Почему электродвигатель может сгореть, если остановить его ротор?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Уравнение якоря машины постоянного тока
\[ E=\mathcal{E}+IR,\qquad\mathcal{E}=k\omega. \]На холостом ходу \(\omega\approx E/k\), ток почти нуль. Под нагрузкой \(\omega\) чуть падает, появляется ток, момент \(M=kI\). Если ротор заклинило, \(\omega=0\), \(\mathcal{E}=0\),
\[ I=\frac{E}{R}. \]Сопротивление обмотки мало (оно и должно быть малым, чтобы КПД был высок), поэтому этот ток в десятки раз больше номинального. Тепло \(I^2R\) за секунды плавит изоляцию — двигатель «сгорает».
Именно поэтому у мощных машин ставят пусковой реостат: в момент старта \(\mathcal{E}\) тоже нуль, и без добавочного \(R\) ток был бы таким же убийственным. У асинхронника картина похожая: заторможенный ротор — это короткозамкнутый трансформатор, ток намагничивания огромный, греются и статор, и ротор. Защита — тепловое реле или частотник с ограничением тока.
Численно: мотор 1 кВт, 220 В, КПД 80 %, номинальный ток \(\sim6\) А. Сопротивление якоря доли ома, пусковой/стопорный ток 30–50 А, тепло в обмотке в \((40/6)^2\sim40\) раз выше номинала. Изоляция класса B терпит \(130^\circ\)C — минуты, не часы.