Схема пуска двигателя постоянного тока с независимым возбуждением по принципу времени Эта схема представлена на рис. 1.1, а. Она содержит кнопки управления SB1 (пуск) и SB2 (останов) двигателя, линейный контактор КМ1, обеспечивающий подключение двигателя к сети, и контактор ускорения КМ2 для шунтирования пускового резистора Rд. В качестве датчика времени в схеме используется электромагнитное реле времени КТ. При подключении схемы к источнику напряжения U происходит возбуждение двигателя и срабатывает реле КТ, размыкая свой размыкающий контакт в цепи катушки контактора КМ2 и подготавливая двигатель к пуску. Рис. 1.1. Схема пуска двигателя по принципу времени (а), характеристики двигателя (б) и кривые переходного процесса (в) Пуск двигателя начинается после нажатия кнопки SВ1, в результате чего получает питание контактор КМ1, который своим главным силовым контактом подключает двигатель к источнику питания. Двигатель начинает разбег с резистором Rд в цепи якоря, с помощью которого ограничивается пусковой ток двигателя. Одновременно замыкающий блок-контакт контактора КМ1 шунтирует кнопку SВ1, и она может быть отпущена, а размыкающий блок-контакт КМ1 разрывает цепь питания катушки реле времени КТ. Через интервал времени Δtк.т после прекращения питания катушки реле времени, называемый выдержкой времени, размыкающий контакт КТ замкнется в цепи катушки контактора КМ2, последний включится и главным контактом закоротит пусковой резистор Rд в цепи якоря. Таким образом, при пуске двигатель в течение времени Δtк.т разгоняется по искусственной характеристике 1 (рис. 1.1, б), а после шунтирования резистора Rд – по естественной 2. Значение сопротивления резистора Rд выбирается таким образом, чтобы в момент включения двигателя ток I1 в цепи и соответственно момент М1, не превосходили бы допустимого уровня. За время Δtк.т после начала пуска частота вращения двигателя достигает значения ω1, а ток в цепи якоря снижается до уровня I2 (рис. 1, в). После шунтирования Rд, происходит бросок тока в цепи якоря от I2 до I1 который не превышает допустимого уровня. Изменение частоты вращения, тока и момента во времени происходит по экспоненте. Останов двигателя осуществляется нажатием кнопки SВ2, что приведет к отключению якоря двигателя от источника питания и его торможению под действием момента сопротивления на валу. Такой способ останова двигателя получил название «торможение выбегом». Схема пуска двигателя в две ступени по принципу ЭДС и динамического торможения по принципу времени. В этой схеме (рис. 1.2, а) в качестве датчика ЭДС использован якорь двигателя, к которому подключены катушки контакторов ускорения КМ1 и КМ2, обеспечивающих шунтирование пусковых резисторов Rд1 и Rд2. С помощью регулировочных резисторов Rу1, и Rу2 , которые могут быть настроены на срабатывание при определенных частотах вращения двигателя. Рис. 1.2. Схема пуска двигателя по принципу ЭДС и динамического торможения по принципу времени (а) и характеристики двигателя (б) Для осуществления торможения в схеме предусмотрен резистор R3, подключение и отключение которого осуществляется контактором торможения КМЗ. Для обеспечения выдержки времени используется электромагнитное реле времени КТ, размыкающий контакт которого включен в цепь катушки контактора торможения КМ2. После подключения схемы к источнику питания происходит возбуждение двигателя, а аппараты схемы остаются в исходном положении. Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SВ1, что приводит к срабатыванию линейного контактора КМ и подключению двигателя к источнику питания. Двигатель начинает разбег с включенными резисторами Rд1 + Rд2 в цепи якоря по характеристике 1 (рис. 1.2, б). По мере увеличения частоты вращения двигателя растет его ЭДС и соответственно напряжение на катушках контакторов КМ1 и КМ2. При частоте вращения ω1 срабатывает контактор КМ1, закорачивая своим контактом первую ступень пускового резистора Rд1, и двигатель переходит на характеристику 2. При частоте вращения ω2 срабатывает контактор КМ2,шунтируя своим контактом вторую ступень пускового резистора Rд2. Двигатель переходит на естественную характеристику 3 и заканчивает свой разбег в точке установившегося режима с координатами ωс – Мс, определяемой пересечением естественной характеристики 3 двигателя и характеристики нагрузки. Для перехода к режиму торможения нажимается кнопка SB2. Катушка контактора КМ теряет питание, размыкается замыкающий силовой контакт КМ в цепи якоря двигателя, и он отключается от источника питания. Размыкающий блок-контакт КМ3 замыкается, последний срабатывает и своим главным контактом подключает резистор Rд3 к якорю М, переводя двигатель в режим динамического торможения по характеристике 4 (рис. 1.2, б). Одновременно размыкается замыкающий контакт контактора КМ в цепи реле времени КТ, оно теряет питание и начинает отсчет времени. Через интервал времени, который соответствует снижению частоты вращения двигателя до нуля, реле времени отключается и своим контактом разрывает цепь питания контактора КМЗ. Резистор Rд3 отключается от якоря М двигателя, торможение заканчивается, и схема возвращается в свое исходное положение. Применение динамического торможения обеспечивает более быстрый останов двигателя и тем самым быстрое прекращение движения исполнительного органа рабочей машины. Схема пуска двигателя в одну ступень по принципу времени и динамического торможения по принципу ЭДС. Управление двигателем при пуске происходит по аналогии со схемой рис. 1.1. При включении двигателя в этой схеме (рис. 1.3) и работе от источника питания размыкающий контакт линейного контактора КМ в цепи контактора торможения КМ2 разомкнут, что предотвращает перевод двигателя в режим торможения. Рис. 1.3. Схема пуска двигателя по принципу времени и динамического торможения по принципу ЭДС Торможение осуществляется нажатием кнопки SВ2. Контактор КМ, потеряв питание, отключает якорь двигателя от источника питания и замыкает своим контактом цепь питания катушки контактора КМ2. Последний от действия наведенной в якоре ЭДС срабатывает и замыкает якорь М на резистор торможения Rд1. Процесс динамического торможения происходит до тех пор, пока при небольшой частоте вращения двигателя его ЭДС не станет меньше напряжения отпускания контактора КМ2, который отключится, и схема вернется в исходное положение. Схема управления пуском двигателя по принципу времени, реверсом и торможением противовключением по принципу ЭДС В этой схеме (рис. 1.4, а) предусмотрено два линейных контактора КМ1 и КМ2, обеспечивающих его вращение соответственно в условных направлениях «Вперед» и «Назад». Главные контакты этих аппаратов образуют реверсивный контактный мостик, с помощью которого можно изменить полярность напряжения на якоре М и тем самым осуществлять торможение противовключением и реверс (изменение направления вращения) двигателя. В якорной цепи помимо пускового резистора Rд1 включен резистор противовключения Rд2, который управляется контактором противовключения КМЗ. Рис. 1.4. Схема управления пуском и реверсом двигателя (а) и характеристики двигателя (б) Управление двигателем при торможении противовключением и реверсе осуществляется с помощью двух реле противовключения КV1 и КV2. Их назначение в том, чтобы в режиме противовключения для ограничения тока в якоре до допустимого уровня обеспечить ввод в цепь якоря в дополнение к пусковому резистору Rд1, резистор противовключения Rд2, что достигается выбором точки присоединения катушек реле КV1 и КV2 к резистору (Rд1 + Rд2). Пуск двигателя в любом направлении осуществляется в одну ступень в функции времени. При нажатии, например, кнопки SВ1 срабатывает контактор КМ1 и подключает якорь М к источнику питания. За счет падения напряжения на резисторе Rд1, от пускового тока срабатывает реле времени КТ, размыкающее свой контакт в цепи контактора КМ. Включение КМ1 приведет также к срабатыванию реле КV1, которое замкнет свой замыкающий контакт в цепи контактора противовключения КМЗ. Это вызовет включение КМЗ, что приведет к закорачиванию ненужного при пуске резистора противовключения Rд2 и одновременно катушки реле времени КТ. Двигатель начнет разбег по характеристике 2 (рис. 1.4, б), а реле времени КТ – отсчет выдержки времени. По истечении выдержки времени реле КТ замкнет свой контакт в цепи катушки контактора КМ, он включится, закоротит пусковой резистор Rд1 и двигатель выйдет на свою естественную характеристику 1. Для осуществления торможения нажимается кнопка SВ2, в результате чего отключаются контактор КМ1, реле КV1, контакторы КМЗ и КМ4 и включается контактор КМ2. Напряжение на якоре двигателя изменяет свою полярность, и двигатель переходит в режим торможения противовключением с двумя резисторами в цепи якоря Rд1 и Rд2. Несмотря на замыкание контакта КМ2 в цепи реле КV2, оно в результате оговоренной выше настройки не включается и тем самым не дает включиться аппаратам КМЗ и КМ4 и зашунтировать резисторы Rд1 и Rд2. Перевод двигателя в режим противовключения соответствует его переходу с естественной характеристики 1 на искусственную характеристику 4 (рис. 1.4, б). Во всем диапазоне частот вращения 0 < ω < ω0 на этой характеристике двигатель работает в режиме противовключения. По мере снижения частоты вращения двигателя растет напряжение на катушке реле КV2, и при частоте вращения, близкой к нулю, оно достигнет напряжения срабатывания. Если к этому моменту времени кнопка SВ2 будет отпущена, то отключается контактор КМ2, схема возвращается в исходное положение и на этом процесс торможения заканчивается. Если же при достижении малой частоты вращения кнопка SВ2 остается нажатой, то включается реле КV2 и процесс пуска двигателя повторяется, но уже в противоположную сторону. Таким образом, реверсирование двигателя включает в себя два этапа: торможение противовключением и пуск в противоположном направлении. Второй этап реверса изображен на рис. 1.4, б переходом двигателя с характеристики 4 на характеристику 3, соответствующую обратной полярности напряжения на якоре двигателя и наличию в якоре добавочного резистора Rд1. Схема пуска двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением по принципу тока В этой схеме (рис. 1.5) используется реле тока КА, катушка которого включена в цепь якоря М, а размыкающий контакт – в цепь питания контактора ускорения КМ2. Реле тока настраивается таким образом, чтобы его ток отпускания соответствовал току I2 (см. рис. 1.1, б). В схеме используется также дополнительное блокировочное реле КV с временем срабатывания большим, чем у реле КА. Рис. 1.5. Схема пуска двигателя по принципу тока Работа схемы при пуске происходит следующим образом. После нажатия на кнопку SВ1 срабатывает контактор КМ1, двигатель подключается к источнику питания и начинает свой разбег. Бросок тока в якорной цепи после замыкания главного контакта контактора КМ1 вызовет срабатывание реле тока КА, которое разомкнет свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2. Через некоторое время после этого срабатывает КV и замыкает свой замыкающий контакт в цепи контактора КМ2, подготавливая его к включению. По мере разбега двигателя ток якоря снижается до значения тока переключения I2. При этом токе отключается реле тока и замыкает свой размыкающий контакт в цепи катушки контактора КМ2. Последний срабатывает, его главный контакт закорачивает пусковой резистор Rд, в цепи якоря, а вспомогательный контакт шунтирует контакт реле тока КА. Поэтому вторичное включение реле тока КА после закорачивания Rд и броска тока не вызовет отключения контактора КМ2 и двигатель продолжит разбег по своей естественной характеристике. Схема типовой панели управления двигателем, обеспечивающая пуск, динамическое торможение и регулирование частоты вращения ослаблением магнитного потока Типовые релейно-контакторные схемы управления ЭП содержат элементы блокировок, защит, сигнализации, а также связи с технологическим оборудованием. Для унификации схемных решений электротехническая промышленность выпускает стандартные станции, блоки и панели управления, специализированные по видам ЭП рабочих механизмов, функциональным возможностям, условиям эксплуатации, роду тока и т.д. Ниже в качестве примера рассмотрена схема одного из таких типовых устройств (рис. 1.6). Рис. 1.6. Схема типовой панели управления двигателем Органом управления в этой схеме является командоконтроллер SА, имеющий четыре положения рукоятки: одно нулевое (начальное) и три рабочих (см. рис. 1.6). Пуск двигателя осуществляется в три ступени по принципу времени, торможение – динамическое по принципу ЭДС. Перед пуском командоконтроллер устанавливается в нулевое положение, затем включаются автоматические выключатели QF1 и QF2 и ЭП подключается к источнику питания. По обмотке ОВ возбуждения начинает протекать ток возбуждения, и, кроме того, срабатывает реле времени КТ1, шунтируя в цепи реле контроля напряжения своим контактом контакт реле КА обрыва цепи обмотки возбуждения. Если при этом реле максимального тока КА1 и КА2 находятся в нормальном (отключенном) положении, то срабатывает реле КV4, подготавливая питание схемы управления через свой замыкающий контакт. Если в процессе работы произойдет недопустимое снижение напряжения питания или тока возбуждения двигателя или ток в якоре превысит допустимый уровень, то произойдет отключение реле КV4, схема управления лишится питания и двигатель будет отключен от сети. Таким образом, реле выполняет роль исполнительного элемента трех защит. Для пуска двигателя до максимальной частоты вращения рукоятка командоконтроллера SА перемещается в крайнее третье положение. Это приведет к срабатыванию контактора КМ и подключению якоря М двигателя к источнику питания, после чего он начнет свой разбег с полным сопротивлением пускового резистора в цепи якоря. Реле времени КТ1, потеряв питание вследствие размыкания контакта КМ, начнет отсчет выдержки времени работы на первой ступени, а реле времени КТ2 и КТЗ, сработав от падения напряжения на резисторах Rд1 и Rд2, разомкнут свои контакты в цепях контакторов ускорения КМ2 и КМ3. Одновременно с этим включаются «экономический» контактор КМ6 и контактор управления возбуждением КМЗ, в результате чего шунтируется резистор Rв и пуск двигателя происходит при полном магнитном потоке. Через определенное время замкнется размыкающий контакт КТ1, контактор КМ1 включится, зашунтирует первую ступень пускового резистора Rд1 и одновременно катушку реле времени КТ2. Последнее, отсчитав свою выдержку времени, включит контактор КМ2, который зашунтирует вторую ступень пускового резистора Rд2 и катушку реле КТЗ. Это реле, также отсчитав свою выдержку времени, вызовет срабатывание контактора КМЗ и шунтирование последней ступени пускового резистора, после чего двигатель выходит на свою естественную характеристику. После шунтирования третьей ступени пускового резистора начинается ослабление магнитного потока, которое подготавливается включением реле КVЗ срабатывания КМЗ. В процессе ослабления тока возбуждения с помощью реле управления КV1 обеспечивается контроль за током якоря. При бросках тока реле КV1 обеспечивает включение или отключение контактора КМЗ, усиливая или ослабляя ток возбуждения, в результате чего ток в якорной цепи не выходит за допустимые пределы. При размыкании контакта КМ5 часть тока возбуждения замыкается через диод VD и разрядный резистор Rр. Торможение двигателя осуществляется перестановкой рукоятки командоконтроллера SА в нулевое положение. Это приводит к выключению контактора КМ и отключению якоря М от источника питания. Поскольку в процессе пуска двигателя реле динамического торможения КV2 включилось, замыкание размыкающего контакта КМ в цепи контактора торможения КМ4 вызовет его включение. Резистор Rдт окажется подключенным к якорю М двигателя, который перейдет в режим динамического торможения. При малых частотах вращения двигателя, когда его ЭДС станет ниже напряжения отпускания (удержания) реле КV2, оно отключится, выключит контактор КМ4 и процесс торможения закончится. Отметим, что динамическое торможение происходит при полном магнитном потоке. Для снижения частоты вращения двигателя рукоятка командоконтроллера SА переводится в положения 1 или 2. В положении 1 двигатель работает на искусственной характеристике, соответствующей наличию в цепи якоря резисторов Rд2 + Rд3, а в положении 2 —на характеристике, обусловленной резистором Rд3. studfiles.net Реверсирование двигателей осуществляется изменением направления тока либо в обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направления тока в якоре и в обмотке возбуждения реверса не дает, поэтому если поменять местами («перекрестить») провода на питающем рубильнике нике, то двигатель будет вращаться в прежнем направлении. Торможение двигателей постоянного тока осуществляется электрическим путем. Оно заключается в том, что изменяется направление вращающего момента, в результате чего двигатель резко замедляет скорость вращения и останавливается. Из трех существующих способов торможения мы рассмотрим только два — динамическое торможение и торможение обратным током. Динамическое торможение основано на свойстве обратимости электрических машин. Благодаря этому свойству любой двигатель постоянного тока, будучи отключен от питающего его источника, сразу же переходит в генераторный режим (вращаясь по инерции) из-за наличия в нем противоэлектродвижущей силы. Следовательно, если одновременно с отключением от источника двигатель замкнуть на небольшое сопротивление, то под действием противоэлектродвижущей силы в замкнутой цепи якорной обмотки возникнет большой ток, который и создаст в двигателе тормозящий момент, т. е. момент, направленный против его вращения. Под действием этого момента двигатель быстро остановится. Так как при отключении от источника тока вращение двигателя поддерживается динамическим моментом (по инерции), то и само торможение называется динамическим. Для более эффективного торможения у шунтового двигателя с параллельным возбуждением параллельная обмотка не должна отсоединяться от источника тока, а у двигателя с последовательным возбуждением одновременно с отсоединением его от источника необходимо переключить концы последовательной обмотки с помощью переключателя, чтобы не допустить размагничивания полюсов под действием обратного тока. Торможение обратным током заключается в том, что у двигателя изменяется направление тока в якорной обмотке, т. е. происходит то же самое, что и при реверсировании на ходу по обычной схеме. При торможении обратным током в схеме двигателя должно быть специальное реле для отключения двигателя от сети в момент его остановки, иначе он пойдет сразу же в обратную сторону. От особенностей нагревания и охлаждения двигателя зависит время, в течение которого он может отдавать номинальную мощность. Иными словами , продолжительность работы двигателя зависит от режима, для которого он предназначен. Исходя из этого, различают продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный режимы работы электропривода. При продолжительном режиме (рис а) температура всех частей электрической машины и электропривода через некоторое время достигает установившегося значения Туст и длительность работы электропривода обусловливается этой температурой. Работы электропривода продолжается до тех пор, пока температура всех его частей не превысит Т уст. В кач-ве примера – водяные насосы, вентиляторы, компрессоры. При кратковременном режиме (рис б) электропривод находится а рабочем состоянии относительно небольшой период и за это время его температура не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы его температура успевает снизиться до температуры окружающей среды Тос. Длительность периода нагрузки tpне изменой номинально нагрузки для таких двигателей приняты 10,30,60,90 мин. В кратковременном режиме работают электроприводы шасси самолетов, разводных мостов и т.д. При повторно-кратковременном режиме (рис в) периоды неизменной нагрузки tp чередуются с периодами отключения электрического двигателя t0аузами, причем ни в один из периодов tp температура электропривода не достигается установившегося значения, а в период т0 электропривод не успевает охладиться до Тос. Продолжителньость одного периода нагрузки и паузы называют циклом: tц = tр + t0 Повторно кратковременный режим характеризуется относительной (в %) продолжителньостью включения: Продолжителньость включения принята равной 15,25,40,60%, а продолжителньость одного цикла не должна превышать 10 минут. В повторно кратковременном режиме работают лифты, прокатные станы, экскаваторы, краны Показаетлем использования электродвигателя может служить максимальная температура , до которой он нагревается в процессе работы, так как перегрев обмоток и деталей выводит двигатель из строя. Для обеспечения безаварийной работы необходимо знать, в каком из режимов работает двигатель. Поэтому в зависимости от вида режима работы электропривода определяют номинальную мощность электродвигателя. studfiles.net Рисунок 1 - Драйвер с памятью для реверса электродвигателя electe.blogspot.com При реверсе машины постоянного тока по якорной цепи магнитный поток электродвигателя остается неизменным. Направление электромагнитного момента машины меняется благодаря изменению знака тока якоря, что в свою очередь приводит к изменению направления вращения. Реверс тока якоря может быть осуществлен с помощью контактного реверсора, тиристорного (диодного) нереверсивного преобразователя и контактного реверсора, а также с помощью двухкомплектного тиристорного преобразователя. Электроприводы постоянного тока с контактными реверсорами дешевле вентильных, так как они не требуют дополнительного комплекта вентилей. Однако в случае применения такой системы к электроприводам с частыми реверсами их преимущество быстро сходит на нет, так как двухкомплектные тиристорные преобразователи, в отличии от реверсоров, не требуют частого технического обслуживания и замены механических контактных частей. Срок службы их при правильной эксплуатации значительно больше. Ниже показана структурная схема тиристорного электропривода, в которой реверс осуществляется с помощью контактного реверсора: В данном случае величина сигнала задания скорости и его полярность будет определять скорость и направление вращения электродвигателя. Выходной сигнал регулятора скорости будет задающим для регулятора тока. При получении команды на реверс на вход регулятора тока придёт сигнал довольно большой амплитуды, который будет ограничен токоограничивающим звеном, которое не позволит тиристорному преобразователю превысит максимально допустимый ток машины (или ток максимальной уставки). При наличии сигнала «вперед» будут замкнуты одни контакты реверсора, а при получении сигнала «назад» они должны переключиться, однако это будет сделано не сразу. При получении команды «назад» система управления сначала снимает управляющие импульсы с тиристорного преобразователя, снижая тем самым ток в цепи до нуля. Датчик нулевого тока определяет, достиг ли ток в цепи нуля. Если он достиг нуля – произойдет переключение контактов реверсора. Это необходимо для предотвращения электрической дуги в цепи контактного реверсора, чем способствует более длительной его работе. На рисунке ниже показаны диаграммы напряжений и токов процесса реверса скорости, изменяющиеся от номинальных значений в прямом направлении до тех же номинальных значений, но уже в обратном направлении: Предполагается, что электродвигатель работает на холостом ходу (не нагружен). Процесс реверса проходит с током, не превышающим заданного значения, поэтому и развиваемый электрической машиной момент будет ограничен. Если пренебречь потерями на вентиляцию и потерями в подшипниках, то скорость будет меняться по линейному закону, уменьшившись сначала до нуля, а потом увеличившись до установившегося значения. В случае линейной зависимости момента сопротивления на валу машины от скорости ее вращения, последняя при реверсе будет изменяться по закону экспоненты, как и показано на графике. При реверсе электромагнитный момент двигателя может быть выражен как: Уравнение движения для вала электрической машины имеет вид: Решив (2) относительно скорости получим: Где, τм = J/B – электромеханическая постоянная времени электропривода, А – постоянная интегрирования. Примем за базовое начальное значение угловой скорости: Подставим это значение в (3): Откуда определим постоянную интегрирования: Уравнение экспоненциального изменения скорости электродвигателя при реверсе определяем из (3) и (5): Из представленной на рисунке (рис. б)) выше диаграммы скорости, напряжений и токов можно сделать вывод, что реверс происходит в три этапа. В момент времени t1 происходит вращение вала электрической машины в прямом направлении. Замкнуты контакты В (вперед) контактного реверсора и, через эти контакты, от тиристорного преобразователя к электродвигателю протекает ток якоря Iя. Ранее упоминалось, что электродвигатель работает на холостом ходу, поэтому для преодоления моментов сопротивлений вентиляции и трения в подшипниках требуется незначительный ток, которым в машинах большой мощности часто пренебрегают и считают его равным нулю. В момент времени t2 приходит задающий сигнал на смену направления вращения и в этот момент начинается цикл реверса. Управляющие импульсы с тиристоров снимаются или тиристорный преобразователь переводится в инверторный режим (в зависимости от выполнения системы управления). Ток якоря снижается до нуля, та как ЭДС электродвигателя становится больше, чем выходное напряжение преобразователя. Датчик нулевого тока, установленный в якорную цепь электродвигателя, воздействует на релейную схему управления, и она переключает контакты реверсора. Процесс переключения (вначале размыкаются контакты В, а потом замыкаются Н – это необходимо для предотвращения возможных коротких замыканий) происходит в течении 50 – 100 мс. На интервале t3 — t4 двигатель не подключен к питающему напряжению и его вращение происходит по инерции. Если принять во внимание, что механическая инерционность электрической машины относительно велика, то можно считать, что скорость вращения машины на этом участке постоянна. После срабатывания контактора Н машина вновь подключается к преобразователю. В случае, когда тиристорный преобразователь переведен в инверторный режим, начнется торможение электродвигателя с постоянным Iя и с отдачей энергии в сеть, то есть рекуперативное торможение. Двигатель тормозится и, в момент времени t5 скорость его станет равной нулю. На интервале торможения t4 – t5 угол управления тиристорами постоянно меняется для поддержания постоянного значения Iя. ЭДС и скорость электрической машины станут равными нулю в момент времени t5. Далее, угол управления тиристорами изменяется для поддержания необходимой интенсивности разгона при этом, не превышая допустимый ток, а электродвигатель продолжает разгоняться уже в обратном направлении. В момент времени t6 скорость выходит на установившийся уровень. Iя становится соответствующим нагрузке, а изменение угла управления тиристорами прекращается. С увеличением момента нагрузки в момент времени t7 возрастет Iя. При этом уменьшатся ЭДС двигателя, выходное напряжение преобразователя и скорость. Осциллограммы переходных процессов в реальном электроприводе, работающем с контактным реверсором, приведены на рисунке ниже: На осциллограмме показаны изменения скорости электропривода, Iя и выходного напряжения преобразователя при работе на холостом ходу. На осциллограмме видно, что регулятор поддерживает ток на заданном уровне в процессе реверса. Стоит также отметить и то, что продолжительность процесса реверса напрямую зависит от механической инерционности электропривода, так как время коммутации контактов реверсора относительно мало. Приведенный пример системы электропривода позволяет несколько сэкономить затраты на силовое электрооборудование и упростить систему управления при удовлетворительном быстродействии. Однако наличие механических контактов в цепи якоря требует постоянного обслуживания. Двухкомплектный тиристорный преобразователь способен обеспечить работу электропривода во всех четырех квадрантах с реверсом тока и напряжения в якорной цепи электродвигателя. Данная схема строится на бесконтактных элементах, что обеспечивает ее надежность и быстродействие. В таких схемах могут использоваться тиристорные преобразователи как с раздельным управлением, так и с совместным и комплексным. В схеме с использованием двухкомплектного устройства по схеме (схема 2) оба комплекты регулируются одновременно. Через оба комплекта тиристоров постоянно протекает уравнительный ток, величина которого составляет не более 20% от полного. Поскольку один тиристорный преобразователь работает в выпрямительном режиме, а другой в инверторном реверс происходит практически мгновенно. Процессы реверса на холостом ходу приведены на рисунке ниже: Электродвигатель будет вращаться в прямом направлении в момент времени t1. В выпрямительном режиме работает преобразователь 1 и проводит уравнительный ток и ток холостого хода. Преобразователь 2 работает в режиме инвертора и проводит только уравнительный ток, который в процессе реверса может быть принят постоянным. Команда на реверс поступает в момент времени t2. Напряжения тиристорных преобразователей изменится таким образом, что Iя останется ограниченным заданным значением. В процессе реверса этот ток начинает протекать через второй комплект вентилей, который отдает энергию в сеть. Таким образом, электрическая машина работает в режиме рекуперативного торможения, ее скорость уменьшается и достигается момент времени t3. С момента времени t3 второй комплект вентилей переходит в выпрямительный режим работы и разгоняет электродвигатель в обратном направлении, а первый комплект вентилей (преобразователь 1) переходит в инверторный режим работы и пропускает только уравнительный ток. Скорость электрической машины достигает установившегося значения в момент времени t4 и Iя уменьшается до значения тока холостого хода. К валу двигателя прикладывается нагрузка в момент времени t5. Если используется система с раздельным управлением углом открывания тиристоров (схема 3) уравнительные реакторы отсутствуют. При таком режиме управления работает только одна группа вентилей, а вторая в этот момент закрыта. Во избежание появления возможных короткозамкнутых контуров при реверсе электропривода, после снятия управляющих импульсов с преобразователя 1, выдерживается бестоковая пауза (как правило, до 20 мс), которая начинается в момент срабатывания датчика нулевого тока. elenergi.ru www.szemo.ru Очень много электроприводов в цикле своей работы должны изменять направление своего вращения. Это вызвано технологическими процессами и в некоторых случаях необходимостью проведения иных действий системы (аварийный реверс). Например, подъемная машина – подняв груз вверх, подъемник должен опустится вниз, чтоб забрать очередной груз. Аварийный реверс может быть применен в прокатных станах, при заклинивании валка или перекосе заготовке при прокатке металла. В данной статье мы рассмотрим наиболее часто применяемые схемы включения реверсивных электроприводов постоянного тока. Основные схемы таких электроприводов приведены в таблице ниже: Выбор какой – либо из представленных схем производится исходя из технологического процесса работы установки. Если при остановке производственного механизма предусмотрена пауза (подъемная машина при разгрузке или погрузке), то можно применить схему с контактным реверсором. При паузе (разгрузке) двигатель остановлен по технологическому требованию и время переключения контактов реверсора не окажет никакого влияния на скорость протекания технологического процесса. Если пауза не предусмотрена (прокатный стан горячей прокатки), где полоса раскаленного металла будет многократно пропускаться через прокатные валки, пауза при реверсе электропривода скажет существенное влияние на количество выпускаемой продукции и затраты на ее производство (затягивается время производства, а следовательно тратится больше ресурсов на поддержание температуры металла для прокатки). Здесь схема с контактным реверсором будет не актуальна. В такой системе применяют реверсивный преобразователь с реверсом по якорной цепи (индуктивность якоря значительно меньше чем обмотки возбуждения, соответственно скорость нарастания тока будет больше в якоре чем в ОВ и реверс по якорю произойдет быстрее). В сравнении с контактным реверсором время реверсирования машины происходит значительно быстрее при использовании реверсивного якорного преобразователя. Также проводить частые технические обслуживания реверсоров, поскольку они содержат механические контакты, которые постепенно изнашиваются и имеют меньший срок службы чем тиристоры. Схемы с реверсом по цепи возбуждения, как правило, применяют для машин большой мощности, так как токи возбуждения и якоря отличаются иногда в несколько раз, что напрямую отражается на стоимости преобразователя и его габаритных размерах. Но применение таких систем существенно снижает быстродействие, в отличии от реверсивных якорных преобразователей. Данные системы электроприводов, при определенных условиях также позволяют реализовать рекуперативное торможения электродвигателя (с отдачей энергии в сеть). Это особенно актуально при частых пусках и торможениях механизмов, так как позволяет при торможении преобразовывать кинетическую энергию механизма в электрическую и возвращать ее обратно в сеть. Поэтому при выборе системы реверсивного электропривода постоянного тока необходимо учесть технологические факторы и экономическую целесообразность использование выбранной системы, чтоб подобрать максимально эффективную систему электропривода. elenergi.ru Апрель 8, 2016, Электрика Моторы, работающие на постоянном токе редко встречаются в домашнем хозяйстве. Но они всегда стоят во всех детских игрушках, работающих от батареек, которые ходят, бегают, ездят, летают и т. п. Двигатели постоянного тока (ДПТ) устанавливаются в автомобилях: в вентиляторах и различных приводах. Они почти всегда используются на электротранспорте и реже в производстве. Преимущества ДПТ по сравнению с асинхронными моторами: Недостатки ДПТ: Далее Я постараюсь кратко и доступно в одной статье изложить схемы, принципы работы, регулировки и реверса двигателей постоянного тока. Устройство двигателя аналогично синхронным двигателям переменного тока. Повторяться не буду, если не знаете, тогда смотрите в этой нашей статье. Любой современный электромотор работает на основе закона магнитной индукции Фарадея и «Правила левой руки». Нижняя часть будет выталкиваться вправо, а верхняя – влево, поэтому якорь начнет вращаться до момента пока части якоря не поменяются местами. Для создания непрерывного вращения необходимо постоянно менять местами полярность обмотки якоря. Чем и занимается коллектор, который при вращении коммутирует обмотки якоря. Если двигатели переменного тока довольно просто подключаются, то с ДПТ все сложнее. Вам необходимо знать марку мотора, и затем в интернете узнавайте про его схему включения. Чаще всего у средних и мощных моторов постоянного тока есть в клеммной коробке отдельные выводы от якоря и от обмотки возбуждения (ОВ). Как правило, на якорь подаётся полное напряжение электропитания, а на обмотку возбуждения -регулируемый ток реостатом или переменным напряжением. От величины тока ОВ и будут зависеть обороты ДПТ. Чем он выше, тем быстрее скорость вращения. В зависимости от того как подключен якорь и ОВ, электродвигатели бывают с независимым возбуждением от отдельного источника тока и с самовозбуждением, которое может быть параллельным, последовательным и смешанным. На производстве применяются двигатели с независимым возбуждением ОВ, которая подключается к отдельному от якоря источнику питания. Схема подключения с параллельным возбуждением по своей сущности аналогична схеме с независимым возбуждением ОВ. С той лишь разницей, что отпадает необходимость в использовании отдельного источника питания. Моторы с последовательным возбуждением применяются, когда необходим большой пусковой ток, мягкая характеристика. Они применяются а трамваях, троллейбусах и электровозах. По этой схеме обмотки возбуждения и якоря подключаются между собой последовательно. Иногда применяются ДПТ со смешанным возбуждением, при котором одна обмотка ОВ соединяется последовательно якорной цепи, а другая параллельно. Что бы изменить направление вращение ДПТ с последовательным возбуждением необходимо поменять направления тока в ОВ или обмотке якоря. Практически, это делается изменением полярности: меняем плюс с минусом местами. Если же поменять одновременно полярность в цепях возбуждения и якоря, тогда направление вращения не изменится. Аналогично делается реверс и для моторов, работающих на переменном токе. Реверсирование ДПТ с параллельным или смешанным возбуждением лучше производить изменением направления электрического тока в обмотке якоря. При разрыве обмотки возбуждения, ЭДС достигает опасных величин и возможен пробой изоляции проводов. ДПТ с последовательным возбуждением проще всего регулировать переменным сопротивлением в цепи якоря. Регулировать можно только на уменьшение числа оборотов в соотношении 2:1 или 3:1. При этом происходят большие потери в регулировочном реостате (R рег). Данный метод используется в кранах и электрических тележках, у которых бывают частые перерывы в работе. ДПТ с параллельным возбуждением так же можно регулировать частоту оборотов вниз при помощи сопротивления в цепи якоря, но не более 50 процентов от номинала. Опять же будет нагрев сопротивления из-за потерь электрической энергии в нем. Увеличить же обороты максимум в 4 раза позволяет реостат в цепи ОВ. Самый простой и распространенный метод регулировки частоты вращения. На практике в современных электромоторах данные методы регулировки из-за своих недостатков и ограниченности диапазона регулирования редко применяются. Используются различные электронные схемы управления. gd-rus.comНаиболее распространенные схемы включения реверсивных электроприводов постоянного тока. Реверс двигателя постоянного тока схема
Типовые схемы управления электроприводами с двигателями постоянного и переменного токов
1. Типовые схемы управления электроприводами с двигателями постоянного тока
62. Реверс и торможение двигателя постоянного тока.
77. Нагрев электродвигателя. Время работы
Электротехника: Реверс электродвигателя постоянного тока
В этой статье будет рассмотрена схема простого мостового транзисторного драйвера двигателя с памятью и управлением двумя кнопками для реверса. Для управления данным драйвером не нужны микросхемы и он может быть полезен для автоматизации некоторых процессов. Рассмотрим схему: Реверс машины постоянного тока независимого возбуждения по цепи якоря
Схема с контактным реверсором
Установившийся режим вращения в прямом направлении
Реверс скорости
Наброс нагрузки
Схема с двухкомплектным тиристорным преобразователем
Реверсирование двигателя постоянного тока - ООО «СЗЭМО Электродвигатель»
Часто для выполнения определенной задачи требуется осуществить реверсирование двигателя постоянного тока. Термин «реверсирование» обозначает изменение направления вращения мотора агрегата. Добиться этого можно, изменив направление действия вращающего момента. Направление магнитного потока электродвигателя постоянного тока изменяется двумя способами:
В обоих случаях направление тока в якоре станет противоположным. Если переключить и якорь, и цепь направления, направление вращения магнитного поля не изменится. Поскольку постоянная времени обмотки якоря достаточно мала, переключение якоря значительно ускоряет процесс реверсирования. Когда нет необходимости быстродействия, обычно прибегают к переключению цепи возбуждения. В моделях двигателей параллельного возбуждения в обмотке имеется большой запас энергии, поэтому в машинах с большими мощностями постоянная времени обмотки равна буквально нескольким секундам. В моделях последовательного возбуждения реверс производится аналогично. В обмотках якоря и возбуждения имеется небольшой запас энергии, вследствие чего постоянные времени обоих узлов относительно малы. Процесс реверсирования двигателя постоянного тока
Реверс двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением выглядит следующим образом:
Реверсирование модели с последовательным возбуждением выполняется в той же последовательности. У моделей со смешанным возбуждением переключается или якорь, или параллельная и последовательная обмотки вместе. Пуск и торможение двигателя постоянного тока
Способ пуска двигателя постоянного тока зависит от его мощности. Прямое включение допускается только для агрегатов малой мощности. Во всех остальных случаях используется пусковой реостат, ограничивающий ток до допустимых значений. Пусковой реостат представляет собой разделенную на секции ленту (или провод) с высоким удельным сопротивлением. В местах перехода установлены медные плоские или кнопочные контакты, к которым присоединяются провода. При пуске двигателя сопротивление реостата должно последовательно уменьшаться – для этого рычаг переводится с одного неподвижного контакта на другой и секции выключаются. Существует два способа торможения двигателей постоянного тока:
В свою очередь, электрическое торможение может осуществляться тремя путями:
Пуск, торможение и реверс двигателя постоянного тока должны выполняться с соблюдением технологических требований и правил техники безопасности. Схемы включения реверсивных электроприводов постоянного тока
Cхема и принцип работы электродвигателя постоянного тока
Принцип действия электродвигателя постоянного тока
Если к нижней части обмотки якоря подключить электрический ток в одном направлении, а к верхней- в обратном- он начнет вращаться. Согласно правилу левой руки, проводники, уложенные в пазах якоря, будут выталкиваться магнитным полем обмоток корпуса ДПТ или статора.
Напряжение от источника тока подается на коллектор при помощи пары прижимных графитовых щеток.Принципиальные схемы электродвигателя постоянного тока
Между обмотками возбуждения и якоря нет электрической связи.
Двигатели при включении по обоим этим схема обладают одинаковыми жесткими характеристиками, поэтому применяются в станках, вентиляторах и т. п.
При подаче напряжения токи в обоих обмотках будут одинаковы. Главный недостаток заключается в том, что при уменьшении нагрузки на вал меньше 25% от номинала, происходит резкое увеличение частоты вращения, достигающее опасных для ДПТ значений. Поэтому для безотказной работы необходима постоянная нагрузка на вал.
В жизни редко встречается.Реверсирование двигателей постоянного тока
Регулирование оборотов двигателей постоянного тока
В других случаях используется регулировка оборотов вверх от номинала при помощи реостата в цепи обмотки возбуждения, как показано на правом рисунке.Похожие записи :
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: