Способы пуска электродвигателей постоянного тока

Прямой пуск

Из всех электродвигателей постоянного тока основная градация при выборе способа их запуска должна учитывать мощность устройства.

В целом выделяют три вида пуска:

• малой мощности;
• средней;
• большой мощности.

Для прямого запуска подойдут только маломощные электродвигатели, которые потребляют до 1кВт электроэнергии в сети. При прямых запусках электродвигателя все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это обуславливает возникновение максимального пускового тока из-за отсутствия естественной компенсации за счет ЭДС противодействия.

С физической точки зрения ситуация в обмотках ротора будет выглядеть следующим образом: в момент подачи напряжения сила тока в обмотках равна нулю, поэтому его значение будет определяться по формуле:

U – приложенная к выводам номинальное напряжение, Rобм – сопротивление катушки.

В этот момент величина токовой нагрузки электродвигателя постоянного тока является максимальной, он может отличаться от номинального значения в 1,5 – 2,5 раза. После этого протекание тока обуславливает генерацию ЭДС противодействия, которая компенсирует пусковую нагрузку до установки номинальной мощности, тогда ток станет:

В мощных устройствах сопротивление обмоток якоря может равняться 1 или 0,5 Ом, из-за чего ток при запуске электродвигателя может достигнуть 200 – 500 А, что в 10 – 50 раз будет превышать допустимые величины. Это, в свою очередь, может привести к термическому отпуску металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности должны вводиться в работу реостатным запуском или путем подачи заведомо пониженного напряжения, прямой пуск для них крайне опасен.

Как происходит пуск двигателя постоянного тока

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.

Пуск с помощью пускового реостата

В этом случае в цепь вводится переменное сопротивление, которое на начальном этапе обеспечивает снижение токовой нагрузки, пока вращение ротора не достигнет установленных оборотов. По мере стабилизации ампеража до стандартной величины в реостате уменьшается сопротивление от максимального значения до минимального.

Расчет электрической величины в этом случае будет производиться по формуле:

В лабораторных условиях уменьшение нагрузки может производиться вручную – посредством перемещения ползунка реостата. Однако в промышленности такой метод не получил широкого распространения, так как процесс не согласовывается с токовыми величинами. Поэтому применяется регулировка по току, по ЭДС или по времени, в первом случае задействуется измерение величины в обмотках возбуждения, во втором, на каждую ступень применяется выдержка времени.

Оба метода используются для запуска электродвигателей:

• с последовательным;
• с параллельным возбуждением;
• с независимым возбуждением.

Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

Такой запуск электродвигателя осуществляется посредством включения и обмотки возбуждения, и якорной к напряжению питания электросети, друг относительно друга они располагаются параллельно. То есть каждая из обмоток электродвигателя постоянного тока находятся под одинаковой разностью потенциалов. Этот метод запуска обеспечивает жесткий режим работы, используемый в станочном оборудовании. Токовая нагрузка во вспомогательной обмотке при запуске имеет сравнительно меньший ток, чем обмотки статора или ротора.

Для контроля пусковых характеристик сопротивления вводятся в обе цепи:

Рис 1. Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

На начальном этапе вращения вала позиции реостата обеспечивают снижение нагрузки на электродвигатель, а затем их обратно выводят в положение нулевого сопротивления. При затяжных запусках выполняется автоматизация и комбинация нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов, пример такой схемы включения приведен на рисунке ниже:

Способы пуска двигателей постоянного тока параллельного и последовательного возбуждения.

Для двигателей постоянного тока могут быть применены.

Прямой пуск. Обмотка якоря подключается к сети.

Пуск применяют для двигателей малой мощности.
I
п = (4 ÷ 6)
I
ном .

Переходный процесс изменения частоты вращения n

и тока якоря
ia
определяется нагрузкой двигателя и
Т
м .

При Tм > 4Ta

апериодический процесс изменения
ia
и
n
. Сначала ток
ia
возрастает (рис)
ia = I
нач (1- е-
t
/
Ta
).

по истечении времени t

з якорь двигателя вращается и
n
возрастает и возникающая в обмотке якоря ЭДС стремится уменьшить ток
ia
. Время запаздывания
t
з =
Та ln
[
I
нач /(
I
нач —
I
н )].

В действительности время tз

несколько больше из-за тормозящего действия вихревых токов, возникающих в массивных частях магнитопровода машины.

Максимальное значение тока якоря

I

max = [-
U
/(
p
2
La
)](
p
2 /
p
1 )
p
1/(
p
1 —
p
2). Пунктиром как возрастает ток
ia
, если якорь не сможет прийти во вращение.

На рис. Кривые построены по n

=
n
н(1 — е-
t
/
T
м);
ia =
(
I
нач-
I
н )е-
t
/
T
м
+ I
н зависимости
n
и
ia
. Время переходного процесса при пуске (3 ÷ 4)
Tм
. За это время частота вращения
n=
(0,95 —0,98) от установившегося значения, а ток якоря
Iа
приближается к установившемуся значению.

Пуск путем плавного повышения питающего напряжения. При реостатном пуске возникают значительные потери энергии в пусковом реостате. Это можно устранить, если пуск двигателя осуществить путем плавного повышения напряжения, подаваемого на его обмотку, но необходимо иметь отдельный источник постоянного тока с регулируемым напряжением.

Реостатный пуск. В начальный момент пуска при n = 0

ток
I
п
= U/(ΣRа + R
п
)
. Максимальное
R
п подбирается так, чтобы для машин большой и средней мощности
I
п = (1,4 ÷ 1,8)
I
ном , а малой мощности
I
п = (2 ÷ 2,5)
I
ном .

(первый рисунок) двигатель с параллельным возбуждением. Пуск осуществляется по реостатной характеристике 6двигатель развивает максимальный пусковой момент М

пmах . Регулировочный реостат
R
р.в выводится так, чтобы ток
I
в и Ф были максимальными. С увеличением частоты вращения возрастает ЭДС и уменьшается ток якоря
I
а =
(U — E)/(ΣRa + R
п
)
. При
М
пmin часть сопротивления пускового реостата выводится и момент снова возрастает до
М
пmах переходит на кривую
5
и разгоняется до
М
п
min
.Уменьшая сопротивление пускового реостата, осуществляют разгон двигателя по кривым
6, 5, 4, 3
и
2
до естественной
1
.
М
п.ср = 0,5 (
М
пmах +
М
пmin ) = const двигатель разгоняется с некоторым постоянным ускорением.

Таким же способом пускается двигатель с последовательным возбуждением. Количество ступеней зависит от жесткости естественной характеристики.

При выводе отдельных ступеней пускового реостата ток якоря Iа

достигает некоторого максимального значения, затем уменьшается до минимального. С изменением тока якоря изменяется и электромагнитный момент
М
.
М
дин =
М — Мн
, обеспечивает разгон двигателя до установившейся частоты вращения.

3.упрощенный метод определения эффективного числа электроприемников

Под эффективным числом электроприемников понимается такое число приемников, равновеликих по мощности и однородных по режиму работы, которое обуславливает ту же величину расчетного максимума, что и группа приемников различных по мощности и режиму работы.

Эффективное число электроприемников

По величине nэ и коэффициенту использования, определяется коэффициент максимума КМ и получасовой максимум активной нагрузки

При одинаковой мощности электроприемников,

при одинаковых или мало отличающихся мощностях электроприемников группы определение КМ рекомендуется производить по фактическому числу электроприемников.

среднее значение коэффициента использования:

Метод эффективного числа электроприемников применим для любых групп электроприемников, в том числе и для электроприемников повторно-кратковременного режима работы. В последнем случае установленная мощность Ру приводится к ПВ= 100%, т. е. к длительному режиму работы.

Метод эффективного числа электроприемников лучше других методов тем, что в определении нагрузки участвует коэффициент максимума, являющийся функцией числа электроприемников. Чтобы подсчитать реактивную составляющую нагрузки Q30 по найденному значению Р30, необходимо определить tanφ.

применяют упрощенный метод определения пэ в зависимости от относительного значения аффективного числа электроприемников п’э = nэ/n.

Это число находят по справочным таблицам в зависимости от:

где n1 — число электроприемников, каждый из которых обладает мощностью, не меньшей половины мощности наиболее мощного электроприемника, ΣРупг1 — сумма установленных мощностей этих электроприемников, n — число всех электроприемников, ΣPу—сумма установленных мощностей всех электроприемников.

48 билет

1.Понятие о главной схеме электрических соединений. Основные факторы и требования при выборе схем

Главная схема электрических соединений электростанции — это совокупность основного электрооборудования, сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, он определяет полный состав элементов и связей между ними. Главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений.

На главной схеме изображаются в однолинейном исполнении при отключенном положении все элементы установки.

В условиях эксплуатации применяются упрощенные оперативные схемы, в которых указывается основное оборудование.

При проектировании до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи мощности. Они служат для разработки более подробных и полных принципиальных схем.

При выборе схем электроустановок должны учитываться:

значение и роль электростанции или подстанции для энергосистемы.

Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Источник



Пуск двигателей постоянного тока

Дата публикации: 04 марта 2013 . Категория: Статьи.

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.

билеты_ЭМ / 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
Rя
невелико, 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
Rя
относительно 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 , 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
Rп
выводится, 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.

В реальных устройствах пуск осуществляется автоматически. Микроконтроллер, по заданному алгоритму, управляет коммутирующими элементами (релейное управление), отключая секции пускового реостата и практически реализуя описанный выше процесс.

Алгоритм управления может быть построен с использованием трех основных принципов:

1) Принцип ЭДС

2) Принцип тока

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.

3

Способы пуска двигателей постоянного тока.

2015-09-06 6727
Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока независимого возбуждения.

Генераторы независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением, в которых обмотка возбуждения питается постоянным током от постороннего источника (аккумуляторная батарея, вспомогательный генератор или возбудитель постоянного тока, выпрямитель переменного тока), и на магнитоэлектрические генераторы с полюсами в виде постоянных магнитов. Генераторы последнего типа изготавливаются только на малые мощности.

Способы пуска двигателей постоянного тока.

Существует три способа пуска двигателей постоянного тока: прямой пуск, пуск с помощью пускового реостата и пуск от источника регулируемого напряжения.

Прямой пуск от сети

применяется иногда для двигателей мощностью до 1
кВт
, пусковой ток которых не превышает . В начальный момент прямого пуска при и пусковой ток определяется напряжением сети и внутренним сопротивлением якоря . В машинах средней и большой мощности, сопротивление небольшое, поэтому ток при пуске может достигать . Такие токи недопустимы по условиям коммутации и могут вызвать “круговой огонь” на коллекторе. Для снижения пусковых токов подключение двигателей средней и большой мощности к сети осуществляется через
пусковой реостат
(рис. 6.39). В первый момент пуска подвижный контакт реостата устанавливается на клемму 1, и в цепь якоря вводится полное сопротивление реостата , а обмотка возбуждения включается в сеть, минуя пусковой реостат. Сопротивление подбирается так, чтобы пусковой ток

не превышал . По мере разгона двигателя пусковой реостат выводится. В конце пуска подвижный контакт соединяется с клеммой 4 и якорь подключается к сети напрямую. Сопротивление пускового реостата изменяется ступенями, поэтому ток якоря при пуске пульсирует (рис. 6.40) согласно выражению

Наиболее благоприятные пусковые характеристики могут быть получены при пуске двигателя от источника регулируемого напряжения

. В качестве источника регулируемого напряжения используются либо генератор постоянного тока (рис. 6.41,
а
), либо полупроводниковый выпрямитель (рис. 6.41,
б
). Такие схемы применяются одновременно и для регулирования частоты вращения двигателя, так как только в этом случае высокая стоимость источника питания окупается за счет эффекта от регулирования частоты вращения.

Источник

Двигатели постоянного тока. Пуск ДПТ.

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 16Следующая ⇒

Ответ: Пуск двигателя постоянного тока прямым включением его на напряжение сети допустим только для двигателей небольшой мощности. При этом пик тока в начале пуска может быть порядка 4 — 6-кратного номинального. Прямой пуск двигателей постоянного тока значительной мощности совершенно недопустим, потому что начальный пик тока здесь будет равен 15 — 50-кратному номинальному. Поэтому пуск двигателей средних и больших мощностей производят при помощи пускового реостата, который ограничивает ток при пуске до допустимых по коммутации и механической прочности значений. Пусковой реостат выполняется из провода или ленты с высоким удельным сопротивлением, разделенных на секции. Провода присоединяются к медным кнопочным или плоским контактам в местах перехода от одной секции к другой. По контактам перемещается медная щетка поворотного рычага реостата. Реостаты могут иметь и другое выполнение. Ток возбуждения при пуске двигателя с параллельным возбуждением устанавливается соответствующим нормальной работе, цепь возбуждения включается прямо на напряжение сети, чтобы не было уменьшения напряжения, обусловленного падением напряжения в реостате (см. рис. 1). Необходимость иметь нормальный ток возбуждения связана с тем, что при пуске двигатель должен развивать возможно больший допустимый момент Мэм, необходимый для обеспечения быстрого разгона. Пуск двигателя постоянного тока производится при последовательном уменьшении сопротивления реостата, обычно — путем перевода рычага реостата с одного неподвижного контакта реостата на другой и выключения секций; уменьшение сопротивления может производиться и путем замыкания накоротко секций контакторами, срабатывающими по заданной программе. При пуске вручную или автоматически ток изменяется от максимального значения, равного 1,8 —2,5-кратному номинальному в начале работы при данном сопротивлении реостата, до минимального значения, равного 1,1 — 1,5-кратному номинальному в конце работы и перед переключением на другое положение пускового реостата. Ток якоря после включения двигателя при сопротивлении реостата rп составляет где Uс — напряжение сети. После включения начинается разгон двигателя, при этом возникает противо-ЭДС Е и уменьшается ток якоря. Если учесть, что механические характеристики n = f1(Mн) и n = f2 (Iя) практически линейны, то при разгоне увеличение скорости вращения будет происходить по линейному закону в зависимости от тока якоря (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма пуска двигателя постоянного тока.

Пусковая диаграмма (рис. 1) для различных сопротивлений в цепи якоря представляет собой отрезки линейных механических характеристик. При уменьшении тока якоря IЯ до значения Imin выключается секция реостата с сопротивлением r1 и ток возрастает до значения где E1 — ЭДС в точке А характеристики; r1—сопротивление выключаемой секции. Затем снова происходит разгон двигателя до точки В, и так далее вплоть до выхода на естественную характеристику, когда двигатель будет включен прямо на напряжение Uc. Пусковые реостаты рассчитаны по нагреву на 4 —6 пусков подряд, поэтому нужно следить, чтобы в конце пуска пусковой реостат был полностью выведен. При остановке двигатель отключается от источника энергии, а пусковой реостат полностью включается — двигатель готов к следующему пуску. Для устранения возможности появления больших ЭДС самоиндукции при разрыве цепи возбуждения и при ее отключении цепь может замыкаться на разрядное сопротивление. В регулируемых приводах пуск двигателей постоянного тока производится путем постепенного повышения напряжения источника питания так, чтобы ток при пуске поддерживался в требуемых пределах или сохранялся в течение большей части времени пуска примерно неизменным. Последнее можно осуществить путем автоматического управления процессом изменения напряжения источника питания в системах с обратными связями. Пуск двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением производится также при помощи пусковых устройств. Пусковая диаграмма представляет собой отрезки нелинейной механической характеристики для различных сопротивлений цепи якоря. Пуск при относительно небольших мощностях может выполняться вручную, а при больших — путем замыкания накоротко секций пускового реостата контакторами, которые срабатывают при управлении вручную или автоматически.

⇐ Предыдущая15Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы: