Следовательно, пусковой ток электродвигателя

т. е. он ограничивается лишь весьма небольшим сопротивлением якоря и может превышать номинальный ток электродвига­теля в десятки раз. В дальнейшем, по мере разгона электро­двигателя, его противо э. д. с. возрастает, а ток в обмотке якоря снижается.

Значительный толчок тока в начале пуска, с точки зрения нагрева, не опасен для электродвигателя, так как пуск проте­кает довольно быстро и перегреться обмотка якоря не успе­вает. Однако наличие вращающегося токосъемного устройст­ва— коллектора заставляет принимать особые меры для огра­ничения величины пускового тока. Большие толчки пускового тока могут вызывать серьезные нарушения нормальной комму­тации (например, недопустимое искрение на коллекторе). Кро­ме того, большие толчки тока в сети неблагоприятно отража­ются на работе других электродвигателей, в особенности, осве­тительных приборов, включенных в ту же сеть. Имеются также и механические причины, заставляющие ограничивать пусковые

токи электродвигателей. Это связано с тем, что повышенные пусковые токи приводят к пропорциональному повышению пусковых моментов, которые могут вызвать в механизме боль­шие инерционные усилия, опасные для деталей передач. Для ограничения пусковых токов обычно в цепь якоря включают по­следовательно пусковой реостат. Путем подбора соответствую­щего сопротивления пускового реостата можно снизить пусковой ток, а следовательно, и пусковой момент до любой требуемой величины, так как при наличии дополнительного сопротивления R в цепи якоря пусковой ток электродвигателя

Пусковой реостат имеет несколько ступеней, что обеспечивает более плавный пуск электродвигателя. В начале пуска в цепь якоря включается весь пусковой реостат, а в дальнейшем, по мере разгона электродвигателя, отдельные ступени реостата отключаются (шунтируются) вручную или автомати­чески. Пуск электродвигателя заканчивается, когда весь пус­ковой реостат отключен (замкнуты контакты 1У, 2У, 3У на рис. 10).

Расчет пускового реостата может быть произведен графо­аналитическим способом. Для этого необходимо иметь номи­нальные данные электродвигателя и выбирать пределы измене­ния тока или момента при пуске. Обычно принимают:

где М_с— момент сопротивления ,при пуске.

Имея номинальные данные электродвигателя, нетрудно построить его естественную механическую или скоростную ха­рактеристики по двум точкам с координатами (0, п₀) и (M_н, n_н). Величина п₀ может быть вычислена по формуле (34). Да­лее расчет пускового реостата производится в следующем по­рядке:

1. На пусковой диаграмме (рис. 11) вычерчивают в опреде­ленном масштабе естественную характеристику электродвига­теля а и на оси абсцисс откладывают М_min и М_mах.

2. Если число ступеней пускового реостата не задано, то приступают к построению пусковых характеристик. При этом имеют в виду, что в первоначальный момент пуска, когда в цепь якоря включен весь пусковой реостат, пусковой момент электродвигателя равен М_mах, т. е. пуск электродвигателя на­чинается с точки 1. Следовательно, первая пусковая характери­стика проходит через точки 1 и п₀ (характеристика d). Таким образом, электродвигатель начинает разгоняться по характери­стике d. В точке 2, когда развиваемый электродвигателем вра­щающий момент станет равным M_min должна отключаться первая ступень пускового реостата. При этом ток якоря, а зна­чит, и вращающий момент электродвигателя увеличивается до величины М_mах и электродвигатель переходит на работу по второй пусковой характеристике с, проходящей через точки 3 и п₀. Дальнейший разгон электродвигателя происходит по этой характеристике до точки 4. Здесь должна быть выключена вто­рая ступень реостата, и электродвигатель перейдет на работу по характеристике b.

Дальнейшее построение пусковой диаграммы производится до тех пор, пока с последним переключением реостата электро­двигатель не перейдет на работу по естественной характеристи­ке а. Разгон электродвигателя прекратится в точке 8, когда развиваемый двигателем момент станет равным моменту со­противления М_с.

Если число ступеней пускового реостата заранее задано или выбрано, исходя из требуемой плавности пуска, то пост­роение пусковой диаграммы производится таким же способом. При этом может оказаться, что при выключении последней ступени реостата электродвигатель переходит на работу по есте­ственной характеристике в точке, не лежащей на вертикали М_max. В таком случае следует несколько изменить значе­ния M_max и M_min и построить новую пусковую диаграмму, в которой бы полностью соблюдались выбранные пределы изме­нения вращающего момента при пуске.

3. Когда пусковая диаграмма построена, нетрудно рассчи­тать общее сопротивление пускового реостата и отдельных его ступеней, так как отрезок 1—7 пропорционален общему сопро­тивлению реостата, а отрезки 1—3, 3—5 и 5—7 пропорциональ­ны соответственно сопротивлениям первой, второй и третьей ступеней. Это можно доказать следующим образом. Очевидно, что естественной характеристике а соответствует сопротивле­ние R_я, а характеристике b —сопротивление R_я + R₃, где R₃ —сопротивление третьей ступени реостата. При некоторой заданной силе тока, например I_mах, числа оборотов электро­двигателя на этих характеристиках будут п₇=(1—7) и n₅= (1—5). Используя выражения (25), (27) и (33), можно составить следующие отношения:

Таким образом, отрезок (7—9) в масштабе равен величине сопротивления якоря, а отрезок (5—7) — величине сопротив­ления третьей ступени реостата. Аналогично отрезок (3—5) равен величине сопротивления второй ступени, а отрезок (1—3) —величине сопротивления первой ступени. Очевидно, что масштаб сопротивлений

В ряде случаев дополнительно к рассмотренным выше пус­ковым сопротивлениям в первый момент пуска включают еще так называемую предварительную ступень, которая снижает пусковой момент электродвигателя до величины, меньшей мо­мента сопротивления (характеристика е на рис. 11). Предварительная ступень служит для устранения люфтов, слабины канатов и цепей, наличие которых может приводить к большим динамическим ударам при пуске.

Следует иметь в виду, что пусковые реостаты рассчитаны на кратковременный режим работы, поэтому находиться под током длительное время они не могут. Если же имеется необ­ходимость в регулировании скорости изменением сопротивле­ния в цепи якоря, необходимо использовать либо специальный реостат, либо пусковой реостат, рассчитанный соответствую­щим образом на нагрев.

Пуск электродвигателя с помощью реостата является весь­ма неэкономичным, поскольку при этом в реостате и в якоре имеют место большие потери энергии, пропорциональные квад­рату пускового тока. Однако данный способ пуска является наиболее простым и удобным и применяется очень часто.