При такой схеме обмотки якоря и обмотки возбуждения соединены параллельно для обеспечения одинаковой разности потенциалов. Во время запуска вспомогательная обмотка потребляет немного меньше тока, чем обмотки статора/ротора.
Схема управления пуском и динамическим торможением асинхронных двигателей
Для всех двигателей постоянного тока основным соображением при выборе способа запуска должна быть номинальная мощность устройства.
Как правило, существует три типа стартов:
- низкая мощность,
- средний,
- высокая мощность.
Для прямого пуска подходят только маломощные электродвигатели, потребляющие до 1 кВт сетевого тока. При прямом пуске все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это приводит к максимальному пусковому току из-за отсутствия физической компенсации за счет компенсации ЭМС.
Физически ситуация в обмотках ротора выглядит следующим образом: В момент подачи напряжения ток в обмотках равен нулю, поэтому его значение определяется по формуле:
U — номинальное напряжение, приложенное к проводам, Rобм — сопротивление катушки.
В этот момент ток в двигателе постоянного тока максимален и может превышать номинальное значение в 1,5-2,5 раза. Протекающий ток вызывает генерацию ЭЭД, которая компенсирует начальную нагрузку до достижения номинальной мощности, в этот момент ток становится током:
В сильноточных устройствах сопротивление обмотки якоря может составлять 1 или 0,5 Ом, что может привести к пусковому току 200 — 500 А, что в 10 — 50 раз превышает номинальный ток. Это, в свою очередь, может привести к термической закалке металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности следует запускать с помощью реостата или путем подачи заведомо низкого напряжения, так как прямой пуск для них крайне опасен.
Пуск при пониженном напряжении цепи якоря
Можно ограничить пусковой ток с помощью управляемого выпрямителя или отдельного генератора постоянного тока. Обмотка возбуждения питается полным напряжением от другого источника и выдает полный пусковой ток.
Этот метод используется для запуска мощных двигателей с регулируемой скоростью.
Реверсирование (изменение направления вращения) достигается путем изменения направления тока возбуждения или якоря.
Пуск с помощью пускового реостата
В этом случае в цепь вставляется переменный резистор, который первоначально снижает токовую нагрузку до тех пор, пока вращение ротора не достигнет заданной скорости. Пока напряжение стабилизируется до стандартного значения, реостат уменьшает сопротивление от максимального до минимального.
Электрическая величина в этом случае рассчитывается по следующей формуле:
В лаборатории снижение нагрузки может быть выполнено вручную путем перемещения регулятора реостата. Однако этот метод не получил широкого распространения в промышленности, поскольку процедура не соответствует текущим ценам. Поэтому используется токовое, ЭЭД или временное управление, при котором первое измеряет величину на обмотках возбуждения, а второе обеспечивает временную задержку для каждого шага.
Оба метода используются для запуска двигателей:
- Последовательное возбуждение,
- с параллельным возбуждением,
- с независимым возбуждением.
Запуск ДПТ с параллельным возбуждением
Двигатель запускается таким образом, подключая обмотку возбуждения и обмотку якоря к сети и располагая их параллельно. Это означает, что каждая обмотка двигателя постоянного тока имеет одинаковую разность потенциалов. Этот метод запуска обеспечивает жесткие условия эксплуатации, используемые в станках. Токовая нагрузка на вспомогательную обмотку при запуске сравнительно ниже, чем на обмотки статора или ротора.
Резисторы встроены в обе схемы для управления пусковыми характеристиками:
Рисунок 1. Пуск двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением.
Положения резисторов снижают нагрузку на двигатель во время начального вращения вала, а затем перемещают его обратно в положение нулевого сопротивления. Задержка пуска предполагает автоматизацию и комбинирование нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов; пример такой схемы подключения показан на рисунке ниже:
не превышен. Когда двигатель разгоняется, реостат стартера вытягивается. В конце запуска подвижный контакт подключается к клемме 4, а якорь подключается непосредственно к сети. Реостат постепенно регулируется так, чтобы ток якоря пульсировал во время запуска (Рисунок 6.40), в соответствии со следующим уравнением.
Способы запуска электродвигателя постоянного тока
Хорошие тяговые свойства двигателей постоянного тока сделали их неотъемлемой частью большинства промышленных и бытовых машин. В то же время, однако, существует проблема значительных пусковых токов по сравнению с трехфазными асинхронными двигателями. Поэтому многие специалисты тщательно продумывают, как запустить двигатель постоянного тока, прежде чем включить машину.
Для всех двигателей постоянного тока основным соображением при выборе способа запуска должна быть номинальная мощность устройства.
Как правило, существует три типа стартов:
- низкая мощность,
- средний,
- высокая мощность.
Для прямого пуска подходят только маломощные электродвигатели, потребляющие до 1 кВт сетевого тока. При прямом пуске все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это приводит к максимальному пусковому току из-за отсутствия физической компенсации за счет компенсации ЭМС.
Физически ситуация в обмотках ротора выглядит следующим образом: В момент подачи напряжения ток в обмотках равен нулю, поэтому его значение определяется по формуле:
U — номинальное напряжение, приложенное к проводам, Rсреднеквадратичное значение — сопротивление катушки.
В этот момент ток в двигателе постоянного тока максимален и может превышать номинальное значение в 1,5-2,5 раза. Протекающий ток вызывает генерацию ЭЭД, которая компенсирует начальную нагрузку до достижения номинальной мощности, в этот момент ток становится током:
В сильноточных устройствах сопротивление обмотки якоря может составлять 1 или 0,5 Ом, что может привести к пусковому току 200 — 500 А, что в 10 — 50 раз превышает номинальный ток. Это, в свою очередь, может привести к термической закалке металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности следует запускать с помощью реостата или путем подачи заведомо низкого напряжения, так как прямой пуск для них крайне опасен.
Пуск с помощью пускового реостата
В этом случае в цепь вставляется переменный резистор, который первоначально снижает токовую нагрузку до тех пор, пока вращение ротора не достигнет заданной скорости. Пока напряжение стабилизируется до стандартного значения, реостат уменьшает сопротивление от максимального до минимального.
Электрическая величина в этом случае рассчитывается по следующей формуле:
В лаборатории снижение нагрузки может быть выполнено вручную путем перемещения регулятора реостата. Однако этот метод не получил широкого распространения в промышленности, поскольку процедура не соответствует текущим ценам. Поэтому используется токовое, ЭЭД или временное управление, при котором первое измеряет величину на обмотках возбуждения, а второе обеспечивает временную задержку для каждого шага.
Оба метода используются для запуска двигателей:
- Последовательное возбуждение,
- с параллельным возбуждением,
- с независимым возбуждением.
Запуск ДПТ с параллельным возбуждением
Двигатель запускается таким образом, подключая обмотку возбуждения и обмотку якоря к сети и располагая их параллельно. Это означает, что каждая обмотка двигателя постоянного тока имеет одинаковую разность потенциалов. Этот метод запуска обеспечивает жесткие условия эксплуатации, используемые в станках. Токовая нагрузка на вспомогательную обмотку при запуске сравнительно ниже, чем на обмотки статора или ротора.
Резисторы встроены в обе схемы для управления пусковыми характеристиками:
Рисунок 1. Пуск двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением.
Положения резисторов уменьшают нагрузку двигателя во время начального вращения вала, а затем перемещают ее обратно в положение нулевого сопротивления. Задержка пуска предполагает автоматизацию и комбинирование нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов; пример такой схемы подключения показан на рисунке ниже:
- Когда напряжение питания подается на двигатель, ток протекает через рабочую обмотку и обмотку возбуждения из-за резистивного воздействия RНачало1, RНачало2, RНачало3 нагрузка снижается до минимума.
- При достижении порогового значения тока последовательно активируются реле K1, K2 и K3.
- Когда контакты реле K1.1 замкнуты, первый резистор перемыкается, и рабочая характеристика в цепи двигателя постепенно увеличивается.
- После падения ниже установленного предельного значения контакты K2.2 замыкаются, и процесс повторяется до тех пор, пока электродвигатель не достигнет номинальной скорости.
Торможение двигателя постоянного тока может осуществляться через те же резисторы в обратном порядке.
Запуск ДПТ с последовательным возбуждением
Пуск путем изменения питающего напряжения
Одним из способов снижения токовой нагрузки при запуске двигателя является уменьшение номинала питания с помощью генератора постоянного тока или управляемого выпрямителя.
Конечно, реостат обеспечивает тот же эффект, но при увеличении мощности двигателя нагрузка постоянного тока возрастает, и потери в реостате значительно увеличиваются. Поэтому снижение напряжения постоянного тока выполняется отдельным устройством на базе микросхемы, пример которого показан на следующем рисунке:
Рисунок 5. Схема запуска с изменяющимся напряжением питания
Положения резисторов уменьшают нагрузку двигателя во время начального вращения вала, а затем перемещают ее обратно в положение нулевого сопротивления. Задержка пуска предполагает автоматизацию и комбинирование нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов; пример такой схемы подключения показан на рисунке ниже:
Реостатный пуск
Этот метод используется в отличие от предыдущего для обеспечения запуска электродвигателей с большей мощностью.
Схема содержит реостат — провод с высоким значением сопротивления, имеющий определенное сечение. При реостатном способе запуска сопротивление реостата быстро уменьшается, что позволяет избежать больших перепадов тока.
Этот метод позволяет постоянно ускорять вал двигателя, что положительно сказывается на сроке службы двигателя. Количество сегментов реостата может сильно варьироваться, обычно от 2 до 7 сегментов. Их количество зависит от разницы между максимальным и минимальным пусковым током и требований к плавному пуску.
Задача обеспечения баланса пускового тока на всех этапах процесса в течение определенного времени может быть решена, но, как правило, не может быть автоматизирована. Если это невозможно, т.е. если ЭРТ является частью автоматизированной системы, используется метод с автоматическими контакторами, которые поочередно включаются и перемыкают пусковые сопротивления.
Когда двигатель достигнет рабочей скорости, реостат должен быть отключен от цепи, так как его характеристики позволяют ему работать только короткое время, иначе он просто выйдет из строя. Уменьшение сопротивления очень тонкое, как и его увеличение в начале.
Плавный пуск
Мягкий пуск для электродвигателей постоянного тока 12 В используется в качестве альтернативы пуску с помощью реостата. Он используется в тех случаях, когда контроль скорости нежелателен. Примером этого являются аварийные турбинные насосы.
Принцип работы заключается в следующем: При запуске двигателя постоянного тока включается устройство, которое поддерживает ток якоря на определенном значении, превышающем ток вала двигателя, и этот регулятор напряжения работает до тех пор, пока скорость двигателя не достигнет номинального значения.
Затем EPT начинает свою нормальную работу в зависимости от напряжения источника питания, который не обязательно должен быть маломощным источником постоянного тока — можно также использовать батареи. Он подключается к двигателю через специальные контакторы.
Обратите внимание, что в процедуре плавного пуска для двигателей постоянного тока используются различные пусковые цепи, от однофазных до трехфазных. Последний вариант более сложен в реализации, но считается наиболее надежным и гибким.
Независимо от типа пуска (прямой, плавный, реостатный) двигателя постоянного тока, используются различные типы возбуждения:
- серия,
- параллельно,
- независимое возбуждение.
Давайте рассмотрим характеристики запуска двигателя с этими типами возбуждения.
Запуск ЭПТ с параллельным возбуждением
При такой схеме обмотки якоря и обмотки возбуждения соединены параллельно для обеспечения одинаковой разности потенциалов. Во время запуска вспомогательная обмотка потребляет немного меньше тока, чем обмотки статора/ротора.
Чтобы уменьшить воздействие пуска на агрегат, сразу при запуске включается реостат, который снижает нагрузку на двигатель, а затем отключает его. Если запуск может быть отложен по различным причинам, используется схема из нескольких пусковых резисторов:
В этом случае последовательность резисторов R start1-R start3 позволяет снизить ток, протекающий через обмотки, до минимума. Как только ток достигает порогового значения, срабатывают реле K1-K3, замыкая контакт K1.1. Это замыкает первый резистор, ток постепенно увеличивается, но уравновешивается остальными резисторами, так что он снова падает, и когда достигается минимальное значение, замыкается следующий контакт, а затем последний по аналогичной схеме. В этот момент скорость вращения вала достигла своего номинального значения.
При торможении тот же контур работает в обратном направлении.
По цепи обеих катушек протекает одинаковый ток, и она обладает хорошими пусковыми характеристиками, поэтому часто используется в электромобилях. Такой электродвигатель нельзя запускать без тока на валу, а частота регулируется в зависимости от нагрузки.
Реостатный пуск
Эта процедура подходит для запуска крупных электростанций. Процедура выполняется следующим образом:
- Реостат состоит из проволоки, разделенной на секции и обладающей высоким удельным сопротивлением.
- Ток возбуждения устанавливается на номинальное значение.
- При включении сопротивление реостата последовательно уменьшается, что позволяет избежать скачков тока.
Интеграция реостата в схему обеспечивает безопасный запуск двигателей с самой высокой номинальной мощностью.
При запуске с помощью реостата двигатель постепенно разгоняется с постоянным ускорением. Количество ступеней реостата зависит от требований к плавному запуску двигателя и разницы между оборотами двигателя и оборотами реостата.
Значения их сопротивления определяются расчетным путем. В среднем, пусковые реостаты имеют 2-7 ступеней.
Основная задача разработчика — обеспечить одинаковые максимальные и минимальные токи для всех ступеней при их включении через определенные интервалы времени.
Процесс переключения входного реостата практически невозможно автоматизировать. При необходимости (например, в автоматизированных системах) пусковые резисторы переключаются автоматически и поочередно замыкаются контактами контактора.
Как только двигатель начнет работать, реостатный резистор должен быть полностью отключен, так как он предназначен только для кратковременной работы. Если ток проходит через реостат в течение длительного времени, он просто выходит из строя.
Сопротивление также постепенно уменьшается.
Пуск путем плавного повышения питающего напряжения
Обмотки двигателей для насосов, конвейеров и воздуходувок генерируют токи, в 6 раз превышающие их номинальное значение во время фазы запуска. Это явление оказывает негативное влияние на компоненты двигателя и сокращает срок их службы. По этой причине устройства плавного пуска используются в электрооборудовании мощностью свыше 1 кВт.
В этом методе напряжение постепенно увеличивается до тех пор, пока двигатель не достигнет рабочей точки. Он регулируется с помощью тиристора или триангулятора. Они монтируются спина к спине и устанавливаются на каждой из линий переменного тока.
Тиристоры включаются в начале, с небольшой задержкой один за другим в течение каждого полупериода. В этом режиме работы напряжение (среднее значение переменного тока) на двигателе увеличивается до достижения номинального напряжения.
После того, как двигатель достигнет номинальной скорости, его можно включить непосредственно через обходную цепь.
Большие двигатели управляются пускателями или преобразователями частоты.
Но эти устройства могут быть успешно заменены:
- Автоматические выключатели,
- изоляторы полного напряжения.
В последнем случае на клеммы двигателя подается полное напряжение (принцип прямого пуска). Однако такое расположение возможно только для систем с низким энергопотреблением.
Существуют и другие устройства плавного пуска, которые обеспечивают плавную остановку двигателя. Они необходимы в тех случаях, когда внезапное падение скорости может привести к повреждениям или неисправностям различного рода. В качестве примера можно привести насос, который при быстрой остановке вызовет гидроудар в системе. Внезапная остановка конвейерных лент нежелательна и может привести к поломке мачты.
Плавная остановка использует тот же принцип, что и плавный пуск — с помощью силовых полупроводников.
Особенности плавного пуска трехфазных двигателей
В двигателях этого типа используется система плавного пуска «звезда-треугольник». Схема работает следующим образом:
- Во-первых, обмотки двигателя соединены в звезду,
- когда двигатель достигает заданного значения, они переключаются на соединение треугольником.
Схема включает в себя:
- Контакторы в каждой фазе,
- таймер, определяющий временной интервал,
- реле перегрузки.
Этот метод позволяет поддерживать пусковой ток на уровне 30% от его значения для немедленного запуска. Следовательно, крутящий момент также ниже, не более чем на 25 %.
Метод «звезда-треугольник» следует использовать только в том случае, если двигатель нагружен при запуске.
Однако перегруженное электрооборудование не может быть разогнано до номинальной скорости из-за недостаточного крутящего момента.
Устройства плавного пуска могут работать как регуляторы напряжения двигателя, если в цепи присутствует подходящий регулятор. Его функция заключается в контроле коэффициента мощности двигателя. Это зависит от нагрузки: если нагрузка низкая, регулятор снижает напряжение и ток двигателя.
Пуск при пониженном напряжении цепи якоря
Пусковой ток может быть ограничен с помощью управляемого выпрямителя или отдельного генератора постоянного тока.
Обмотка возбуждения питается полным напряжением от другого источника и выдает полный пусковой ток.
Этот метод используется для запуска мощных двигателей с регулируемой скоростью.
Реверсирование (изменение направления вращения) достигается путем изменения направления тока возбуждения или якоря.
Динамическое торможение асинхронного двигателя достигается путем подключения обмотки статора к источнику постоянного тока. Обмотка ротора двигателя с фазным ротором замкнута накоротко (рис. 5.7, в). Двигатель работает как синхронный генератор с фиксированными полюсами. Части механического поведения (рис. 5.8) 5- 0
Пуск путем изменения питающего напряжения
Одним из способов снижения токовой нагрузки при запуске двигателя является уменьшение номинала питания с помощью генератора постоянного тока или управляемого выпрямителя.
Конечно, реостат обеспечивает тот же эффект, но при увеличении мощности двигателя нагрузка постоянного тока возрастает, и потери в реостате значительно увеличиваются. Поэтому снижение напряжения постоянного тока выполняется отдельным устройством на базе микросхемы, пример которого показан на следующем рисунке:
Рисунок 5. Схема запуска с изменяющимся напряжением питания.
Пуск при пониженном напряжении цепи якоря
Ограничение пускового тока также достигается, если цепь якоря при запуске питается от отдельного регулируемого по напряжению источника питания (отдельный генератор постоянного тока, управляемый выпрямитель). В этом случае на обмотку возбуждения необходимо подать полное напряжение от другого источника, чтобы получить полный ток iv при запуске. Этот метод запуска чаще всего используется для двигателей большой мощности и в сочетании с регулированием скорости.
Двигатели с последовательным и смесительным возбуждением запускаются одинаково. Схема запуска двигателя со смешанным возбуждением не отличается от схемы запуска двигателя с параллельным возбуждением (рис. 1), а схема запуска двигателя с последовательным возбуждением упрощена за исключением схемы параллельного возбуждения.
Чтобы изменить направление вращения (реверс) двигателя, необходимо изменить направление тока в якоре (вместе с добавочными полюсами и компенсационной обмоткой) или в обмотке (обмотках) возбуждения.
Источник. А. А. Вольдеморт, «Электродвигатели, электродвигатели» — 3-е переработанное издание — Ленинград: Энергия, 1978 — 832 стр.
Обратите внимание, что в процедуре плавного пуска для двигателей постоянного тока используются различные пусковые цепи, от однофазных до трехфазных. Последний вариант более сложен в реализации, но считается наиболее надежным и гибким.
Реостатный пуск
Эта процедура подходит для запуска крупных электростанций. Процедура выполняется следующим образом:
- Реостат состоит из проволоки, разделенной на секции и обладающей высоким удельным сопротивлением.
- Ток возбуждения устанавливается на номинальное значение.
- При включении сопротивление реостата последовательно уменьшается, что позволяет избежать скачков тока.
Интеграция реостата в схему обеспечивает безопасный запуск двигателей с самой высокой номинальной мощностью.
При запуске с помощью реостата двигатель постепенно разгоняется с постоянным ускорением. Количество ступеней реостата зависит от требований к плавному запуску двигателя и разницы между оборотами двигателя и оборотами реостата.
Значения их сопротивления определяются расчетным путем. В среднем, пусковые реостаты имеют 2-7 ступеней.
Основная задача разработчика — обеспечить одинаковые максимальные и минимальные токи для всех ступеней при их включении через определенные интервалы времени.
Процесс переключения входного реостата практически невозможно автоматизировать. При необходимости (например, в автоматизированных системах) пусковые резисторы переключаются автоматически и поочередно замыкаются контактами контактора.
Как только двигатель начнет работать, реостатный резистор должен быть полностью отключен, так как он предназначен только для кратковременной работы. Если ток проходит через реостат в течение длительного времени, он просто выходит из строя.
Сопротивление также постепенно уменьшается.
Условные обозначения двигателей постоянного тока серии П.
P X1 X2 X3 M P — двигатель постоянного тока; X1 — исполнение с типом защиты и способом охлаждения. Без буквы — водонепроницаемый с самовентиляцией 1-6; В — закрытого типа с естественным охлаждением 1-4; Х2 — размер электродвигателя. Размер 1-1, размер 2-2, размер 3-3, размер 4-4, размер 5-5, размер 6-6; X3 — условная длина сердечника анкера. 1 — первая длина, 2 — вторая длина; М — морская версия,
Двигатели постоянного тока выпускаются в исполнениях IM1001, IM2101, IM2111, IM2131, IM3601, IM3631 и IM3611. Двигатели постоянного тока могут быть изготовлены с подключенным тахогенератором.
Условия эксплуатации электродвигателей постоянного тока П51, П52.
- Двигатели постоянного тока P51 и P52 предназначены для работы при температуре окружающей среды о т-40°C до +40°C.
- При температуре окружающей среды 20°±5°С% и относительной влажности 95°±3°С%.
- Устойчивость к вибрациям, ударам, постоянному наклону вала двигателя постоянного тока на 45° в обе стороны и устойчивость к вибрациям до 45° с периодом вибрации 7-9 секунд.
Возбуждение двигателей постоянного тока — последовательное, параллельное, смешанное и независимое. Класс термостойкости изоляции двигателя постоянного тока — H. Общий уровень вибрации и воздушный шум соответствуют всем действующим стандартам.
Габаритные и присоединительные размеры двигателей постоянного тока П51, П52, ПБ51, ПБ52
| Тип двигателя постоянного тока | Размеры, мм | Вес, кг для IM2101, IM2102, IM3601, IM2103, IM2104, IM3611, IM3631 | Вес, кг для IM1001, IM1004 | ||||||
| b10 | d1 | d20 | d30 | l10 | l30 | h | |||
| P51U4 | 264 | 35 | 255 | 352 | 225 | 606 | 180 | 122 | 115 |
| PB51U2 | 638 | 127 | 120 | ||||||
| P52U4 | 264 | 35 | 255 | 352 | 265 | 646 | 180 | 142 | 135 |
| PB52U2 | 678 | 147 | 140 |
Основные технические характеристики двигателей постоянного тока П51, П52
| Тип | Мощность, кВт | Напряжение V | Ток сети A | Скорость, об/мин | ЭФФЕКТИВНОСТЬ % |
| P51M | 2,7 | 110 | 33 | 750/1500 | 71 |
| 2,7 | 220 | 17,2 | 750/1500 | 74 | |
| 4,2 | 110 | 52,2 | 1000/2000 | 73 | |
| 4,2 | 220 | 25,6 | 1000/2000 | 74,5 | |
| 7,4 | 110 | 83,6 | 1500/2250 | 79,5 | |
| 7,4 | 220 | 41,8 | 1500/2250 | 80 | |
| 14,5 | 110 | 153 | 3000/3300 | 85 | |
| 14,5 | 220 | 77,3 | 3000/3300 | 85 | |
| P52M | 3,4 | 220 | 20,8 | 750/1500 | 74,5 |
| 5 | 110 | 58,5 | 1000/2000 | 77 | |
| 5 | 220 | 29,2 | 1000/2000 | 77 | |
| 8,8 | 110 | 97,8 | 1500/2250 | 81,5 | |
| 8,8 | 220 | 48 | 1500/2250 | 82,5 | |
| 16 | 220 | 84,5 | 2800 | 86 | |
| 20 | 220 | 104 | 3000/3300 | 87 |
Пуск путем плавного повышения питающего напряжения
Обмотки двигателей для насосов, конвейеров и воздуходувок генерируют токи, в 6 раз превышающие их номинальное значение во время фазы запуска. Это явление оказывает негативное влияние на компоненты двигателя и сокращает срок их службы. По этой причине устройства плавного пуска используются в электрооборудовании мощностью свыше 1 кВт.
В этом методе напряжение постепенно увеличивается до тех пор, пока двигатель не достигнет рабочей точки. Он регулируется с помощью тиристора или триангулятора. Они монтируются спина к спине и устанавливаются на каждой из линий переменного тока.
Устройство плавного пуска
Тиристоры включаются в начале, с небольшой задержкой один за другим в течение каждого полупериода. В этом режиме работы напряжение (среднее значение переменного тока) на двигателе увеличивается до достижения номинального напряжения.
После того, как двигатель достигнет номинальной скорости, его можно включить непосредственно через обходную цепь.
Большие двигатели управляются пускателями или преобразователями частоты.
Но эти устройства могут быть успешно заменены:
- Автоматические выключатели,
- изоляторы полного напряжения.
В последнем случае на клеммы двигателя подается полное напряжение (принцип прямого пуска). Однако такое расположение возможно только для систем с низким энергопотреблением.
Метод плавного пуска для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с сепаратором
Существуют и другие устройства плавного пуска, которые обеспечивают плавную остановку двигателя. Они необходимы в тех случаях, когда внезапное падение скорости может привести к повреждениям или неисправностям различного рода. В качестве примера можно привести насос, который при быстрой остановке вызовет гидроудар в системе. Внезапная остановка конвейерных лент нежелательна и может привести к поломке мачты.
Плавная остановка использует тот же принцип, что и плавный пуск — с помощью силовых полупроводников.
Особенности плавного пуска трехфазных двигателей
В двигателях этого типа используется система плавного пуска «звезда-треугольник». Схема работает следующим образом:
- Во-первых, обмотки двигателя соединены в звезду,
- когда двигатель достигает заданного значения, они переключаются на соединение треугольником.
Управление трехфазным двигателем (инвертор)
Схема включает в себя:
- Контакторы в каждой фазе,
- таймер, определяющий временной интервал,
- реле перегрузки.
Этот метод позволяет поддерживать пусковой ток на уровне 30% от его значения для немедленного запуска. Следовательно, крутящий момент также ниже, не более чем на 25 %.
Метод «звезда-треугольник» следует использовать только в том случае, если двигатель нагружен при запуске.
Однако перегруженное электрооборудование не может быть разогнано до номинальной скорости из-за недостаточного крутящего момента.
Двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением. На рис. 5.3 показаны схемы подключения двигателей, а на рис. 5.4 — механические характеристики в режиме торможения.
§35. Пуск в ход электродвигателей постоянного тока
Для запуска двигателя можно использовать три метода: Прямой запуск, запуск с помощью реостата и запуск путем изменения напряжения питания.
Прямой старт. При прямом пуске обмотка якоря напрямую подключается к сети. В электродвигателях постоянного тока падение напряжения IaRa на внутреннем сопротивлении цепи якоря при номинальном токе обычно составляет 5-10% от Uном, поэтому при прямом пуске ток Ia = Uном / Rя = (10-20)Uном, что недопустимо для машины. По этой причине прямой пуск используется только для очень маленьких двигателей (до нескольких сотен ватт), где сопротивление ?Rä относительно велико, и только в некоторых случаях — для двигателей мощностью несколько киловатт. При прямом пуске таких двигателей пусковой ток составляет In= (4-6) Iном.
Запустите регулятор тока. Наиболее распространенным является пусковой резистор, который служит для ограничения тока в цепи якоря и включает пусковой резистор Rн (рис. 130, а); он обычно имеет несколько ступеней (секций) R1, R2, R3, которые при пуске замыкаются специальными выключателями (контакторами) 1, 2 и 3. В то же время сопротивление реостата постепенно уменьшается, что обеспечивает высокий пусковой момент на протяжении всего разгона двигателя.
Рассмотрим процесс запуска реостата на примере двигателя с последовательным возбуждением. В начальный момент пуска при n = 0 в цепь якоря включается максимальное сопротивление Rn = R1 + R2 + R3, так что пусковой ток по закону Ома составляет
In = U / (?Rä + Rn)
Реакцию Rн выбирают так, чтобы для двигателей большой и средней мощности Iном = (1,5-1,8) Iном и для двигателей малой мощности Iном = (2-2,5) Iном включение в цепь сопротивления обмотки якоря Rн ускоряло двигатель по характеристике реостата 1 (рисунок 130, б), при этом двигатель развивает максимальный пусковой момент Мн мах при первом пуске. В этом случае реостат Rrv устанавливается так, чтобы ток возбуждения Iv и поток F были максимальными. Как только якорь двигателя начинает вращаться, якорь генерирует выходной ток E и ток
Ia = (U-E) / (?Rä+Rn)
Когда двигатель запускается и скорость n увеличивается, выходной ток E увеличивается, вызывая уменьшение тока якоря Ia и магнитного момента M. Когда резистор реостата R1 достигает определенного значения Mn, контактор 1 замыкается, вызывая увеличение тока Ia. В этом случае электромагнитный момент увеличивается до Мн max, а затем постепенно уменьшается по мере увеличения скорости n на характеристической кривой 2 реостата, соответствующей сопротивлению реостата Rn = R2 + R3. Когда крутящий момент уменьшается до Мн мин, контактор 2 пускового резистора R2 отключается и двигатель переходит на характеристику 3, которая соответствует сопротивлению Rn = R3. Таким образом, постепенно уменьшая сопротивление пускового реостата, разгон двигателя осуществляется по отдельным участкам характеристических кривых 1, 2 и 3 реостата (см. толстые линии на рис. 130, б) до выхода на физическую характеристическую кривую 4, которая соответствует сопротивлению Rn = 0. Пусковой момент двигателя изменяется от Mn max до Mn min.
Поэтому можно запустить двигатель с определенным средним пусковым моментом Mn cp = (Mn max+Mn min)/2 и значительно уменьшить пусковой ток, включив пусковой резистор в цепи якоря. Количество ступеней реостата зависит от жесткости физико-механического свойства 4
Пуск путем плавного повышения питающего напряжения
Обмотки двигателей для насосов, конвейеров и воздуходувок генерируют токи, в 6 раз превышающие их номинальное значение во время фазы запуска. Это явление оказывает негативное влияние на компоненты двигателя и сокращает срок их службы. По этой причине устройства плавного пуска используются в электрооборудовании мощностью свыше 1 кВт.
В этом методе напряжение постепенно увеличивается до тех пор, пока двигатель не достигнет рабочей точки. Он регулируется с помощью тиристора или триангулятора. Они монтируются спина к спине и устанавливаются на каждой из линий переменного тока.
Устройство плавного пуска
Тиристоры включаются в начале, с небольшой задержкой один за другим в течение каждого полупериода. В этом режиме работы напряжение (среднее значение переменного тока) на двигателе увеличивается до достижения номинального напряжения.
После того, как двигатель достигнет номинальной скорости, его можно включить непосредственно через обходную цепь.
Большие двигатели управляются пускателями или преобразователями частоты.
Но эти устройства могут быть успешно заменены:
- Автоматические выключатели,
- изоляторы полного напряжения.
В последнем случае на клеммы двигателя подается полное напряжение (принцип прямого пуска). Однако такое расположение возможно только для систем с низким энергопотреблением.
Метод плавного пуска для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с сепаратором
Существуют и другие устройства плавного пуска, которые обеспечивают плавную остановку двигателя. Они необходимы в тех случаях, когда внезапное падение скорости может привести к повреждениям или неисправностям различного рода. В качестве примера можно привести насос, который при быстрой остановке вызовет гидроудар в системе. Внезапная остановка конвейерных лент нежелательна и может привести к поломке мачты.
Плавная остановка использует тот же принцип, что и плавный пуск — с помощью силовых полупроводников.
Особенности плавного пуска трехфазных двигателей
В двигателях этого типа используется система плавного пуска «звезда-треугольник». Схема работает следующим образом:
- Во-первых, обмотки двигателя соединены в звезду,
- когда двигатель достигает заданного значения, они переключаются на соединение треугольником.
Управление трехфазным двигателем (инвертор)
Схема включает в себя:
- Контакторы в каждой фазе,
- таймер, определяющий временной интервал,
- реле перегрузки.
Этот метод позволяет поддерживать пусковой ток на уровне 30% от его значения для немедленного запуска. Следовательно, крутящий момент также ниже, не более чем на 25 %.
Метод «звезда-треугольник» следует использовать только в том случае, если двигатель нагружен при запуске.
Однако перегруженное электрооборудование не может быть разогнано до номинальной скорости из-за недостаточного крутящего момента.
Пуск при пониженном напряжении цепи якоря
Можно ограничить пусковой ток с помощью управляемого выпрямителя или отдельного генератора постоянного тока. Обмотка возбуждения питается полным напряжением от другого источника и выдает полный пусковой ток.
Этот метод используется для запуска мощных двигателей с регулируемой скоростью.
Реверсирование (изменение направления вращения) достигается путем изменения направления тока возбуждения или якоря.
