Схема электродвигателя постоянного тока: Способы запуска электродвигателя постоянного тока: рабочие схемы

Содержание

Способы запуска электродвигателя постоянного тока: рабочие схемы

Хорошие тяговые характеристики электрических машин постоянного тока сделали их неотъемлемым элементом большинства устройств промышленной и бытовой механизации. Но вместе с тем возникает и существенная проблема значительных пусковых токов, в сравнении с  асинхронными электродвигателями, работающих на переменном напряжении. Именно поэтому многие специалисты детально изучают способы запуска электродвигателя постоянного тока, прежде чем включить агрегат.

Прямой пуск

Из всех электродвигателей постоянного тока основная градация при выборе способа их запуска должна учитывать мощность устройства.

В целом выделяют три вида пуска:

  • малой мощности;
  • средней;
  • большой мощности.

Для прямого запуска подойдут только маломощные электродвигатели, которые потребляют до 1кВт электроэнергии в сети.  При прямых запусках электродвигателя все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это обуславливает возникновение максимального пускового тока из-за отсутствия естественной компенсации за счет ЭДС противодействия.

С физической точки зрения ситуация в обмотках ротора будет выглядеть следующим образом: в момент подачи напряжения сила тока в обмотках равна нулю, поэтому его значение будет определяться по формуле:

I = U/Rобм, где

U – приложенная к выводам номинальное напряжение, Rобм – сопротивление катушки.

В этот момент величина токовой нагрузки электродвигателя постоянного тока является максимальной, он может отличаться от номинального значения в 1,5 – 2,5 раза. После этого  протекание тока обуславливает генерацию ЭДС  противодействия, которая компенсирует пусковую нагрузку до установки номинальной мощности, тогда ток станет:

I = (U – Eпрот)/Rобм

В мощных устройствах сопротивление обмоток якоря может равняться 1 или 0,5 Ом, из-за чего ток при запуске электродвигателя может достигнуть 200 – 500 А, что в 10 – 50 раз будет превышать допустимые величины. Это, в свою очередь, может привести к термическому отпуску металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности должны вводиться в работу реостатным запуском или путем подачи заведомо пониженного напряжения, прямой пуск для них крайне опасен.

Пуск с помощью пускового реостата

В этом случае в цепь вводится переменное сопротивление, которое на начальном этапе обеспечивает снижение токовой нагрузки, пока вращение ротора не достигнет установленных оборотов. По мере стабилизации ампеража до стандартной величины в реостате уменьшается сопротивление от максимального значения до минимального.  

Расчет электрической величины в этом случае будет производиться по формуле:

I = U / (Rобм + Rреостата)

В лабораторных условиях уменьшение нагрузки может производиться вручную – посредством перемещения ползунка реостата. Однако в промышленности такой метод не получил широкого распространения, так как процесс не согласовывается с токовыми величинами.  Поэтому применяется регулировка по току, по ЭДС или по времени, в первом случае задействуется измерение величины в обмотках возбуждения, во втором, на каждую ступень применяется выдержка времени.

Оба метода используются для запуска электродвигателей:

  • с последовательным;
  • с параллельным возбуждением;
  • с независимым возбуждением.

Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

Такой запуск электродвигателя осуществляется посредством включения и обмотки возбуждения, и якорной к напряжению питания электросети, друг относительно друга они располагаются параллельно. То есть каждая из обмоток электродвигателя постоянного тока находятся под одинаковой разностью потенциалов.  Этот метод запуска обеспечивает жесткий режим работы, используемый в станочном оборудовании. Токовая нагрузка во вспомогательной обмотке  при запуске имеет сравнительно меньший ток, чем обмотки статора или ротора.

Для контроля пусковых характеристик сопротивления вводятся в обе цепи:

Рис 1. Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

На начальном этапе вращения вала позиции реостата обеспечивают снижение нагрузки на электродвигатель, а затем их обратно выводят в положение нулевого сопротивления. При затяжных запусках выполняется автоматизация и комбинация нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов, пример такой схемы включения приведен на рисунке ниже:

Рис. 2. Ступенчатый пуск двигателя параллельного возбуждения

  • При подаче напряжения питания на электродвигатель ток, протекающий через рабочие обмотки и обмотку возбуждения, за счет магазина сопротивлений Rпуск1, Rпуск2, Rпуск3 нагрузка ограничивается до минимальной величины.
  • После достижения порогового значения минимума токовой величины происходит последовательное срабатывание  реле K1, K2, K3.
  • В результате замыкания контактов реле K1.1 шунтируется первый резистор, рабочая характеристика в цепи питания электродвигателя скачкообразно повышается.
  • Но после снижения ниже установленного предела замыкаются контакты K2. 2 и процесс повторяется снова, пока электрическая машина не достигнет номинальной частоты вращения.

Торможение электродвигателя постоянного тока может производиться в обратной последовательности за счет тех же резисторов.

Запуск ДПТ с последовательным возбуждением

Рис. 3. Запуск ДПТ с последовательным возбуждением

На рисунке выше приведена принципиальная схема подключения электродвигателя с последовательным возбуждением. Ее отличительная особенность заключается в последовательном соединении катушки возбуждения Lвозбуждения и непосредственно мотора, переменное сопротивление Rякоря также вводится последовательно.

По цепи обеих катушек протекает одинаковая токовая величина, эта схема обладает хорошими параметрами запуска, поэтому ее часто используют в электрическом транспорте. Такой электродвигатель запрещено включать без усилия на валу, а регулирование частоты осуществляется в соответствии с нагрузкой.

Пуск ДПТ с независимым возбуждением

Подключение электродвигателя в цепь с  независимым возбуждением производится путем  ее запитки от отдельного источника.

Рис. 4. Запуск ДПТ с независимым возбуждением

На схеме приведен пример независимого подключения, здесь катушка Lвозбуждения и сопротивление в ее цепи Rвозбуждения получают питание отдельно от обмоток двигателя током независимого устройства. Для обмоток двигателя также включается регулировочный реостат Rякоря. При этом способе запуска машина постоянного тока не должна включаться без нагрузки или с минимальным усилием на валу, так как это приведет к нарастанию оборотов и последующей поломке.

Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Kак осуществляется пуск двигателя постоянного тока?

Схемы подключения электродвигателя постоянного тока

В зависимости от требуемых выходных характеристик электродвигателя постоянного тока, его подключение может быть осуществлено по одной из принципиальных схем: подключение с независимым, последовательным, параллельным или смешанным типом возбуждения. Схематическое изображение типов подключения электродвигателя постоянного тока представлено на иллюстрации, при этом каждый из типов подключения привносит свои особенности в эксплуатацию механизма.

Подключение с независимым возбуждением

При использовании такой схемы подключения обмотка возбуждения подключается напрямую к независимому источнику. При использовании такой схемы подключения общие характеристики электродвигателя станут идентичны двигателю, работающему на постоянных магнитах. Регулировка скорости вращения осуществляется с помощью сопротивления, возникающего в якорной цепи, или же при помощи реостата – регулировочного сопротивления в цепи обмотки возбуждения. При этом следует отметить, что при регулировке реостатом важно следить за величиной сопротивления в цепи обмотки: при сильном уменьшении этого значения (а также при обрыве) токи якоря резко возрастают, достигая опасных величин. При использовании для подключения схемы независимого возбуждения запрещается запуск электродвигателя на холостом ходу или при дефиците валовой нагрузки: такие действие неминуемо приведут к резкому увеличению скорости вращения и повреждению механизма.

Подключение с параллельным возбуждением

При использовании такого типа подключения подключение обмоток ротора и возбуждение происходит параллельно, к единому источнику питания. Таким образом, при включении электродвигателя в сеть на ротор подаётся большее количество тока, чем на обмотку возбуждения, благодаря чему выходные характеристики параллельно подключённого двигателя постоянного тока позволяют использовать их в приводах станков и прочего промышленного оборудования. Скорость вращения регулируется реостатами в цепи ротора.

Подключение с последовательным возбуждением

При использовании такого типа подключения якорная обмотка и обмотка возбуждения используют один ток, а их включение осуществляется попеременно. Скорость и нагрузка в двигателе постоянного тока, подключённом по последовательной схеме, прямо пропорциональны друг другу. Запуск на холостом ходу запрещён. Благодаря хорошим пусковым характеристикам, обеспечиваемым подключением с последовательным возбуждением, двигатели постоянного тока, подключённые по такой схеме, широко применяются в электротранспорте.

Подключение со смешанным возбуждением

Применение схемы смешанного возбуждения при подключении электродвигателя постоянного тока используются две попарно расположенные на полюсах двигателя обмотки возбуждения. Здесь существуют два варианта подключения: потоки будут либо складываться, либо вычитаться. В первом случае особенности работы электродвигателя будут аналогичны подключению по схеме последовательного возбуждения, во втором – параллельного.

Электродвигатели постоянного тока

Электрическая мощность в моторе преобразуется в механическую, заставляющую его вращаться, а часть этой мощности расходуется на нагревание проводника. Конструкция двигателя электрического постоянного тока включает якорь и индуктор, которые разделяют воздушные зазоры. Индуктор, состоящий из добавочных и главных полюсов, и станины, предназначен для создания магнитного поля. Якорь, собранный из отдельных листов, обмотка рабочая и коллектор, благодаря которому постоянный ток подводится к рабочей обмотке, образуют магнитную систему. Коллектор – это насаженный на вал двигателя цилиндр, собранный из изолированных друг от друга медных пластин. К его выступам припаиваются концы обмотки якоря. Ток с коллектора снимается при помощи щеток, закрепленных в определенном положении в щеткодержателях, благодаря чему обеспечивается нужный прижим на поверхность коллектора. Щетки с корпусом двигателя соединяются с помощью траверса.

Щетки, в процессе работы, скользят по поверхности вращающегося коллектора, переходя от одной его пластины к другой. При этом, в параллельных секциях обмотки якоря происходит изменение тока (когда щетка накоротко замыкает виток). Процесс этот называют коммутацией.

Под влиянием своего магнитного поля, в замкнутой секции обмотки возникает ЭДС самоиндукции, вызывающая появление дополнительного тока, который на поверхности щеток распределяет неравномерно ток, что приводит к искрению.

Частота вращения – одна из важнейших его характеристик. Ее регулировать можно тремя способами: изменяя поток возбуждения, изменяя величину подводимого напряжения к двигателю, изменяя сопротивление в якорной цепи.

Два первых способа встречаются намного чаще третьего, ввиду его неэкономичности. Ток возбуждения регулируется при помощи любого устройства, у которого возможно изменять активное сопротивление (например, реостата). Регулирование при помощи изменения напряжения требует наличие источника постоянного тока: преобразователя или генератора. Такое регулирование применяют во всех промышленных электроприводах.

Пуск двигателя постоянного тока. Пусковые характеристики

В соответствии с уравнением равновесия моментов Mэм = M0 + Mн + J(dω/dt)

условием пуска двигателя является неравенство Мп >Мст. Если это условие выполняется, то при включении двигателя в сеть ротор приходит в движение и разгоняется до установившегося режима. Ввиду того, что ротор обладает моментом инерции, разгоняется он не мгновенно – нарастание скорости происходит по закону, близкому к экспоненте. Пуск двигателя постоянного тока осложняется тем, что при ω=0 ЭДС Eя=0 и пусковой ток якоря Iяп= Uя/ Rя может в 10 – 20 раз превышать номинальный ток, что опасно как для двигателя (усиление искрения, динамические перегрузки), так и для источника питания. Поэтому важнейшими показателями пускового режима являются кратность пускового тока Kiп= Iп/ Iном и кратность пускового момента Кмп= Мп/ Мном. При пуске необходимо обеспечить требуемую кратность пускового момента при возможно меньшей кратности пускового тока. Прямой пуск применяют обычно при кратности пускового тока K iп?6. При большем значении Kiп применяют способы пуска, обеспечивающие снижение тока Iяп либо за счет подачи пониженного напряжения на обмотку якоря, либо за счет введения добавочного сопротивления в цепь якоря. Первый способ применяется в основном при работе двигателей в системах автоматического регулирования с якорным способом управления. Второй способ, называемый реостатным, распространен наиболее широко в нерегулируемом приводе. Сопротивление пускового реостата Rп= Rд (см. рис. 5.19) выбирают таким, чтобы ограничить Iяп до (1,4 – 1,8) Iя.ном у двигателей средней мощности и до (2,0 – 2,5) Iя.ном у двигателей малой мощности. По мере разгона якоря ток якоря уменьшается и пусковой реостат постепенно выводится.

№23. Законы электромеханики

Первый Закон

Электромеханическое преобразование энергии не может осуществляться с коэффициентом полезного действия 100%.

Электромеханические преобразователи – сложные преобразователи, в которых преобразование электрической энергии (Рэл) в механическую ( Рмех) и обратно происходит с обязательным выделением тепловой энергии ( Рт). В каждой машине имеются потери в стали, обмотках, механические потери. По этой причине КПД всегда меньше 100%. Для электрической машины КПД можно определить как отношение полезной мощности к мощности, подводимой к электрической машине.

Для генератора

Для двигателя

Второй закон

Все электрические машины обратимы, ᴛ.ᴇ. одна и та же машина может работать в режимах двигателя и генератора. Обратимость электрической машины – основное отличие электромеханического преобразователя (ЭП) от других преобразователей.

Работа в режимах двигателя и генератора – важнейшее преимущество ЭП, обеспечившее широкое применение электрических машин в промышленности.

В режиме генератора активная мощность забирается с вала машины и преобразуется в электрическую, в режиме двигателя – поступает из сети и преобразуется в механическую. При этом реактивная мощность, идущая на создание магнитного поля, может ʼʼпоступатьʼʼ или ʼʼотдаватьсяʼʼ в сеть независимо от режима работы ЭП.

В трансформаторах энергия магнитного поля концентрируется, в основном, в магнитопроводе, а в генераторах и двигателях – в воздушном зазоре – пространстве между ротором и статором. Можно утверждать, что там и происходит электромеханическое преобразование энергии.

Третий закон

Электромеханическое преобразование энергии осуществляется полями, неподвижными относительно друг друга. Результирующее поле в машине создается полями статора и ротора.

Ротор может вращаться с той же скоростью, что и поле, или с другой скоростью, однако поля ротора и статора в установившемся режиме неподвижны относительно друг друга.

Угловая скорость ротора

Угловая скорость поля ротора относительно ротора , угловая скорость поля ротора относительно неподвижного статора , где — угловая скорость поля статора, — угловая скорость ротора.

Электромагнитный момент , где Рэ – электромагнитная мощность или мощность, сконцентрированная в магнитном поле в воздушном зазоре машины.

Поля, перемещающиеся относительно друг друга, не создают электромагнитного момента͵ а создают только поток тепловой энергии.

№24

Шаг 1-й: Узнать характеристики нагрузки.

Применительно к однофазным электродвигателям, нагрузки разделяются на 3 категории: стабильный момент силы, внезапно изменяющийся момент силы и момент силы, который изменяется постепенно, через определённые промежутки времени.

Шаг 2-й. Рассмотрим мощность.

Главное правило выбора мотора по мощности: нужно выбирать электродвигатель именно той мощности, какой нужно и стараться избегать её превышения или занижения.

Шаг 3-й. Запуск.

Также необходимо учитывать силу инерции, особенно вовремя процедуры пуска.

Шаг 4: Регулировка в течение цикла работы.

Циклом работы называется совокупность пошаговых операций, выполняемых мотором, в которые входят старт, работа в обычном режиме и остановка.

Шаг 5-й: Последний критерий выбора мотора, гипоксия.

Прямой пуск

Из всех электродвигателей постоянного тока основная градация при выборе способа их запуска должна учитывать мощность устройства.

В целом выделяют три вида пуска:

  • малой мощности;
  • средней;
  • большой мощности.

Для прямого запуска подойдут только маломощные электродвигатели, которые потребляют до 1кВт электроэнергии в сети. При прямых запусках электродвигателя все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это обуславливает возникновение максимального пускового тока из-за отсутствия естественной компенсации за счет ЭДС противодействия.

С физической точки зрения ситуация в обмотках ротора будет выглядеть следующим образом: в момент подачи напряжения сила тока в обмотках равна нулю, поэтому его значение будет определяться по формуле:

I = U/Rобм, где

U – приложенная к выводам номинальное напряжение, Rобм – сопротивление катушки.

В этот момент величина токовой нагрузки электродвигателя постоянного тока является максимальной, он может отличаться от номинального значения в 1,5 – 2,5 раза. После этого протекание тока обуславливает генерацию ЭДС противодействия, которая компенсирует пусковую нагрузку до установки номинальной мощности, тогда ток станет:

I = (U — Eпрот)/Rобм

В мощных устройствах сопротивление обмоток якоря может равняться 1 или 0,5 Ом, из-за чего ток при запуске электродвигателя может достигнуть 200 – 500 А, что в 10 – 50 раз будет превышать допустимые величины. Это, в свою очередь, может привести к термическому отпуску металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности должны вводиться в работу реостатным запуском или путем подачи заведомо пониженного напряжения, прямой пуск для них крайне опасен.

Схема подключения электродвигателя постоянного тока

Если попробовать отобразить устройство электродвигателя постоянного тока схематически, то у нас получится изображение с двумя цилиндрами, помещенными один в другой. Больший из цилиндров является полым и неподвижным и называется статор или же станина. Внутри станины помещается якорь – меньший из цилиндров, являющийся подвижным. При этом между цилиндрами внутри, в обязательном порядке, должно быть воздушное пространство и они не должны вплотную соприкасаться. Это необходимо, поскольку именно в воздушном зазоре формируется магнитное поле.

Торможение электрического двигателя постоянного тока

Для торможения электроприводов с ДПТ также есть три варианта: торможение противовключением, динамическое и рекуперативное. Первое происходит за счет изменения полярности тока в обмотке якоря и напряжения. Второе происходит благодаря замыканию накоротко (через резистор) обмотки якоря. Электрический двигатель при этом работает как генератор, преобразуя в электрическую, запасенную им механическую энергию, которая выделяется в виде тепла. Это торможение сопровождается мгновенной остановкой двигателя.

Последнее происходит, если электрический мотор, включенный в сеть, вращается со скоростью, которая выше скорости холостого хода. ЭДС обмотки двигателя в этом случае, превышает значение напряжении я в сети, что приводит к изменению на противоположное направление тока в обмотке мотора, т.е. двигатель отдает в сеть энергию, переходя в режим генератора. Одновременно возникает тормозной момент на валу.

Применение двух пускателей в реверсивном устройстве

Схема управления асинхронным двигателем такого типа, по сути, работает таким же образом, как и предыдущая. Основное отличие здесь заключается в том, что появляется возможность при необходимости изменять направление вращения ротора. Чтобы это осуществить, необходимо изменить работающие фазы, имеющиеся на обмотке статора. К примеру, если нажать на кнопку «Пуск» КМ1, то порядок рабочих фаз будет А-В-С. Если же включить устройство со второй кнопки, то есть с КМ2, то порядок работающих фаз сменится на противоположный, то есть С-В-А.

Таким образом получается, что для управления асинхронным двигателем схемой такого типа необходимо две кнопки «Пуск», одна кнопа «Стоп» и два пускателя.

При нажатии на первую кнопку, которая в схеме обычно обозначается как SB2, произойдет включение первого контактора и вращение ротора в одну из сторон. Если возникает необходимость смены направления вращения на противоположную, необходимо нажать на «Стоп», после чего запуск двигателя осуществляется кнопкой SB3 и включением в работу второго контактора. Другими словами, чтобы использовать данную схему, необходимо промежуточное нажатие на кнопку остановки.

Так как управление работой двигателя с такой схемой усложняется, возникает необходимость в дополнительной защите. В данном случае речь идет об эксплуатации в пускателе нормально-закрытых (размыкающих) контактов. Они необходимы для того, чтобы обеспечить защиту от одновременного нажатия на обе кнопки «Пуск». Их нажатие без остановки приведет к возникновению короткого замыкания. Дополнительные контакты в таком случае препятствуют одновременному включению обоих пускателей. Это происходит из-за того, что при одновременном нажатии один из них включится на секунду позже второго. За это время первый контактор успеет разомкнуть свои контакты.

Советуем изучить — Краткий конспект на тему «припои и флюсы, применяемые при пайке»

Недостаток управления электрическим двигателем с такой схемой заключается в том, что пускатели должны обладать большим количеством контактов или же контактными приставками. Любой из этих двух вариантов не только усложняет всю электрическую конструкцию, но еще и удорожает ее сборку.

Сфера применения

Как вы уже поняли, использование электродвигателей постоянного тока целесообразно в условиях, когда постоянное беспрерывное подключение к сети неосуществимо. Хорошим примером здесь может служить автомобильный стартер, толкающий двигатель внутреннего сгорания «с места», или детские игрушки с моторчиком. В данных случаях для запуска двигателя используются аккумуляторные батареи. В промышленных целях ДПТ применяются на прокатных станах.

Основная же сфера применения ДПТ – электрический транспорт. Пароходы, электровозы, трамваи, троллейбусы и другие аналогичные имеют очень большое пусковое сопротивление, преодоление которого возможно только с помощью двигателей постоянного тока с их мягкими характеристиками и широкими пределами регулировки вращения. С учетом стремительного развития и популяризации экологических транспортных технологий, сфера применения ДПТ лишь увеличивается.

Самый простой щёточно-коллекторный узел

Схемы управления электроприводами

Cхема электропривода холодильной фреоновой установки На рис.

В случае, если одна из электрифицированных задвижек окажется неисправной, промежуточное реле PIT разрывает цепи автоматического управления насосными агрегатами гидроэлеваторов.

Для подключения к сети с одной фазой необходимо наличие переходного конденсатора, но в этом случае будут потери мощности и скорости оборотов двигателя. На выходе логической схемы включены командные реле, которые подают команды в схему управления электроприводами механизмов автоматического штабелера. В конце торможения, когда частота вращения будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2.

Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления. Двигатель получает пониженное напряжение. При этом отключается и выключатель М2. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции.

См. также: Электролаборатория регистрация

Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков. После запуска двигателя M1 должны установиться нормальные параметры рассола и охлаждающей воды, о чем сигнализируют контакты: ДТР датчик температуры рассола ; РР реле расхода рассола ; РД реле давления, размыкает свой контакт в том случае, если давление в магистрали слишком понизится или повысится. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Если температура в помещениях поднимается выше установленной, замыкается контакт ДОТ, срабатывает реле Р2 и происходит пуск компрессора.

Советуем изучить — Сто 70238424.27.100.059-2009 ветроэлектростанции (вэс). условия создания. нормы и требования

При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления. Нажатие кнопки SВ2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Пуск начинается после перемещения контактной щетки на вывод 1.

Также рекомендуем прочесть

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Для этого в цепь управления магнитного пускателя КМ2, осуществляющего пуск и остановку электродвигателя М2, включен замыкающий вспомогательный контакт КМ1, связанный с пускателем КМ1. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Одновременно НО контакт реле РП сигнализирует на диспетчерский пункт. Для его ускорения ванну печи поворачивают относительно оси на 40 влево и вправо и в каждом из крайних положений производят проплавле-ние новых колодцев, что в конечном итоге приводит к обвалу шихты в печи и ускорению наиболее тяжелого с энергетической точки зрения режима расплавления шихты. При нажатии на кнопку первым отключается размыкающий контакт, а затем включается замыкающий. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B. Переключатель может иметь несколько положений для выбора различных способов подключения электродвигателя, что может позволить уменьшить пусковое напряжение, выбирать направление и скорость вращения. Как читать Элекрические схемы

Подключение электродвигателя постоянного тока

Несмотря на то, что электродвигатели постоянного тока не так популярны, как устройства, работающие на переменном токе, сфера их применения довольно широка: они используются в быту, в качестве элементов различного наземного транспорта, а также на предприятиях в приводах элементов, бесперебойное электроснабжение которых осуществляется аккумуляторными батареями. Именно поэтому на сайте торгового дома Степмотор представлен широкий ассортимент устройств такого типа. Отличительной особенностью электродвигателей постоянного тока является наличие обмоток возбуждения, при этом от того, каким образом они будут подключены к сети, напрямую зависят пусковые характеристики, механические и электрические свойства двигателя.

Кнопочный пост

Данное оборудование предназначается для коммутации, то есть соединения цепей, в которых протекает переменный ток с максимальным напряжением в 660 В и частотой 50 или 60 Гц. Можно эксплуатировать такие устройства и в сетях с постоянным током, но тогда максимальное рабочее напряжение ограничивается 440 В. Возможно применение даже в качестве пульта управления.

Советуем изучить — Наведенное напряжение

Обычный кнопочный пост имеет следующие особенности своей конструкции:

  • Каждая из его кнопок лишена фиксации.
  • Имеется кнопка «Пуск», которая чаще всего имеет не только зеленый цвет, но и контакты нормально-разведенного типа. Некоторые модели даже обладают подсветкой, которая включается после нажатия. Предназначение — введение в работу какого-либо механизма.
  • «Стоп» — это кнопка, обладающая красным цветом (чаще всего). Располагается она на замкнутых контактах, а ее основное предназначение — это отключение какого-либо прибора от источника питания с целью остановки его работы.
  • Отличие между некоторыми приборами состоит в материале, который используется для изготовления каркаса. Он может быть сделан из металла или пластмассы. В данном случае корпус играет важную роль, так как имеет определенную степень защиты, зависящую от материала.

3 Объяснение простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения присоединенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.

Здесь представлены 3 простые в сборке схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока, одна с использованием MOSFET IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

Содержание

Очень крутую и простую схему регулятора скорости двигателя постоянного тока можно собрать, используя всего один MOSFET, резистор и потенциометр, как показано ниже:

Использование эмиттерного повторителя BJT

Как видно, MOSFET настроен как повторитель истока или общий режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому сообщению, в котором обсуждается версия BJT, тем не менее принцип работы остался прежним.

В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает переменную разность потенциалов на затворе MOSFET, а исток MOSFET просто следует за значением этой разности потенциалов и соответствующим образом регулирует напряжение на двигателе.

Это означает, что источник всегда будет отставать от напряжения на затворе на 4 или 5 В и изменяться вверх/вниз в зависимости от этой разницы, представляя переменное напряжение на двигателе от 2 В до 7 В.

Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод истока будет подавать на двигатель минимум 2 В, вызывая очень медленное вращение двигателя, а 7 В будет доступно на выводе истока, когда регулировка потенциометра генерирует полные 12 В на затворе. мосфета.

Здесь мы можем ясно видеть, что контакт источника MOSFET, кажется, «следует» за затвором и, следовательно, является последователем источника имени.

Это происходит потому, что разница между затвором и истоком MOSFET всегда должна быть около 5 В, чтобы MOSFET работал оптимально.

В любом случае, описанная выше конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и такая конструкция может быть построена довольно дешево.

Вместо MOSFET можно также использовать биполярный транзистор, и фактически биполярный транзистор обеспечит более высокий диапазон регулирования от 1 до 12 В на двигателе.

Демонстрационное видео

Когда дело доходит до равномерного и эффективного управления скоростью двигателя, идеальным вариантом становится контроллер на основе ШИМ, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

Добавление светодиодных индикаторов

Вы можете добавить светодиоды параллельно двигателю для быстрой индикации скорости. Светодиоды должны иметь разные характеристики прямого падения напряжения, как у нас для красных, оранжевых, желтых и зеленых светодиодов. Из-за увеличения номинальных значений прямого напряжения светодиодов они постепенно последовательно загораются по мере увеличения напряжения на двигателе, что также указывает на скорость двигателя

Эту идею успешно опробовал один из заядлых читателей этого блога. На следующих изображениях прототипа показано, как это было сделано:

Использование полевого МОП-транзистора в качестве мощного потенциометра

На следующем рисунке ниже показана очень простая схема регулятора скорости двигателя постоянного тока, в которой полевой МОП-транзистор используется в качестве мощного потенциометра (реостата). Схема предназначена для работы с двигателями постоянного тока на 12 В, потребляющими пиковый ток менее 5 ампер.

Питание от сети переменного тока подается через выключатель S1 на первичную обмотку разделительно-понижающего трансформатора T1. Схема двухтактного выпрямителя двухполупериодного выпрямления D1 и D2 выпрямляет выходной сигнал T1, а результирующий нефильтрованный выходной сигнал постоянного тока в определенной степени сглаживается конденсатором C1 для получения относительно постоянного потенциала постоянного тока.

На этом выходе постоянного тока может быть значительный уровень пульсаций, однако в данном приложении это не имеет значения. Tr1 обеспечивает питание нагрузки и смещается через цепь резистивного делителя, состоящую из R1, VR1 и R2.

Напряжение смещения затвора, подаваемое на Tr1, может оказаться недостаточным для того, чтобы полевой МОП-транзистор мог нормально работать с движком VR1 в конце его вращения, и двигатель не будет работать. Перемещение движка VR1 к противоположному концу его вращения позволяет постоянно увеличивать смещение на Tr1, что приводит к неуклонному уменьшению сопротивления стока к истоку.

Из-за этого мощность, подаваемая на двигатель, увеличивается вместе со скоростью двигателя, пока Tr1 не достигнет насыщения (когда двигатель работает на полной скорости). Таким образом, VR1 можно использовать для изменения скорости двигателя от минимальной до максимальной.

C2 отфильтровывает любой шум сети или другие электрические помехи, которые в противном случае могли бы быть уловлены схемой затвора Tr1 с высоким импедансом, предотвращая снижение скорости двигателя до нуля. D3 — это защитный диод, который подавляет любые чрезмерные скачки обратного напряжения, которые могут возникнуть в результате чрезмерной индуктивной нагрузки двигателя.

Конструкцию простого контроллера скорости двигателя, использующего ШИМ, можно понять следующим образом:
Первоначально, когда на схему подается питание, триггерный контакт находится в низком логическом положении, поскольку конденсатор C1 не заряжен.

Вышеупомянутые условия инициируют колебательный цикл, в результате чего на выходе устанавливается высокий логический уровень.
Высокий выход теперь заставляет конденсатор заряжаться через D2.

При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 напряжения питания, срабатывает контакт №6, который является порогом срабатывания микросхемы.
В момент срабатывания контакта №6 контакты №3 и №7 возвращаются к низкому логическому уровню.

При низком уровне на контакте №3 конденсатор C1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на C1 падает ниже уровня, составляющего 1/3 напряжения питания, контакты №3 и №7 снова становятся высокими, вызывая цикл следовать и продолжать повторять.

Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через плечи сопротивления, установленные потенциометром соответственно.

Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается C1 во время зарядки и разрядки, остается неизменной независимо от того, как установлен потенциометр, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их пути, потенциометр дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии со своими настройками.

Поскольку периоды заряда и разряда напрямую связаны с выходным рабочим циклом, он меняется в зависимости от регулировки потенциометра, придавая форму предполагаемым переменным ШИМ-импульсам на выходе.

Среднее значение соотношения метка/пробел дает выход ШИМ, который, в свою очередь, управляет скоростью двигателя постоянного тока.

Импульсы ШИМ подаются на затвор MOSFET, который реагирует и регулирует ток подключенного двигателя в ответ на настройку потенциометра.

Уровень тока через двигатель определяет его скорость и, таким образом, реализует эффект управления через потенциометр.

Частоту на выходе микросхемы можно рассчитать по формуле:

F = 1,44(VR1*C1)

МОП-транзистор можно выбрать в соответствии с требованиями или током нагрузки.

Принципиальную схему предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока можно увидеть ниже:

Прототип:

Доказательство видеотестирования:

управление скоростью двигателя постоянного тока. Как вы можете убедиться, хотя лампочка отлично реагирует на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально слабого, двигатель не работает.

Сначала двигатель не реагирует на узкие ШИМ, а запускается рывками после того, как ШИМ настроены на значительно большую ширину импульса.

Это не означает, что в цепи есть проблемы, это связано с тем, что якорь двигателя постоянного тока плотно удерживается между парой магнитов. Чтобы инициировать запуск, якорь должен совершить скачкообразное вращение через два полюса магнита, что невозможно при медленном и мягком движении. Он должен начинаться с толчка.

Именно поэтому двигатель изначально требует более высоких настроек ШИМ, и как только вращение начинается, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным за счет более узких ШИМ.

Тем не менее, доведение вращения до состояния едва движущегося медленного может быть невозможным по той же причине, что описана выше.

Я изо всех сил старался улучшить отклик и добиться максимально медленного ШИМ-управления, внеся несколько изменений в первую диаграмму, как показано ниже: прикрепляется или связывается с грузом через шестерни или систему шкивов.

Это может произойти из-за того, что нагрузка будет действовать как демпфер и поможет обеспечить контролируемое движение при более медленной регулировке скорости.

Еще одна простая схема ШИМ-контроллера двигателя постоянного тока

Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество схем для этого.

Однако эти схемы не гарантируют постоянного уровня крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает их работу весьма неэффективной.

Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель может заглохнуть.

Еще одним серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверса двигателя.

Предлагаемая схема полностью свободна от вышеперечисленных недостатков и способна генерировать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже на самых низких возможных скоростях.

Работа схемы

Прежде чем мы обсудим предлагаемую схему ШИМ-контроллера двигателя, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, пока нагрузка на двигатель не высока и пока скорость не снижена до минимального уровня.

На рисунке показано, как можно использовать одну микросхему 556 для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным заметным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя. .

Возвращаясь к предложенной схеме контроллера скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две ИС 555 вместо одной или, скорее, одну ИС 556, которая содержит две ИС 555 в одном корпусе.

Принципиальная схема

Основные характеристики

Вкратце предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока включает следующие интересные функции:

Скорость может плавно изменяться от нуля до максимума без остановки.

Крутящий момент никогда не зависит от уровней скорости и остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

Вращение двигателя может быть перевернуто или реверсировано в течение доли секунды.

Скорость регулируется в обоих направлениях вращения двигателя.

Две микросхемы 555 выполняют две отдельные функции. Одна секция сконфигурирована как нестабильный мультивибратор, генерирующий прямоугольные импульсы с частотой 100 Гц, которые подаются на предыдущую секцию 555 внутри корпуса.

Вышеуказанная частота отвечает за определение частоты ШИМ.

Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженным соседний конденсатор на его коллекторном плече.

Это создает пилообразное напряжение на вышеупомянутом конденсаторе, которое сравнивается внутри микросхемы 556 с образцом напряжения, приложенного извне по показанной схеме выводов.

Внешнее пробное напряжение может быть получено от простой цепи питания переменного напряжения 0–12 В.

Это изменяющееся напряжение, подаваемое на микросхему 556, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и, в конечном счете, используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

Список запчастей

  • R1, R2, R6 = 1 кОм,
  • R3 = 150 кОм,
  • R4, R5 = 150 Ом,
  • R7, R8, R9, R10 = 6,18 Ом, 90
  • С2, С3 = 0,01 мкФ,
  • C4 = 1UF/25VT1,
  • T2 = TIP122,
  • T3, T4 = TIP127
  • T5 = BC557,
  • T6, T7 = BC547,
  • — D6, T7 = BC547,
  • — D7 = BC547,
  • — D7 = BC547,
  • —
  • IC1 = 556,
  • S1 = тумблер SPDT

Вышеприведенная схема была вдохновлена ​​следующей схемой драйвера двигателя, которая была давно опубликована в индийском журнале elektor electronic.

Управление крутящим моментом двигателя с помощью ИС 555

Первую схему управления двигателем можно значительно упростить, используя переключатель DPDT для операции реверсирования двигателя и используя транзистор эмиттерного повторителя для реализации управления скоростью, как показано ниже:

Улучшенный крутящий момент на низкой скорости с помощью КМОП-ШИМ-управления

Несмотря на то, что схема контроллера скорости с одним полевым МОП-транзистором, описанная в начале статьи, включает в себя преимущество простоты, у нее может быть несколько недостатков. Один из них заключается в том, что в полевом МОП-транзисторе существует значительный уровень рассеяния, особенно когда скорость двигателя регулируется примерно на 50 процентов от оптимальной. Однако это может быть, конечно, не серьезной проблемой, и просто требует установки умеренно большого радиатора на MOSFET.

Гораздо более серьезной проблемой является то, что двигатель может заглохнуть, как только этот тип линейного контроллера будет настроен на любые более низкие скорости. Это связано с тем, что MOSFET в этой ситуации имеет относительно высокое сопротивление, что обеспечивает вход питания со значительно высоким выходным сопротивлением.

Когда нагрузка на двигатель увеличивается, он пытается потреблять чрезмерный ток питания, но это приводит к большему падению напряжения на транзисторе и более низкому напряжению питания на двигателе. В результате мощность, подаваемая на двигатель, существенно не меняется, а скорее снижается. Из-за этого мотор имеет склонность глохнуть. Кроме того, существует обратная реакция, при которой снижение нагрузки на двигатель снижает потребление тока, что приводит к большему напряжению питания и значительному увеличению скорости двигателя.

Используя контроллер, который подает импульсный ШИМ-сигнал на двигатель, вы можете значительно улучшить управление скоростью двигателя.

Улучшенный крутящий момент с помощью КМОП-ШИМ-управления скоростью

Один из методов реализации этого, и тот, который используется здесь, состоит в том, чтобы иметь схему, которая обеспечивает фиксированную длительность выходного импульса при изменении частоты импульсов для изменения скорости двигателя. Низкая частота создает длинные промежутки между импульсами и подает на двигатель относительно небольшую мощность.

При увеличении частоты заметных промежутков между импульсами нет, и двигатель получает почти постоянный сигнал. Это приводит к высокой средней мощности двигателя, который работает на полной скорости. Преимущество этой системы заключается в том, что когда двигатель работает в импульсном режиме, он, по существу, получает полную мощность во время периодов включения импульсов и может потреблять большой ток питания, если этого действительно требует нагрузка на двигатель.

В результате двигатель питается последовательностью сильных импульсов, которые не допускают остановки и обеспечивают повышенный крутящий момент даже на пониженных скоростях.

На следующем рисунке показана принципиальная схема импульсного регулятора скорости двигателя постоянного тока. Здесь T1, D1, D2 и C1 получают достаточный источник постоянного тока от сети переменного тока. Tr1 подключен последовательно с двигателем, но его затвор получает выходной сигнал от схемы нестабильного мультивибратора.

Эта ШИМ-схема построена с использованием двух из четырех вентилей КМОП-устройства 4001, которые используются в нестабильных КМОП-схемах довольно традиционной конструкции.

Можно увидеть пару временных резисторов, подключенных между выходом затвора 1 и соединением R1 и C2, что отличается от традиционной конструкции ШИМ. VR1 и R2 — это два резистора, а также направляющие диоды D3 и D4, соединенные последовательно с выходом логического элемента И-НЕ 1.

Два диода гарантируют, что R2 работает как времязадающий резистор всякий раз, когда выход нестабильного устройства высок, а VR1 работает как времязадающий резистор, когда выход низкий.

Период выходных импульсов постоянен, так как R2 имеет заданное значение. Интервал между ними можно изменить, варьируя VR1. Это значение будет почти равно нулю при настройке на минимальное сопротивление. Соотношение выходных меток больше десяти к одному при максимальном сопротивлении. Таким образом,

VR1 можно настроить для создания желаемой скорости двигателя с эффективным крутящим моментом, при этом самая низкая скорость достигается при полном сопротивлении, а самая высокая скорость достигается при нулевом сопротивлении.

Прецизионное управление двигателем с использованием одного операционного усилителя

Чрезвычайно усовершенствованное или сложное управление двигателем постоянного тока. Двигатель может быть достигнут с использованием операционного усилителя и тахогенератора. Операционный усилитель выполнен в виде переключателя, чувствительного к напряжению. В схеме, показанной ниже, как только выходное напряжение тахогенератора становится ниже заданного опорного напряжения, переключающий транзистор включается, и на двигатель подается 100% мощность.

Переключение операционного усилителя произойдет всего за пару милливольт вокруг опорного напряжения. Вам понадобится двойной источник питания, который может быть просто стабилизирован стабилитроном.

Этот контроллер двигателя обеспечивает бесступенчатую регулировку диапазона без каких-либо механических проблем.

Выходной сигнал операционного усилителя составляет всего +/- 10% от уровня питающих шин, таким образом, используя повторитель с двойным эмиттером, можно управлять огромными скоростями двигателя.

Опорное напряжение может быть зафиксировано с помощью термисторов, LDR и т. д. Экспериментальная установка, указанная на принципиальной схеме, использовала операционный усилитель RCA 3047A и двигатель 0,25 Вт 6 В в качестве тахогенератора, который генерировал около 4 В при 13000 об/мин для предполагаемой обратной связи.

Дополнительные схемы :

ШИМ-управление двигателем с использованием только биполярных транзисторов

Следующая схема также использует принцип ШИМ для желаемого управления скоростью двигателя, однако она не зависит от каких-либо интегральных схем или интегральных схем, а использует только обычные биполярные транзисторы. для реализации. Я взял это со страницы старого журнала.

Цепи управления двигателем с использованием LM3524

ИС LM3524 представляет собой специализированную схему ШИМ-контроллера, которая позволяет нам настраивать очень полезные и точные схемы управления скоростью двигателя, как описано ниже:

На приведенной выше схеме показана базовая схема управления двигателем ШИМ с использованием ИС LM3524. В конструкцию дополнительно включено управление с обратной связью на базе датчиков через микросхему LM2907.

Небольшой магнит прикреплен к валу двигателя, так что во время вращения магнит проходит близко к трансформатору приемной катушки с железным сердечником. Механизм заставляет вращающийся магнит индуцировать резкий электрический импульс в катушке датчика, который используется LM2907 в качестве триггерного входа и соответствующим образом обрабатывается в качестве управляющего импульса обратной связи для микросхемы LM3524.

Система обратной связи гарантирует, что заданная скорость никогда не отклонится от заданного значения, обеспечивая точный контроль скорости. Потенциометр на выводе № 2 LM3524 используется для управления скоростью двигателя.

Бездатчиковое управление, без обратной ЭДС двигателя

Следующая конструкция ШИМ-управления скоростью LM3525 позволяет осуществлять управление с обратной связью без включения сложного механизма тахометра или громоздких датчиков, как это реализовано в предыдущей конструкции.

Здесь противоЭДС двигателя используется как сигнал обратной связи и подается на вход микросхемы LF198. В случае, если скорость имеет тенденцию к превышению установленного уровня, LF198 сравнивает нарастающий сигнал ЭДС с эталонным сигналом с выхода LM393. Результирующий вывод направляется на усилитель ошибки ИС LM3524 для необходимой обработки выходного ШИМ на транзисторы драйвера. Управляемый ШИМ из-за этой обратной связи без датчика через обратную ЭДС в конечном итоге позволяет двигателю оставаться точно фиксированным на правильной скорости, регулируемой потенциометром на выводе № 2.

Рабочий лист цепей управления двигателем постоянного тока

 

 

0:00 / 0:00

  • Подкаст
  • Последний
  • Подписывайся

    • Гугл
    • Спотифай
    • яблоко
    • iHeartRadio
    • Сшиватель
    • Пандора
    • Настройтесь
  • Главная

  • Рабочие листы

  • Электрические цепи постоянного тока

  • Цепи управления двигателем постоянного тока

Электрические цепи постоянного тока

PDF-версия

  • org/Question»>
    Вопрос 1

    Как можно электрически измерить выходной крутящий момент двигателя постоянного тока с постоянными магнитами? Подсказка: это очень просто, и для больших электродвигателей требуется использование шунтирующий резистор . Измените эту принципиальную схему, включив в нее счетчик, обеспечивающий косвенную индикацию крутящего момента двигателя:

    Показать ответ

    Примечания:

    Если некоторые из ваших учеников думают, что символ «V» на измерителе означает, что он измеряет напряжение двигателя , им необходимо изучить назначение и функцию шунтирующего резистора!

    Этот метод измерения крутящего момента двигателя является точным, если двигатель находится в хорошем состоянии. Спросите своих учеников, что, по их мнению, показал бы измеритель, если бы двигатель начал развивать низкоомную неисправность из-за накопления угольной пыли от щеток, замыкающих часть тока якоря. Будет ли счетчик показывать ложно низкий, ложно высокий уровень или он все же будет точно регистрировать крутящий момент двигателя?

  • вопрос 2

    Что произойдет с моментом остановки этого двигателя постоянного тока, если значение резистора «управление полем» внезапно уменьшится? Поясните свой ответ.

    Показать ответ

    Опрокидывающий момент двигателя увеличится.

    Примечания:

    Прежде чем ответить на этот вопрос, вашим учащимся, скорее всего, придется изучить значение фразы «опрокидывающий крутящий момент». Это хорошо, однако! Начните обсуждение этого вопроса с обзора определений, найденных для этой фразы.

  • Вопрос 3

    Что произойдет с противо-ЭДС этого двигателя постоянного тока, если значение резистора «управления полем» внезапно уменьшится (во время его работы)?

    Какое влияние это изменение возбуждения поля окажет на рабочую скорость двигателя?

    Показать ответ

    Противо-ЭДС увеличится, и двигатель замедлится.

    Примечания:

    Если ваши ученики никогда не слышали слово «возбуждение» в этом контексте, было бы неплохо объяснить его сейчас. Электроэнергия, используемая для питания цепи, в которой ожидается определенный выходной сигнал, иногда называют «возбуждением». Источники питания с мостовой схемой являются еще одним примером источника «возбуждения».

    Это очень важный, но часто неправильно понимаемый аспект управления двигателем постоянного тока. Хотя кажется парадоксальным, что увеличение мощности, подаваемой на обмотку возбуждения, приводит к замедлению двигателя, это действительно так. Попросите учащихся объяснить, что произойдет со скоростью двигателя, если возбуждение поля будет ослаблено .

  • Вопрос 4

    Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением имеют очень разные рабочие характеристики по сравнению с двигателями постоянного тока с параллельным возбуждением или постоянными магнитами. Опишите, что происходит в двигателе с последовательным возбуждением, когда на двигатель воздействует механическая нагрузка, вызывающая его замедление и уменьшение противоЭДС:

    Сравните это поведение с двигателем постоянного тока с постоянными магнитами в тех же условиях (повышенная механическая нагрузка, вызывающая уменьшение противоЭДС).

    Показать ответ

    Когда двигатель с последовательной обмоткой замедляется механической нагрузкой, его напряженность поля увеличивается, что приводит к резкому увеличению крутящего момента.

    Примечания:

    Попросите учащихся сравнить такое поведение двигателя с поведением двигателя с постоянными магнитами или двигателя с параллельным возбуждением. Что происходит со стационарными напряженностями магнитного поля в двигателях этих типов при механической нагрузке? Спросите своих учеников, какие приложения могут быть лучшими для серийных двигателей и какие приложения могут быть лучшими для двигателей шунта или двигателей с постоянными магнитами.

  • Вопрос 5

    Опишите, что такое электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой и чем он отличается от других типов двигателей, о которых вы уже узнали.

    Показать ответ

    «Составные» электродвигатели имеют как последовательную, так и шунтирующую обмотку возбуждения, что придает им гибридную рабочую характеристику.

    Примечания:

    Попросите учащихся нарисовать принципиальную схему составного двигателя постоянного тока, показывающую оба комплекта обмоток возбуждения. Кроме того, спросите их, есть ли какая-либо существенная разница между конструкцией двух обмоток возбуждения (шунтовая или последовательная). Одно определенно отличается от другого, и на то есть веские причины!

  • Вопрос 6

    Эта схема пуска двигателя снижает величину «пускового» тока при пуске за счет последовательного включения сопротивления на несколько секунд с двигателем, а затем отключения этого сопротивления после временной задержки для обеспечения работы на полной скорости. Реле с выдержкой времени обеспечивает управление на пониженной скорости.

    Реле с маркировкой «M1» представляет собой большой «контактор», предназначенный для шунтирования тока двигателя вокруг пускового резистора. Для подачи питания требуется, по крайней мере, несколько ампер тока через его катушку.

    Реле с маркировкой «CR1» представляет собой гораздо меньшее «реле управления», и его время включения контролируется зарядкой электролитического конденсатора.

    Что можно отрегулировать в этой схеме, чтобы она после пуска быстрее переходила на полную скорость?

    Показать ответ

    Потенциометр можно отрегулировать, чтобы обеспечить меньшее сопротивление, чтобы ускорить переключение в режим «полной скорости» после запуска.

    Наводящий вопрос: что еще можно изменить в этой схеме, чтобы обеспечить более короткий период времени «пониженной скорости»?

    Примечания:

    Этот общий принцип полезен для запуска многих различных электродвигателей (включая большинство двигателей переменного тока). Подобные схемы иногда называют элементами управления плавного пуска .

    Попросите учащихся описать, в какую сторону нужно перемещать ползунковый регулятор потенциометра, чтобы приспособиться к изменению сопротивления.

  • Вопрос 7

    Существует несколько способов электрического «торможения» (замедления) электродвигателя. Обычно используются три метода:

    Динамическое торможение
    Рекуперативное торможение
    Заглушка

    Опишите, как работает каждый из этих методов.

    Показать ответ

    Динамическое торможение повторно подключает двигатель в качестве генератора и рассеивает генерируемую мощность на резистивную нагрузку. Рекуперативное торможение — это расширение динамического торможения, использующее генерируемую мощность для выполнения чего-то полезного. Подсоединением является временное применение обратной полярности к двигателю для его принудительной остановки.

    Примечания:

    В промышленности используются все три метода торможения двигателя, каждый из которых имеет свои преимущества. Обсудите со своими учащимися относительные достоинства каждого метода в отношении простоты, мощности торможения, энергопотребления и т. д.

    Обязательно обсудите преимущества и недостатки электрического торможения по сравнению с механическим. Какие преимущества имеет электрическое торможение (с использованием двигателя в качестве тормоза) по сравнению с механическим торможением (с использованием отдельного тормозного механизма, прикрепленного к валу двигателя)? Какой тип торможения, по вашему мнению, может быть более надежным?

  • Вопрос 8

    Укажите метод электрического торможения, используемый в этой цепи управления двигателем:

    Показать ответ

    Эта схема обеспечивает динамическое торможение.

    Примечания:

    Из схемы видно, что обмотка возбуждения двигателя продолжает получать питание, когда переключатель находится в положении «тормоз». Спросите учащихся, почему это необходимо для работы динамического торможения. Спросите их, что произойдет, если обмотка возбуждения будет обесточена, а также якорь, когда переключатель переместится в положение «тормоз».

  • Вопрос 9

    Предположим, что кто-то подключает переключатель DPDT к электродвигателю вот так, надеясь получить управление вперед/назад:

    К сожалению, такое расположение переключателя , а не реверсирует двигатель!

    Объясните, почему двигатель не реверсирует, и определите поправку к схеме, которая позволит переключателю функционировать как управление вперед/назад.

    Показать ответ

    Эта схема переключения не реверсирует двигатель, поскольку она меняет полярность на и арматура и поле.