ППуск двигателей постоянного тока

В момент пуска якорь двигателя неподвижен (n = 0), поэтому отсутствует противоЭДС (E = C_eФn = 0). Из уравнения якорной цепи видно, что пусковой ток якоря I_я.п = U_ном/R_я ограничен только сопротивлением обмотки якоря R_я. Поскольку R_я мало (особенно у ДПТ средней и большой мощности), то пусковой ток велик и превышает номинальное значение в десятки раз (рис.). Время пуска t_п длится десятые доли секунды у маломощных двигателей (менее 1 кВт) и достигает нескольких десятков секунд у мощных.

Существуют три способа пуска:

1)прямой 2) применение пускового реостата;

3) снижение напряжения якоря.

Прямой пуск применяют только для маломощных двигателей, у которых I_я.п не превышает (4¸6)I_ном.

Пусковой реостат R_п включают последовательно с обмоткой якоря.

В момент пуска R_п вводится полностью.

Тогда

.

Сопротивление реостата R_п рассчитывают так, чтобы для машин средней и большой мощности обеспечить I_п = (1,4¸1,8)I_ном, а для машин малой I_п = (2¸2,5)I_ном. Обычно по мере разгона двигателя сопротивление R_п ступенчато выводят до нуля. Иллюстрация пуска для ДПТ параллельного возбуждения приведена на рис.  Введение в цепь якоря сопротивления R_п приводит к уменьшению «жесткости» механической характеристики тем сильнее, чем больше R_п. Получаемые при этом характеристики называют искусственными. На рис.  искусственной характеристике И₃ соответствует R_п с введенными тремя ступенями. Поочередный вывод ступеней R_п дает «веер» характеристик И₃, И₂, И₁, Е, где Е – естественная характеристика. Частота холостого хода п₀ при этом сохраняется. Процесс пуска характеризуется зигзагообразным движением точки вдоль стрелок из точки 1 к точке 8.

  Пуск ДПТ с реостатом

Снижение пускового тока снижает и пусковой момент М_п, что ведет к затяжке пуска или даже его срыву. Поэтому в начале пуска увеличивают магнитный поток за счет вывода реостата R_р в цепи возбуждения. По мере разгона ДПТ R_р вводят с целью достижения требуемой частоты вращения. Эта мера позволяет двигателю при небольшом пусковом токе развить большой пусковой момент.

Пуск при пониженном напряжении U позволяет исключить применение пусковых реостатов. Недостатком этого способа является необходимость в источнике регулируемого напряжения, но этот источник можно также использовать для регулирования частоты вращения.

Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока

Задача управления двигателем в основном сводится к регулированию частоты вращения. Реже встречается задача управления моментом двигателя. Из формулы n следует, что изменение частоты вращения может достигаться тремя способами: включением реостата R_р в цепь якоря (реостатное регулирование); изменением магнитного потока Φ (полюсное регулирование); изменением подводимого к якорю напряжения (якорное регулирование).

Изменение характе­ристик при регулировке час­тоты вращения ДПТ с помо­щью: а – Ф (параллельное возбуждение); б – Ф или U якоря (последовательное воз­буждение); в – U якоря (неза- висимое возбуждение)

При реостатном регулировании вместо пускового реостата R_п в цепь якоря вводится регулировочный реостат R_р, рассчитанный на длительные тепловые перегрузки. Ступенчатое увеличение R_р при M_c = = const снижает частоту вращения (характеристики И₃, И₂, И₁, Е – рис. Пуск ДПТ с реостатом). Из-за больших потерь в R_р этот способ регулирования применяют только для двигателей небольшой мощности.

Полюсное регулирование. Для ДПТ параллельного возбуждения изменение магнитного потока Φ достигается введением регулировочного реостата R_р в цепь ОВ. При увеличении R_р ток I_в и магнитный поток Φ уменьшаются, что дает увеличение частоты холостого хода n₀. Жесткость механической характеристики уменьшается незначительно Таким образом, изменением (уменьшением) магнитного потока можно увеличить частоту вращения n, но не более чем до 2n_ном, что связано с ухудшением коммутации. Регулирование n в сторону уменьшения практически невозможно из-за насыщения магнитной системы. Сильное снижение Φ, например до величины Φ_ост, при случайном обрыве обмотки возбуждения при незначительном моменте M_с на валу ведет к «разносу» двигателя (пунктирная характеристика на рис.  а).

Для ДПТ последовательного возбуждения изменение Φ достигается реостатом R_р1, включенным параллельно обмотке возбуждения. Выведение R_р1 уменьшает поток Φ (2 на рис.  б).

Изменение питающего напряжения якоря для ДПТ независимого возбуждения обеспечивает регулировку частоты вниз от номинального значения (рис.  в). Обычно этот способ осуществляют с помощью управляемого тиристорного выпрямителя (рис.  а) или с помощью транзисторного преобразователя (рис. б).

Полупроводниковые регу­ляторы частоты вращения ДПТ: а – тиристорный; б – транзисторный

в

. зователя с ШИМ

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в тиристорном выпрямителе последовательно с якорем включен дроссель L1 с большой индуктивностью. Импульсный преобразователь (рис. б) содержит неуправляемый выпрямитель с напряжением U₀, транзистор VT1, работающий в ключевом режиме, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), управляющий работой ключа, и диод VD1. VT1 периодически с периодом T подключает якорь двигателя к напряжению U₀. В момент времени t₁ ключ размыкается, но ток якоря замыкается через VD1, и ДПТ продолжает работать за счет запасенной электромагнитной энер­гии. Изменением момента t₁ (рис.в ) регулируются средние значения напряжения U_ср и тока I_ср.

Изменением напряжения частоту n регулируют только «вниз». Частота холостого хода n₀ при этом также уменьшается, а жесткость характеристик сохраняется.