 |
Способы пуска и регулирование частоты вращения электродвигателя постоянного тока.
|
|
|
|
Возможны три способа пуска двигателя в ход:
1) прямой пуск, когда цепь якоря приключается непосредственно к сети на ее полное напряжение;
2) пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений, включаемых последовательно в цепь якоря;
3) пуск при пониженном напряжении цепи якоря.
прямой пуск применяется только для двигателей мощностью до нескольких сотен ватт, у которых Ra относительно велико и поэтому при пуске процесс пуска длится не более 1—2 сек.
Самым распространенным является пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений
Способы пуска двигателя постоянного тока
1.Прямой пуск - обмотка якоря подключается непосредственно к сети.
Ток якоря двигателя определяется формулой
Если считать, что при прямом пуске значения напряжения питания U и сопротивления якорной обмотки Rя остаются неизменными, то ток якоря зависит от противо - ЭДС Е. В начальный момент пуска якоря двигатель неподвижен (=0) и в его обмотке Е=0.Поэтому при подключении к сети в обмотке возникает пусковой ток
Обычно сопротивление Rя невелико, особенно у двигателей большой мощности, поэтому значение пускового тока достигает 20 раз превышающих номинальный ток двигателя.недопустимо больших значений, в 10 При этом создается опасность поломки вала машины и появляется сильное искрение под щетками коллектора. По этой причине такой пуск применяется только для двигателей малой мощности, у которых Rя относительно велико.
2)Реостатный пуск - в цепь якоря включается пусковой реостат для ограничения тока. В начальный момент пуска при =0 и Rп=мах ток якоря будет равен
Максимальное значение Rп подбирают так, чтобы для машин большой и средней мощности ток якоря при пуске 
, а для машин малой мощности 
. Рассмотрим процесс реостатного пуска на примере двигателя с параллельным возбуждением рис 4.1.
|
|
|
В начальный момент пуск осуществляется по реостатной характеристике 4, соответствующей максимальному значению сопротивления Rп, при этом двигатель развивает максимальный пусковой момент Мпmax.Регулировочный реостат Rр выводится так, чтобы Iв и Ф были максимальными. По мере разгона момент двигателя уменьшается, так как с увеличением скорости вращения ротора растет и ЭДС Е, а как следствие, уменьшается ток якоря, определяющий его величину. При достижении некоторого значения Мпmin часть сопротивления Rп выводится, вследствие чего момент снова возрастает до Мпmax, двигатель переходит на работу по реостатной характеристике 3 и разгоняется до значения Мпmin. Таким образом, уменьшая постепенно сопротивление пускового реостата, осуществляют разгон двигателя по отдельным отрезкам реостатной характеристики до выхода на естественную характеристику 1.Средний вращающий момент при пуске определяется из выражения
двигатель при этом разгоняется с некоторым постоянным ускорением.
Аналогичный пуск возможен и для двигателей последовательного возбуждения. Количество ступеней пуска зависит от жесткости естественной характеристики и требований предъявляемых к плавности пуска. Пусковые реостаты рассчитываются на кратковременную работу под током.
В реальных устройствах пуск осуществляется автоматически. Микроконтроллер, по заданному алгоритму, управляет коммутирующими элементами (релейное управление), отключая секции пускового реостата и практически реализуя описанный выше процесс.
Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ
Способы регулирования частоты вращения двигателей оцениваются следующими показателями: плавностью регулирования; диапазоном регулирования, определяемым отношением наибольшей частоты вращения к наименьшей; экономичностью регулирования, определяемой стоимостью регулирующей аппаратуры и потерями электроэнергии в ней.
|
|
|
Из (29.5) следует, что регулировать частоту вращения двигателя независимого возбуждения можно изменением сопротивления в цепи якоря, изменением основного магнитного потока Ф, изменением напряжения в цепи якоря.
Регулирование частоты вращения ДПТ НВ введение дополнительного сопротивления в цепь якоря
Дополнительное сопротивление (реостат rд) включают в цепь якоря аналогично пусковому реостату (ПР). Однако в отличие от последнего оно должно быть рассчитано на продолжительное протекание тока.
При включении сопротивления rд в цепь якоря выражение частоты (29.5) принимает вид
где 
— частота вращения в режиме х.х.;
— изменение частоты вращения, вызванное падением напряжения в цепи якоря.
С увеличением rд возрастает 
, что ведет к уменьшению частоты вращения. Зависимость n = f(rд) иллюстрируется также и механическими характеристиками двигателя независимого возбуждения (рис. 29.4, а): с повышением rд увеличивается наклон механических характеристик, а частота вращения при заданной нагрузке на валу (M = Mном) уменьшается. Этот способ обеспечивает плавное регулирование частоты вращения в широком диапазоне (только в сторону уменьшения частоты от номинальной), однако он неэкономичен из-за значительных потерь электроэнергии в регулировочном реостате (I2a *rД), которые интенсивно растут с увеличением мощности двигателя.
Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменение напряжения в цепи якоря
Регулирование частоты вращения двигателя изменением питающего напряжения применяется лишь при IB = const, т. е. при раздельном питании цепей обмотки якоря и обмотки возбуждения при независимом возбуждении.
Частота вращения в режиме х.х. n0 пропорциональна напряжению, а от напряжения не зависит, поэтому механические характеристики двигателя при изменении напряжения не меняют угла наклона к оси абсцисс, а смещаются по высоте, оставаясь параллельными друг другу (см. рис. 29.4, в). Для осуществления этого способа регулирования необходимо цепь якоря двигателя подключить к источнику питания с регулируемым напряжением. Для управления двигателями малой и средней мощности в качестве такого источника можно применить регулируемый выпрямитель, в котором напряжение постоянного тока меняется регулировочным автотрансформатором (АТ), включенным на входе выпрямителя (рис. 29.6,а).
|
|
|
Для управления двигателями большой мощности целесообразно применять генератор постоянного тока независимого возбуждения; привод осуществляется посредством приводного двигателя (ПД), в качестве которого обычно используют трехфазный двигатель переменного тока. Для питания постоянным током цепей возбуждения генератора Г и двигателя Д используется возбудитель В — генератор постоянного тока, напряжение на выходе которого поддерживается неизменным. Описанная схема управления двигателем постоянного тока (рис. 29.6, б) известна под названием системы «генератор — двигатель» (Г—Д).
Изменение напряжения в цепи якоря позволяет регулировать частоту вращения двигателя вниз от номинальной, так как напряжение свыше номинального недопустимо. При необходимости регулировать частоту вращения вверх от номинальной можно воспользоваться изменением тока возбуждения двигателя.
Изменение направления вращения (реверс) двигателя, работающего по системе Г—Д, осуществляется изменением направления тока в цепи возбуждения генератора Г переключателем П, т. е. переменой полярности напряжения на его зажимах. Если двигатель постоянного тока работает в условиях резко переменной нагрузки, то для смягчения колебаний мощности, потребляемой ПД из трехфазной сети, на вал ПД помещают маховик М, который запасает энергию в период уменьшения нагрузки на двигатель Д и отдает ее в период интенсивной нагрузки двигателя.
Регулирование частоты вращения изменением напряжения в цепи якоря обеспечивает плавное экономичное регулирование в широком диапазоне nMAX/nMIN ≥ 25. Наибольшая частота вращения здесь ограничивается условиями коммутации, а наименьшая — условиями охлаждения двигателя.
|
|
|
Еще одним достоинством рассматриваемого способа регулирования является то, что он допускает безреостатный пуск двигателя при пониженном напряжении.
|
|
|
