Меню

Управление пуском двигателя постоянного тока в функции тока

В функции тока

date image2014-02-02
views image7993

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Типовая схема пуска ДПТ с последовательным возбуждением

Типовая схема пуска двигателя ПТ в две ступени в функции ЭДС и динамического торможения в функции времени

Типовая схема пуска двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в функции времени

Типовая схема пуска двигателя с последовательным возбуждением в функции тока

Типовая схема пуска двигателя ПТ в две ступени в функции ЭДС и динамического торможения в функции времени

Типовая схема пуска ДПТ НВ в функции времени

Вопросы

Типовые узлы и схемы управления ЭП с двигателями ПТ

Лекция №7

Данная схема (рис.1) содержит кнопки управления SB1 (пуск) и SB2 (останов, стоп ДПТ), линейный контактор КМ1, обеспечивающий подключение ДПТ к сети, и контактор ускорения КМ2 для выключения (закорачивания) пускового резистора Rд. В качестве датчика времени в схеме использовано электромагнитное реле времени КТ. При подключении схемы к источнику питания происходит возбуждение ДПТ и срабатывает реле КТ, размыкая свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2 и подготавливая двигатель к пуску.

Пуск ДПТ начинается после нажатия кнопки SB1, в результате чего получает питание контактор КМ1, который своим главным контактом подключает ДПТ к источнику питания. Двигатель начинает разбег с резистором в цепи якоря. Одновременно замыкающий блок-контакт контактора КМ1 шунтирует кнопку SB1 и она может быть отпущена, а размыкающий блок-контакт КМ1 разрывает цепь питания катушки реле времени КТ. Через интервал времени Δtкт после прекращения питания катушки реле времени, называемый выдержкой времени, размыкающий контакт КТ замкнется в цепи катушки контактора КМ2, последний включится и своим главным контактом закоротит пусковой резистор Rд в цепи якоря.

Таким образом, при пуске ДПТ в течение времени Δtкт разгоняется по искусственной характеристике 1 (рис.2,б), а после шунтирования резистора — по естественной 2. Величина сопротивления резистора Rд выбрана таким образом, что в момент включения двигателя ток I в цепи якоря и соответственно момент М не превосходят допустимого уровня. За время Δtкт после начала пуска скорость вращения двигателя достигает величины ω1, а ток в цепи якоря снижается до уровня I2. После шунтирования Rд происходит бросок тока в цепи якоря от I2 до I1 который не превышает допустимого уровня. Изменение скорости, тока и момента во времени происходит по экспоненте и может быть рассчитано. Время изменения скорости от нуля до установившегося определяется настройкой реле времени.

Рисунок 1 — Схема (а) пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции времени, (б)механические характеристики

В схеме (рис.2) в качестве датчика скорости (ЭДС) использован якорь М, к которому подключены катушки контакторов ускорения КМ1 и КМ2. С помощью регулировочных резисторов Ry1 и Ry2 эти контакторы могут быть настроены на срабатывание при определенных скоростях двигателя.

Для осуществления торможения в схеме предусмотрен резистор Rд3, подключение и отключение которого осуществляется контактором торможения КМЗ. Для обеспечения выдержки времени используется электромагнитное реле времени КТ, размыкающий контакт которого включен в цепь контактора торможения КМ3.

После подключения схемы к источнику питания происходит возбуждение ДПТ, причем аппараты схемы остаются в исходном положении. Пуск ДПТ осуществляется нажатием кнопки SB1, что приводит к срабатыванию линейного контактора КМ и подключению ДПТ к источнику питания.

Двигатель начинает разбег с включенными резисторами в цепи якоря Rд1 и Rд2 по искусственной характеристике. По мере увеличения скорости ДПТ растет его ЭДС и соответственно напряжение на катушках контакторов КМ1 и КМ2. При скорости ω1 срабатывает контактор КМ1, закорачивая своим контактом первую ступень пускового резистора Rд1, и двигатель переходит на характеристику 2. При скорости ω2 срабатывает контактор КМ2, закорачивая вторую ступень пускового резистора Rд2. Двигатель выходит на естественную характеристику 3 и заканчивает свой разбег в точке установившегося режима, определяемой пересечением естественной характеристики 3 двигателя и характеристики нагрузки.

Для перехода к режиму торможения нажимается кнопка SB2. Катушка контактора КМ теряет питание, размыкается замыкающий контакт КМ и ДПТ отключается от источника питания. Размыкающий контакт КМ в цепи контактора торможения КМЗ замыкается, последний срабатывает и своим главным контактом подключает резистор Rд3 к якорю М, переводя ДПТ в режим динамического торможения. Одновременно размыкается замыкающий контакт контактора КМ в цепи реле времени КТ, оно теряет питание и начинает отсчет времени. Через интервал времени, который соответствует снижению скорости ДПТ до нуля, реле времени КТ отключается и своим контактом разрывает цепь питания контактора КМЗ. Резистор Rд3 отключается от якоря ДПТ, торможение заканчивается, и схема возвращается в свое исходное положение.

Рисунок 2 — Схема пуска двигателя постоянного тока в две ступени в функции ЭДС и динамического торможения в функции времени (а), механические характеристики (б)

Вданной схеме (рис.3 ) используется реле тока КА, катушка которого включена в цепь якоря М, а размыкающий контакт — в цепь питания контактора ускорения КМ2.

Рисунок 3 – Схема пуска ДПТ ПВ в функции тока

Реле тока настраивается таким образом, чтобы его ток отпускания соответствовал току I2 (рис.1). В схеме используется также дополнительное блокировочное реле KV с временем срабатывания большим, чем у реле КА.

Работа схемы при пуске происходит следующим образом. После нажатия на кнопку SB1 срабатывает контактор КМ1 и двигатель подключается к источнику питания, в результате чего он начинает свой разбег. Бросок тока в якорной цепи после замыкания главного контакта контактора КМ1 вызовет срабатывание реле тока КА, которое разомкнет свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2. Через некоторое время после этого срабатывает KV и замыкает свой замыкающий контакт в цепи контактора КМ2, подготавливая его к включению.

Читайте также:  Лечение токами низкой частоты как называется

По мере разбега ДПТ ток якоря снижается до значения тока переключения I2. При этом отключается реле тока и замыкает свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2. Последний срабатывает, его главный контакт закорачивает пусковой резистор Rд в цепи якоря, а вспомогательный контакт шунтирует контакт реле тока КА. Поэтому вторичное включение реле тока КА после закорачивания Rд и броска тока не вызовет отключения контактора КМ2 и двигатель продолжает разбег по естественной характеристике.

Для унификации схемных решений электротехническая промышленность выпускает стандартные станции, блоки и панели управления, специализированные по видам ЭП рабочих машин и механизмов, функциональным возможностям, условиям эксплуатации, роду тока и т. д.

Источник

Способы запуска электродвигателя постоянного тока

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:

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:

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:

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:

Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

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:

Ступенчатый пуск двигателя параллельного возбуждения

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

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.

Читайте также:  Сообщение по физике 8 класс сила тока

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.

Запуск ДПТ с независимым возбуждением

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:

Схема пуска с изменением питающего напряжения

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Источник



Принципы автоматического управления пуском электроприводов

Ниже рассмотрены принципы автоматического пуска электро­приводов с пусковым реостатом в цепи ротора асинхронного двигателя или якоря двигателя постоянного тока.

На рис. 10.3 приведены графики изменения тока I, ско­рости ω, ускорения j и пути L от времени при пуске двигателя в ход с реостатом в две ступени (t1 и t2) и на естественной, ха­рактеристике (t3).

Если кривые рис. 10.3 соответствуют заданному закону из­менения движения привода, то при достижении током вели­чины I2, скоростью — ω1 ускорением — j, и пути — L1 через про­межуток времени t1 автоматически должна быть закорочена пер­вая секция реостата. Затем, через промежуток времени t2, при достижении током величины I2, скоростью — ω2, ускорением j2 и пути — L2 должна замкнуться вторая секция. В дальнейшем разгон будет происходить на естественной характеристике.

Следовательно, управление пуском может быть осуществлено соответственно в функции времени, тока, скорости, ускорения и пути.

Управление в функции времени.При автоматическом управ­лении пуском в функции времени момент переключения ступе­ней пускового реостата определяется временем разгона на каж­дой ступени t1 и t2 (см. рис. 10.3). Управление по этому прин­ципу ведется с помощью реле времени.

На рис. 10.4 приведена схема управления пуском асинхрон­ного двигателя в функции времени. При выключенном двига­теле катушки реле времени РВ1 и РВ2 питаются постоянным током через закрытые контакты Л и У1. При включении линей­ного контактора Л разомкнётся цепь катушки реле РВ1, кото­рое с выдержкой времени t1 замкнет контакт РВ1 в цепи ка­тушки контактора У1. Контактор своими главными контактами У1 зашунтирует первую секцию реостата, а блок-контактом У1 разомкнет цепь катушки реле РВ2. Это реле с выдержкой вре­мени t2 замкнет свой контакт РВ2, включив цепь катушки контактора У2, который главными контактами У2 зашунтирует вто­рую секцию реостата, и т. д.

К достоинствам этого способа пуска относятся простота и надежность, а к недостаткам — появление больших токов при увеличении нагрузки на валу дви­гателя и затягивания пуска при % снижении нагрузки.

Управление в функции тока.Для реализации этого способа пуска используются электромаг­нитные токовые реле. При этом должен фиксироваться момент, когда ток снизится до величины I2 и в этот момент должна шунти­роваться соответствующая секция пускового реостата. Для простоты предположим, что реостат имеет одну ступень. Такая схема приве­дена на рис. 10.5 а. Реле тока Рис 10.4. Схема управления РТ включено в цепь статора через трансформатор тока. Контакты реле РТ находятся в цепи ка­тушки контактора У. Контакты реле РТ замыкаются при токе I≤ I2. Если ток I>I2, то контакты РТ разомкнуты.

При включении двигателя в сеть ток статора равен I1, кон­такт РТ разомкнут, разомкнуты и контакты контактора У. Когда ток статора снизится до величины, равной I2, контакт РТ замк­нется, включит катушку контактора У и контакты У замкнутся. Главные контакты У зашунтируют пусковой реостат, а блок-контакт У зашунтирует контакт РТ. Ток статора увеличится до величины I1 контакт РТ разомкнётся, но контактор У останется включенным, так как цепь катушки его замкнута собственным блок-контактом У.

При таком пуске пусковой ток I1 и ток переключения I2 бу­дут оставаться неизменными при любой нагрузке, но будет изме­няться длительность разгона, что видно по кривым рис. 10.5, б

Этот принцип автоматизации пуска в ход электродвигате­лей применяется довольно часто. Иногда используют оба рас­смотренных выше принципа вместе.

Управление в функции скорости.При таком управлении тре­буется контроль скорости вращения двигателя с воздействием на соответствующий аппарат управления. Угловую скорость можно контролировать центробежным реле или тахогенератором, но чаще прибегают к косвенным методам контроля ско­рости: через э. д. с. якоря двигателя постоянного тока или через частоту тока ротора асинхронного двигателя.

На рис. 10.6приведена схема автоматического управления пуском двигателя постоянного тока в функции скорости. При нажатии кнопки «Пуск» включается контактор Л в цепи якоря двигателя и блок-контакт Л, шунтирующий кнопку «Пуск». Двигатель разгоняется с полностью включенным реостатом. По мере увеличения скорости двигателя растет его э. д. с. и при скорости q>i напряжение на катушке контактора У1 будет доста­точным для его включения. Это вызовет замыкание контакта У1 и первая ступень пускового реостата R1 зашунтируется. Элек­тродвигатель переходит на новую механическую характеристику

Читайте также:  Мощность электрического тока в проводнике увеличили в 3 раза как надо изменить время

и продолжает увеличивать скорость. При скорости ω2 э. д. с. якоря двигателя будет достаточной для включения контактора У2, контакт У2 шунтирует вторую ступень реостата и двигатель дальше разгоняется на естественной характеристике.

Для управления асинхронными двигателями с фазным рото­ром для контроля скорости используются реле частоты, контро­лирующие частоту тока ротора. Между частотой тока ротора I2 и скоростью со существует следующая зависимость:

Таким образом, любой скорости со, при которой должно со­вершаться шунтирование секции реостата, соответствует опре­деленная частота тока ротора f2.

На рис. 10.7 приведена схема пуска асинхронного двигателя с использованием резонансного реле частоты РУ. При непо­движном роторе реле РУ не работает, так как велико индуктив­ное сопротивление его катушки. При увеличении скорости ча­стота тока ротора уменьшается и уменьшается индуктивное сопротивление катушки реле. При угловой скорости, соответ­ствующей переключению ступени реостата, реле РУ сработает, включится контактор У и зашунтирует реостат в цепи ротора.

Управление в функции ускорения и пути.Управление пуском электродвигателей в функции ускорения в контакторных схемах применяется редко. В замкнутых системах электропривода по­стоянного тока этот принцип применяется широко.

В электроприводах, в которых фиксируется путь, например конечными и путевыми выключателями, можно осуществить управление в функции пути. Этот принцип часто используется для подачи импульсов на начало торможения. Принцип управ­ления по пути широко используется при автоматизации подъем­ных установок.

Схемы замкнутых систем управления рассмотрены во вто­ром разделе книги.

Источник

Управление в функции тока

При пуске двигателя постоянного тока ток якоря изменяется от некоторого пикового значения I1 до тока переключения I2, при достижении которого выводятся ступени пускового резистора (см. рис. 5.1).

Схема автоматического пуска двигателя в функции тока должна предусматривать одно или несколько реле тока в соответствии с числом ступеней пуска, включаемых непосредственно в цепь якоря двигателя. Настройка реле осуществляется таким образом, чтобы ток втягивания реле был меньше тока I1, а ток отпускания равен току переключения I2.

Схема типового узла пуска двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в две ступени в функции тока с применением одного реле тока приведена на рис. 5.4.

Рис. 5.3. Схема пуска двигателя постоянного тока с параллельным
возбуждением в две ступени в функции тока

Пуск двигателя осуществляется нажатием на кнопку «ПУСК» – SB1. При этом включается линейный контактор КМ1 и подключает двигатель к сети. Двигатель начинает разгоняться с полностью включённым в цепь якоря пусковым резистором r1 + r2. Бросок пускового тока в якорной цепи вызывает включение реле тока КА1, которое разомкнёт свои контакты КА1.1 и КА1.2 в цепях контакторов ускорения КМ2 и КМ3, исключая их включение и выведение ступеней пускового резистора r1, r2 в начале пуска двигателя. Через некоторое время после этого включается блокировочное реле КV и замыкает свой контакт в цепи контакторов ускорения КМ2 и КМ3, подготавливая цепь для их включения. По мере разгона двигателя ток якоря снижается до значения тока переключения I2, при котором отключается реле тока КА1 и замыкает свои контакты КА1.1 и КА1.2 в цепях контакторов ускорения КМ2 и КМ3.

Первым включается контактор ускорения КМ2 и закорачивает первую ступень пускового резистора r1. Двигатель переходит на вторую искусственную характеристику и разгоняется по ней. При выведении первой ступени пускового резистора в цепи якоря происходит бросок тока до величины пикового значения I1. Реле тока снова включается и размыкает свои контакты КА1.1 и КА1.2 в цепях контакторов ускорения КМ2 и КМ3. Но контактор КМ2 остаётся включённым, так как он, включившись, своими вспомогательными контактами зашунтировал контакты реле тока КА1.1. Контактор КМ3 не включается, так как замыкание вспомогательных контактов контактора КМ2.2 в его цепи отрегулировано так, что происходит после размыкания контактов реле тока КА1.2. При дальнейшем разгоне двигателя ток якоря снова снижается до тока переключения I2, снова отключается реле тока КА1 и замыкает свои контакты КА1.1 и КА1.2 в цепях контакторов ускорения. Включается контактор ускорения КМ3 и закорачивает вторую ступень пускового резистора r2. Двигатель переходит на естественную характеристику и разгоняется по ней до точки установившегося режима, когда момент двигателя равен статическому моменту при пуске.

Остановка двигателя происходит при нажатии на кнопку «СТОП» – SB2. При этом отключается линейный контактор КМ1 и отключает двигатель от сети.

При включении в якорную цепь двигателя токовых реле по количеству степеней пускового резистора, размыкающий контакт каждого реле включён в цепь своего контактора ускорения. При этом для повышения надёжности работы схемы настройка отключения токовых реле производится на разные токи: реле, воздействующее на контактор ускорения, шунтирующий первую ступень пускового резистора, настраивается на ток переключения I2; реле, воздействующее на контактор ускорения, шунтирующий вторую ступень пускового резистора, – на ток I2ΔI, следующее – на ток I2 – 2ΔI и т.д. Такая настройка реле исключает возможность их одновременного отключения, одновременного включения всех контакторов ускорения и выведения всех ступеней пускового резистора и позволяет в цепях последующих контакторов ускорения исключить использование вспомогательных контактов предыдущих контакторов ускорения (на рис. 5.4 – контакты КМ2.2).

Дата добавления: 2015-03-20 ; просмотров: 1068 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник