Способы пуска, регулирования частоты вращенияи торможения электроприводов

ТЕМА ЛЕКЦИИ 13

СПОСОБЫ ПУСКА, РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ТОРМОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Способы пуска электродвигателей постоянного тока влияниепротиво ЭДС обмотки якоря

2. Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока

3. Электрическое торможение двигателей постоянного тока

4. Динамическое торможение двигателя параллельного возбуждения

5. Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока

6. Реверс двигателей постоянного тока

7. Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока

1. Способы пуска электродвигателей постоянного тока

1.1. Основные сведения

Для пуска электродвигателей постоянного тока применяют два способа:

1. прямой пуск;

2. реостатный пуск.

1.2. Прямой пуск

При прямом пуске двигатель включается непосредственно в сеть ( рис. 9.1 ), для

чего вручную ( при ручном управлении ) или при помощи аппаратуры ( при автоматизированном пуске ) замыкают контакты К1 и К2..

Рис. 13.1. Прямой пуск двигателя: а – схема пуска; б – пусковая диаграмма

При этом ток I, потребляемый двигателем из сети, в точке «А» разделяется на 2 тока: ток обмотки якоря Iи ток обмотки возбуждения I. В точке «В» эти два тока соединяются. Следовательно, через каждый из контактов, К1 и К2, протекает один и тот же ток I.

По Правилам Регистра, прямой пуск электродвигателей допускается при условии, что номинальная мощность двигателя не превышает 0,5 кВт, т.е. Р≤ 0,5 кВт.

Такое ограничение мощности объясняется тем, что при прямом пуске пусковой ток якоря двигателя превышает номинальный в десятки раз.

Объясним это на примере.

Пусть электродвигатель имеет такие данные: напряжение U = 220 В, номинальная противоЭДС обмотки якоря Е = 210 В, сопротивление обмотки якоря двигателя R= 1 Ом.

Тогда номинальный ток якоря

I= == 10 А.

При пуске скорость якоря ω = 0, поэтому противоЭДС обмотки якоря

Е = сωФ = с0Ф = 0

(с – конструктивный коэффициент, величина постоянная, ω – угловая скорость якоря, Ф – магнитный поток, созданный параллельной обмоткой возбуждения L).

Тогда пусковой ток якоря

I= === 220 А. (13-1)

Таким образом, пусковой ток якоря I= 220 А превышает номинальный I= 10 А в 22 раза, что недопустимо.

Сказанное подтверждается графиком электромеханической характеристики двигателя ω (I) на рис. 13.1б. При пуске двигатель переходит из точки «0» ( начало координат ) в точку «А», в которой пусковой ток I(отрезок «ОА») гораздо больше номинального.

После пуска двигатель начнет разгоняться, в обмотке якоря появится и станет увеличиваться противоЭДС обмотки якоря, которая возростает с увеличением скорости якоря ↑Е = с↑ωФ, а ток якоря – уменьшаться в соответствии с выражением (13-1).

Процесс пуска прекратится в точке «В», в которой скорость якоря и ток якоря имеют номинальные значения: ω = ω,I= I.

Из сказанного следует, что причина больших пусковых токов – отсутствие противо ЭДС обмотки якоря в момент пуска, когда якорь неподвижен.Большие пусковые токи вызывают ухудшение коммутации вплоть до возникновения кругового огня на коллекторе, а также провалы напряжения сети, нарушающие нормальную работу остальных приемников электроэнергии.

Допускаемые по условиям коммутации значения пусковых токов не должны превышать номинальный более чем в 2,5 раза, т.е. не должно нарушаться соотношение

I≤ 2,5 I

Выясним, как можно уменьшить пусковые токи.

Как следует из формулы пускового тока якоря

I= ,

его можно уменьшить двумя способами:

1. увеличить знаменатель, т.е. увеличить при пуске сопротивления цепи обмотки якоря ( реостатный пуск );

2. уменьшить числитель, т.е. уменьшить при пуске напряжение на обмотке якоря.

Рассмотрим поочередно эти два способа.

Реостатный пуск

Схема реостатного пуска изображена на рис. 9.2.При пуске замыкаются контакты К1 и К2, контакт К3 разомкнут. Через контакты К1 и К2 на обмотку якоря «А» и параллельную обмотку возбуждения «L» подается питание сети, а через разомкнутый контакт КМ3 в цепь обмотки якоря вводится пусковой резистор R, поэтому полное сопротивление обмотки якоря увеличивается до значения (R+ R).

Рис. 13.2. Реостатный пуск двигателя: а – схема пуска; б – пусковая диаграмма

Двигатель развивает пусковой ток

I= I= ≤ 2,5 I

На электромеханической характеристике ω(I) двигатель переходит из точки «0» в точку «А», после чего начинает разгоняться по участку «АВ» характеристики.

В точке «В», при токе I(обычно I= 1,1…1,2 I) контакт К3 замыкается, вследствие чего двигатель с броском тока переходит из точки «В» в точку «С» и далее продолжает разгоняться до точки «D», в которой наступит установившийся номинальный режим.

Бросок тока при переходе точки «В» в тоску «С» объясняется тем, что при замыкании контакта К3 сопротивление цепи обмотки якоря скачком уменьшается от значения (R + R ) до значения R.

Рассмотренная схема пуска была упрощена (для облегчения понимания процесса пуска) тем, что для пуска использовалась одна ступень пускового резистора.

На практике для ручного пуска применяют пусковые реостаты (отсюда название этого способа – реостатный), имеющие несколько ступеней.

Перед пуском маховичок реостата должен быть повернут влево до упора, (при пуске его поворачивают по часовой стрелке, постепенно выводя ступени пускового резистора из цепи обмотки якоря двигателя). Процесс пуска не должен превышать 6…8 с. Нельзя оставлять маховичок реостата в промежуточном положении, при котором в цепи обмотки якоря останутся ступени пускового реостата, т.к. они сгорят. Эти ступени рассчитаны лишь на кратковременное протекание через них пускового тока.