Гайдар А.Н. Лекции по дисциплине Электротехника и электроника - файл n2.doc

Гайдар А.Н. Лекции по дисциплине Электротехника и электроника
скачать (68706.2 kb.)
Доступные файлы (42):
n2.doc2297kb.25.11.2009 10:58скачать
n3.doc208kb.19.01.2010 15:53скачать
n4.doc4008kb.23.12.2009 17:38скачать
n5.doc4069kb.14.08.2009 12:59скачать
n6.doc3276kb.28.02.2010 19:59скачать
n7.doc3218kb.15.08.2009 17:51скачать
n8.doc3613kb.30.03.2010 19:10скачать
n9.doc3611kb.15.08.2009 18:03скачать
n10.doc3449kb.21.07.2010 16:10скачать
n11.doc3449kb.15.08.2009 20:15скачать
n12.doc4660kb.06.08.2009 20:51скачать
n13.doc4660kb.06.08.2009 20:51скачать
n14.doc1345kb.15.08.2009 21:41скачать
n15.doc1345kb.15.08.2009 21:41скачать
n16.doc5986kb.29.05.2010 22:26скачать
n17.doc5986kb.15.08.2009 21:47скачать
n18.doc135kb.14.08.2009 11:35скачать
n19.doc225kb.16.09.2009 11:27скачать
n20.doc284kb.25.03.2010 13:13скачать
n21.doc475kb.02.01.2006 14:19скачать
n22.doc462kb.14.08.2009 11:45скачать
n23.doc335kb.14.08.2009 11:50скачать
n24.doc1506kb.14.10.2009 13:32скачать
n25.doc900kb.14.08.2009 12:16скачать
n26.doc1132kb.18.10.2009 21:02скачать
n27.doc1423kb.04.11.2009 17:26скачать
n28.docскачать
n29.docскачать
n30.doc78kb.21.07.2010 16:01скачать
n31.doc13399kb.31.08.2008 22:16скачать
n32.doc1285kb.23.01.2008 21:07скачать
n33.doc190kb.26.08.2009 21:39скачать
n34.doc2296kb.14.08.2009 12:52скачать
n35.doc175kb.07.07.2009 21:58скачать
n36.doc225kb.06.08.2009 18:02скачать
n37.doc335kb.14.08.2009 11:50скачать
n38.doc1043kb.14.08.2009 12:19скачать
n39.doc1403kb.14.08.2009 12:29скачать
n40.doc1777kb.14.08.2009 12:31скачать
n41.doc1591kb.14.08.2009 12:36скачать
n42.doc135kb.14.08.2009 11:35скачать
n43.doc282kb.14.08.2009 11:37скачать

n2.doc

Лекция 10

Пуск и торможение электрических двигателей
Пуск – разгон ротора (якоря) двигателя из неподвижного состояния до установившегося значения частоты вращения, когда момент вращения равен моменту сопротивления . В процессе пуска . Процесс пуска характеризуется:

  1. Кратностью пускового тока ;

  2. Кратностью пускового момента ;

  3. Временем пуска .

Таким образом, при пуске необходимо обеспечить надлежащее значение и предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, который опасен для двигателя.

Возможно три способа пуска двигателя:

- прямой, при котором двигатель подключается непосредственно к сети (статор АД или якорь ДПТ);

- реостатный, с помощью пускового реостата, включенного последовательно в цепь якоря (ротора);

- при пониженном напряжении, подводимом к якорю ДПТ (статору АД).

Основные требования, предъявляемые к пусковым свойствам двигателей, таковы:

  1. Двигатель должен создавать пусковой момент, превышающий статический момент сопротивления, чтобы ротор двигателя мог придти во вращение и достигнуть установившейся частоты вращения.

  2. Пусковой ток не должен достигать значений, которые могут вызвать повреждение двигателя и создавать в сети значительное падение напряжения, нарушающее работу других потребителей.

  3. Схема пуска должна быть простой, экономичной, удобной в обслуживании, продолжительность пуска должна быть минимальной.


10.1 Пуск и торможение асинхронного двигателя
Длительность пуска зависит от мощности двигателя, но не превышает несколько десятков секунд. При этом не возникает опасности перегрева двигателя, но возможны значительные колебания момента асинхронного двигателя (АД), поэтому двигатели соединяют с механизмами через демпфирующие устройства (упругие муфты, ременные передачи и др.).

В условиях эксплуатации возникает необходимость ограничения пусковых токов с одновременным увеличением вращающего электромагнитного момента двигателя. Эту задачу решают путем искусственного увеличения активного сопротивления фаз обмотки ротора.
10.1.1 Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором
Конструкция АД с фазным ротором позволяет включать в цепь ротора добавочный резистор с активным сопротивлением, что даёт возможность изменять пусковые характеристики двигателя. При этом увеличивается критическое скольжение двигателя, а максимальный момент остаётся неизменным.


Рисунок 10.1 - Влияние активного сопротивления обмотки ротора на

механические характеристики асинхронного двигателя
В качестве добавочных сопротивлений применяют пусковые реостаты и дроссели. Управление переключением реостатов осуществляют магнитным пускателем.



а – трёхступенчатый реостат; б – двухступенчатый с дросселями

Рисунок 10.2 - Схема реостатного пуска АД с контактными (фазными) кольцам
Обычно пусковой реостат имеет 510 ступеней, которые автоматически «закорачиваются» по мере разгона ротора. Схема автоматического выведения пускового реостата работает в функции времени или тока ротора. Сопротивления ступеней реостата и моменты их переключения подобраны таким образом, чтобы пусковой момент двигателя изменялся от наибольшего значения, называемого начальным пусковым моментом, до значения, называемого моментом переключений.



Рисунок 10.3 - Схема управления пуском асинхронного двигателя

с фазным ротором в функции тока
При нажатии кнопки «пуск» контактор КМ1 подключает обмотку статора к сети, одновременно шунтируя кнопку «пуск». Пусковой ток ротора двигателя вызывает срабатывание токовых реле КА1 и КА2, которые размыкают свои контакты в цепи контакторов ускорения КМ2 и КМ3 до их включения. При разгоне двигателя ток в цепи ротора уменьшается и при снижении его до заданного значения реле КА2 своим контактом включает контактор КМ3, который шунтирует своими контактами первую ступень пускового реостата и цепь с реле тока КА2.

Аналогично срабатывает КА1, включая КМ2, и далее пуск продолжается по естественной механической характеристике.



Рисунок 10.4 - Схема управления пуском асинхронного двигателя

с фазным ротором в функции времени



Рисунок 10.5 - Пусковая механическая характеристика асинхронного двигателя

с контактными кольцами
При расчете пусковых реостатов используют равенство:

.

10.1.2 Способы пуска АД с короткозамкнутым ротором


  1. Пуск непосредственным включением в сеть.

Включение двигателей в сеть, питающую другие силовые и осветительные устройства, не должно вызывать падения напряжения в ней более чем на 5% от номинального значения.


Рисунок 10.6 - Схема управления пуском трёхфазного асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором


  1. Пуск при пониженном напряжении.

Такой пуск возможен лишь для пуска без нагрузки или с небольшой нагрузкой на валу.

    1. Переключением обмотки статора со «звезды» на « треугольник».

Такой метод пуска применяется для АД, работающих при соединении обмотки статора «треугольником». Во время подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение , при этом напряжение на фазных обмотках статора понижается в . Во столько же раз уменьшается ток в фазных обмотках, но значение линейного тока уменьшается в 3 раза в сравнении с линейным током при соединении обмоток статора в «треугольник». После разгона ротора до частоты вращения близкой к установившемуся значению переключатель переводят в положение .



Рисунок 10.7 - Принципиальная схема пуска асинхронного двигателя переключением обмоток статора со «звезды» на « треугольник»


    1. Использованием пусковых резисторов Rп, дросселей L; трёхфазного автотрансформатора.





а – пусковыми резисторами; б – дросселями; в – трёхфазным трансформатором (АТ)
Рисунок 10.8 - Принципиальные схемы пуска асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором (силовая часть)
2.3.Создание АД с короткозамкнутым ротором, имеющим улучшенные пусковые свойства: с повышенным скольжением, глубокопазных и двухклеточных (имеет две обмотки - клетки). Одна – рабочая, в глубине сердечника, изготовленная из меди со значительным индуктивным сопротивлением; вторая – пусковая, вблизи воздушного зазора, с повышенным активным сопротивлением, изготовленная из латуни – сплав с более высоким удельным электрическим сопротивлением.

Для улучшения пусковых свойств АД с короткозамкнутым ротором их выполняют специальной конструкцией, заливая алюминиевые стержни «беличьего колеса» в глубокие пазы. При низкой частоте вращения ротора, которая соответствует номинальному (установившемуся) режиму работы АД, ток равномерно распределяется по сечению стержней.

При высокой частоте вращения ротора в начальный период пуска ток в стержнях вытесняется в верхнюю часть их – ближе к обмоткам статора – и эффективное поперечное сечение стержня уменьшается. Происходит увеличение активного сопротивления стержня. По мере пуска частота тока уменьшается и активное сопротивление стержня также уменьшается, как это происходит у АД с фазным ротором.



1 – стержни; 2 – сердечник
Рисунок 10.9 -- Устройство ротора с глубокими пазам
Во время пуска АД проявляет себя и эффект силового взаимодействия вихревых токов в стали ротора с вращающимся магнитным полем статора машины. Этот эффект также способствует увеличению пускового момента, но приводит к появлению провала в механической характеристике при больших скольжениях s=0,750,85 до значения 0,8 Мп. Это значение называется минимальным моментом , оно задаётся обычно кратностью .

Аналогично работает двигатель с двухклеточным ротором. В сердечнике ротора расположены две обмотки (клетки): рабочая в глубине сердечника, обладающая при пуске значительным индуктивным сопротивлением, и пусковая (вблизи воздушного зазора) с повышенным активным сопротивлением.



1 – рабочая обмотка; 2 – пусковая обмотка; 3 – сердечник ротора; 4 – замыкающие

кольца

Рисунок 10.10 - Устройство двухклеточного ротора
10.1.3 Торможение асинхронных двигателей
Важным свойством АД является их способность наряду с двигательным режимом развивать при определенных условиях режим торможения. Наибольшее распространение получили три способа торможения: торможение противовключением, динамическое торможение и рекуперативное (генераторное) торможение.

1. Торможение противовключением. Торможение осуществляют путем изменения порядка чередования фаз статорной обмотки. При этом магнитное поле статора изменяет направление вращения, а ротор по инерции вращается в противоположную сторону. Этот режим используется для резкого торможения или при спуске груза.


Рисунок 10.11 - Зависимость частоты вращения асинхронного двигателя

от скольжения для генераторного, двигательного и тормозного режимов

При рассмотрении тормозных режимов пользуются упрощенной формулой механических характеристик АД (формула Клосса):

,

где М, S – текущие значения момента сил вращения и текущее значение скольжения.




В режиме противовключения S>1.

2.Динамическое торможение. Для получения режима динамического торможения обмотку статора отключают от сети переменного тока и подключают на время торможения к источнику постоянного тока. Наиболее распространённые схемы включения обмоток статора таковы:


Рисунок 10.12 - Схемы подключения обмоток статора асинхронного двигателя

к источнику постоянного тока

Постоянный ток создает неподвижное магнитное поле относительно статора. В момент отключения от сети переменного тока и в последующее время ротор продолжает вращаться по инерции в том же направлении. Время естественной остановки колеблется от нескольких секунд до минут.

Основным преимуществом способа динамического торможения электродвигателя является то, что окончательная остановка двигателя сопровождается уменьшением до нуля электрических величин: ?, Е, I, Мэм.

Нагрузкой АД в режиме торможения является сопротивление, включённое в цепь ротора, для двигателя с контактными кольцами, или сопротивление самой обмотки в случае короткозамкнутого ротора.

Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем статора асинхронного двигателя создаёт тормозной момент. Двигатель в этом случае работает в режиме генератора независимо от сети переменного тока, преобразуя кинетическую энергию движущихся частей электропривода и рабочей машины в электрическую энергию, которая рассеивается в виде теплоты в цепи ротора.


Рисунок 10.13 - Схема управления пуском асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором и его динамического торможения в функции времени
При нажатии кнопки SB1 замыкается цепь питания управляющей катушки линейного контактора КМ1, который срабатывает и своими силовыми контактами включает двигатель, а также подключает реле времени КТ к источнику постоянного тока и шунтирует кнопку SB1. Срабатывание реле КТ приводит к замыканию его контактов в цепи управляющей катушки контактора торможения КМ2, но этот контактор не срабатывает, так как цепь управления им разомкнута блокировочным контактом КМ1.

Для остановки двигателя нажимают кнопку SB2, при этом отключаются силовые контакты КМ1 и включается блокировочный контакт КМ1, что приводит к срабатыванию тормозного контактора КМ2. Напряжение постоянного тока поступает в обмотку статора двигателя, что приводит к динамическому торможению вращающегося по инерции ротора. Одновременно размыкается блокировочный контакт КМ2 в цепи управления катушкой линейного контактора КМ1.

Резистор RТ предназначен для ограничения постоянного тока в обмотке статора двигателя при динамическом торможении. Протекание постоянного тока в обмотке статора непродолжительно, потому что при отключении КМ1 размыкается его контакт в цепи питания реле времени КТ, что приводит к размыканию с некоторой временной задержкой контактов КТ в цепи управляющей катушки тормозного контактора КМ2. В результате обмотка статора двигателя отключается контактами КМ2 от сети постоянного тока через некоторое время, равное выдержке времени КТ на размыкание контактов.

3.Рекуперативное торможение. Этот вид торможения может быть реализован в системе «преобразователь частоты – двигатель» при остановке АД или его переходе с характеристики на характеристику. Для этого уменьшают частоту сети Uс и, значит, синхронную скорость вращающегося магнитного поля статора. В силу механической инерции ротора его частота вращения будет отставать и постоянно превышать синхронную частоту. За счёт этого и возникает режим торможения с отдачей энергии в сеть. При этом должно быть устройство для передачи этой энергии в сеть.

Рекуперативное торможение является наиболее экономичным видом торможения асинхронного двигателя.
4.Торможение при самовозбуждении. Основано на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле исчезает не мгновенно, а в течение некоторого времени. За счёт использования энергии этого поля и специальных схем включения АД можно обеспечить его самовозбуждение и реализовать тормозной режим. В практике применяют конденсаторное и магнитное торможение АД.


Рисунок 10.14 - Схема конденсаторного торможения (а) и механические

характеристики (б) асинхронного двигателя
Конденсаторы могут подключаться к статору постоянно (глухое подключение) или при помощи дополнительного контактора, будучи при этом соединёнными в схему «треугольника» или «звезды».

Интенсивность торможения зависит от ёмкости конденсаторов. Чем она больше, тем больше максимум тормозного момента будет смещаться в область низких частот.

Магнитное торможение реализуется после отключения статора от сети и замыкания фаз статора накоротко с помощью контактов их выводов. При этом тиристоры закрыты. За счет запасённой в двигателе электромагнитной энергии происходит самовозбуждение двигателя и на его валу создается тормозной момент. Торможение в этом случае быстротечно, но моменты торможения достаточно велики.


Рисунок 10.15 - Схема магнитного торможения асинхронного двигателя
Тиристоры VS1, VS2, VS3, VS4 – регулируют питание статора АД. Дополнительный тиристор VS5 накоротко замыкает обмотки статора, осуществляя торможение.

Когда интенсивность торможения коротким замыканием обмоток уменьшится, то открывают VS1, который пропускает выпрямленный ток в соответствующую обмотку статора, и обеспечивает режим динамического торможения.
10.2 Пуск и торможение синхронного двигателя
10.2.1 Пуск синхронного двигателя
При неподвижном роторе и подключении к сети обмотки статора, а обмотки возбуждения к источнику носителя тока синхронный двигатель (СД) будет развивать знакопеременный вращающий момент и не сможет разогнаться до без применения специальных мер по его запуску.

Известно два способа пуска СД:

1).разгон СД до синхронной скорости с помощью небольшого вспомогательного двигателя устанавливаемого на валу СД, например, генератор постоянного тока АД;

2).асинхронный, когда в роторе СД укладывается асинхронная пусковая обмотка, выполняемая аналогично короткозамкнутой обмотке АД; она выключается при отличии угловой скорости на 3-5% от синхронной скорости и происходит «втягивание» СД в синхронизм с сетью.


Рисунок 10.16 - Общий вид пусковых характеристик синхронного двигателя

При пуске СД используют две основные схемы его возбуждения:
а) с подключением возбудителя в конце пуска.



Рисунок 10.17 - Схема пуска синхронного двигателя с подключением возбудителя

в конце пуска
На первом этапе пуска контакт 6 разомкнут, а контакт 4 замкнут. Обмотка возбуждения 2 оказывается замкнутой на резистор 3 и асинхронный пуск происходит в благоприятных условиях. В конце пуска при достижении подсинхронной скорости по команде контроллера, использующего датчики частоты, тока или времени; контакт 4 размыкается, а контакт 6 замыкается. В обмотку возбуждения подаётся ток от возбудителя 8 и синхронный двигатель втягивается в синхронизм.
б) с постоянно подключенным возбудителем.



Рисунок 10.18 - Схема пуска синхронного двигателя с постоянно подключённым

возбудителем
В этой схеме обмотка возбуждения с самого начала пуска постоянно подключена к возбудителю 2. При скорости происходит самовозбуждение возбудителя и в обмотку возбуждения поступает ток, благодаря чему синхронный двигатель втягивается в синхронизм. Пуск по схеме рис. 10.5 происходит в менее благоприятных условиях, так как пусковой момент СД оказывается ниже, чем при использовании схемы рис. 10.4.

Пуск СД может происходить с ограничением . При наличии мощной питающей сети СД запускают прямым подключением к сети без ограничения тока.

.

При пуске СД большой мощности, соизмеряемой с мощностью сети, ограничивают пусковые токи для чего используют добавочные резисторы, реакторы или автотрансформаторы.



Рисунок 10.19 - Пусковые схемы синхронного двигателя с дополнительными

реакторами (а) и автотрансформатором (б)

При питании синхронного двигателя от векторного (динамического) преобразователя частоты переменного тока может быть реализован частотный пуск. При этом с помощью программного задатчика обеспечивается такой темп изменения частоты питающего СД напряжения (скорости вращения магнитного поля статора), при котором ротор «успевает» за полем и двигатель работает синхронно с сетью с малых скоростей вращения ротора. При этом способе пуска меньше потери энергии.
10.2.2 Торможение синхронного двигателя
Основной областью применения СД до недавнего времени были нерегулируемые по скорости электроприводы большой мощности. Появление векторных преобразователей частоты переменного тока предоставило практические возможности создания регулируемого синхронного электропривода, которые аналогичны электроприводу АД.

Торможение СД, как и любого другого двигателя, осуществляется переводом его в генераторный режим. Наиболее часто применяют схему динамического торможения, которая приведена ниже (генераторный режим при работе СД независимо от сети переменного тока):


Рисунок 10.20 - Схема динамического торможения синхронного двигателя
В этой схеме обмотки статора синхронного двигателя 2 отключаются от сети переменного тока и закорачиваются на добавочные резисторы 1 (или накоротко), а обмотка возбуждения остаётся подключённой к источнику возбуждения UВ через

резистор 3.

Торможение СД противовключением используют редко, так как перевод СД в этот режим сопровождается значительными бросками тока и момента и требует ограничения тока и сложных схем управления.

При питании СД от векторного преобразователя частоты переменного тока можно осуществить плавное торможение двигателя до его полной остановки.
10.3 Пуск и торможение двигателя постоянного тока
При прямом пуске .



Прямой пуск применяют для двигателей мощностью до 0,5ч1,0 кВт, у которых RЯ относительно велико, а время пуска tn<1c.

Наибольшее распространение получил реостатный способ пуска. Для ограничения In в цепь якоря включают пусковой реостат, сопротивление которого RП выбирают таким, чтобы . По мере увеличения частоты вращения двигателя пусковой реостат выводят.

При пуске следует полностью вывести пусковой реостат в цепи возбуждения RB для Мврсопр.

В электрических двигателях постоянного тока большой мощности не используют пусковой реостат (большие потери энергии), а проводят пуск при пониженном напряжении, которое подводится к якорю ДПТ от источника с регулируемым напряжением, например, система «генератор-двигатель» или управляемый выпрямитель.

ДПТ среди всех применяемых двигателей имеют лучшие пусковые качества, так как при они могут создавать . Это обеспечивает быстрое включение механизмов.

Рассмотрим особенности пуска ДПТ НВ и ДПТ ПВ, так как именно эти двигатели применяют для привода производственных механизмов.
10.3.1 Пуск и торможение двигателя постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ)
Эти двигатели применяют в электроприводе металлорежущих станков (серии 2П и 4П, двигатели с гладким якорем серий ПБСТ и ПГТ, высокомоментные двигатели серий ПБВ, ДК1 и ДК2 с возбуждением от постоянных магнитов).

Основная схема включения ДПТ НВ имеет вид:



Рисунок 10.21 – Принципиальная схема включения ДПТ С НВ


где R=RЯ+Rд; .

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ с НВ совмещены:


Рисунок 10.22 - Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ с НВ
Точка А соответствует режиму холостого хода, в котором ?=?0, I=M=0;

Точка В соответствует режиму короткого замыкания ?=0, I=Iк.з. и М=Мк.з., т.е.

неподвижному состоянию якоря при пуске.

Выше указывалось, что ток и момент не должны превосходить некоторых допустимых значений. Чаще всего ограничение тока (момента) осуществляют введением в цепь якоря добавочного резистора Rд. Пусковые реостаты применяют с ручным и автоматическим управлением.


1 – искусственная пусковая характеристика; 2 – естественная пусковая характеристика; 3 – характеристика регулирующего органа (нагрузки); 4 – характеристика динамического торможения; 5 – характеристика торможения противовключением
Рисунок 10.23 - Пусковая и тормозная характеристики ДПТ с НВ


пусковой реостат; резистор динамического торможения
Рисунок 10.24 - Схема нереверсивного управления пуском в функции времени и

и динамического торможения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
При нажатии кнопки SB1 замыкается цепь питания КМ1, срабатывают его контакты, которые шунтируют кнопку SB1, размыкают контакты в цепи резистора RТ; замыкают контакты, включающие реле КТ1, и силовые контакты КМ 1. При этом начинается пуск ДПТ при включённых в цепь якоря пускового реостата (R1 + R2). КТ1 с выдержкой времени замедления при срабатывании замыкает цепь катушки управления КМ 2, контакты которого шунтируют R1, и включают КТ 2. Контакты КТ 2 срабатывают с заданной выдержкой времени, включая управляющую катушку КМ 3, контакты которого шунтируют R2. Пуск заканчивается и ДПТ переходит в рабочий режим.

Для отключения двигателя необходимо нажать кнопку SB2. При этом разомкнётся цепь питания управляющей катушки КМ 1, который своими контактами отключит якорь ДПТ и цепи питания всех управляющих катушек реле и контакторов от сети. Таким образом, будет снято шунтирование пускового реостата, замкнётся контакт КМ 1 в цепи RТ и двигатель перейдёт в режим динамического торможения, при котором кинетическая энергия вращающихся частей электропривода преобразуется в теплоту и выделяется на RТ и в обмотках цепи якоря.

Реверс и торможение противовключением ДПТ НВ, осуществляемые изменением полярности напряжения якоря или обмотки возбуждения, происходят по характеристике 5 при включении в цепь якоря резистора Rд.

Иногда для регулирования тока (момента) в цепь якоря вводят добавочный резистор, чтобы реализовать две и более искусственных характеристик. Число ступеней m добавочного резистора связано с пределами изменения Iя?Iдоп и током переключения I2 соотношением

.



SB1, SB2 – двухцепные кнопки управления
Рисунок 10.25 - Схема управления пуском двигателя постоянного тока в функции

времени, реверсом и торможением в функции ЭДС
Нажатием кнопки SB1 включается КМ1, который включает своими силовыми контактами двигатель, блокировочным контактом шунтирует SB1, включает питание реле KV1. Пусковой ток ограничен пусковым реостатом (). Падение напряжения на приведёт к срабатыванию КТ и его контакты разомкнут цепь управляющей катушки контактора КМ4. Реле KV1 подключит цепи управляющих катушек контакторов КМ3 и КМ4 (цепь КМ4 останется разомкнутой контактом КТ). КМ3 своим контактом шунтирует и двигатель перейдёт на вторую ступень пускового реостата. Напряжение с управляющей катушки КТ будет снято и это реле с выдержкой времени на замедление замкнёт цепь управления КМ4, контакт которого шунтирует , а двигатель перейдёт в рабочий режим.

Реверс осуществляют нажатием кнопки SB2, далее процесс пуска развивается аналогично, но реле KV2 срабатывает не сразу, так как в первый момент происходит торможение ДПТ и ЭДС якоря направлена согласно напряжению сети.

Если же требуется работа на искусственной механической характеристике, то последовательно в цепь якоря необходимо включить ещё один резистор Rдоб. , его сопротивление рассчитывают по формуле



где частота вращения холостого хода, об./мин.; требуемая частота вращения, об/мин.; ток якоря, соответствующий заданной нагрузке двигателя, А.

Для остановки двигателя следует нажать кнопку SB3, при этом разомкнутся управляющие цепи всех реле и контакторов, двигатель будет отключён от цепи, а система управления будет подготовлена к следующему включению.

Простейшая схема пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции частоты вращения представлена ниже.



Рисунок 10.26 - Схема управления пуском ДПТ с параллельным возбуждением

в функции частоты вращения
Пусковой реостат имеет две ступени, а катушки контакторов КМ2 и КМ3 подключены к зажимам якоря. Контакторы настроены на разные напряжения срабатывания , которые определяются расчётным путём. При нажатии кнопки «пуск» линейный контактор КМ1 подключает двигатель к сети при полностью введённом пусковом реостате и шунтирует эту кнопку. С разгоном двигателя увеличивается противо-ЭДС якоря и при определённой частоте вращения срабатывает контактор КМ2, шунтирующий первую ступень реостата. При дальнейшем увеличении частоты вращения срабатывает контактор КМ3, замыкающий вторую ступень пускового реостата, и двигатель достигает установившейся частоты вращения.

Типовая схема пуска ДПТ с параллельным возбуждением в функции времени имеет вид:



Рисунок 10.27 - Схема управления пуском ДПТ в функции времени


Рисунок 10.28 - Схема пуска ДПТ в две ступени в функции ЭДС и

динамического торможения в функции времени


Рисунок 10.29 - Схема пуска ДПТ в одну ступень в функции времени

и динамического торможения в функции ЭДС

10.3.2 Пуск ДПТ с последовательным возбуждением (ДПТ с ПВ)
Эти двигатели применяют в электроприводе электрического транспорта, грузоподъемных машин и механизмов. Электромеханическая и механическая характеристики ДПТПВ выражаются формулами



где R=Rя+ROB+Rд .



Линеаризовав зависимость Ф=f(IB), получим Ф=а·I ? M=k·Ф·I=k·a·I2

Таким образом, при небольших токах и моментах двигателя, соответствующих малым моментам нагрузки, его скорость принимает большие значения, при этом характеристики не пересекают ось скорости. Это означает, что для ДПТ с ПВ не существуют режимы холостого хода и генератора, работающего параллельно с сетью (режим рекуперативного торможения), так как характеристики во втором квадрате не проходят.

Остальные режимы работы ДПТ с ПВ аналогичны режимам работы ДПТ с НВ:

- двигательный режим при 0
- режим короткого замыкания при ?=0;

- режим генератора, включенного последовательно с сетью (торможение противовключением), при ?<0.
10.3.3 Торможение двигателя постоянного тока
Чтобы быстро остановить вращающийся двигатель, торможение осуществляют с помощью механических тормозов или электрическим способом. Сущность электрических способов заключается в переводе электрической машины из двигательного режима работы в генераторный режим. Создается электромагнитный момент, направленный против вращения.

Различают три способа электрического торможения: динамическое, рекуперативное и противовключением.

Динамическое торможение. Обмотка возбуждения остается включенной в сеть, а якорь двигателя отключают от сети и замыкают на резисторе Rд.т. (для ограничения тока якоря при торможении). После отключения якоря от сети (U=0), ток якоря изменит направление , изменится направление электромагнитного момента вращения, который станет тормозящим моментом.



Рисунок 10.31 – Механическая и тормозные характеристики ДПТ
Рекуперативное торможение. Такое торможение происходит, если частота вращения электрической машины превысит частоту вращения при холостом ходе. При этом ЭДС, наводимая в якоре, превысит напряжение; векторы тока якоря и момента меняют направление и будет создаваться тормозной момент.

Двигатель начинает работать в генераторном режиме параллельно с сетью, в которую передаёт энергию, полученную в результате преобразования кинетической энергии вращающейся массы ротора в электрическую. Механическая характеристика режима рекуперативного торможения – прямая 1/ во втором квадрате.
Примеры рекуперативного торможения:


  1. Работа подъемного устройства при спуске груза, когда двигатель включен с направлением вращения якоря в сторону спуска.

  2. Движение транспортного средства с электродвигателем под уклон.

Рекуперативное торможение не приводит к остановке якоря, а лишь ограничивает частоту вращения.

У ДПТ с ПВ рекуперативное торможение осуществить невозможно, так как при увеличении частоты вращения уменьшается магнитный поток и ЭДС не может быть больше приложенного напряжения.

Торможение противовключением. Его осуществляют в том случае, когда обмотки двигателя включены для одного направления вращения, а якорь под действием сил инерции или внешнего момента силы вращается в противоположном. Торможение противовключением обычно осуществляется изменением полярности подводимого к якорю напряжения.



Для ограничения тока в цепь якоря включают резистор с сопротивлением больше в 2 раза, чем у пускового реостата (U+E).



Рисунок 10.32 – Механическая характеристика и тормозная характеристика

ДПТ противовключением





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации