Схема пуска и регулирование скорости маломощного двигателя постоянного тока

Схемы автоматического управления пуском и торможением двигателей постоянного тока

Пуск любого двигателя сопровождается определенными переключениями в силовой цепи и цепи управления. При этом используются релейно-контакторные и бесконтактные аппараты. Для двигателей постоянного тока в целях ограничения пусковых токов в цепи роторов и якорей двигателей включаются пусковые резисторы, которые при разгоне двигателей по ступеням выключаются. Когда пуск закончится, пусковые резисторы полностью шунтируются.

Процесс торможения двигателей также может быть автоматизирован. После команды на торможение с помощью релейно-контакторной аппаратуры осуществляются необходимые переключения в силовых цепях. При подходе к скорости, близкой к нулю, двигатель отключается от сети. В процессе пуска выключение ступеней происходит через определенные интервалы времени либо в зависимости от других параметров. При этом изменяются ток и скорость двигателя.

Управление пуском двигателя осуществляется в функции ЭДС (или скорости), тока, времени и пути.

Типовые узлы и схемы автоматического управления пуском двигателей постоянного тока

Пуск двигателя постоянного тока параллельного или независимого возбуждения осуществляется с резистором, введенным в цепь якоря. Резистор необходим для ограничения пускового тока. По мере разгона двигателя пусковой резистор по ступеням выводится. Когда пуск закончится, резистор будет полностью зашунтирован, и двигатель перейдет работать на естественную механическую характеристику (рис. 1). При пуске двигатель разгоняется по искусственной характеристике 1, затем 2, а после шунтирования резистора — по естественной характеристике 3.

Рис. 1. Механические и электромеханические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (ω — угловая скорость вращения; I1 М1 — пиковый ток и момент двигателя; I2 М2 — ток и момент переключения)

Рассмотрим узел схемы пуска двигателя постоянного тока (ДПТ) в функции ЭДС (рис. 2).

Рис. 2. Узел схемы пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции ЭДС

Управление в функции ЭДС (или скорости) осуществляется реле, напряжения и контакторами. Реле напряжения настроены на срабатывание при различных значениях ЭДС якоря. При включении контактора КМ1 напряжение на реле KV в момент пуска недостаточно для срабатывания. По мере разгона двигателя (вследствие роста ЭДС двигателя) срабатывает реле KV1, затем KV2 (напряжения срабатывания реле имеют соответствующие значения); они включают контакторы ускорения КМ2, КМЗ, и резисторы в цепи якоря шунтируются (цепи включения контакторов на схеме не показаны; LM — обмотка возбуждения).

Рассмотрим схему пуска двигателя постоянного тока в функции ЭДС (рис. 3). Угловая скорость двигателя часто фиксируется косвенным путем, т.е. измерением величин, связанных со скоростью. Для двигателя постоянного тока такой величиной является ЭДС. Пуск осуществляется следующим образом. Включается автоматический выключатель QF, обмотка возбуждения двигателя подключается к источнику питания. Срабатывает реле КА и замыкает свой контакт.

Остальные аппараты схемы остаются в исходном положении. Для пуска двигателя необходимо нажать кнопку SB1 «Пуск», после чего контактор КМ1 срабатывает и подключает двигатель к источнику питания. Контактор КМ1 становится на самопитание. Двигатель постоянного тока разгоняется с резистором R цепи якоря двигателя.

По мере увеличения скорости двигателя растет его ЭДС и напряжение на катушках реле KV1 и KV2. При скорости ω1 (см. рис. 1.) срабатывает реле KV1. Оно замыкает свой контакт в цепи контактора КМ2, который срабатывает и закорачивает своим контактом первую ступень пускового резистора. При скорости ω2 срабатывает реле KV2. Своим контактом оно замыкает цепь питания контактора КМЗ, который, срабатывая, контактом закорачивает вторую пусковую ступень пускового резистора. Двигатель выходит на естественную механическую характеристику и заканчивает разбег.

Рис. 3. Схема пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции ЭДС

Для правильной работы схемы необходимо настроить реле напряжения KV1 на срабатывание при ЭДС, соответствующей скорости ω1, и реле KV2 на срабатывание при скорости ω2.

Для остановки двигателя следует нажать кнопку SB2 «Стоп». Для обесточивания схемы нужно отключить автоматический выключатель QF.

Управление в функции тока осуществляется с помощью реле тока. Рассмотрим узел схемы пуска двигателя постоянного тока в функции тока. В схеме, приведенной на рис. 4, применяются реле максимального тока, которые срабатывают при пусковом токе I1 и отпадают при минимальном токе I2 (см. рис. 1). Собственное время срабатывания токовых реле должно быть меньше собственного времени срабатывания контактора.

Рис. 4. Узел схемы пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции тока

Разгон двигателя начинается при резисторе, полностью введенном в цепь якоря. По мере разгона двигателя ток уменьшается, при токе I2 реле КА1 отпадает и своим контактом замыкает цепь питания контактора КМ2, который своим контактом шунтирует первую пусковую ступень резистора. Аналогично осуществляется закорачивание второй пусковой ступени резистора (реле КА2, контактор КМЗ). Цепи питания контакторов на схеме не показаны. По окончании пуска двигателя резистор в цепи якоря будет зашунтирован.

Читайте также:  Чем чистить головку двигателя

Рассмотрим схему пуска двигателя постоянного тока в функции тока (рис. 5). Сопротивления ступеней резистора выбираются таким образом, чтобы в момент включения двигателя и шунтирования ступеней ток I1 в цепи якоря и момент М1 не превосходили допустимого уровня.

Пуск двигателя постоянного тока осуществляется включением автоматического выключателя QF и нажатием кнопки SB1 «Пуск». При этом срабатывает контактор КМ1 и замыкает свои контакты. По силовой цепи двигателя проходит пусковой ток I1, под действием которого срабатывает реле максимального тока КА1. Его контакт размыкается, и контактор КМ2 не получает питания.

Рис. 5. Схема пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции тока

Когда ток уменьшается до минимального значения I2, реле максимального тока КА1 отпадает и замыкает свой контакт. Срабатывает контактор КМ2 и своим главным контактом шунтирует первую секцию пускового резистора и реле КА1. При переключении ток возрастает до значения I1.

При повторном увеличении тока до значения I1 контактор КМ1 не включается, поскольку его катушка зашунтирована контактом КМ2. Под действием тока I1 реле КА2 срабатывает и размыкает свой контакт. Когда в процессе ускорения ток вновь уменьшается до значения I2, реле КА2 отпадает и включается контактор КМЗ. Пуск заканчивается, двигатель работает на естественной механической характеристике.

Для правильной работы схемы необходимо, чтобы время срабатывания реле КА1 и КА2 было меньше времени срабатывания контакторов. Чтобы остановить двигатель, необходимо нажать кнопку SB2 «Стоп» и выключить автоматический выключатель QF для обесточивания схемы.

Управление в функции времени осуществляется с помощью реле времени и соответствующих контакторов, которые своими контактами закорачивают ступени резистора.

Рассмотрим узел схемы пуска двигателя постоянного тока в функции времени (рис. 6). Реле времени КТ срабатывает сразу при появлении напряжения в схеме управления через размыкающий контакт КМ1. После размыкания контакта КМ1 реле времени КТ теряет питание и с выдержкой времени замыкает свой контакт. Контактор КМ2 через промежуток времени, равный выдержке реле времени, получает питание, замыкает свой контакт и шунтирует сопротивление в цепи якоря.

Рис. 6. Узел схемы пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции времени

К достоинствам управления в функции времени относятся простота управления, стабильность процесса разгона и торможения, отсутствие задержки электропривода на промежуточных скоростях.

Рассмотрим схему пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в функции времени. На рис. 7 приведена схема нереверсивного пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Пуск происходит в две ступени. В схеме используются кнопки SB1 «Пуск» и SB2 «Стоп», контакторы КМ1. КМЗ, электромагнитные реле времени КТ1, КТ2. Включается автоматический выключатель QF. При этом катушка реле времени КТ1 получает питание и размыкает свой контакт в цепи контактора КМ2, Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1 «Пуск». Контактор КМ1 получает питание и своим главным контактом подключает двигатель к источнику питания с резистором в цепи якоря.

Рис. 7. Схема нереверсивного пуска ДПТ в функции времени

Реле минимального тока КА служит для защиты двигателя от обрыва цепи возбуждения. При нормальной работе реле КА срабатывает и его контакт в цепи контактора КМ1 замыкается, подготавливая контактор КМ1 к работе. При обрыве цепи возбуждения реле КА обесточивается, размыкает свой контакт, затем обесточивается контактор КМ1 и двигатель останавливается. При срабатывании контактора КМ1 замыкается его блокировочный контакт и размыкается контакт КМ1 в цепи реле КТ1, которое обесточивается и замыкает свой контакт с выдержкой времени.

Через промежуток времени, равный выдержке времени реле КТ1, замыкается цепь питания контактора ускорения КМ2, который срабатывает и своим главным контактом закорачивает одну ступень пускового резистора. Одновременно получает питание реле времени КТ2. Двигатель разгоняется. Через промежуток времени, равный выдержке времени реле КТ2, контакт КТ2 замыкается, контактор ускорения КМЗ срабатывает и своим главным контактом закорачивает вторую ступень пускового резистора в цепи якоря. Пуск заканчивается, и двигатель переходит работать на естественную механическую характеристику.

Читайте также:  Как прокачать сцепление на газели 402 двигатель одному

Типовые узлы схем управления торможением двигателей постоянного тока

В системах автоматического управления двигателем постоянного тока применяется динамическое торможение, торможение противовключением и рекуперативное торможение.

При динамическом торможении необходимо обмотку якоря двигателя замкнуть на добавочное сопротивление, а обмотку возбуждения оставить под напряжением. Такое торможение можно осуществить в функции скорости и в функции времени.

Управление в функции скорости (ЭДС) при динамическом торможении можно выполнить по схеме, приведенной на рис. 8. При отключении контактора КМ1 якорь двигателя отключается от сети, но на его зажимах в момент отключения имеется напряжение. Реле напряжения KV срабатывает и замыкает свой контакт в цепи контактора КМ2, который своим контактом замыкает якорь двигателя на резистор R.

При скорости, близкой к нулю, реле KV теряет питание. Дальнейшее торможение от минимальной скорости до полной остановки происходит под действием статического момента сопротивления. Для увеличения эффективности торможения можно применить две или три ступени торможения.

Рис. 8. Узел схемы автоматического управления динамическим торможением в функции ЭДС: а — силовая цепь; б — цепь управления

Динамическое торможение двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции времени осуществляется по схеме, приведенной на рис. 9.

Рис. 9. Узел схемы динамического торможения ДПТ независимого возбуждения в функции времени

При работе двигателя реле времени КТ включено, но цепь контактора торможения КМ2 разомкнута. Для торможения необходимо нажать кнопку SB2 «Стоп». Контактор КМ1 и реле времени КТ теряют питание; срабатывает контактор КМ2, так как контакт КМ1 в цепи контактора КМ2 замыкается, а контакт реле времени КТ размыкается с выдержкой времени.

На время выдержки реле времени контактор КМ2 получает питание, замыкает свой контакт и подключает якорь двигателя к добавочному резистору R. Осуществляется динамическое торможение двигателя. В конце его реле КТ после выдержки времени размыкает свой контакт и отключает контактор КМ2 от сети. Дальнейшее торможение до полной остановки осуществляется под действием момента сопротивления Мс.

При торможении противовключением ЭДС двигателя и напряжение сети действуют согласно. Для ограничения тока в силовую цепь вводится резистор.

Управление возбуждением электродвигателей постоянного тока

Обмотка возбуждения двигателя обладает значительной индуктивностью, и при быстром отключении двигателя на ней может возникнуть большое напряжение, что приведет к пробою изоляции обмотки. Для предотвращения этого можно использовать узлы схем, приведенные на рис. 10. Сопротивление гашения включается параллельно обмотке возбуждения через диод (рис. 10 ,б). Следовательно, после отключения ток через сопротивление проходит кратковременно (рис. 10, а).

Рис. 10. Узлы схем включения сопротивлений гашения: а — сопротивление гашения включается параллельно; б — сопротивление гашения включается через диод.

Защита от обрыва цепи возбуждения осуществляется с помощью реле минимального тока по схеме, показанной на рис. 11.

Рис. 11. Защита от обрыва цепи возбуждения: а — силовая цепь возбуждения; б— цепь управления

При обрыве обмотки возбуждения реле КА теряет питание и отключает цепь контактора КМ.

Источник

Пуск, реверс и регулирование частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

Пуск в ход двигателей постоянного тока производится с помощью пусковых или пускорегулирующих реостатов, а также отдельных резисторов, включение которых осуществляется контакторами. Это необходимо для ограничения пускового тока. Двигатели мощностью в несколько киловатт допускается пускать без реостатов и резисторов, т. е. непосредственным (прямым) подключением обмотки якоря к питающей сети, поскольку цепь якоря таких двигателей имеет значительное сопротивление, при котором пусковой ток не представляет особой опасности.

Пусковой реостат рассчитывается на кратковременную работу под током (время разгона двигателей составляет 0,5—1,5 с), пускорегулирующий реостат — на длительную работу под током.

Реверсирование — изменение направления вращения двигателей постоянного тока — можно осуществлять двумя способами:

  1. изменением направления тока обмотки якоря
  2. изменением направления тока обмотки возбуждения (представив себе правило левой руки, нетрудно понять, что в том и другом случае ротор двигателя изменит направление вращения).

В большинстве случаев предпочтение отдается первому способу, так как при его использовании необходимо изменить только полярность на зажимах обмотки якоря. При втором способе количество операций увеличивается почти вдвое: необходимо отключить обмотку якоря, переключить полярность на зажимах обмотки возбуждения и подключить обмотку якоря к питающей сети. Если обмотку якоря не отключить от сети, то в момент переключения обмотки возбуждения двигатель оказывается в пусковом режиме (по существу, это режим короткого замыкания).

Читайте также:  Чем лучше двигатель 16кл

Одним из основных достоинств двигателей постоянного тока является возможность регулирования их частоты вращения в широких пределах и плавно, как это позволяет схема управления (теоретически — без ступеней перехода от одной частоты к другой).

Частота вращения двигателей постоянного тока независимо от системы их возбуждения выражается следующим образом:

Из формулы видно, что частоту вращения можно регулировать изменением напряжения сети U, падения напряжения Iя(Rпр+r) и магнитного потока Ф.

Напряжение сети можно изменять только в тех случаях, когда двигатель имеет собственный источник электроэнергии (генератор, преобразователь).

Падение напряжения зависит от значения сопротивления пуско-регулирующего реостата.

Магнитный поток — от тока возбуждения и сопротивления реостата возбуждения.

При работе двигателей с номинальной частотой вращения сопротивление Rпр пускорегулирующего реостата всегда равно нулю, т. е. реостат полностью закорочен. Если сопротивление реостата постепенно увеличивать то падение напряжения Iя(Rпр+r) будет также увеличиваться, а разность U — Iя(Rпр+r) уменьшаться. Это связано с уменьшением частоты вращения двигателя от номинальной до нуля, когда U = Iя(Rпр+r). По мере уменьшения сопротивления пускорегулирующего реостата частота вращения двигателя возрастет от нуля до номинальной. Следует отметить, что момент вращения двигателей при таком способе регулирования частоты вращения сохраняется постоянным. Длительное снижение частоты вращения двигателей при номинальной нагрузке допускается только в том

случае, когда они имеют независимую вентиляцию. Основным недостатком данного способа регулирования частоты вращения является большая потеря мощности Iя 2 Rпр, которая превращается в тепло, излучаемое пускорегулирующим реостатом.

Цепь возбуждения двигателей параллельного (независимого) и смешанного возбуждения рассчитывается так, чтобы при номинальном токе возбуждения последовательно с обмоткой возбуждения сохранялась включенной небольшая часть сопротивления rр регулятора возбуждения. Если рукоятку регулятора перемещать, уменьшая ею сопротивление, ток возбуждения и магнитный поток Ф будут расти, а частота вращения двигателя — уменьшаться. Если сопротивление регулятора увеличивать, ток возбуждения и поток будут уменьшаться, а частота вращения двигателя увеличиваться. Данный способ позволяет уменьшать частоту вращения двигателя примерно на 20% и увеличивать ее в два раза по сравнению с номинальной частотой вращения. При регулировании частоты вращения данным способом величина противо-ЭДС сохраняется постоянной (поскольку nФ = const). Электромагнитная мощность двигателя также сохраняется постоянной. Вращающий момент двигателя изменяется в зависимости от потока Ф. Значение потери мощности при регулировании невелико.

Практически регулирование частоты вращения двигателей в пределах от нуля до номинальной осуществляется с использованием пускорегулирующих реостатов. Для регулирования частоты в пределах от номинальной и выше используются регуляторы возбуждения.

Регулирование частоты вращения путем изменения магнитного потока Ф двигателей последовательного, возбуждения осуществляется с использованием сопротивлений, включенных по схеме рис. 1.45.

При включении сопротивления R1 параллельно обмотке возбуждения ток нагрузки двигателя I делится на токи I1 и I2, значения которых обратно пропорциональны сопротивлениям Rв и R1. Этим достигается возможность уменьшения тока возбуждения I2 и повышения частоты вращения двигателя. При включении сопротивления R2 параллельно обмотке якоря через обмотку возбуждения проходит ток, величина которого больше на величину тока I3, в результате чего поток увеличивается, а частота вращения двигателя уменьшается. Таким способом получают очень низкие, так называемые ползучие, частоты вращения двигателя.

Рис. 1.45. Схема принципиальная двигателя последовательного возбуждения, обеспечивающая все способы регулирования частоты вращения.

Для регулирования частоты вращения двигателя независимого возбуждения используется также система генератор—двигатель (Г—Д), которая представлена на рис. 1.46.

В данной системе частота вращения двигателя nд может регулироваться изменением напряжения генератора U, подводимого к обмотке якоря, и изменением потока двигателя. В первом случае с помощью регулятора возбуждения rр.г изменяется ток возбуждения генератора, во втором случае с помощью регулятора возбуждения rр.д изменяется ток возбуждения двигателя. К достоинствам системы Г—Д относят отсутствие в цепи тока нагрузки двигателя пускорегулирующего реостата, что значительно снижает потери на регулирование. Такая система позволяет регулировать частоту вращения двигателя в очень широком диапазоне и с большой плавностью. Пуск в ход двигателя осуществляется повышением тока возбуждения генератора, а реверсирование двигателя – изменением направления тока возбуждения генератора.

Рис. 1.46. Схема электрическая принципиальная системы Г—Д, обеспечивающая регулирование частоты вращения двигателя независимого возбуждения.

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 1682 ;

Источник

Adblock
detector