Методы запуска электродвигателя постоянного тока — схемы

Июль 1, 2014

39518 просмотров

Моторы, работающие на постоянном токе редко встречаются в домашнем хозяйстве. Но они всегда стоят во всех детских игрушках, работающих от батареек, которые ходят, бегают, ездят, летают и т. п. Двигатели постоянного тока (ДПТ) устанавливаются в автомобилях: в вентиляторах и различных приводах. Они почти всегда используются на электротранспорте и реже в производстве.

Преимущества ДПТ по сравнению с асинхронными моторами:

  • Хорошо поддаются регулировке.
  • Отличные пусковые свойства.
  • Частоты вращения могут быть более 3000 об/мин.

Недостатки ДПТ:

  1. Низкая надежность.
  2. Сложность изготовления.
  3. Высокая стоимость.
  4. Большие затраты на обслуживание и ремонт.

Далее Я постараюсь кратко и доступно в одной статье изложить схемы, принципы работы, регулировки и реверса двигателей постоянного тока.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока

Устройство двигателя аналогично синхронным двигателям переменного тока. Повторяться не буду, если не знаете, тогда смотрите в этой нашей статье.

Любой современный электромотор  работает на основе закона магнитной индукции Фарадея и «Правила левой руки». Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы Если к нижней части обмотки якоря подключить электрический ток в одном направлении, а к верхней- в обратном- он начнет вращаться. Согласно правилу левой руки, проводники, уложенные в пазах якоря, будут выталкиваться магнитным полем обмоток корпуса ДПТ или статора.

Нижняя часть будет выталкиваться вправо, а верхняя – влево, поэтому якорь начнет вращаться до момента пока части якоря не поменяются местами. Для создания непрерывного вращения необходимо постоянно менять местами полярность обмотки якоря.

Чем и занимается коллектор, который при вращении коммутирует обмотки якоря. Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы Напряжение от источника тока подается на коллектор при помощи пары прижимных графитовых щеток.

Принципиальные схемы электродвигателя постоянного тока

Если двигатели переменного тока довольно просто подключаются, то с ДПТ все сложнее. Вам необходимо знать марку мотора, и затем в интернете узнавайте про его схему включения.

Чаще всего у средних и мощных моторов постоянного тока есть в клеммной коробке отдельные выводы от якоря и от обмотки возбуждения (ОВ). Как правило, на якорь подаётся полное напряжение электропитания, а на обмотку возбуждения -регулируемый ток реостатом или переменным напряжением. От величины тока ОВ и будут зависеть обороты ДПТ. Чем он выше, тем быстрее скорость вращения.

В зависимости от того как подключен якорь и ОВ, электродвигатели бывают с независимым возбуждением от отдельного источника тока и с самовозбуждением, которое может быть параллельным, последовательным и смешанным.

На производстве применяются двигатели с независимым возбуждением ОВ, которая подключается к отдельному от якоря источнику питания. Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы Между обмотками возбуждения и якоря нет электрической связи.

Схема подключения с параллельным возбуждением по своей сущности аналогична схеме с независимым возбуждением ОВ. С той лишь разницей, что отпадает необходимость в использовании отдельного источника питания.

 Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы Двигатели при включении по обоим этим схема обладают одинаковыми жесткими характеристиками, поэтому применяются в станках, вентиляторах и т. п.

Моторы с последовательным возбуждением применяются, когда необходим большой пусковой ток, мягкая характеристика. Они применяются а трамваях, троллейбусах и электровозах. По этой схеме обмотки возбуждения и якоря подключаются между собой последовательно. Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы При подаче напряжения токи в обоих обмотках будут одинаковы. Главный недостаток заключается в том, что при уменьшении нагрузки на вал меньше 25% от номинала, происходит резкое увеличение частоты вращения, достигающее опасных для ДПТ значений. Поэтому для безотказной работы необходима постоянная нагрузка на вал.

Иногда применяются ДПТ со смешанным возбуждением, при котором одна обмотка ОВ соединяется последовательно якорной цепи, а другая параллельно. Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы В жизни редко встречается.

Реверсирование двигателей постоянного тока

Что бы изменить направление вращение ДПТ с последовательным возбуждением необходимо поменять направления тока в ОВ или обмотке якоря.

Практически, это делается изменением полярности: меняем плюс с минусом местами. Если же поменять одновременно полярность в цепях возбуждения и якоря, тогда направление вращения не изменится.

Аналогично делается реверс и для моторов, работающих на переменном токе.

Реверсирование ДПТ с параллельным или смешанным возбуждением лучше производить изменением направления электрического тока в обмотке якоря. При разрыве обмотки возбуждения, ЭДС достигает опасных величин и возможен пробой изоляции проводов.

Регулирование оборотов двигателей постоянного тока

ДПТ с последовательным возбуждением проще всего регулировать переменным сопротивлением в цепи якоря. Регулировать можно только на уменьшение числа оборотов в соотношении 2:1 или 3:1. При этом происходят большие потери в регулировочном реостате (R рег).

Данный метод используется в кранах и электрических тележках, у которых бывают частые перерывы в работе. Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемыВ других случаях используется регулировка оборотов вверх от номинала при помощи реостата в цепи обмотки возбуждения, как показано на правом рисунке.

ДПТ с параллельным возбуждением так же можно регулировать частоту оборотов вниз при помощи сопротивления в цепи якоря, но не более 50 процентов от номинала. Опять же будет нагрев сопротивления из-за потерь электрической энергии в нем.

Увеличить же обороты максимум в 4 раза позволяет реостат в цепи ОВ. Самый простой и распространенный метод регулировки частоты вращения.

На практике в современных электромоторах данные методы регулировки из-за своих недостатков и ограниченности диапазона регулирования редко применяются. Используются различные электронные схемы управления.

Источник: http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/shemy-dvigatelja-postojannogo-toka.html

Как происходит пуск двигателя постоянного тока

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

  • Пуск двигателя постоянного тока имеет ряд отличительных особенностей.
  • Объясняется это большим значением пускового тока, которое необходимо предварительно ограничить.
  • Если этого не сделать, то может повредиться внутренняя цепь обмотки якоря.
  • Существует несколько способов запуска: прямой, реостатный и метод плавного повышения питающего напряжения.

Что происходит при пуске двигателя

По мере нарастания токовой нагрузки на обмотке статора увеличивается крутящий момент электродвигателя, который через вал передается на его подвижную часть – ротор. Чем быстрее возрастает крутящий момент, тем сильнее разогревается обмотка статора.

Это явление может привести к:

  • выходу из строя изоляции;
  • возникновению вибраций;
  • деформации механических частей двигателя;
  • полному выходу из строя мотора.

Большой ток может вызвать бурное искрение под щетками, что приведет к выходу из строя коллектора.

Избежать поломки можно, понизив пусковой ток до номинальной частоты вращения сразу после старта электромотора. Добиться этого можно несколькими способами. Выбор оптимального варианта зависит от технических характеристик мотора и его назначения.

Прямой пуск

Данный метод основан на прямом подключении якорной обмотки к электрической сети при номинальном напряжении двигателя. Прямой пуск можно применять только в случае наличия стабильного питания мотора, жестко связанного с приводом.

Этот способ является одним из самых простых. Температура при прямом пуске повышается, по сравнению с прочими способами, незначительно.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Схема прямого пуска

Метод прямого пуска наиболее предпочтителен при отсутствии специальных ограничений на ток, поступающий от электросети.

Если электродвигатель работает в режиме частых запусков и отключений, его необходимо снабдить простейшим оборудованием. Его роль может выполнять расцепитель с ручным управлением. Напряжение в этом случае подается на клеммы электромотора.

Прямой пуск можно применять только на маломощных двигателях, поскольку пик нагрузки а крупных моделях может превышать номинальную нагрузку в 50 раз.

Реостатный пуск

Метод пригоден для запуска оборудования большой мощности. Процесс осуществляется следующим образом:

  1. Из провода, разделенного на секции и имеющего высокое удельное сопротивление, изготавливается реостат.
  2. Устанавливается ток возбуждения на уровне номинального значения.
  3. Во время запуска последовательно уменьшается сопротивление реостата, исключая таким образом скачки электрического тока.

Включение в схему реостата обеспечивает безопасность запуска двигателей самой высокой мощности.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Реостатный пуск

При реостатном пуске разгон двигателя происходит постепенно с постоянным ускорением. Количество ступеней реостата зависит от требований к плавности запуска мотора и разности

Imax – Imin.

Значения их сопротивлений определяется расчетом. В среднем пусковые реостаты имеют 2-7 ступеней.

Главная задача проектировщика – обеспечить одинаковое значение максимального и минимального тока на всех ступенях при их переключении в заданных временных интервалах.

Процесс переключения пускового реостата практически не поддается автоматизации. Если это необходимо (например, в автоматизированных установках), применяются пусковые сопротивления, поочередно шунтируемые контактами контакторов, работающих автоматически.

Как только двигатель войдет в рабочий режим, сопротивление реостата необходимо полностью вывести, поскольку рассчитывается оно только на кратковременную работу. Если ток будет проходить через реостат длительное время, он просто выйдет из строя.

Уменьшается сопротивление тоже ступенчато.

Пуск путем плавного повышения питающего напряжения

В обмотках двигателей насосов, конвейеров, воздуходувок в момент запуска возникают повышенные токи, превышающие их номинальное значение в 6 раз. Это явление отрицательно сказывается на составных частях мотора, снижая их долговечность. Поэтому в электрооборудовании мощностью свыше 1 кВт используют плавный пуск.

Смысл данного способа заключается в следующем: питающее напряжение повышается постепенно до тех пор, пока двигатель не выйдет на рабочий режим. Регулировка производится при помощи тиристоров или симисторов. Они располагаются «спина к спине» и устанавливаются на каждой из питающих линий переменного тока.

Читайте также:  Как сделать реле времени с интервалом срабатывания 12 часов?

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Устройство плавного пуска

Приводятся в действие тиристоры на начальном этапе, причем их включают последовательно с небольшой задержкой для каждого полупериода. Такая схема работы способствует эффективному наращиванию напряжения (среднего переменного) на электродвигателе вплоть до его выхода на номинальное напряжение электросети.

  1. Как только мотор достигнет номинальной скорости вращения, его можно переключить напрямую по схеме байпас.
  2. Управление большими двигателями осуществляется посредством установок плавного пуска или частотных преобразователей.
  3. Но эти устройства с успехом заменяют:
  • выключателями;
  • разъединителями полного напряжения.

Последний подает полное напряжение на клеммы электродвигателя (принцип прямого пуска). Но такая схема возможна только на маломощных электроустановках.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Способ плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Существуют и другие мягкие пускатели, обеспечивающие плавную остановку двигателя.

Они необходимы в устройствах, которые при резком снижении скорости вращения могут привести к их поломке или нарушениям разного характера.

В качестве примера можно привести насос, быстрая остановка которого вызовет возникновение гидроудара в системе. Нежелательна резкая остановка конвейерных лент, в результате которой полотно может выйти из строя.

Плавный останов осуществляется по такому же принципу, что и плавный пуск – с использованием силовых полупроводников.

Особенности плавного пуска трехфазных двигателей

На электродвигателях данного типа применяется мягкий пуск «звезда-треугольник». Схема работает следующим образом:

  • изначально обмотки мотора соединены звездой;
  • при выходе двигателя на заданные параметры они переключаются в соединение треугольником.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Система управления трёхфазным двигателем (инвертор)

В схему устройства входят:

  • контакторы на каждую фазу;
  • таймера, задающего интервал времени;
  • реле перегрузки.

Такой способ позволяет держать пусковой ток на уровне 30% от его значения при прямом пуске. Соответственно, и крутящий момент ниже – не более 25%.

Применять метод «звезда-треугольник» можно только при наличии нагрузки на двигателе в момент его пуска.

Но чрезмерно нагруженное электрооборудование разогнать до номинальной скорости не удастся из-за недостаточного крутящего момента.

Устройства плавного могут играть роль регулятора напряжения электродвигателя, если в схеме присутствует соответствующий контроллер. Его задача – отслеживать коэффициент мощности мотора. Зависит он от нагрузки: при ее небольшом значении контроллер понизит напряжение и ток электродвигателя.

Пуск при пониженном напряжении цепи якоря

Ограничить пусковой ток можно, задействовав управляемый выпрямитель или отдельный генератор постоянного тока.

  • Обмотка возбуждения питается от другого источника с полным напряжением, обеспечивающим полный пусковой ток.
  • Такой способ используется для запуска мощных двигателей с регулируемой скоростью вращения.
  • Реверсирование (изменение направления вращения) выполняется путем изменения направления тока в обмотке возбуждения или якоре.

Источник: https://proprovoda.ru/elektrooborudovanie/dvigateli/pusk-dvigatelya-postoyannogo-toka.html

Методы запуска электродвигателя постоянного тока — схемы

Запуск электродвигателя постоянного тока отчасти отличается от запуска других видов электродвигателей.

Разница заключается в том, что, в отличие от других типов двигателей, электродвигатель постоянного тока имеет очень большое значение пускового тока, которое, если его заранее не ограничить, потенциально может привести к повреждению внутренней цепи обмотки якоря электродвигателя.

Ограничение пускового тока можно осуществить с помощью стартера. Таким образом, отличительной чертой методов запуска электродвигателя постоянного тока является тот факт, что стартер может поспособствовать ограничению его пускового тока.

Это соединённый последовательно к обмотке якоря прибор с переменным сопротивлением, который, учитывая аспект обеспечения безопасности электродвигателя постоянного тока, может быть использован целью ограничения его пускового тока до желаемого оптимального уровня.

  • Теперь вопрос звучит непосредственно: почему у электродвигателя постоянного тока такое большое значение пускового тока?
  • Чтобы ответить на данный вопрос нужно принять во внимание исходное рабочее напряжения для электродвигателя постоянного тока, которое задано следующим уравнением:
  • E = Eb + Ia Ra,

где Е – напряжение питания, Ia – ток в обмотке якоря электродвигателя, а Ra – сопротивление якорной обмотки. Eb — противоэдс.

  1. Теперь значение противоэлектродвижущей силы электродвигателя постоянного тока очень похоже на значение электродвижной силы генератора постоянного тока, сгенерированной вращательным движением токонесущего якорного проводника при наличии тока возбуждения.
  2. Противоэлектродвижущая сила электродвигателя постоянного тока задается следующим уравнением:
  3. Eb = (P*∅*Z*N)/60A
  4. и она играет основную роль при запуске электродвигателя постоянного тока.
  5. Из данного уравнения мы видим, что Eb прямопропорциональный скорости электродвигателя N. Так как исходное значение N = 0, значение Eb также равно НУЛЮ, и при данном обстоятельстве уравнение напряжения преобразуется следующим образом:
  6. E = 0 + Ia*Ra
  7. Следовательно, Ia = Е/Ra

При всех практических попыток достижения оптимального режима работы двигателя, показатель сопротивления якорной обмотки сохраняется очень маленьким, порядка 0.5 Ω, а абсолютный минимум напряжения питания составляет 200 вольт. Даже при таких условиях пусковой ток (Ia) может достичь вплоть до 220/0.5 А = 440 А.

Такой большой показатель пускового тока электродвигателя постоянного тока создает две основные проблемы:

  1. ток в порядке 440 ампер потенциально может привести к повреждению внутренней цепи обмотки якоря электродвигателя при самом начале его запуска;
  2. согласно уравнению для вращающегося момента электродвигателя постоянного тока, где

Следовательно, Ia = Е/Ra ,

очень большое значение электромагнитного пускового тока электродвигателя создается посредством большого пускового тока, который потенциально может выработать большую центробежную силу, из-за которой роторная обмотка двигателя может легко слететь из пазов.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемыСхема метода запуска двигателя постоянного тока

Методы запуска электродвигателя постоянного тока

Прямым следствием двух вышеупомянутых фактов (большой пусковой ток и большой пусковой вращающий момент электродвигателя пускового тока) может быть то, что, вся двигательная система подвергнется тотальной неупорядоченности, что в свою очередь приведёт к инженерному разгрому и нефункциональности.

Чтобы не допустить такой инцидент, было придумано несколько методов запуска электродвигателя постоянного тока. Главным принципом здесь является добавление к якорной обмотки двигателя сопротивления по внешней цепи (Rext), с целью увеличения сопротивления по переменному току (Ra + Rext), чтобы ограничить ток в обмотке якоря к предельно допустимому значению.

Новое значение пускового тока в обмотке якоря стало желательно низким, выходя из следующего уравнения:

  • Следовательно, Ia = Е/(Ra+Rext) ,
  • Теперь, когда двигатель продолжает работать и увеличивать скорость, то противоэлектродвижущая сила тоже последовательно развивается и увеличивается, оказывая противодействие напряжению питания, в итоге снижая рабочее напряжение в сети. Таким образом, получается следующее уравнение:
  • Следовательно, Ia = (Е — Eb)/(Ra+Rext) ,

Теперь, чтобы удержать предельно допустимое значение тока обмотки якоря, нужно постепенно уменьшать показатель Rext , пока он не дойдет до нуля, и все это при максимальной противоэлектродвижущей силе. При запуске электродвигателя постоянного тока, стартер способствует регулированию сопротивления по внешней цепи.

Стартеры бывают разных видов и принцип их работы очень сложен, и нуждается в объяснении. Вкратце, основные виды стартеров, используемые в промышленности, можно изобразить следующим образом:

  1. стартер с 3 зажимами;
  2. стартер с 4 зажимами (используется для запуска электродвигателя шунтового возбуждения и двигателя постоянного тока смешанного возбуждения);
  3. стартер двигателя постоянного тока серийного возбуждения без катушки сброса нагрузки.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемыСхема: стартер с 3 зажимами (L, F, A)
Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемыСхема: стартер с 4 зажимами (L, N, F, A)

Все они играют очень важную роль при ограничении пускового тока электродвигателя, чтобы обеспечить надежный запуск и эксплуатацию самого двигателя.

Источник: https://www.asutpp.ru/metody-zapuska-elektrodvigatelya-postoyannogo-toka.html

Пуск двигателей постоянного тока

04 марта 2013. Категория: Машины постоянного тока.

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

Возможны три способа пуска двигателя в ход: 1) прямой пуск, когда цепь якоря подключается непосредственно к сети на ее полное напряжение; 2) пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений, включаемых последовательно в цепь якоря; 3) пуск при пониженном напряжении цепи якоря.

Прямой пуск

  • При n = 0 также Eа = 0 и, согласно выражению (5), в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока»
  • В нормальных машинах Rа = 0,02 – 0,1, и поэтому при прямом пуске с U = Uн ток якоря недопустимо велик:
  • Iа = (5 – 10) Iн .
  • Вследствие этого прямой пуск применяется только для двигателей мощностью до нескольких сотен ватт, у которых Rа относительно велико и поэтому при пуске Iа ≤ (4 – 6) Iн, а процесс пуска длится не более 1 – 2 с.

Пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений

  1. Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы
  2. Рисунок 1. Схема пуска двигателя параллельного возбуждения с помощью пускового реостата (а) и пусковых сопротивлений (б)
  3. Для двигателей с параллельным возбуждением самым распространенным является пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений (рисунок 1). При этом вместо выражения (5), в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока» имеем
Читайте также:  Какой кабель выбрать, если разрешено подключение мощности 10 квт?
(2)

а в начальный момент пуска, при n = 0,

(3)

где Rп – сопротивление пускового реостата, или пусковое сопротивление. Значение Rп подбирается так, чтобы в начальный момент пуска было Iа = (1,4 – 1,7) Iн [в малых машинах до (2,0 – 2,5) Iн].

Рассмотрим подробнее пуск двигателя параллельного возбуждения с помощью реостата (рисунок 1, а).

Перед пуском (t < 0) подвижный контакт П пускового реостата стоит на холостом контакте 0 и цепь двигателя разомкнута. В начальный момент пуска (t = 0) подвижный контакт П с помощью рукоятки переводится на контакт 1, и через якорь пойдет ток Iа, определяемый равенством (3).

Цепь обмотки возбуждения ОВ подключается к неподвижной контактной дуге д, по которой скользит контакт П, чтобы во время пуска цепь возбуждения все время была под полным напряжением.

Это необходимо для того, чтобы iв и Фδ при пуске были максимальными и постоянными, так как при этом, согласно выражению (8), в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», при данных значениях Iа развивается наибольший момент М. С этой же целью регулировочный реостат возбуждения ставится при пуске в положение Rп.в = 0.

При положении контакта П пускового реостата на контакте 1 (t = 0) возникают токи Iа и iв, а так же момент М, и если М больше Мст, то двигатель придет во вращение и скорость n будет расти со значения n = 0 (рисунок 2).

При этом в якоре будет индуктироваться электродвижущая сила (э. д. с.) Eа ∼ n и, согласно выражениям (2) и (8), представленных в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», Iа и M, а также скорость нарастания n будут уменьшаться.

Изменение этих величин при Mст = const происходит по экспоненциальному закону.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы
Рисунок 2. Зависимость Iа, M и n от времени при пуске двигателя

Когда Iа достигнет значения Iа мин = (1,1 – 1,3) Iн, контакт П пускового реостата переведется на контакт 2.

Вследствие уменьшения Rп ток Iа ввиду малой индуктивности цепи якоря почти мгновенно возрастет, M также увеличится, n будет расти быстрее и в результате увеличения Eа значения Iа и M снова будут уменьшаться (рисунок 2).

Подобным же образом развивается процесс пуска при последовательном переключении реостата в положения 3, 4 и 5, после чего двигатель достигнет установившегося режима работы со значениями Iа и n, определяемыми условием M = Mст [смотрите равенства (8) и (9), в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока»].

При пуске на холостом ходу Mст = M0. Ток Iа = Iа0 в этом случае мал и составляет обычно 3 – 8 % от Iн.

  • Заштрихованные на рисунке 2 ординаты представляют собой, согласно выражению (2), представленного в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», значения избыточного, или динамического, момента
  • Mдин = M – Mст ,
  • под воздействием которого происходит увеличение n.
  • Число ступеней пускового реостата и значения их сопротивлений рассчитываются таким образом, чтобы при надлежащих интервалах времени переключение ступеней максимальные и минимальные значения Iа на всех ступенях получилось одинаковыми.
  • По условиям нагрева ступени реостата рассчитываются на кратковременную работу под током.

Остановка двигателя производится путем его отключения от сети с помощью рубильника или другого выключателя. Схема рисунка 1 составлена так, чтобы при отключении двигателя цепь обмотки возбуждения не размыкалась, а оставалась замкнутой через якорь.

При этом ток в обмотке возбуждения после отключения двигателя уменьшается до нуля не мгновенно, а с достаточно большой постоянной времени. Благодаря этому предотвращается индуктирование в обмотке возбуждения большой э. д. с.

самоиндукции, которая может повредить изоляцию этой обмотки.

Применяются также несколько видоизмененные по сравнению с рисунком 1, а схемы пусковых реостатов, без контактной дуги д.

Конец цепи возбуждения при этом можно присоединить, например, к контакту 2, и при работе двигателя последовательно с обмоткой возбуждения будут включены последние ступени реостата.

Поскольку их сопротивление по сравнению с Rв = rв + Rр.в мало, то это не оказывает большого влияния на работу двигателя.

Автоматизировать переключение пускового реостата неудобно.

Поэтому в автоматизированных установках вместо пускового реостата используют пусковые сопротивления (рисунок 1, б), которые поочередно шунтируются контактами К1, К2, К3 автоматически работающих контакторов.

Для упрощения схемы и уменьшения количества аппаратов число ступеней принимается минимальным (у двигателей малой мощности обычно 1 – 2 ступени).

Ни в коем случае нельзя допускать разрыва цепи параллельного возбуждения.

В этом случае поток возбуждения исчезает ни сразу, а поддерживается индуктируемыми в ярме вихревыми токами.

Однако этот поток будет быстро уменьшаться и скорость n, согласно выражению (7), представленного в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», будет сильно увеличиваться («разнос» двигателя).

При этом [смотрите равенство 8, в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока»] ток якоря значительно возрастет и возникнет круговой огонь, вследствие чего возможно повреждение машины, и поэтому, в частности, в цепях возбуждения не ставят предохранителей и выключателей.

Пуск при пониженном напряжении цепи якоря

Ограничение пускового тока достигается также в случае питания цепи якоря при пуске от отдельного источника тока с регулируемым напряжением (отдельный генератор постоянного тока, управляемый выпрямитель).

Обмотку возбуждения при этом необходимо питать от другого источника, с полным напряжением, чтобы иметь при пуске полный ток iв.

Этот способ пуска применяют чаще всего для мощных двигателей, притом в сочетании с регулированием скорости вращения.

Пуск двигателей последовательного и смешанного возбуждения производится аналогичным образом. Схема пуска двигателя смешанного возбуждения ничем не отличается от схемы пуска двигателя параллельного возбуждения (рисунок 1), а схема пуска двигателя последовательного возбуждения упрощается за счет исключения параллельной цепи возбуждения.

Для изменения направления вращения (реверсирования) двигателя необходимо изменить направление тока в якоре (вместе с добавочными полюсами и компенсационной обмоткой) или в обмотке (обмотках) возбуждения.

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Источник: https://www.electromechanics.ru/direct-current/463-start-up-of-engines-of-a-direct-current.html

Мягкий пуск стартерного электродвигателя постоянного тока

При исследовании пусковых характеристик стартерных электродвигателей выявлено, что при подаче напряжения на электродвигателе возникает импульс обратного тока напряжением более 2000 вольт.

Изоляция обмоток электродвигателей может не выдержать и получить межвитковый пробой. Искрение коллектора при больших пусковых токах ведёт к прогоранию пластин коллектора.

Избежать пробоя и аварийной ситуации при пуске электродвигателя можно, используя метод разгона оборотов во времени.

Пусковой ток  в данной схеме снижен до приемлемой величины  с 220 ампер до 20.

Условия мягкого пуска созданы двойным уровнем тока — первый   создаётся  регулировочной характеристикой  полевого транзистора в течении времени 0-10 мс,второй — контактами пускового реле от 10 до 60 мс.

Ток во время пускового режима  растёт почти линейно, что не ведёт к разрушению электрической части электродвигателя.

Схема на рисунке представляет собой гибрид из мощного полевого транзистора  и пускового реле.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Полевой транзистор после нажатия кнопки  «Старт» открывается подачей напряжения с аккумулятора GB1 на затвор  через резистор R1.

Цепь, параллельная   затвору транзистора и минусу аккумулятора защищает транзистор и несколько увеличивает время включения с 0,02 до 1 мс, зависящего от  номиналов резисторов  R1,R2 и конденсатора  C1 — подаёт с ростом напряжения питание на  пусковой электродвигатель М1.

Электродвигатель    разгонится до номинальных оборотов, в конце этого процесса замкнутся мощные контакты К1.1 реле К1, ток через полевой транзистор прекратится, а рабочий ток электродвигателя   не создаст  искрения контактов, так как  режим разгона выполнен.

Размыкание цепи «Старт» приведёт к размыканию цепи К1.1 и обесточиванию электродвигателя, с понижением тока по экспоненте.

В цепь затвора полевого транзистора  в   схеме  введен  стабилитрон  для защиты от превышения порогового напряжения, в цепи истока транзистора, параллельно пусковому электродвигателю подключена  цепь  для  гашения  импульсного напряжения обратной полярности –диод VD2 и  конденсатор  С2.

Обмотка реле К1  защищена  от импульсов обратной полярности двухполярным светодиодом HL1 с разрядным резистором R4, резистор R3   ограничивает ток питания цепи обмотки, снижает ее нагрев при длительном включении. Диод  VD3 устраняет   проникновение импульсных помех в цепи питания.

В схеме нет дефицитных радиодеталей: полевые транзисторы установлены на суммарный рабочий  ток   в 212 ампер. Резисторы   типа  МЛТ-0,25, R3 на  один ватт. Диоды VD2, VD3  импульсного  типа.

 Реле автомобильное  -типа MG16566DX на ток контактов 30  ампер  и напряжение 12 вольт, напряжение  включения такого реле 7 вольт, отпускания  3,5 вольта. Светодиод  HL1 заменим на КИПД 45Б -2 или  КИПД 23 А1-К, кнопка пуска типа КМ 1-1.

 В конструкции использовался стартерный электродвигатель итальянского производства, исследования проводились и на других типах электродвигателей мощностью от 10 до 300 ватт..

Конструкция собрана в корпусе размерами 110 * 35 *55 и  закреплена рядом со стартером, кнопка  пуска установлена в удобном для включения месте  и соединена многожильным изолированным  проводом сечением 0,5 мм. Полевые транзисторы закреплены общим болтом к радиатору.

Светодиод можно использовать как индикатор пуска или оставить на плате.

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Силовые цепи питания электродвигателя необходимо  выполнить многожильным проводом сечением не менее 10 мм  и как можно короче по длине, для снижения потерь напряжения.

Схема   проверена на стенде с указанным двигателем на 250 ватт, для надёжности установить  два полевика в параллель, закрепив с двух сторон радиатора, пусковой ток тогда может достигать 220 ампер. Ток в 130 Ампер берёт от аккумулятора  стартер а/м  «Жигули» ВАЗ 2107.

Список радиоэлементов

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

  • soft_start_starter.rar (12 Кб)

Источник: https://cxem.net/avto/electronics/4-117.php

Пуск электродвигателя постоянного тока | Полезные статьи — Кабель.РФ

При подаче напряжения на электродвигатель происходит скачок напряжения, который называется пусковым током. Пусковой ток часто выше номинального от 5 до 10 раз, но отличается своей кратковременностью.

Процессы, протекающие при пуске двигателя

Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

Чтобы избежать поломки электродвигателя, сразу после начала его работы пусковой ток понижается до номинальных частот вращения. Для снижения пускового тока применяют несколько способов, которые также позволяют стабилизировать напряжение электропитания. Существует несколько способов запуска двигателей постоянного тока.

Прямой пуск электродвигателя постоянного тока

При прямом пуске подключение обмотки якоря происходит непосредственно к электрической сети. Это означает, что двигатель подключается к источнику электропитания при своем номинальном напряжении. Прямой пуск электродвигателя используется, когда есть стабильное питание двигателя, который жестко связан с приводом. Это один из самых простых методов пуска.

Преимуществом прямого пуска является то, что при таком запуске температура повышается не столь значительно, если сравнивать с другими методиками.

Если отсутствуют специальные ограничения на поступающий от электросети ток, то такой способ считается наиболее предпочтительным.

Те электродвигатели, что предназначаются для частых пусков и отключений, оборудуются специальной системой управления, с контактором и термореле, которые защищают прибор от поломки.

Если электродвигатели имеют малую мощность и работают без частых остановок и пусков, то для его включения требуется самое примитивное оборудование. Обычно им является вручную работающий расцепитель.

При такой схеме непосредственно на сами клеммы двигателя и подается напряжение. Для электродвигателей небольших размеров пусковой момент составляет 150–300 % от номинального, а сам пусковой ток — 300–800%.

Прямой пуск имеет то ограничение, что пик нагрузки некоторых крупных двигателей может быть в 15, а иногда и в 50 раз больше номинального. Такие нагрузки совершенно недопустимы, поэтому такой способ пуска применяется лишь на двигателях малой мощности.

Реостатный пуск электродвигателя постоянного тока

Читайте также:  Какова схема подключения 4 групп светильников от одного выключателя?

Реостатный пуск, в отличие от прямого, не имеет ограничений на мощность двигателя, поэтому его часто применяют на приборах большой мощности. Реостат для пуска изготавливается из провода, который имеет высокое удельное сопротивление и разделен на секции.

Ток возбуждения, который возникает при включении двигателя, устанавливается таким образом, чтобы соответствовать номинальным значениям.

Это необходимо для того, чтобы при пуске развивался максимально большой допустимый момент, что необходимо для быстрого разгона двигателя.

Реостатный пуск осуществляется вместе с последовательным уменьшением сопротивления реостата, что позволяет не допускать скачков электрического тока и гарантирует безопасность при включении даже самых мощных электродвигателей.

Пуск электродвигателя путем изменения питающего напряжения

Пуск путем изменения питающего напряжения является еще одним способом начать работу электродвигателя. При использовании реостатного пуска могут возникнуть большие потери энергии непосредственно в самом пусковом реостате.

Для того чтобы избежать этих потерь и повысить экономичность и энергоэффективность, двигатель запускается с помощью очень плавного постепенного повышения напряжения, которое подается на обмотку якоря. Для такого способа требуется отдельный источник постоянного тока, с помощью которого можно регулировать напряжение.

Для этого используют генераторы и управляемые выпрямители. Пуск путем изменения питающего напряжения двигателя является обычной практикой на тепловозах.

Источник: https://cable.ru/articles/id-1081.php

20.Способы пуска двигателя постоянного тока

20.Способы
пуска двигателя постоянного тока.

  • Возможны
    три способа пуска двигателя в ход:
  • 1)
    прямой пуск, когда цепь якоря приключается
    непосредственно к сети на ее полное
    напряжение;
  • 2)
    пуск с помощью пускового реостата или
    пусковых сопротивлений, включаемых
    последовательно в цепь якоря;
  • 3)
    пуск при пониженном напряжении цепи
    якоря.
  • прямой
    пуск применяется только для двигателей
    мощностью до нескольких сотен ватт, у
    которых Ra относительно велико и поэтому
    при пуске процесс пуска длится не более
    1—2 сек.
  • Самым
    распространенным является пуск с помощью
    пускового реостата или пусковых
    сопротивлений
  • Способы
    пуска двигателя постоянного тока

1.
Прямой
пуск

— обмотка якоря подключается непосредственно
к сети.

Ток
якоря двигателя определяется формулой .
(4.1) Если считать, что при прямом
пуске значения напряжения питания
U и сопротивления якорной обмотки Rя
остаются неизменными, то ток якоря
зависит от противо — ЭДС Е.

В начальный момент пуска якоря двигатель
неподвижен (=0)
и в его обмотке Е=0.Поэтому
при подключении к сети в обмотке возникает
пусковой ток .
(4.

2) Обычно сопротивление Rяневелико,особенно
у двигателей большой мощности, поэтому
значение пускового тока достигает 20
раз превышающих номинальный ток
двигателя.недопустимо
больших значений, в 10 При этом создается
опасность поломки вала машины и появляется
сильное искрение под щетками коллектора.

По этой причине такой пуск применяется
только для двигателей малой мощности,
у которых Rяотносительно
велико.

2)Реостатный
пуск

в цепь якоря включается пусковой реостат
для ограничения тока. В начальный момент
пуска при =0
и Rп=мах
ток якоря будет равен

.
(4.3) Максимальное значение Rп
подбирают так, чтобы для машин большой
и средней мощности ток якоря при пуске

png» width=»137″>,
а для машин малой мощности .
Рассмотрим процесс реостатного пуска
на примере двигателя с параллельным
возбуждением рис 4.1.

В начальный
момент пуск осуществляется по реостатной
характеристике 4, соответствующей
максимальному значению сопротивления
Rп,
при этом двигатель развивает максимальный
пусковой момент Мпmax
.Регулировочный реостат Rр
выводится так, чтобы Iв
и Ф
были максимальными.

По мере разгона
момент двигателя уменьшается, так как
с увеличением скорости вращения ротора
растет и ЭДС Е,
а как следствие, уменьшается ток якоря,
определяющий его величину.

При достижении
некоторого значения Мпmin
часть сопротивления Rпвыводится,
вследствие чего момент снова возрастает
до Мпmax
, двигатель переходит на работу по
реостатной характеристике 3 и разгоняется
до значения Мпmin
.

Таким образом, уменьшая постепенно
сопротивление пускового реостата,
осуществляют разгон двигателя по
отдельным отрезкам реостатной
характеристики до выхода на естественную
характеристику 1.Средний вращающий
момент при пуске определяется из
выражения .
(4.4) двигатель при этом разгоняется
с некоторым постоянным ускорением.

Аналогичный
пуск возможен и для двигателей
последовательного возбуждения. Количество
ступеней пуска зависит от жесткости
естественной характеристики и требований
предъявляемых к плавности пуска. Пусковые
реостаты рассчитываются на кратковременную
работу под током.

  1. Алгоритм
    управления может быть построен с
    использованием трех основных принципов:
  2. 1)
    Принцип ЭДС
  3. 2)
    Принцип тока
  4. 3)
    Принцип времени.

Идею
реализации данных принципов можно
пояснить с помощью пусковой схемы на
электромагнитных реле (что практически
применялось до широкого внедрения
микропроцессорных систем управления)
рисунок 4.3.

К якорю машины подключается
параллельно ряд реле, которые с ростом
скорости вращения, а значит, ЭДС,
последовательно срабатывают и своими
контактами выводят из работы секции
пускового реостата, постепенно уменьшая
сопротивление якорной цепи.

При
использования принципа тока применяются
последовательно включенные реле тока,
которые дают команду через свои нормально
замкнутые контакты на последовательное
включение соответствующих контакторов
Кi
при снижении тока до заданного уровня.

Принцип
времени предполагает применение реле
времени, которые через расчетные уставки
времени дают команду на шунтирование
секций реостата.

4)Пуск
путем плавного повышения питающего
напряжения —
пуск
осуществляется от отдельного регулируемого
источника питания. Применяется для
двигателей большой мощности, где
нецелесообразно применять громоздкие
реостаты из-за значительных потерь
электроэнергии.

Источник: https://studfile.net/preview/2702777/

Подключение электродвигателя постоянного тока

Несмотря на то, что электродвигатели постоянного тока не так популярны, как устройства, работающие на переменном токе, сфера их применения довольно широка: они используются в быту, в качестве элементов различного наземного транспорта, а также на предприятиях в приводах элементов, бесперебойное электроснабжение которых осуществляется аккумуляторными батареями. Именно поэтому на сайте торгового дома Степмотор представлен широкий ассортимент устройств такого типа. Отличительной особенностью электродвигателей постоянного тока является наличие обмоток возбуждения, при этом от того, каким образом они будут подключены к сети, напрямую зависят пусковые характеристики, механические и электрические свойства двигателя.

Схемы подключения электродвигателя постоянного тока

В зависимости от требуемых выходных характеристик электродвигателя постоянного тока, его подключение может быть осуществлено по одной из принципиальных схем: подключение с независимым, последовательным, параллельным или смешанным типом возбуждения. Схематическое изображение типов подключения электродвигателя постоянного тока представлено на иллюстрации, при этом каждый из типов подключения привносит свои особенности в эксплуатацию механизма.

Подключение с независимым возбуждением

При использовании такой схемы подключения обмотка возбуждения подключается напрямую к независимому источнику. При использовании такой схемы подключения общие характеристики электродвигателя станут идентичны двигателю, работающему на постоянных магнитах.

Регулировка скорости вращения осуществляется с помощью сопротивления, возникающего в якорной цепи, или же при помощи реостата – регулировочного сопротивления в цепи обмотки возбуждения.

При этом следует отметить, что при регулировке реостатом важно следить за величиной сопротивления в цепи обмотки: при сильном уменьшении этого значения (а также при обрыве) токи якоря резко возрастают, достигая опасных величин.

При использовании для подключения схемы независимого возбуждения запрещается запуск электродвигателя на холостом ходу или при дефиците валовой нагрузки: такие действие неминуемо приведут к резкому увеличению скорости вращения и повреждению механизма.

Подключение с параллельным возбуждением

При использовании такого типа подключения подключение обмоток ротора и возбуждение происходит параллельно, к единому источнику питания.

Таким образом, при включении электродвигателя в сеть на ротор подаётся большее количество тока, чем на обмотку возбуждения, благодаря чему выходные характеристики параллельно подключённого двигателя постоянного тока позволяют использовать их в приводах станков и прочего промышленного оборудования. Скорость вращения регулируется реостатами в цепи ротора.

Подключение с последовательным возбуждением

При использовании такого типа подключения якорная обмотка и обмотка возбуждения используют один ток, а их включение осуществляется попеременно.

Скорость и нагрузка в двигателе постоянного тока, подключённом по последовательной схеме, прямо пропорциональны друг другу. Запуск на холостом ходу запрещён.

Благодаря хорошим пусковым характеристикам, обеспечиваемым подключением с последовательным возбуждением, двигатели постоянного тока, подключённые по такой схеме, широко применяются в электротранспорте.

Подключение со смешанным возбуждением

Применение схемы смешанного возбуждения при подключении электродвигателя постоянного тока используются две попарно расположенные на полюсах двигателя обмотки возбуждения.

Здесь существуют два варианта подключения: потоки будут либо складываться, либо вычитаться.

В первом случае особенности работы электродвигателя будут аналогичны подключению по схеме последовательного возбуждения, во втором – параллельного.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a60b9eec5feafcaeda6c281/5b0ee51f8c8be33a7124d4b0

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector