Added by on 2014-01-30

Как регулировать обороты двигателя постоянного тока

оборудование и Строительные машины, справочник

Регулирование скорости вращения электродвигателей постоянного тока

Из уравнения скоростной характеристики электродвигателей постоянного тока направляться, что их скорость возможно регулировать:

а) трансформацией сопротивления якорной цепи R при помощи реостата в цепи якоря;

б) трансформацией магнитного потока возбуждения Ф (при помощи реостата в цепи возбуждения);

в) трансформацией величины напряжения U, подводимого к двигателю (за счет применения особых схем включения).

1. Электродвигатели с параллельным возбуждением

Регулирование скорости вращения трансформацией сопротивления в цепи якоря. Как видно из механических черт, вводя дополнительное сопротивление в цепь якоря, возможно регулировать скорость вниз от номинальной скорости двигателя, представленной естественной чёртом. Жесткость черт снижается с возрастанием добавочного сопротивления.

Диапазон регулирования скорости не превышает 2. 1, т. е. предел регулирования равен 50% вниз от главной скорости.

Настоящий метод регулирования скорости возможно легко осуществлен, но он имеет последовательность значительных недочётов, ограничивающих его использование: большие утраты энергии в регулировочном реостате; диапазон регулирования скорости непостоянен и зависит от нагрузки; невозможность регулирования при малых нагрузках.

В отличие от пускового реостата регулировочный реостат должен быть запланирован на долгую работу при полном токе нагрузки, потому, что он оказывается включенным не только краткосрочно на протяжении пуска, но и на протяжении работы двигателя на заданной скорости.

Регулирование скорости вращения трансформацией тока возбуждения (величины магнитного потока). Из рассмотрения механических черт видно, что, вводя дополнительное сопротивление в цепь возбуждения, возможно регулировать скорость вращения двигателя вверх от номинальной его скорости. Жесткость механических неестественных черт наряду с этим мало изменяется.

Диапазон регулирования скорости для регулируемых таким способом двигателей образовывает от 1,5. 1 до 4. 1. В большинстве случаев в каталогах указывается величина предельного количества оборотов двигателя. Этот метод регулирования скорости есть одним из самые простых и экономичных, что определяет его широкое использование.

2. Электродвигатели с последовательным возбуждением

Регулирование скорости вращения трансформацией сопротивления в цепи якоря. Как видно из механической чёрта двигателя, вводя дополнительное сопротивление в цепь якоря, возможно регулировать скорость вниз от номинальной скорости двигателя. Жесткость чёрта снижается с возрастанием дополнительного сопротивления.

Диапазон регулирования скорости не превышает 2:1, 3:1 и зависит от нагрузки.

Регулирование скорости рассмотренным способом связано с тяжелыми потерями энергии в регулировочном реостате, но не обращая внимания на это, этот метод применяется в крановых установках и электротележках ввиду собственной простоты. Указанные механизмы трудятся со большими перерывами, что сокращает утрату энергии на нагрев сопротивлений реостатов.

Регулирование скорости вращения трансформацией магнитного потока возбуждения. Для двигателей с последовательным возбуждением используются два главных метода регулирования скорости трансформацией магнитного потока Ф, в частности, методом шунтирования или обмотки возбуждения, или обмотки якоря.

При шунтировании обмотки возбуждения реостатом Яш (рис. 16) часть тока, проходящего по якорю двигателя, ответвляется в реостат, благодаря чего величина тока в обмотке возбуждения, а следовательно, и магнитного потока, создаваемого ею, значительно уменьшается и скорость двигателя возрастает. При уменьшении величины сопротивления шунтирующего реостата неестественные скоростные характеристики на рис.

16 находятся выше естественной чёрта. Так, регулирование скорости этим способом происходит в сторону ее увеличения по отношению к номинальной скорости. Предел регулирования скорости вращения двигателя не поевышает 2. 1 при условии постоянства мощности.

При постоянном нагрузочном моменте диапазон регулирования еще ниже.

Рис. 16. Схема регулирования скорости электродвигателя последовательного возбуждения шунтированием обмотки возбуждения

а —схема; б — скоростные характеристики

При уменьшении величины сопротивления шунтирующего реостата возрастает ток, протекающий по обмотке возбуждения, благодаря чего неестественные скоростные характеристики (рис. 17,6) двигателя рас надеются ниже естественной чёрта. При переходе скорости вращения за пределы отрицательных моментов двигатель не отдает энергии в сеть, но трудится генератором на шунтирующее сопротивление, поскольку э. д. с. двигателя не может быть больше приложенного напряжения сети.

Так, регулирование скорости этим способом происходит в сторону понижения по отношению к номинальной скорости. Вероятен диапазон регулирования скорости (4—5). 1. Регулирование скорости шунтированием обмотки якоря используется в тех случаях, в то время, когда нужно взять характеристики на низких скоростях, более твёрдые, чем при реостатном регулировании.

Данный способ регулирования скорости сопровождается большой утратой энергии в шунтирующем реостате. Он применяется в электроприводах, требующих получения низких скоростей ненадолго.

Рис. 17. Схема регулирования скорости электродвигателя последовательного возбуждения шунтированием обмотки якоря

а — схема; б — скоростные характеристики

3. Особые схемы включения электродвигателей постоянного тока (система генератор — двигатель, ионный привод, привод с магнитным усилителем)

Для последовательности производственных механизмов диапазон регулирования скорости рассмотренными выше методами оказывается недостаточным. Более широкое регулирование скорости вероятно за счет трансформации величины подводимого к двигателю напряжения. Наряду с этим он должен иметь свободное возбуждение. Регулирование скоростей в этих условиях вероятно в широких пределах вверх и вниз от естественной чёрта.

Понижение подводимого к двигателю напряжения приводит к смещению механических черт к оси абсцисс, увеличение —смещение их в обратном направлении.

Регулирование скорости вращения методом трансформации напряжения осуществляется при включении электродвигателей по особенным схемам с едой их или от особого генератора с регулируемым напряжением, или от ионных преобразователей. Такие методы регулирования скорости отличаются высокой экономичностью, возможностью и большой плавностью регулирования применять генераторное торможение с отдачей энергии в сеть. Основной его недочёт содержится в необходимости иметь дополнительное электрооборудование (генераторы, сетевой двигатель и др.), разрешающее изменять величину подводимого к двигателю напряжения.

Принципиальная схема системы Г—Д приведена на рис. 18. Главными элементами оборудования являются: ПД— асинхронный либо синхронный приводной двигатель, вращающий генератор Г и возбудитель В; Д — двигатель аккуратного механизма.

Рис. 18. Принципиальная схема привода постоянного тока по системе генератор — двигатель (Г — Д)

Механические характеристики электропривода по системе Г—Д представлены на рис. 19. Характеристики, полученные при разных токах возбуждения генератора методом трансформации сопротивления реостата возбуждения Rr. находятся в нижней части рисунка.

Характеристики при неизменной величине э. д. с. генератора и разных потоках возбуждения двигателя, приобретаемые действием на реостат возбуждения двигателя RB. д, находятся в верхней части рисунка. Эти характеристики не Параллельны между собой, потому, что перепад скорости вращения, обратно пропорциональный потоку возбуждения, будет для одного и того же момента разным при различных токах возбуждения двигателя.

Рис. 19. Механические характеристики электропривода постоянного тока по системе генератор — двигатель

Перед пуском в движение двигатель аккуратного механизма в системе Г—Д (см. рис. 18) должен иметь полное возбуждение [(RB. д=0), а несколько «приводной двигатель—генератор» обязана пребывать во вращении со снятым с генератора возбуждением. Потом, методом постепенного увеличения напряжения генератора (уменьшая сопротивления его реостата возбуждения Rг ) двигатель аккуратного механизма медлено доводят до номинальной скорости.

В зависимости от требуемого направления вращения двигателя пуск осуществляется замыканием контакторов KB либо КН (посредством особой аппаратуры).

Используемый в системе Г—Д способ пуска очень экономичен,

так как в основной цепи якоря автомобили отсутствуют пусковые сопротивления. Потому, что управление пуском осуществляется в цепи возбуждения генератора, владеющей относительно малой мощностью (2— 6% номинальной мощности генератора), используемая аппаратура управления имеет малые габариты, стоимость и вес.

Чтобы привести к тормозному режиму двигателя в системе Г—Д с последующей его остановкой, достаточно разомкнуть контакты контакторов KB и КН. Цепь возбуждения генератора будет отключена от питающей сети, но ток возбуждения генератора не провалится сквозь землю мгновенно ввиду наличия разрядного сопротивления Rp, шунтирующего обмотку возбуждения генератора. В обмотке возбуждения генератора будет наводиться э. д. с. самоиндукции и тем самым поддерживаться ток в цепи, замкнутой на разрядное сопротивление.

Так как поток возбуждения двигателя аккуратного механизма остается неизменным, то его э. д. с. будет больше, чем уменьшающаяся э. д. с. генератора.

В следствии этого двигатель начинает трудиться в режиме генератора за счет кинетической энергии вращающихся весов, а генератор — в режиме двигателя. Потому, что поток возбуждения генератора непрерывно значительно уменьшается, его скорость, а следовательно, и скорость вращения приводного двигателя ПД будет возрастать. В то время, когда она превысит синхронную скорость двигателя ПД, последний начнет трудиться в генераторном режиме с отдачей электричества в сеть.

Отдача электричества в сеть длится впредь до полной остановки двигателя.

В случае если торможение механизма по условиям производственного процесса производится довольно часто, то этот способ торможения воображает большую экономическую пользу.

Разглядываемая система прйвоДа разрешает иметь широкий диапазон регулирования до 100. 1 с плавным трансформацией скорости, взять особые, так именуемые экскаваторные механические характеристики двигателей механизмов, трудящихся на упор, к примеру механизм напора замечательных экскаваторов.

В современных электроприводах, выполненных по системе Г—Д, громаднейшее распространение в качестве возбудителей генераторов взяли электромашинные усилители с поперечным полем. Используются кроме этого магнитные и электронные усилители.

Электромашинный усилитель позволяет руководить замечательными установками при помощи аппаратов и автомобилей малой мощности. Эти же свойства усилителя за счет введения обратных связей по току, напряжению либо скорости разрешают в некоторых приводах поднять диапазон регулирования скорости до 200. 1.

Ниже рассматривается принцип действия электромашинного усилителя (ЭМУ) с поперечным полем (рис. 20). Электромашинный усилитель приводится в воздействие асинхронным двигателем, который монтируется в одном корпусе с усилителем.

Первая пара щеток ЭМУ аа замыкается накоротко, ко второй паре 66 подсоединяется внешняя нагрузка, в большинстве случаев обмотка возбуждения генератора.

Конструктивные изюминки ЭМУ разрешают в том же пространстве, где расположена обмотка ОУ, разместить еще пара обмоток управления без большого повышения габаритов. Посредством дополнительных обмоток управления в большинстве случаев осуществляются обратные связи.

Величина коэффициента усиления по мощности электромашинных усилителей с попеоечным полем образовывает 4000— 10000.

Диапазон регулирования скорости двигателя в рассмотренной схеме без обратной связи равен 1. 7, а с обратной связью для той же системы он образовывает 1. 33.

При необходимости регулирования скорости оператор перемещает скользящий контакт реостата Ra. у в цепи обмотки управления ЭМУ. Используя ЭМУ с обратными связями, возможно приобретать твёрдые механические характеристики.

Недочёты, отмечавшиеся для привода по системе Д, в значительной степени устраняются при питании приводных двигателей постоянного тока от ионных и полупроводниковых преобразователей. Для приводов маленькой мощности употребляются тиратроны, а для приводов громадной мощности — замечательные управляемые ртутные вентили, и полупроводниковые вентили — тиристоры.

Рис. 21. Схема электропривода по системе генератор — двигатель с электромашинным усилителем в качестве возбудителя

Систему, складывающуюся из двигателя постоянного тока и питающего его ионного преобразователя, именуют ионным приводом. Ионный преобразователь в таковой системе делает не только функции выпрямления переменного тока, но и функции управления двигателем, т. е. пуск, регулирование скорости, торможение и т. п. Достигается это трансформацией величины напряжения на стороне выпрямленного тока при помощи сеточного управления, регулирующего момент зажигания дуги в вентилях.

Принцип сеточного регулирования основан на том. что при наличии на сетке отрицательного (закрывающего) напряжения дуга на основных анодах не зажигается и ток от анода к катоду не проходит.

Принципиальная схема ионного привода с тиратронами представлена на рис. 22. Двигатель постоянного тока Д приобретает питание через три тиратрона, включенных во вторичную цепь трансформатора Тр.

Тиратроны, как и ртутные вентили, в большинстве случаев включаются в сеть через трансформаторы. Наличие трансформаторов разъясняется необходимостью получения напряжения

требуемой величины на стороне выпрямленного тока. Двигатель. подключен к нулевой общей точке 0 и точке трансформатора катодов тиратронов К. Для сглаживания пульсации тока в цепь двигателя включена реактивная катушка-дроссель ДР.

Как указывалось, регулирование сеточного напряжения производится фазорегулятором ФР. В том месте же между фазорегулятором и сетками включены так именуемые пиковые трансформаторы ПТр, дающие возможность взять более резкие трансформации напряжения на сетке, а из этого более четкую фиксацию момента зажигания тиратрона. Цепи накала тиратронов присоединяются к отдельным обмоткам трансформатора, не продемонстрированным на схеме.

Механические характеристики системы ионный преобразователь— двигатель подобны чертям системы генератор—двигатель с некоторым искажением в зоне, близкой к холостому ходу двигателя. Для увеличения жесткости механических увеличения и характеристик диапазона регулирования скорости вращения двигателя в этих системах применяют обратные связи по напряжению и току якоря двигателя.

Рис. 22. Схема ионного привода (с фазорегулятором и тиратронами)

Использование системы с ионными преобразователями экономичнее по цене, чем системы с вращающимися преобразователями, требует меньшей площади производственного помещения, помимо этого, эта система имеет более большой к. п. д. и фактически безынерционное сеточное управление. Главным недочётом ионных преобразователей есть низкий коэффициент мощности, который понижается при глубоком регулировании, приблизительно пропорционально уменьшению скорости вращения.

Сейчас были созданы полупроводниковые (кремниевые) управляемые вентили — тиристоры, каковые по своим функциям в схемах преобразователей подобны тиратронам. Тиристоры, разумеется, отыщут в будущем широкое использование для приводов средней и громадной мощности вместо тиратронов и управляемых ртутных вентилей.

В приводах малой и средней мощности на данный момент стали обширно использовать систему регулирования скорости двигателя посредством магнитных усилителей. Принцип действия магнитного усилителя основан на явлении трансформации индуктивного сопротивления переменного тока методом трансформации подмагничивания сердечников постоянным током. Имеются приводы с магнитными усилителями, питающимися от сетей однофазного и трехфазного тока.

Комплектные установки с магнитными усилителями, производимые индустрией мощностью от 0,1 до 8 кет, разрешают приобретать диапазон регулирования скорости порядка 10. 1 при плавном регулировании. Они надежны в эксплуатации и имеют большой к. п. д.

Механические характеристики двигателя при таком методе регулирования скорости — мягкие благодаря большого понижения напряжения на обмотке якоря с повышением нагрузки двигателя.

Магнитные усилители смогут иметь пара обмоток управления и регулировать функции нескольких параметров. Они владеют громадным коэффициентом усиления по мощности. Значительным недочётом привода с магнитным усилителем есть его большая инерционность: при резком трансформации нагрузки на валу двигателя смогут появиться колебания скорости и новое установившееся состояние наступает лишь спустя 0,2—2 сек.

Рис. 23. Схема электропривода с магнитным усилителем

К атегория: — Электрооборудование строительных автомобилей

Источник: stroy-technics.ru

Регулятор скорости двигателя постоянного тока

Увлекательные записи:

Подборка статей, которая Вас должна заинтересовать:

Comments are closed.