Стартиране, заден ход и спиране на DC двигатели

Стартиране на DC мотор директното му свързване към мрежовото напрежение е допустимо само за двигатели с ниска мощност. В този случай пикът на тока в началото на старта може да бъде от порядъка на 4 — 6 пъти номиналния. Директното стартиране на постояннотокови двигатели със значителна мощност е напълно неприемливо, тъй като началният ток тук ще бъде равен на 15 — 50 пъти номиналния ток. Следователно пускането на двигатели със средна и голяма мощност се извършва с помощта на пусков реостат, който ограничава тока по време на стартиране до стойностите, допустими за комутация и механична якост.

Стартирайте реостата изработени от тел или лента с високо съпротивление, разделени на секции. Проводниците са свързани към медни бутони или плоски контакти в точките на преход от една секция към друга. Медната четка на въртящото се рамо на реостата се движи по контактите. Реостатите могат да имат и други дизайни. Токът на възбуждане при стартиране на двигателя с паралелно възбуждане е зададен, отговарящ на нормалната работа, веригата на възбуждане е свързана директно към мрежовото напрежение, така че да няма намаляване на напрежението поради спад на напрежението в реостата (виж фиг. 1).

Необходимостта от нормален ток на възбуждане се дължи на факта, че при стартиране на двигателя трябва да се развие възможно най -големия допустим въртящ момент Mem, който е необходим за осигуряване на бързо ускорение. Стартиране на DC мотор извършва се с последователно намаляване на съпротивлението на реостата, обикновено чрез преместване на лоста на реостата от един неподвижен контакт на реостата в друг и изключване на секциите; намаляване на съпротивлението може да се извърши и чрез късо съединение на секциите с контактори, които се задействат съгласно дадена програма.

При стартиране ръчно или автоматично токът се променя от максимална стойност, равна на 1,8 — 2,5 пъти номиналната в началото на работа при дадено съпротивление на реостата, до минимална стойност, равна на 1,1 — 1,5 пъти номиналната в края на работа и преди превключване в друго положение на стартовия реостат. Токът на котвата след включване на двигателя с реостат съпротивление rp е

където Uc е мрежовото напрежение.

След включване моторът започва да ускорява, докато възниква обратно ЕРС Е и токът на котвата намалява. Като се има предвид, че механичните характеристики n = f1 (Mн) и n = f2 (IАз съм) са практически линейни, тогава по време на ускорение ще настъпи увеличение на скоростта на въртене според линеен закон в зависимост от тока на котвата (фиг. 1).

Ориз. 1. Стартова диаграма на DC двигателя

Стартовата диаграма (фиг. 1) за различни съпротивления в котвата е сегмент от линейни механични характеристики. Когато токът на котвата IЯ намалява до стойността Imin, реостатната секция с съпротивление r1 се изключва и токът се увеличава до стойността

където Е1 — ЕМП в точка А на характеристиката; r1 — съпротивление на изключената секция.

След това моторът отново се ускорява до точка В и така нататък, докато достигне естествената характеристика, когато двигателят се включи директно към напрежението Uc. Стартовите реостати са предназначени за нагряване за 4-6 старта подред, така че трябва да се уверите, че в края на стартирането стартовият реостат е напълно отстранен.

При спиране двигателят се изключва от източника на захранване и стартовият реостат се включва напълно — двигателят е готов за следващия старт.За да се елиминира възможността за поява на големи ЕМП на самоиндукция, когато веригата на възбуждане е счупена и когато е изключена, веригата може да бъде затворена до съпротивлението на разряда.

При задвижвания с променлива скорост, DC двигателите се стартират чрез постепенно увеличаване на напрежението на източника на захранване, така че токът по време на стартиране да се поддържа в необходимите граници или да остане приблизително постоянен през по -голямата част от времето за стартиране. Последното може да стане чрез автоматично управление на процеса на промяна на напрежението на източника на захранване в системи с обратна връзка.

Стартиране на постояннотокови двигатели със серийно възбуждане също произведени с помощта на стартови устройства. Диаграмата за стартиране представлява сегментите на нелинейната механична характеристика за различни съпротивления на котвата. Стартирането при относително ниски мощности може да се извърши ръчно, а при големи мощности — чрез късо съединение на участъците на пусковия реостат с контактори, които се задействат, когато се управляват ръчно или автоматично.

Заден ход — промяна на посоката на въртене на двигателя — става чрез промяна на посоката на въртящия момент. За да направите това, е необходимо да промените посоката на магнитния поток на DC двигателя, тоест да превключите намотката на полето или котвата, докато токът в другата посока ще тече в котвата. При превключване както на веригата за възбуждане, така и на котвата, посоката на въртене ще остане същата.

Полевата намотка на двигател с паралелно поле има значителен енергиен резерв: постоянната на времето за навиване е секунди за двигатели с висока мощност. Временната константа на намотката на котвата е много по -къса. Следователно, за да се извърши обръщането възможно най -бързо, котвата се превключва. Само там, където не се изисква скорост, може да се извърши обръщане чрез превключване на веригата за възбуждане.

Реверсивни двигатели за възбуждане може да се извърши чрез превключване или на намотката на полето, или на намотката на котвата, тъй като енергийните запаси в полето и арматурните намотки са малки и техните времеви константи са относително малки.

При заден ход на паралелен двигател за възбуждане котвата първо се изключва от захранването и двигателят се спира механично или се превключва за спиране. След края на забавянето, котвата се превключва, ако не е била включена по време на забавяне, и се извършва стартиране в другата посока на въртене.

Обръщането на двигателя с последователно възбуждане се извършва в същата последователност: изключване — спиране — превключване — стартиране в другата посока. При двигатели със смесено възбуждане при заден ход котвата или последователната намотка трябва да се превключат заедно с паралелната.

Спиране е необходимо, за да се намали времето за изтичане на двигателите, което при липса на спиране може да бъде неприемливо дълго, както и за фиксиране на задвижваните механизми в определено положение. Механично спиране Двигателите с постоянен ток обикновено се произвеждат чрез поставяне на спирачните накладки върху спирачната шайба. Недостатъкът на механичните спирачки е, че спирачният момент и времето на спиране зависят от случайни фактори: проникването на масло или влага в спирачната шайба и други. Следователно, такова спиране се използва, когато времето и спирачният път не са ограничени.

В някои случаи след предварително електрическо спиране при ниска скорост е възможно точно да се спре механизмът (например повдигане) в дадено положение и да се фиксира позицията му на определено място. Такова спиране се използва и в аварийни ситуации.

Електрическо спиране осигурява достатъчно точно получаване на необходимия спирачен момент, но не може да осигури фиксирането на механизма на дадено място. Следователно електрическото спиране, ако е необходимо, се допълва от механично спиране, което влиза в сила след края на електрическото.

Електрическото спиране възниква, когато токът тече според ЕРС на двигателя. Има три начина на спиране.

Спирачни DC двигатели с връщане на енергия към мрежата. В този случай ЕМП Е трябва да бъде по -голямо от напрежението на източника на захранване UС и токът ще тече в посока на ЕМП, като е токът на режима на генератора. Съхранената кинетична енергия ще се преобразува в електрическа енергия и частично ще се върне в мрежата. Схемата за свързване е показана на фиг. 2, а.

Ориз. 2. Схеми на електрическо спиране на DC двигатели: I — с връщане на енергия към мрежата; б — с противопоставяне; в — динамично спиране

Спирането на постояннотоковия двигател може да се извърши, когато напрежението на захранването намалее, така че Uc <E, както и при понижаване на натоварванията в подемник и в други случаи.

Спиране при противоположност се извършва чрез превключване на въртящия се двигател в обратна посока на въртене. В този случай EMF E и напрежението Uc в котвата се добавят и за ограничаване на тока I трябва да се включи резистор с първоначално съпротивление

където Imax е най -високият допустим ток.

Спирането е свързано с големи загуби на енергия.

Динамично спиране на DC двигатели се извършва, когато резисторът rт е свързан към клемите на въртящия се възбуден двигател (фиг. 2, в). Съхранената кинетична енергия се превръща в електрическа енергия и се разсейва в котвата като топлина. Това е най -често срещаният метод на спиране.

Вериги за включване на постоянен двигател с паралелно (независимо) възбуждане: а — верига за включване на двигателя, б — верига за включване по време на динамично спиране, в — верига за противопоставяне.