Меню

Как можно изменить направление вращения двигателя постоянного тока при пуске через пусковой реостат



Пуск электродвигателя постоянного тока

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

При подаче напряжения на электродвигатель происходит скачок напряжения, который называется пусковым током. Пусковой ток часто выше номинального от 5 до 10 раз, но отличается своей кратковременностью.

Процессы, протекающие при пуске двигателя

Электродвигатель постоянного токаКогда на обмотке статора увеличивается токовая нагрузка, одновременно с этим увеличивается крутящий момент двигателя, передающийся на вал ротора. Резкое увеличение крутящего момента может вызвать резкое повышение температуры обмотки статора и привести к неисправностям в изоляции, что может стать причиной вибраций, механических деформаций и выхода двигателя из строя.

Чтобы избежать поломки электродвигателя, сразу после начала его работы пусковой ток понижается до номинальных частот вращения. Для снижения пускового тока применяют несколько способов, которые также позволяют стабилизировать напряжение электропитания. Существует несколько способов запуска двигателей постоянного тока.

При прямом пуске подключение обмотки якоря происходит непосредственно к электрической сети. Это означает, что двигатель подключается к источнику электропитания при своем номинальном напряжении. Прямой пуск электродвигателя используется, когда есть стабильное питание двигателя, который жестко связан с приводом. Это один из самых простых методов пуска.

Преимуществом прямого пуска является то, что при таком запуске температура повышается не столь значительно, если сравнивать с другими методиками. Если отсутствуют специальные ограничения на поступающий от электросети ток, то такой способ считается наиболее предпочтительным. Те электродвигатели, что предназначаются для частых пусков и отключений, оборудуются специальной системой управления, с контактором и термореле, которые защищают прибор от поломки.

Если электродвигатели имеют малую мощность и работают без частых остановок и пусков, то для его включения требуется самое примитивное оборудование. Обычно им является вручную работающий расцепитель. При такой схеме непосредственно на сами клеммы двигателя и подается напряжение. Для электродвигателей небольших размеров пусковой момент составляет 150–300 % от номинального, а сам пусковой ток — 300–800%.

Прямой пуск имеет то ограничение, что пик нагрузки некоторых крупных двигателей может быть в 15, а иногда и в 50 раз больше номинального. Такие нагрузки совершенно недопустимы, поэтому такой способ пуска применяется лишь на двигателях малой мощности.

Реостатный пуск электродвигателя постоянного тока

Реостатный пуск, в отличие от прямого, не имеет ограничений на мощность двигателя, поэтому его часто применяют на приборах большой мощности. Реостат для пуска изготавливается из провода, который имеет высокое удельное сопротивление и разделен на секции. Ток возбуждения, который возникает при включении двигателя, устанавливается таким образом, чтобы соответствовать номинальным значениям. Это необходимо для того, чтобы при пуске развивался максимально большой допустимый момент, что необходимо для быстрого разгона двигателя.

Реостатный пуск осуществляется вместе с последовательным уменьшением сопротивления реостата, что позволяет не допускать скачков электрического тока и гарантирует безопасность при включении даже самых мощных электродвигателей.

Пуск электродвигателя путем изменения питающего напряжения

Пуск путем изменения питающего напряжения является еще одним способом начать работу электродвигателя. При использовании реостатного пуска могут возникнуть большие потери энергии непосредственно в самом пусковом реостате. Для того чтобы избежать этих потерь и повысить экономичность и энергоэффективность, двигатель запускается с помощью очень плавного постепенного повышения напряжения, которое подается на обмотку якоря. Для такого способа требуется отдельный источник постоянного тока, с помощью которого можно регулировать напряжение. Для этого используют генераторы и управляемые выпрямители. Пуск путем изменения питающего напряжения двигателя является обычной практикой на тепловозах.

Источник

Пуск двигателей постоянного тока

Дата публикации: 04 марта 2013 .
Категория: Статьи.

При пуске двигателя в ход необходимо: 1) обеспечить надлежащий пусковой момент и условия для достижения необходимой скорости вращения; 2) предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, опасного для двигателя.
Возможны три способа пуска двигателя в ход: 1) прямой пуск, когда цепь якоря подключается непосредственно к сети на ее полное напряжение; 2) пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений, включаемых последовательно в цепь якоря; 3) пуск при пониженном напряжении цепи якоря.

Прямой пуск

В нормальных машинах Rа = 0,02 – 0,1, и поэтому при прямом пуске с U = Uн ток якоря недопустимо велик:

Вследствие этого прямой пуск применяется только для двигателей мощностью до нескольких сотен ватт, у которых Rа относительно велико и поэтому при пуске Iа ≤ (4 – 6) Iн, а процесс пуска длится не более 1 – 2 с.

Пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений

Рисунок 1. Схема пуска двигателя параллельного возбуждения с помощью пускового реостата (а) и пусковых сопротивлений (б)

Для двигателей с параллельным возбуждением самым распространенным является пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений (рисунок 1).
При этом вместо выражения (5), в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока» имеем

(2)

а в начальный момент пуска, при n = 0,

(3)

где Rп – сопротивление пускового реостата, или пусковое сопротивление. Значение Rп подбирается так, чтобы в начальный момент пуска было Iа = (1,4 – 1,7) Iн [в малых машинах до (2,0 – 2,5) Iн].

Читайте также:  Кнопка для удара током

Рассмотрим подробнее пуск двигателя параллельного возбуждения с помощью реостата (рисунок 1, а).

Перед пуском (t div > .uk-panel’>» data-uk-grid-margin>

Источник

Пуск, реверс и регулирование частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

Пуск в ход двигателей постоянного тока производится с помощью пусковых или пускорегулирующих реостатов, а также отдельных резисторов, включение которых осуществляется контакторами. Это необходимо для ограничения пускового тока. Двигатели мощностью в несколько киловатт допускается пускать без реостатов и резисторов, т. е. непосредственным (прямым) подключением обмотки якоря к питающей сети, поскольку цепь якоря таких двигателей имеет значительное сопротивление, при котором пусковой ток не представляет особой опасности.

Пусковой реостат рассчитывается на кратковременную работу под током (время разгона двигателей составляет 0,5—1,5 с), пускорегулирующий реостат — на длительную работу под током.

Реверсирование — изменение направления вращения двигателей постоянного тока — можно осуществлять двумя способами:

  1. изменением направления тока обмотки якоря
  2. изменением направления тока обмотки возбуждения (представив себе правило левой руки, нетрудно понять, что в том и другом случае ротор двигателя изменит направление вращения).

В большинстве случаев предпочтение отдается первому способу, так как при его использовании необходимо изменить только полярность на зажимах обмотки якоря. При втором способе количество операций увеличивается почти вдвое: необходимо отключить обмотку якоря, переключить полярность на зажимах обмотки возбуждения и подключить обмотку якоря к питающей сети. Если обмотку якоря не отключить от сети, то в момент переключения обмотки возбуждения двигатель оказывается в пусковом режиме (по существу, это режим короткого замыкания).

Одним из основных достоинств двигателей постоянного тока является возможность регулирования их частоты вращения в широких пределах и плавно, как это позволяет схема управления (теоретически — без ступеней перехода от одной частоты к другой).

Частота вращения двигателей постоянного тока независимо от системы их возбуждения выражается следующим образом:

Из формулы видно, что частоту вращения можно регулировать изменением напряжения сети U, падения напряжения Iя(Rпр+r) и магнитного потока Ф.

Напряжение сети можно изменять только в тех случаях, когда двигатель имеет собственный источник электроэнергии (генератор, преобразователь).

Падение напряжения зависит от значения сопротивления пуско-регулирующего реостата.

Магнитный поток — от тока возбуждения и сопротивления реостата возбуждения.

При работе двигателей с номинальной частотой вращения сопротивление Rпр пускорегулирующего реостата всегда равно нулю, т. е. реостат полностью закорочен. Если сопротивление реостата постепенно увеличивать то падение напряжения Iя(Rпр+r) будет также увеличиваться, а разность U — Iя(Rпр+r) уменьшаться. Это связано с уменьшением частоты вращения двигателя от номинальной до нуля, когда U = Iя(Rпр+r). По мере уменьшения сопротивления пускорегулирующего реостата частота вращения двигателя возрастет от нуля до номинальной. Следует отметить, что момент вращения двигателей при таком способе регулирования частоты вращения сохраняется постоянным. Длительное снижение частоты вращения двигателей при номинальной нагрузке допускается только в том

случае, когда они имеют независимую вентиляцию. Основным недостатком данного способа регулирования частоты вращения является большая потеря мощности Iя 2 Rпр, которая превращается в тепло, излучаемое пускорегулирующим реостатом.

Цепь возбуждения двигателей параллельного (независимого) и смешанного возбуждения рассчитывается так, чтобы при номинальном токе возбуждения последовательно с обмоткой возбуждения сохранялась включенной небольшая часть сопротивления rр регулятора возбуждения. Если рукоятку регулятора перемещать, уменьшая ею сопротивление, ток возбуждения и магнитный поток Ф будут расти, а частота вращения двигателя — уменьшаться. Если сопротивление регулятора увеличивать, ток возбуждения и поток будут уменьшаться, а частота вращения двигателя увеличиваться. Данный способ позволяет уменьшать частоту вращения двигателя примерно на 20% и увеличивать ее в два раза по сравнению с номинальной частотой вращения. При регулировании частоты вращения данным способом величина противо-ЭДС сохраняется постоянной (поскольку nФ = const). Электромагнитная мощность двигателя также сохраняется постоянной. Вращающий момент двигателя изменяется в зависимости от потока Ф. Значение потери мощности при регулировании невелико.

Практически регулирование частоты вращения двигателей в пределах от нуля до номинальной осуществляется с использованием пускорегулирующих реостатов. Для регулирования частоты в пределах от номинальной и выше используются регуляторы возбуждения.

Регулирование частоты вращения путем изменения магнитного потока Ф двигателей последовательного, возбуждения осуществляется с использованием сопротивлений, включенных по схеме рис. 1.45.

При включении сопротивления R1 параллельно обмотке возбуждения ток нагрузки двигателя I делится на токи I1 и I2, значения которых обратно пропорциональны сопротивлениям Rв и R1. Этим достигается возможность уменьшения тока возбуждения I2 и повышения частоты вращения двигателя. При включении сопротивления R2 параллельно обмотке якоря через обмотку возбуждения проходит ток, величина которого больше на величину тока I3, в результате чего поток увеличивается, а частота вращения двигателя уменьшается. Таким способом получают очень низкие, так называемые ползучие, частоты вращения двигателя.

Рис. 1.45. Схема принципиальная двигателя последовательного возбуждения, обеспечивающая все способы регулирования частоты вращения.

Читайте также:  Симптомы при ударе током ребенка

Для регулирования частоты вращения двигателя независимого возбуждения используется также система генератор—двигатель (Г—Д), которая представлена на рис. 1.46.

В данной системе частота вращения двигателя nд может регулироваться изменением напряжения генератора U, подводимого к обмотке якоря, и изменением потока двигателя. В первом случае с помощью регулятора возбуждения rр.г изменяется ток возбуждения генератора, во втором случае с помощью регулятора возбуждения rр.д изменяется ток возбуждения двигателя. К достоинствам системы Г—Д относят отсутствие в цепи тока нагрузки двигателя пускорегулирующего реостата, что значительно снижает потери на регулирование. Такая система позволяет регулировать частоту вращения двигателя в очень широком диапазоне и с большой плавностью. Пуск в ход двигателя осуществляется повышением тока возбуждения генератора, а реверсирование двигателя – изменением направления тока возбуждения генератора.

Рис. 1.46. Схема электрическая принципиальная системы Г—Д, обеспечивающая регулирование частоты вращения двигателя независимого возбуждения.

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 2110 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

  • главная
  • инфо
  • блог
  • словарь электромеханика
  • электроника
  • крюинговые компании
    • Одесса/Odessa
    • Николаев/Nikolaev
  • Обучение
    • Предметы по специальности
      • АГЭУ
      • АСЭЭС
      • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
      • Мехатронные системы
      • Микропроцессоры
      • Моделирование электромеханических систем
      • МПСУ
      • САЭП
      • САЭЭС
      • СДВС
      • СИВС
      • Силовая электроника
      • Судовые компьютерные ceти
      • СУЭ и ОСУ
      • ТАУ
      • Технология судоремонта
      • ТЭП
      • ТЭЭО и АС
    • Общие предметы
      • Безопасность жизнедеятельности
      • Высшая математика
      • Ділова українська мова
      • Интеллектуальная собственность
      • Культурология
      • Материаловедение
      • Охрана труда
      • Политология
      • Системы технологий
      • Судовые вспомогательные механизмы
      • Судовые холодильные установки
    • I курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • II курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • III курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • IV курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • V курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
  • Теория
    • английский
    • интернет-ресурсы
    • литература
    • тематические статьи
  • Практика
    • типы судов
    • пиратство
    • видеоуроки
  • мануалы
  • морской словарь
  • технический словарь
  • история
  • новости науки и техники
    • авиация
    • автомобили
    • военная техника
    • робототехника

25.10.2014

Реостатное управление электродвигателем

Реостатное управление является простейшим способом управления двигателем. При этом способе обычно осуществляется пуск, остановка и в некоторых случаях регулирование скорости вращения (для электродвигателей постоянного тока).

При постоянном токе пусковой реостат включается последовательно с обмоткой якоря электродвигателя. Сопротивление обмотки якоря очень незначительно (оно измеряется сотыми или десятыми долями ома), и если бы в момент пуска электродвигателя в ход подключить ее непосредственно к сети на полное напряжение последней, то по обмотке пройдет очень большой ток, который может сжечь изоляцию обмотки. Вводя последовательно обмотке якоря пусковой реостат, мы увеличиваем сопротивление цепи и, следовательно, уменьшаем проходящий в обмотке ток.

Когда якорь вследствие взаимодействия между проходящим по его обмотке током и магнитным полем приходит во вращение, то в обмотке якоря, последовательно с которой в первый момент бывает включено все сопротивление пускового реостата, возникает противоэлектродвижущая сила. Ток в обмотке якоря определяется разностью напряжения на зажимах двигателя и противоэлектродвижущей силы (U — Е): чем меньше эта разность, тем меньше ток в цепи якоря; с увеличением скорости вращения ротора двигателя растет и противоэлектродвижущая сила, поэтому разность U — Е уменьшается. Вследствие этого возрастание тока в обмотке и увеличение скорости вращения якоря прекращаются.

Якорь вращается со скоростью, меньшей нормальной. Тогда передвижением рукоятки пускового реостата выводят часть (секцию или ступень) его сопротивления из цепи якоря. Вследствие этого ток в якоре возрастает, увеличивается скорость вращения якоря и растет противоэлектродвижущая сила, уменьшается ток и устанавливается новая (большая чем первая) скорость вращения ротора. Затем выводят из цепи якоря следующую ступень реостата и т. д., пока все сопротивление реостата не будет выведено из цепи якоря. При полностью выведенном сопротивлении реостата электродвигатель развивает полное (нормальное) число оборотов, противоэлектродвижущая сила достигает наибольшего значения, и ток в якоре, даже при выведенном сопротивлении, не достигает значений, угрожающих изоляции обмотки.

Таким образом, в начале пуска электродвигателя в ход пусковой реостат должен быть полностью введен в цепь якоря, а к концу пуска — полностью выведен. Пуск электродвигателя занимает лишь несколько секунд. Пусковой реостат не рассчитан на длительное прохождение по нему тока, поэтому оставлять долго ту или иную ступень (секцию) его под током нельзя. Однако и слишком быстрое выведение реостата из цепи якоря также недопустимо, так как изоляция обмотки якоря может при этом сгореть. Передвигать рукоятку реостата следует не слишком быстро, плавно, без рывков.

При реостатном управлении регулирование скорости электродвигателя осуществляется путем изменения его магнитного потока.

Рассмотрим соединение регулировочного реостата с двигателем параллельного возбуждения, изображенное на рис. 1.

Соединение регулировочного реостата с двигателем параллельного возбуждения

В показанном на рисунке положении ток от одного зажима Я1 электродвигателя идет по обмотке возбуждения Ш2 — Ш1, поступает в клемму реостата Ш, а отсюда через рукоятку реостата, плоское контактное кольцо и клемму Л возвращается ко второму полюсу Я2 двигателя. При этом ток не проходит по спиралям реостаа сопротивление реостата, как говорят, выведено. Поэтому по обмотке возбуждения Ш1 — Ш2 будет протекать полный намагничивающий ток. Если же передвинуть рукоятку реостата по часовой стрелке, то в цепь возбуждения окажется включенной часть сопротивления реостата. Тогда сила тока возбуждения и магнитный поток уменьшатся, скорость вращения якоря возрастет.

Читайте также:  В замкнутом контуре индукционный ток появляется если

В тех случаях, когда необходимо во время работы увеличивать и уменьшать скорость вращения приводимого механизма, применяется электродвигатель с номинальным числом оборотов, несколько меньшим, чем требуется для нормальной работы машины (станка, насоса и т. д.). Так, если показанный на рис. 1 электродвигатель имеет номинальное число оборотов, меньшее, чем требуется для нормальной работы приводимого механизма, то, поставив рукоятку регулировочного реостата вертикально (заштрихованным концом вверх), т. е. введя в цепь обмотки возбуждения половину сопротивления реостата, мы тем самым увеличим скорость двигателя до нормальной. А когда потребуется изменить эту скорость, то мы можем: а) двигая рукоятку реостата влево, уменьшить скорость двигателя, так как при этом мы уменьшаем сопротивление цепи возбуждения, т. е. увеличиваем ток возбуждения и, следовательно, создаваемый последним магнитный поток, б) двигая рукоятку реостата вправо, увеличить число оборотов, так как при этом мы увеличиваем сопротивление цепи возбуждения, т. е. уменьшаем ток возбуждения и, следовательно, магнитный поток.

Для регулирования скорости вращения двигателя последовательного возбуждения путем изменения магнитного потока регулировочный реостат соединяется с электродвигателем так, как показано на рис. 2. Регулировочный реостат R включается параллельно обмотке возбуждения Rдв. Ток сети I, пройдя через якорь Я, разветвляется: часть его Iдв проходит в обмотке возбуждения и часть Iд — в сопротивлении реостата. При уменьшении сопротивления реостата ток в обмотке возбуждения уменьшится и скорость двигателя увеличится. Надо заметить, что регулирование этим способом скорости вращения двигателя последовательного возбуждения сопровождается гораздо большей потерей электроэнергии, чем регулирование скорости двигателя параллельного возбуждения, т.к. величина тока, проходящего в регулировочном реостате двигателя последовательного возбуждения, достигает сравнительно большой величины. Сам реостат получается при этом громоздким и более дорогим, чем регулировочный реостат двигателя параллельного возбуждения.

Регулирование скорости вращения двигателя последовательного возбуждения

Принципиальная схема присоединения к сети двигателя параллельного возбуждения

Регулировочные реостаты применяются не всегда, так как в целом ряде случаев регулирования скорости двигателей не требуется.

На рис.3 приведена упрощенная принципиальная схема присоединения к сети двигателя параллельного возбуждения. Двигатель присоединяется к сети через двухполюсный рубильник и следующий за рубильником двухполюсный предохранитель (для того чтобы в случае перегорания плавкой вставки предохранителя можно было разомкнуть рубильник и заменить перегоревшую вставку новой, не подвергаясь опасности поражения электрическим током). Включенный последовательно с обмоткой якоря пусковой реостат имеет холостой контакт а. При подготовке двигателя к пуску в ход рукоятка пускового реостата обязательно должна быть установлена на холостом контакте, при этом цепь реостата (и, следовательно, цепь якоря) разомкнута. При пуске двигателя в ход сначала замыкают двухполюсный рубильник, а затем рукоятку реостата переводят с холостого контакта на ближайший к нему рабочий контакт, замыкая цепь якоря.

Одновременно с этим обмотка возбуждения оказывается подключенной на полное напряжение сети через изогнутую планку реостата в.

Перемещая затем рукоятку пускового реостата вправо не слишком быстрым, плавным движением, устанавливают ее на последнем рабочем контакте б, т. е. постепенно выводят все сопротивление реостата из цепи якоря, вследствие чего скорость двигателя достигает номинальной величины.

При остановке двигателя рекомендуется отключить его от сети пусковым реостатом, для чего переводят рукоятку его быстрым движением на холостой контакт и тем самым разрывают цепь якоря, после чего размыкают рубильник. Если соединить проводником л контактную планку с первым рабочим контактом, то при переводе рукоятки реостата на холостой контакт мы не разрываем цепь обмотки возбуждения: она оказывается при этом замкнутой через реостат на обмотку якоря. Вследствие этого электродвижущая сила самоиндукции не может достигнуть значительной величины, и следовательно, опасность пробоя изоляции обмотки возбуждения устраняется.

Очень часто при остановке двигателя размыкают сначала рубильник, а затем уже переводят рукоятку реостата на холостой контакт.

Реостатный пуск для асинхронных двигателей с фазным ротором

При любом из этих двух способов рукоятка пускового реостата после остановки двигателя обязательно должна оставаться на холостом контакте для того, чтобы при новом пуске двигателя в ход не могло быть произведено ошибочного включения его в сеть при выведенном из цепи якоря реостате. Существуют пусковые реостаты, снабженные автоматическим устройством, переводящим рукоятку на холостой контакт, когда двигатель останавливается или исчезает напряжение в сети.

Реостатный пуск у электродвигателей переменного тока применяется для асинхронных двигателей с фазным ротором (рис. 4). При пуске такого двигателя сначала замыкается рубильник, включающий в сеть обмотки статора, затем постепенно выводят сопротивление реостата. В конечном его положении обмотки ротора замыкаются накоротко, а электродвигатель развивает номинальное число оборотов.

Источник

Adblock
detector