Схема пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции времени

Схема пуска двигателя постоянного тока НВ в функции времени построена на применении реле времени, которые по истечению выдержки времени поэтапно выводят ступени пускового резистора.

Перед изучением принципа работы схемы — рекомендуется ознакомиться с данным материалом.

Принцип работы схемы

Пуск двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) осуществляется с полностью ведённым резистором в цепи якоря. После включения автоматического выключателя QF1 напряжение поступает на обмотку возбуждения LM, катушку реле КА и катушку реле времени КТ1.

Что приводит к их срабатыванию. Контакт КТ1 размыкается в цепи катушки контактора КМ2, а контакт КА замыкается в цепи КМ1.

Реле минимального тока КА служит для защиты двигателя. При возникновении обрыва в цепи возбуждения — реле отпускает контакт КА и обесточивает цепь якоря ДПТ через КМ1.

После нажатия кнопки “Пуск” SB1, запитывается магнитный пускатель КМ1, который своими контактами:

• КМ1.2 — шунтирует кнопку “Пуск” (позволяет не удерживать кнопку SB1 в нажатом положении)
• КМ1.1 запитывает цепь якоря — двигатель запускается с двумя ступенями реостата, так как контакторы КМ2 и КМ3 питания не получают.
• КМ1.3 обесточивает реле времени КТ1.

После выдержки времени КТ1 замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ2.

КМ2 срабатывает и замыкает свои контакты:

• КМ2.1 — шунтируя первую ступень резистора (Двигатель разгоняется по искусственной механической характеристике 2);
• КМ2.2 — запитывая реле времени КТ2.

Реле времени КТ2 срабатывает после выдержки времени, и замыкает цепь питания катушки контактора КМ3.

КМ3 срабатывая шунтирует вторую ступень резистора и двигатель выходит на естественную характеристику 3. Пуск окончен.

Останов двигателя осуществляется нажатием кнопки «стоп» SB2.

К достоинствам схемы можно отнести простоту управления, стабильность процесса разгона и торможения, отсутствие задержки электропривода на промежуточных скоростях.

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) В этом двигателе (рисунок 1) обмотка возбуждения подключена к отдельному источнику питания. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат r_рег, а в цепь якоря — добавочный (пусковой) реостат R_п. Характерная особенность ДПТ НВ — его ток возбуждения I_в не зависит от тока якоря I_я так как питание обмотки возбуждения независимое.

Схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)

Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)

Уравнение механической характе­ристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеет вид

где: n — частота вращения вала двигателя при холостом ходе. Δn — изменение частоты вращения двигателя под действием механической нагрузки.

Из этого уравнения следует, что механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) прямолинейны и пересекают ось ординат в точке холостого хода n (рис 13.13 а), при этом изменение частоты вращения двигателя Δn, обусловленное изменением его механической нагрузки, пропорционально сопротивлению цепи якоря R_а =∑R + R_доб. Поэтому при наименьшем сопротивлении цепи якоря R_а = ∑R, когда R_доб = 0, соответствует наименьший перепад частоты вращения Δn. При этом механическая характеристика становится жесткой (график 1).

Механические характеристики двигателя, полученные при номинальных значениях напряжения на обмотках якоря и возбуждения и при отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря, называют естественными рисунок 13.13, а (график 1 Rдоб = 0 ).

Если же хотя бы один из перечисленных параметров двигателя изменен (напряжение на обмотках якоря или возбуждения отличаются от номинальных значений, или же изменено сопротивление в цепи якоря введением R_доб), то механиче­ские характеристики называют искусственными .

Искусственные механические характеристики, полученные введением в цепь якоря добавочного сопротивления R_доб, называют также реостатными (графики 2 и 3).

При оценке регулировочных свойств двигателей постоянного тока наибольшее значение имеют механические характеристики n = f(M). При неизменном моменте нагрузки на валу двигателя с увеличением сопротивления резистора R_доб частота вращения уменьшается. Сопротивления резистора R_доб для получения искусственной механической характеристики, соответствующей требуемой частоте вращения n при заданной нагрузке (обычно номинальной) для двигателей независимого возбуждения:

где U — напряжение питания цепи якоря двигателя, В; I_я — ток якоря, соответствующий заданной нагрузке двигателя, А; n — требуемая частота вращения, об/мин; n — частота вращения холостого хода, об/мин.

Частота вращения холостого хода n представляет собой пограничную частоту вращения, при превышении которой двигатель переходит в генераторный режим. Эта частота вращения превышает номинальную n_ном на столько, на сколько номинальное напряжение U_ном подводимое к цепи якоря, превышает ЭДС якоря Е_{я ном} при номинальной нагрузки двигателя.

На форму механических характеристик двигателя влияет величина основного магнитного потока возбуждения Ф. При уменьшении Ф (при возрастании сопротивления резистора r_peг) увеличивается частота вращения холостого хода двигателя n и перепад частоты вращения Δn. Это приводит к значительному изменению жесткости механической характеристики двигателя (рис. 13.13, б). Если же изменять напряжение на обмотке якоря U (при неизменных R_доб и R_рег), то меняется n, a Δn остается неизменным [см. (13.10)]. В итоге механические характеристики смещаются вдоль оси ординат, оставаясь параллельными друг другу (рис. 13.13, в). Это создает наиболее благоприятные условия при регулировании частоты вращения двигателей путем изменения напряжения U, подводимого к цепи якоря. Такой метод регулирования частоты вращения получил наибольшее распространение еще и благодаря разработке и широкому применению регулируемых тиристорных преобразователей напряжения.

Используемая литература: — Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам

Схема пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции ЭДС

Рассмотрим схему пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции ЭДС (скорости)

При данной схеме скорость вращения двигателя определяется косвенным путём, т.е. изменением ЭДС в цепи якоря, значение которой увеличивается с ростом угловой скорости двигателя.

Управление в функции ЭДС (или скорости) реализовано при помощи реле напряжения KV, которые настроены на срабатывания при различных значениях ЭДС в цепи якоря.

Перед изучением принципа работы схемы — рекомендуется ознакомиться с данным материалом.

Принцип работы схемы

Включением автоматического выключателя QF1, напряжение поступает на обмотку возбуждения LM двигателя и катушку КА, которое замыкает свой контакт КА. Реле минимального тока КА служит для защиты двигателя от обрыва в цепи возбуждения.

После нажатия кнопки “Пуск” SB1, запитывается магнитный пускатель КМ1, который замыкает контакты:

• КМ1.2 — шунтирует кнопку “Пуск” (позволяет не удерживать кнопку SB1 в нажатом положении)
• КМ1.1 в цепи якоря — двигатель запускается с включенными в цепь якоря двумя ступенями реостата, так как контакторы КМ2 и КМ3 питания не получают.
• КМ1.3 в цепи питания катушки магнитных пускателей КМ2 и КМ3, контакты которых остаются в исходном положении до срабатывания реле KV1 и KV2.

Двигатель разгоняется по искусственной характеристике 1.

С ростом скорости растет и ЭДС в цепи якоря, и напряжение на катушках реле KV1, KV2. При скорости ω1 (равной n1) срабатывает реле KV1 которое замыкает контакт KV1 после чего на катушку КМ2 подаётся напряжение. КМ2 в свою очередь шунтирует своим контактом KM2 первую ступень реостата.

Дальнейший разгон двигателя происходит по искусственной характеристике 2. При достижении скорости ω2 (равной n2) ЭДС в цепи якоря достигает значения достаточного для срабатывания реле KV2.

Реле напряжения KV2 замыкает контакт KV2, что приводит к срабатыванию КM3 и шунтированию второй ступени реостата контактом КM3.

Двигатель выходит на естественную механическую характеристику 3 по которой достигает своей номинальной скорости вращения. Пуск двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) в функции ЭДС окончен.

Схемы пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения с резистором

Пуск с непосредственном включении двигателя постоянного тока в сеть возможен только для маломощных двигателей (до 1 кВт), при условии отсутствия нагрузки на валу. Для более мощных двигателей — данный способ пуска недопустим.

Содержание

Пусковой ток двигателя постоянного тока

При непосредственном включении двигателя постоянного тока в сеть — начальный пусковой ток может достигать опасных значений, способных вывести из строя сам двигатель.

Пусковой ток определяется по формуле:

• I_а – ток в цепи якоря
• U – напряжение питающей цепи
• E_a – противо ЭДС возникающая при движении якоря.
• R_а сопротивление обмотки якоря.

Так как в начальный момент пуска, якорь двигателя находится в неподвижном состоянии n = 0 об/мин – противоЭДС равна нулю E_a = 0.

Следовательно выражение (1) для начального момента пуска двигателя будет иметь вид:

Из выше указанного выражение следует, что при неподвижном якоре пусковой ток ограничивается лишь электрическим сопротивлением цепи якоря. Которое в нормальных машинах составляет R_а = 0,02 – 0,1 Ом. Поэтому для ограничения пускового тока и предотвращения поломки двигателя, пуск мощных ДПТ НВ производят только с введённым пусковым резистором в цепи якоря. Который по мере разгона двигателя по ступеням выводится. После окончания пуска, резистор будет полностью зашунтирован, и двигатель перейдет работать на естественную механическую характеристику (рис. 1).

При пуске, двигатель разгоняется по искусственной характеристике 1 до частоты вращения n1, затем 2 до n2, а после полного шунтирования резистора — по естественной характеристике 3.

Подробный расчет пусковых резисторов (реостатов) приведён в данном материале.

Классификация схем пуска двигателя постоянного тока с пусковым резистором

В зависимости от способа определения момента шунтирования реостата, схемы управления ДПТ НВ можно подразделить:

Схема пуска ДПТ НВ в функции ЭДС (скорости) – момент шунтирования реостата определяется изменением ЭДС в цепи якоря, значение которой увеличивается с ростом частоты вращения двигателя. При достижении частоты n1 и n2 происходит шунтирование реостата.

Схема пуска ДПТ НВ в функции тока — момент шунтирования реостата определяется изменением тока в цепи якоря, значение которого уменьшается с ростом частоты вращения двигателя. При достижении частоты n1 и n2 пусковой ток уменьшается до I1 и I2 соответственно, происходит шунтирование реостата.

Схема пуска ДПТ НВ в функции времени – в данной схеме момент шунтирования реостата определяется выдержкой времени, на протяжении которой двигатель наберёт достаточную частоту вращения для безопасного переключения.