ПУСК ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Общие сведения о двигателях постоянного тока. Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и других установках, где требуется широкое и плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т.д.)

По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются аналогично генераторам на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

При пуске двигателя в ход необходимо: 1) обеспечить надлежащую величину пускового момента и условия для достижения необходимой скорости вращения; 2) предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, опасного для двигателя.

Для двигателей постоянного тока могут быть применены три способа пуска:

1) прямой, при котором обмотка якоря подключается непосредственно к сети;

2) реостатный, при котором в цепь якоря включается пусковой реостат для ограничения тока;

3) путем плавного повышения питающего напряжения, которое подается на обмотку якоря.

Прямой пуск. Обычно в двигателях постоянного тока падение напряжения I_HOM Σ R_a во внутреннем сопротивлении цепи якоря составляет 5..10% от U_ΗΟΜ, поэтому при прямом пуске ток якоря I _п= U_ном/ΣR_а = (10...20 )I _ном, что создает опасность поломки вала машины и вызывает сильное искрение под щетками. Поэтому прямой пуск применяют в основном для двигателей малой мощности(до нескольких сотен ватт), в которых сопротивление Σ R_a относительно велико, и лишь в отдельных случаях для двигателей с последовательным возбуждением мощностью в несколько киловатт. При прямом пуске таких двигателей I _П = (4...6) I _НОМ.

Переходный процесс изменения частоты вращения η и тока якоря i_a в процессе пуска определяется нагрузкой двигателя и его электромеханической постоянной времени Т_м.

Время переходного процесса при пуске принимается равным (3...4)Т_М. За это время частота вращения η достигает (0,95...0,98) от установившегося значения п_н, а ток якоря 1_а также приближается к установившемуся значению.

Реостатный пуск. Этот способ получил наибольшее применение. В начальный момент пуска при п = 0 ток I _п= U/( Σ R_a+R_n). Максимальное сопротивление пускового реостата R _Ώ подбирается так, чтобы для машин большой и средней мощности ток якоря при пуске I _П = (1,4...1,8 )I _НОМ, а для машин малой мощности I _п = (2...2,5 )I_ном..

Рассмотрим процесс реостатного пуска на примере двига­теля с параллельным возбуждением. В начальный период пуск осуществляется по реостатной характеристике 6 (рис. 7-1, а), соответствующей максимальному значению сопротивления R_n пускового реостата;при этом двигатель развивает максимальный пусковой момент М_пmах. Регулиро­вочный реостат R_{p. B} в этом случае выводится так, чтобы ток возбуждения I_в и поток Φ были максимальными. По мере разгона момент двигателя уменьшается, так как с увеличе­нием частоты вращения возрастает ЭДС Ε и уменьшается ток якоря 1_а = (U-Е)/( Σ R_а + R_П). При достижении некоторого значения M _nmin часть сопротивления пускового реостата выводится, вследствие чего момент снова возрастает до M _пmах. При этом двигатель переходит на работу по реостат­ной характеристике 5 и разгоняется до значения M _nmin.

Таким образом, уменьшая постепенно сопротивление пус­кового реостата, осуществляют разгон двигателяпо отдель­ным отрезкам реостатных характеристик 6, 5, 4, 3 и 2 (см. жирные линии на рис.7-1, а) до выхода на естественную характеристику 1. Средний вращающий момент при пуске М _п.ср = 0,5(M _nmax + M _nmin) = const, вследствие чего двигатель разгоняется с некоторым постоянным ускорением. Таким же способом пускается в ход двигатель с последова­тельным возбуждением (рис.7-1,б). Количество ступеней пускового реостата зависит от жесткости естественной характеристики и требований, предъявляемых к плавности пуска (допустимой разности M _nmax — M _nmin). Пусковые реос­таты рассчитывают на кратковременную работу под током.

При выводе отдельных ступеней пускового реостата ток якоря 1_а достигает некоторого максимального значения (рис.7-1, в), а затем уменьшается до минимального зна­чения. В соответствии с изменением тока якоря изменя­ется и электромагнитный момент М. Заштрихованная на рис. 7-1, в область соответствует значениям динамического момента М_ДИН = М-М_н, обеспечивающего разгон двигателя до установившейся частоты вращения.

Пуск путем плавного изменения питающего напряжения. При реостатном пуске возникают довольно значительные потери энергии в пусковом реостате. Этот недостаток можно устранить, если пуск двигателя осуществить при пониженном напряжении с последующим плавным повышением напряже­ния, подаваемого на его обмотку. Однако для этого необходимо иметь отдельный источник постоянного тока с регулируемым напряжением (генератор или управляемый выпрямитель). Такой источник используют также для регули­рования частоты вращения двигателя.

Свойство саморегулирования. Двигатели постоянного тока, как впрочем, и двигатели переменного тока, обладают при соблюдении условий устойчивости замечательной способностью автоматически, без внешнего регулирующего воздействия, приспосабливаться без внешнего регулирующего воздействия, приспосабливаться к изменившимся условиям работы. В этом смысле можно сказать, что электрические двигатели обладают свойством саморегулирования. Проиллюстрируем сказанное на примере двигателя параллельного возбуждения.

Допустим, что такой двигатель работает при U=const, i_в=const и, следовательно, Ф_δ≈const и статический момент сопротивления М_ст, развиваемый рабочей машиной, увеличивается. Тогда М<М_ст, возникает динамический момент М_дин<0, исходя из равенства М=М_ст+М_дин. Также n начинает уменьшаться. Но при этом будет уменьшаться также Е_а, ток I_а (из уравнения скоростной характеристики двигателя ) и момент М (согласно выражению М=с_мФ_δI_а) начнут увеличиваться, причем это будет происходить до тех пор, пока снова не наступит равновесие моментов М=М _ст. Аналогичным образом изменяется также режим, если М _ст уменьшится, причем в этом случае n и Е _а начнут увеличиваться, а I _а и М – уменьшаться до тех пор, пока снова будет М=М _ст и М _дин=0.

Изменение направления вращения (реверс). Чтобы изменить направ­ление вращения двигателя, необходимо изменить направле­ние электромагнитного момента М, действующего на якорь. Это можно осуществить двумя способами: путем изменения направления тока 1_а в обмотке якоря или изменения направления магнитного потока Ф, т. е. тока возбуждения. Для этого переключают провода, подводящие ток к обмотке якоря или обмотке возбуждения.

Поиск по сайту: