Spouštění, reverzace a zastavování stejnosměrných motorů
Spuštění stejnosměrného motoru a jeho přímé připojení k síťovému napětí je přípustné pouze u motorů s nízkým výkonem. V tomto případě může být špičkový proud na začátku startu řádově 4-6 násobek jmenovitého. Přímé spouštění stejnosměrných motorů se značným výkonem je zcela nepřijatelné, protože startovací proud zde bude roven 15-50násobku jmenovitého proudu. Proto se spouštění motorů středního a velkého výkonu provádí pomocí spouštěcího reostatu, který omezuje proud při spouštění na hodnoty přípustné pro komutaci a mechanickou pevnost.
Spusťte reostaty vyrobené z vysoce odolného drátu nebo pásky rozdělené do sekcí. Vodiče jsou připojeny k měděným tlačítkům nebo plochým kontaktům v místech přechodu z jedné sekce do druhé. Měděný kartáč na otočném rameni reostatu se pohybuje po kontaktech. Reostaty mohou mít i jiná provedení.Budicí proud při rozběhu motoru s paralelním buzením je nastaven odpovídající běžnému provozu, budicí obvod je připojen přímo na síťové napětí, aby nedocházelo k poklesu napětí vlivem poklesu napětí na reostatu (viz obr. 1). ).
Potřeba normálního budícího proudu je dána tím, že při rozběhu motoru musí být vyvinut co největší přípustný moment Mem, který je nutný pro zajištění rychlé akcelerace. Spouštění stejnosměrného motoru se provádí postupným snižováním odporu reostatu, obvykle pohybem páky reostatu z jednoho pevného kontaktu reostatu na druhý a vypínáním sekcí; snížení odporu lze také provést zkratováním sekcí se stykači, které jsou aktivovány podle daného programu.
Při ručním nebo automatickém spouštění se proud změní z maximální hodnoty rovné 1,8 - 2,5 násobku jmenovité hodnoty na začátku provozu pro daný odpor reostatu na minimální hodnotu rovnou 1,1 - 1,5 násobku jmenovité hodnoty na konci v provozu a před přepnutím do jiné polohy startovacího reostatu. Proud kotvy po spuštění motoru s odporem reostatu rp je
kde Uc je síťové napětí.
Po zapnutí se motor začne zrychlovat, dokud nedojde ke zpětnému emf E a sníží se proud kotvy. Vzhledem k tomu, že mechanické charakteristiky n = f1 (Mн) a n = f2 (II am) jsou prakticky lineární, pak při zrychlení dojde ke zvýšení rychlosti otáčení podle lineárního zákona v závislosti na proudu kotvou (obr. 1). ).
Rýže. 1. Schéma spouštění stejnosměrného motoru
Startovní diagram (obr.1) pro různé odpory v kotvě je segment lineárních mechanických charakteristik. Při poklesu proudu kotvy IХ na hodnotu Imin se sekce reostatu s odporem r1 vypne a proud vzroste na hodnotu
kde E1 — EMF v bodě A charakteristiky; r1 — odpor odpojené sekce.
Motor se pak znovu zrychlí do bodu B a tak dále, dokud nedosáhne přirozené charakteristiky, když se motor přepne přímo na napětí Uc. Startovací reostaty jsou navrženy tak, aby se zahřívaly pro 4-6 startů v řadě, takže je třeba se ujistit, že na konci startu je startovací reostat zcela odstraněn.
Při zastavení je motor odpojen od zdroje energie a startovací reostat se plně zapne — motor je připraven k dalšímu startu Aby se eliminovala možnost velkých samoindukčních EMF při přerušení a odpojení budícího obvodu, obvod lze uzavřít na vybíjecí odpor.
U pohonů s proměnnými otáčkami se stejnosměrné motory spouštějí postupným zvyšováním napětí napájecího zdroje tak, aby se rozběhový proud udržoval v požadovaných mezích nebo zůstal po většinu doby rozběhu přibližně konstantní. To lze provést automatickým řízením procesu změny napětí zdroje energie ve zpětnovazebních systémech.
Spouštěcí stejnosměrné motory se sériovým buzením vyráběné také pomocí spouštěčů. Rozběhový diagram představuje segmenty nelineární mechanické charakteristiky pro různé odpory kotvy.Startování při relativně nízkých výkonech lze provést ručně a při vysokých výkonech zkratováním sekcí spouštěcího reostatu pomocí stykačů, které se spouštějí při ručním nebo automatickém ovládání.
Reverzace — změna směru otáčení motoru — se provádí změnou směru točivého momentu. K tomu je nutné změnit směr magnetického toku stejnosměrného motoru, to znamená přepnout vinutí pole nebo kotvy, přičemž v kotvě poteče proud v opačném směru. Při spínání budícího obvodu i kotvy zůstane směr otáčení stejný.
Budicí vinutí motoru s paralelním polem má značnou energetickou rezervu: časová konstanta vinutí je u motorů s vysokým výkonem sekund. Časová konstanta vinutí kotvy je mnohem kratší. Proto, aby se obrat udělal co nejrychleji, kotva se přepne. Pouze tam, kde nejsou požadovány otáčky, lze reverzaci provést přepnutím budícího obvodu.
Reverzibilní buzení motorů lze provést spínáním buď budícího vinutí nebo vinutí kotvy, protože energetické rezervy v budicím a vinutí kotvy jsou malé a jejich časové konstanty jsou relativně malé.
Při reverzaci motoru s paralelním buzením je kotva nejprve odbuzena a motor je mechanicky zastaven nebo přepnut do zastavení. Po skončení prodlevy se sepne kotva, pokud nebyla během prodlevy sepnuta, a provede se start v druhém směru otáčení.
Reverzace motoru se sériovým buzením se provádí ve stejném pořadí: vypnout — zastavit — přepnout — spustit v opačném směru. U motorů se smíšeným buzením v opačném směru musí být kotva nebo sériové vinutí spínáno spolu s paralelním.
Brzdění je nutné pro zkrácení doby doběhu motorů, která při absenci brzdění může být nepřijatelně dlouhá, a pro fixaci servomotorů v určité poloze. Mechanické brzdění DC motory jsou obvykle vyráběny umístěním brzdových destiček na brzdový kotouč. Nevýhodou mechanických brzd je, že brzdný moment a doba brzdění závisí na náhodných faktorech: průniku oleje nebo vlhkosti do brzdového kotouče a dalších. Proto se takové brzdění používá, když čas a brzdná dráha nejsou omezeny.
V některých případech, po předběžném elektrickém brzdění při nízké rychlosti, je možné přesně zastavit mechanismus (například zvedání) v dané poloze a fixovat jeho polohu na určitém místě. Taková zastávka se používá i v nouzových situacích.
Elektrické brzdění poskytuje dostatečně přesné získání potřebného brzdného momentu, ale nemůže zajistit fixaci mechanismu v daném místě. Proto je elektrické brzdění v případě potřeby doplněno o mechanické brzdění, které se projeví až po skončení elektrického.
K elektrickému brzdění dochází, když proud teče podle EMF motoru. Existují tři způsoby, jak zastavit.
Brzdění stejnosměrných motorů s návratem energie do sítě.V tomto případě musí být EMF E větší než napětí napájecího zdroje US a proud poteče ve směru EMF, což je modusový proud generátoru. Uložená kinetická energie bude přeměněna na elektrickou energii a částečně vrácena do sítě. Schéma zapojení je na Obr. 2, a.
Rýže. 2. Schémata elektrického brzdění stejnosměrných motorů: I — s návratem energie do sítě; b — s odporem; c – dynamické brzdění
Zastavení stejnosměrného motoru lze provést při poklesu napájecího napětí tak, že Uc <E, dále při snížení zátěže ve kladkostroji a v dalších případech.
Zpětné brzdění se provádí přepnutím rotujícího motoru v opačném směru otáčení. V tomto případě se sčítá EMF E a napětí Uc v kotvě a pro omezení proudu I je třeba zařadit odpor s počátečním odporem
kde Imax je nejvyšší přípustný proud.
Zastavení je spojeno s velkými energetickými ztrátami.
Dynamické brzdění stejnosměrných motorů se provádí připojením odporu rt na svorky rotujícího buzeného motoru (obr. 2, c). Uložená kinetická energie se přeměňuje na elektrickou energii a rozptyluje se v kotvě jako teplo. Toto je nejběžnější způsob zavěšení.
Obvody pro zapínání stejnosměrného motoru s paralelním (nezávislým) buzením: a — spínací obvod motoru, b — spínací obvod při dynamickém brzdění, c — opoziční obvod.