Εκκίνηση, αντιστροφή και διακοπή κινητήρων συνεχούς ρεύματος

Η εκκίνηση ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος, η απευθείας σύνδεσή του στην τάση δικτύου επιτρέπεται μόνο για κινητήρες χαμηλής ισχύος. Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα αιχμής στην αρχή της εκκίνησης μπορεί να είναι της τάξης των 4 - 6 φορές του ονομαστικού. Η απευθείας εκκίνηση κινητήρων συνεχούς ρεύματος με σημαντική ισχύ είναι εντελώς απαράδεκτη, καθώς το ρεύμα εκκίνησης εδώ θα είναι ίσο με 15 - 50 φορές το ονομαστικό ρεύμα. Επομένως, η εκκίνηση κινητήρων μεσαίας και μεγάλης ισχύος πραγματοποιείται με τη χρήση ενός ρεοστάτη εκκίνησης, ο οποίος περιορίζει το ρεύμα κατά την εκκίνηση στις τιμές που επιτρέπονται για εναλλαγή και μηχανική αντοχή.

Εκτελέστε ρεοστάτες κατασκευασμένους από σύρμα ή ταινία υψηλής αντίστασης χωρισμένους σε τμήματα. Τα καλώδια συνδέονται με χάλκινα κουμπιά ή επίπεδες επαφές στα σημεία μετάβασης από το ένα τμήμα στο άλλο. Η χάλκινη βούρτσα στον περιστρεφόμενο βραχίονα του ρεοστάτη κινείται κατά μήκος των επαφών. Οι ρεοστάτες μπορούν να έχουν άλλα σχέδια.Το ρεύμα διέγερσης στην εκκίνηση του κινητήρα παράλληλης διέγερσης ρυθμίζεται ανάλογα με την κανονική λειτουργία, το κύκλωμα διέγερσης συνδέεται απευθείας στην τάση του δικτύου, έτσι ώστε να μην υπάρχει πτώση τάσης λόγω της πτώσης τάσης στον ρεοστάτη (βλ. Εικ. 1 ).

Η ανάγκη για ένα κανονικό ρεύμα διέγερσης οφείλεται στο γεγονός ότι κατά την εκκίνηση του κινητήρα πρέπει να αναπτυχθεί η μεγαλύτερη δυνατή επιτρεπόμενη ροπή Mem, η οποία είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση της γρήγορης επιτάχυνσης. Η εκκίνηση ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος γίνεται με τη διαδοχική μείωση της αντίστασης του ρεοστάτη, συνήθως μετακινώντας τον μοχλό του ρεοστάτη από τη μια σταθερή επαφή του ρεοστάτη σε μια άλλη και κλείνοντας τα τμήματα. Η μείωση της αντίστασης μπορεί επίσης να γίνει με βραχυκύκλωμα των τμημάτων με επαφέες που ενεργοποιούνται σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα.

Κατά την εκκίνηση χειροκίνητα ή αυτόματα, το ρεύμα αλλάζει από μια μέγιστη τιμή ίση με 1,8 - 2,5 φορές την ονομαστική τιμή στην αρχή της λειτουργίας για μια δεδομένη αντίσταση του ρεοστάτη σε μια ελάχιστη τιμή ίση με 1,1 - 1,5 φορές την ονομαστική τιμή στο τέλος σε λειτουργία και πριν από τη μετάβαση σε άλλη θέση του ρεοστάτη εκκίνησης. Το ρεύμα οπλισμού μετά την εκκίνηση του κινητήρα με αντίσταση ρεοστάτη rp είναι

όπου Uc είναι η τάση γραμμής.

Μετά την ενεργοποίηση, ο κινητήρας αρχίζει να επιταχύνει μέχρι να εμφανιστεί πίσω emf E και να μειωθεί το ρεύμα οπλισμού. Δεδομένου ότι τα μηχανικά χαρακτηριστικά n = f1 (Mн) και n = f2 (II am) είναι πρακτικά γραμμικά, τότε κατά την επιτάχυνση θα υπάρξει αύξηση της ταχύτητας περιστροφής σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο ανάλογα με το ρεύμα του οπλισμού (Εικ. 1 ).

Ρύζι. 1. Διάγραμμα εκκίνησης κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Το αρχικό διάγραμμα (Εικ.1) για διαφορετικές αντιστάσεις στον οπλισμό είναι ένα τμήμα γραμμικών μηχανικών χαρακτηριστικών. Όταν το ρεύμα οπλισμού IΧ μειώνεται στην τιμή Imin, το τμήμα ρεοστάτη με αντίσταση r1 απενεργοποιείται και το ρεύμα αυξάνεται στην τιμή

όπου E1 — EMF στο σημείο Α του χαρακτηριστικού. r1 — αντίσταση του αποσυνδεδεμένου τμήματος.

Στη συνέχεια, ο κινητήρας επιταχύνεται ξανά στο σημείο Β και ούτω καθεξής μέχρι να φτάσει στο φυσικό χαρακτηριστικό όταν ο κινητήρας τεθεί απευθείας στην τάση Uc. Οι ρεοστάτες εκκίνησης έχουν σχεδιαστεί για να ζεσταίνονται για 4-6 εκκινήσεις στη σειρά, επομένως πρέπει να βεβαιωθείτε ότι στο τέλος της εκκίνησης ο ρεοστάτης εκκίνησης έχει αφαιρεθεί εντελώς.

Όταν σταματήσει, ο κινητήρας αποσυνδέεται από την πηγή ισχύος και ο ρεοστάτης εκκίνησης ανάβει πλήρως — ο κινητήρας είναι έτοιμος για την επόμενη εκκίνηση. το κύκλωμα μπορεί να κλείσει στην αντίσταση εκφόρτισης.

Σε κινητήρες μεταβλητής ταχύτητας, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος ξεκινούν αυξάνοντας σταδιακά την τάση της πηγής ισχύος, έτσι ώστε το ρεύμα εκκίνησης να διατηρείται εντός των απαιτούμενων ορίων ή να παραμένει περίπου σταθερό για το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου εκκίνησης. Το τελευταίο μπορεί να γίνει ελέγχοντας αυτόματα τη διαδικασία αλλαγής της τάσης της πηγής ισχύος στα συστήματα ανάδρασης.

Εκκίνηση κινητήρες συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς που κατασκευάζονται επίσης με εκκινητήρες. Το διάγραμμα εκκίνησης αντιπροσωπεύει τα τμήματα του μη γραμμικού μηχανικού χαρακτηριστικού για διαφορετικές αντιστάσεις οπλισμού.Η εκκίνηση με σχετικά χαμηλές ισχύς μπορεί να γίνει χειροκίνητα και σε υψηλές ισχύς βραχυκυκλώνοντας τα τμήματα του ρεοστάτη εκκίνησης με επαφέες που ενεργοποιούνται όταν λειτουργούν χειροκίνητα ή αυτόματα.

Η όπισθεν — αλλαγή της φοράς περιστροφής του κινητήρα — γίνεται αλλάζοντας την κατεύθυνση της ροπής. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να αλλάξετε την κατεύθυνση της μαγνητικής ροής του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, δηλαδή να αλλάξετε την περιέλιξη πεδίου ή οπλισμού, ενώ το ρεύμα προς την άλλη κατεύθυνση θα ρέει στον οπλισμό. Κατά την εναλλαγή τόσο του κυκλώματος διέγερσης όσο και του οπλισμού, η φορά περιστροφής θα παραμείνει η ίδια.

Η περιέλιξη πεδίου ενός κινητήρα παράλληλου πεδίου έχει σημαντικό απόθεμα ενέργειας: η σταθερά χρόνου περιέλιξης είναι δευτερόλεπτα για κινητήρες υψηλής ισχύος. Η σταθερά χρόνου της περιέλιξης του οπλισμού είναι πολύ μικρότερη. Επομένως, για να γίνει η στροφή όσο το δυνατόν γρηγορότερα, αλλάζει η άγκυρα. Μόνο όπου δεν απαιτείται ταχύτητα μπορεί να πραγματοποιηθεί αντιστροφή με εναλλαγή του κυκλώματος διέγερσης.

Η αναστρέψιμη διέγερση των κινητήρων μπορεί να γίνει με εναλλαγή είτε της περιέλιξης πεδίου είτε της περιέλιξης του οπλισμού, καθώς τα αποθέματα ενέργειας στα τυλίγματα πεδίου και οπλισμού είναι μικρά και οι σταθερές χρόνου τους είναι σχετικά μικρές.

Κατά την αντιστροφή ενός κινητήρα παράλληλης διέγερσης, ο οπλισμός πρώτα απενεργοποιείται και ο κινητήρας σταματά μηχανικά ή διακόπτεται. Μετά το τέλος της καθυστέρησης, ο οπλισμός αλλάζει, εάν δεν είχε εμπλακεί κατά τη διάρκεια της καθυστέρησης, και γίνεται εκκίνηση προς την άλλη φορά περιστροφής.

Η αντιστροφή ενός κινητήρα διέγερσης σειράς γίνεται με την ίδια σειρά: τερματισμός λειτουργίας — διακοπή — διακόπτης — εκκίνηση προς την άλλη κατεύθυνση. Σε κινητήρες μικτής διέγερσης αντίστροφα, η περιέλιξη του οπλισμού ή της σειράς πρέπει να αλλάξει μαζί με την παράλληλη.

Το φρενάρισμα είναι απαραίτητο για να μειωθεί ο χρόνος εξάντλησης των κινητήρων, ο οποίος ελλείψει πέδησης μπορεί να είναι απαράδεκτα μεγάλος, και για να στερεωθούν οι ενεργοποιητές σε μια συγκεκριμένη θέση. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος μηχανικής πέδησης κατασκευάζονται συνήθως τοποθετώντας τα τακάκια των φρένων στο δίσκο του φρένου. Το μειονέκτημα των μηχανικών φρένων είναι ότι η στιγμή πέδησης και ο χρόνος πέδησης εξαρτώνται από τυχαίους παράγοντες: τη διείσδυση λαδιού ή υγρασίας στο δίσκο του φρένου και άλλους. Επομένως, αυτό το φρενάρισμα χρησιμοποιείται όταν ο χρόνος και η απόσταση ακινητοποίησης δεν είναι περιορισμένες.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μετά από προκαταρκτική ηλεκτρική πέδηση σε χαμηλή ταχύτητα, είναι δυνατό να σταματήσετε με ακρίβεια τον μηχανισμό (για παράδειγμα, ανύψωση) σε μια δεδομένη θέση και να στερεώσετε τη θέση του σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Μια τέτοια στάση χρησιμοποιείται επίσης σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

Η ηλεκτρική πέδηση παρέχει επαρκώς ακριβή λήψη της απαραίτητης ροπής πέδησης, αλλά δεν μπορεί να εξασφαλίσει τη στερέωση του μηχανισμού σε μια δεδομένη θέση. Επομένως, το ηλεκτρικό φρενάρισμα, εάν χρειάζεται, συμπληρώνεται από μηχανικό φρενάρισμα, το οποίο τίθεται σε ισχύ μετά το τέλος του ηλεκτρικού.

Η ηλεκτρική πέδηση συμβαίνει όταν το ρεύμα ρέει σύμφωνα με το EMF του κινητήρα. Υπάρχουν τρεις τρόποι να σταματήσεις.

Μοτέρ συνεχούς ρεύματος πέδησης με επιστροφή ενέργειας στο δίκτυο.Σε αυτήν την περίπτωση, το EMF E πρέπει να είναι μεγαλύτερο από την τάση της πηγής ισχύος US και το ρεύμα θα ρέει προς την κατεύθυνση του EMF, που είναι το ρεύμα λειτουργίας της γεννήτριας. Η αποθηκευμένη κινητική ενέργεια θα μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια και θα επιστρέψει εν μέρει στο δίκτυο. Το διάγραμμα σύνδεσης φαίνεται στην εικ. 2, α.

Ρύζι. 2. Σχέδια ηλεκτρικής πέδησης κινητήρων συνεχούς ρεύματος: I — με επιστροφή ενέργειας στο δίκτυο. β — με ανακοπή· γ — δυναμική πέδηση

Η διακοπή του κινητήρα συνεχούς ρεύματος μπορεί να γίνει όταν η τάση τροφοδοσίας μειώνεται έτσι ώστε το Uc <E, καθώς και όταν τα φορτία σε ένα ανυψωτικό χαμηλώνουν και σε άλλες περιπτώσεις.

Η αντίστροφη πέδηση εκτελείται με εναλλαγή του περιστρεφόμενου κινητήρα στην αντίθετη φορά περιστροφής. Σε αυτήν την περίπτωση, προστίθενται το EMF E και η τάση Uc στον οπλισμό και για να περιοριστεί το ρεύμα I, πρέπει να συμπεριληφθεί μια αντίσταση με αρχική αντίσταση.

όπου το Imax είναι το υψηλότερο επιτρεπόμενο ρεύμα.

Η διακοπή συνδέεται με μεγάλες απώλειες ενέργειας.

Η δυναμική πέδηση των κινητήρων συνεχούς ρεύματος πραγματοποιείται όταν η αντίσταση rt συνδέεται στους ακροδέκτες του περιστρεφόμενου διεγερμένου κινητήρα (Εικ. 2, γ). Η αποθηκευμένη κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και διαχέεται στον οπλισμό ως θερμότητα. Αυτή είναι η πιο κοινή μέθοδος ανάρτησης.

Κυκλώματα για την ενεργοποίηση κινητήρα συνεχούς ρεύματος με παράλληλη (ανεξάρτητη) διέγερση: α — κύκλωμα μεταγωγής κινητήρα, β — κύκλωμα μεταγωγής κατά τη δυναμική πέδηση, γ — κύκλωμα αντίθεσης.