Что такое пусковая диаграмма двигателя

Пусковая диаграмма двигателей постоянного тока независимого возбуждения

Для ограничения пускового тока в цепь якоря вводят добавочное сопротивление Rдоб (см. рисунок 3.14).

U=E+IR, где R=Rя+Rдоб.

При пуске ω=0, следовательно Е=0, значит . В паспорте электродвигателя указывается его перегрузочная способность:

(2…2,5 у ДПТ)

Пусковые сопротивления выполняют секционными:

В процессе пуска пики токов и моментов выбирают одинаковыми, тогда пусковая диаграмма будет иметь вид как на рисунке 3.15:

Для любых соседних характеристик пусковой диаграммы отношение сопротивлений ступеней постоянно:

Для расчета R нужно задаться двумя из трех следующих величин:

§ Z – число ступеней.

Число ступеней Z выбирают в зависимости от мощности двигателя. При контакторном управлении:

При Р 50 кВт, число ступеней Z=3…4

Различают форсированный и нормальный пуск. При форсированном пуске задаются пиковым током I1, выбирая его возможно большим (по условиям коммутации). I1= 2…2,5 Iн. Ток переключения рассчитывают:

При нормальном пуске задаются током переключения I2 (на 10…20% больше статического тока Iс), пиковый ток I1 рассчитывают:

По пусковой диаграмме рассчитывают сопротивление ступеней и секций пусковых сопротивлений.

1. Аналитический метод.

; ;

; ;

2. Графический метод.

ω*=1-R* (при I=Iн) см. рисунок 2.15

R1*=ае; R2*=ad; R3*=ac; Rя*=ab; r1*=de; r2*=cd; r3*=bc.

Для смягчения первого пускового толчка момент иногда выполняют ½ предварительные ступени, которые обеспечивают меньший начальный момент (характеристики 0 и 0′ на рисунке 3.15)

Дата добавления: 2016-11-02 ; просмотров: 2017 ;

Что такое пусковая диаграмма двигателя

Пуск, торможение, реверс

Пуск двигателей постоянного тока прямым подключением к источнику питания возможен только для двигателей малой мощности, т.к. при этом ток составляет . У двигателей средней и большой мощности кратность пускового тока составляет . Поэтому пуск таких двигателей производится различными способами, наиболее простым из которых является включение в цепь якоря пускового реостата или сопротивления , ограничивающего ток якоря до допустимых пределов ( ). Большие значения токов при пуске объясняются тем, что при неподвижном якоре в нем не наводится противо-ЭДС и ток ограничивается только активным сопротивлением цепи якоря. Величина этого сопротивления обычно очень мала, что и приводит к значительным перегрузкам.

На рисунке 1 показаны электрические схемы и пусковые диаграммы реостатного пуска двигателей параллельного (а) последовательного (б) возбуждения. Они отличаются только схемой включения , поэтому в дальнейшем мы не будем рассматривать их отдельно.

Пуск осуществляется последовательным замыканием контактов ступеней реостата – 1, 2 и 3. В начале пуска все контакты разомкнуты и сопротивление имеет максимальное значение . По мере замыкания контактов оно уменьшается до нулевого значения, когда все контакты замкнуты.

Для формирования режима пуска задаются максимальным и минимальным допустимыми значениями тока якоря. Добавочное сопротивление на -ой ступени пуска определяется из электромеханической характеристики по выражению , где , скорость вращения якоря в конце разгона на -ой ступени.

Переключение контактов можно производить вручную или автоматически по сигналу тока якоря или скорости вращения.

Наиболее эффективным способом пуска является пуск с постепенным повышением напряжения питания. Регулирование напряжения питания в современных приводах осуществляется с помощью полупроводниковых управляемых выпрямителей или широтно-импульсных регуляторов. Эти устройства в приводе постоянного тока используют для регулирования скорости вращения. Одновременно они могут служить для формирования пусковых режимов .

Двигатели мощностью до 1 кВт имеют относительно большое сопротивление якоря, поэтому кратность пускового тока у них невелика и, если позволяет нагрузка, их запускают прямым подключением к источнику питания.

Режимы торможения используют для того, чтобы сократить время остановки двигателя или для фиксации ротора в определенном положении. Торможение можно производить специальными устройствами и/или самим двигателем. Электрическое торможение происходит тогда, когда ток якоря протекает в том же направлении, в котором действует ЭДС якоря (рис. 2). Различают три вида торможения: генераторное с возвратом энергии в сеть (а); торможение противовключением (б) и динамическое торможение (в).

Торможение с возвратом энергии в сеть происходит в том случае, когда ЭДС якоря больше напряжения источника питания . Этот режим возникает либо когда нагрузка на валу раскручивает якорь до скорости выше скорости холостого хода, либо когда снижается напряжение питания. В первом случае рабочая точка перемещается по механической характеристике из положения 1 в положение 2 (рис.3) и двигатель переходит в генераторный режим с отрицательным (тормозным) моментом. Во втором характеристика опускается и, т.к. скорость вращения из-за инерционности ротора остается в первый момент постоянной, то рабочая точка оказывается в положении 2′.

Читать еще:  Выжимаем сцепление при запуске двигателя в мороз

Торможение противовключением происходит в работающем двигателе, когда направление тока в якоре или обмотке возбуждения переключается на противоположное. Одновременное изменение направления тока в обеих обмотках сохранит прежнее направление момента и торможение не произойдет. У двигателей параллельного возбуждения обмотка возбуждения имеет большую электромагнитную постоянную времени ( ). Значительно меньше постоянная времени у обмотки якоря, поэтому обычно в этих двигателях переключают обмотку якоря. В двигателях последовательного возбуждения постоянные времени якоря и обмотки возбуждения отличаются несущественно и переключать можно любую цепь.

После переключения естественная характеристика , соответствующая новому направлению тока (рис. 3) располагается в третьем и четвертом квадрантах. Непосредственный переход в какую-либо точку этой характеристики невозможен из-за недопустимого броска тока и момента. Поэтому одновременно с переключением обмотки якоря последовательно включают добавочное сопротивление, формируя характеристику . При переключении рабочая точка перейдет в положение 3 и далее скорость вращения будет снижаться, а рабочая точка скользить по характеристике до остановки якоря в точке 4. Если в этот момент не отключить двигатель от сети, то якорь начнет вращаться в противоположную сторону, пока внешний момент не будет уравновешен моментом двигателя и не наступит статический режим в некоторой точке 5. Торможение противовключением весьма эффективно, но сопровождается большими потерями энергии в якоре и добавочном сопротивлении.

Динамическое торможение происходит при отключении якоря от сети и замыкании его на сопротивление. Двигатель при этом работает генератором, преобразуя запасенную ротором кинетическую энергию в тепловую, рассеиваемую в сопротивлении обмотки якоря и внешнем сопротивлении. Уравнение механической характеристики этого режима соответствует условию и имеет вид

, т.е. соответствует линии проходящей через начало координат и располагающейся во втором и четвертом квадрантах ( рис. 3). Жесткость характеристики при этом определяется тем же коэффициентом, что и в случае подключения якоря к источнику питания. После замыкания якоря на сопротивление рабочая точка переместится в положение 6, а затем по характеристике . В начало координат до полной остановки. Величиной добавочного сопротивления можно регулировать интенсивность торможения. На рисунке 3 тонкой линией показана характеристика и рабочая точка 6′ с меньшим значением сопротивления и большим тормозным моментом.

Реверсирование – это изменение направление вращения двигателя. Обычно оно выполняется в две стадии. Сначала двигатель останавливается торможением, а затем изменяется направление тока якоря или обмотки возбуждения и производится пуск . В микромощных (до 500 Вт) двигателях, если нагрузка допускает ударные моменты и требуется изменение направления вращения за минимальный отрезок времени, реверсирование вращающегося двигателя осуществляют переключением обмотки якоря.

9 Опишите способы пуска двигателя постоянного тока, дайте определение понятию «пусковая диаграмма двигателя постоянного тока».

В установившемся режиме работы ток якоря ДПТ НВ определяется по формуле:

При пуске, когда скорость вращения якоря ω равна нулю, ЭДС якоря также равна нулю, что вызывает увеличение тока якоря при пуске:

Пусковой ток при этом определяется выражением:

Так как сопротивление якоря ДПТ обычно имеет величину от долей Ома до нескольких Ом, то кратность пускового тока составляет IП = (3 – 20)IНОМ. Первая цифра в скобках соответствует двигателям малой мощности, вторая – двигателям большой мощности.

Увеличение пускового тока в двигателях малой мощности не вызывает опасных последствий, так как кратность тока невелика, а продолжительность процесса пуска небольшая. Поэтому двигатели малой мощности (до 1 кВт) пускают в ход непосредственным включением в сеть. У двигателей мощностью более 1 кВт кратность пускового тока гораздо выше, а время разгона якоря продолжительней. Большая кратность пускового тока вызывает сильное искрение на коллекторе, и может привести к резкому падению напряжения питающей сети, что может плохо отразиться на работе других потребителей энергии, включенных в ту же сеть. Поэтому для пуска двигателей мощностью более 1 кВт принимают специальные меры для ограничения пускового тока. Обычно это пусковые реостаты, включенные последовательно в цепь якоря.

Для пуска двигателя большой мощности использование пусковых реостатов нецелесообразно из-за больших размеров реостатов и больших потерь в них. Поэтому такие двигатели запускаются методом понижения напряжения.

Пусковой диаграммой называется совокупность двух и более искусственных характеристик, используемых при пуске двигателя (рисунок 2.8).

Читать еще:  Kia opirus какой двигатель

Рисунок 2.8 – Пусковая диаграмма и схема пуска ДПТ НВ

Двигатель запускается по искусственной характеристике 1. При включении ток и момент двигателя ограничиваются до допустимого уровня

суммарным сопротивлением ступеней R1 и R2. При скорости ω1, когда ток в цепи якоря уменьшается до значения ключом К1 закорачивается ступень R1, и двигатель переходит на искусственную характеристику 2, соответствующую включению в цепь якоря ступени R2.. При скорости ω2 ключом К2 закорачивается ступень R2, и двигатель выходит на естественную характеристику 3, по которой продолжает разгон до номинальной скорости.

10 Приведите и поясните схемы включения асинхронного двигателя и п-образную схему замещения асинхронного двигателя.

Схемы включения АД с фазным и короткозамкнутым ротором представлены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схемы включения АД

Трехфазный АД имеет трехфазную обмотку статора, которая подключается к сети переменного тока и создаёт в двигателе вращающееся магнитное поле, и обмотку ротора, которая может быть выполнена по двум вариантам. Первый вариант – это фазный ротор, его обмотка выполнена из медного провода и имеет выводы на три контактных кольца, с помощью которых осуществляется контакт с внешними цепями. Двигатель с таким ротором имеет дополнительные возможности по регулированию координат, в первую очередь момента, схема его включения приведена на рисунке 3.1,а.

Второй вариант – АД с короткозамкнутым ротором. Его обмотка выполняется заливкой алюминия в пазы сердечника ротора и представляет собой конструкцию типа “беличье колесо”. Двигатель с короткозамкнутым ротором является более простым, дешевым и надежным. Схема его включения приведена на рисунке 3.1,б.

Для получения выражений электромеханической и механической характеристик АД используется его схема замещения, в которой ток, ЭДС и параметры цепи ротора приведены к цепи статора, что позволяет изобразить эти две цепи на схеме электрически связанными, хотя в действительности связь между ними осуществляется через электромагнитное поле. Приведение параметров производится с помощью коэффициента трансформации АД по ЭДС.

На рисунке 3.2 представлена П-образная схема замещения АД.

Рисунок 3.2 – П-образная схема замещения АД

Эта схема может использоваться для вывода формул статических характеристик АД. На схеме приняты следующие обозначения: U — действующее значение фазного напряжения сети; I1, Iμ, I’2 – фазные токи статора, намагничивания и приведенный ток ротора; R1 – суммарное активное сопротивление фазы статора; R’2 – приведенное суммарное активное сопротивление фазы ротора; x1 и x’2 — индуктивные сопротивления фазы статора и приведенное фазы ротора; Rμ и xμ — параметры цепи намагничивания; S – скольжение АД.

4. Расчет сопротивлений пусковых реостатов

При пуске двигатель преодолевает момент инерции привода и механизма, он должен развивать значительно больший вращающий момент, чем при установившейся скорости.

Как известно, в начальный момент пуска ток двигателя может достигнуть большой величины. Однако по условиям коммутации он не должен превышать (2-3 )Ін.

Наряду с ограничением пускового тока необходимо также ограничивать ускорения и особенно ликвидировать так называемый рывок, который равен производной от ускорения (м/с3).

В зависимости от статического момента на валу различают следующие режимы пуска:

легкий, когда начальный статический момент не превышает 35-40% от Мн (насосы, вентиляторы, турбокомпрессоры);

нормальный, когда Мс = (40-100)% Мн (некоторые конвейеры, подъемные машины малой мощности и т.п.);

тяжелый, когда Мс > 100% Мн (скребковые и ленточные конвейеры, погрузочные машины, подъемники и др.).

Пуск двигателя осуществляется с помощью специального пускового реостата, сопротивление которого уменьшается по мере разгона двигателя.

Полную величину пускового реостата можно определить как

Rn = R1 — Rдв, = 0,51 — 0,0784 = 0,432 Ом

Задача расчета пускового режима сводится к определению секций Rn1 — Rnт. шунтируемых в процессе разгона двигателя контактами контакторов ускорения К1 — Кт. Схема пуска ДТП с НВ приведена на рис. 7.

Рис. 7. Схема включения пусковых резисторов

Порядок расчета пусковых сопротивлений следующий.

Строим на отдельном графике естественную электромеханическую характеристику и наносим вертикальные линии, соответствующие токам переключения Imах, Iпер.

Максимальный ток переключения принимаем равным пусковому:

Imах = Iп= 2,2Iн = 2,2 * 410 = 902 А, а минимальный находим из соотношения Iпер = Imах/?1 = 902/1,6 = 563,8 А

Рис. 8. Построение пусковой диаграммы

электропривод экскаватор реостат

Читать еще:  В чем отличия 406 и 409 двигателя змз

При заданном числе пусковых ступеней (т = 2…6) коэффициент кратности токов переключения. Примем m = 4

где — относительная величина внутреннего сопротивления двигателя

— коэффициент кратности пускового и номинального токов якоря, Ом — определяется по паспорту двигателя.

Ток Ic1, соответствует моменту статической нагрузки при пуске под нагрузкой Р1

Для определения необходимо построить дополнительную кривую (рис. 6, б) задаваясь значениями скорости от 0,7 до 1,З.

Пересечение этой кривой с графиком (М) даёт нам численное значение . Мощность Р1 указывается в задании на КП в виде коэффициента.

Тогда необходимое число пусковых ступеней, Нм

Строим пусковую диаграмму, учитывая, что по мере разгона двигателя (движение по характеристике 1 0 вверх от точки Imax ток уменьшается и может стать меньше значения Ic1. при котором двигатель остановится. Во избежание этого при токе Iпер пусковое сопротивление резко уменьшают настолько (на величину Rn1), чтобы при той же скорости вращения ток снова возрос до Iтах и перешел на новую искусственную характеристику ( 0 — 2).

Процесс повторяется до тех пор, пока двигатель не выйдет на естественную характеристику ( 0 — е) и не начнет работу под нагрузкой в соответствии с графиком P(t).

Если прямая, проведенная из точки 4, принадлежащей последней реостатной ступени, не выйдет на естественную характеристику, построение следует повторить, изменив значение тока Iпер.

Определения пусковых сопротивлений графическим методом при т = 4.

Обозначим точки пересечения идеальной, естественной и искусственной характеристик с вертикалью, соответствующей току Iн, точками а, b, с, d, e, f.

Учитывая, что перепад скорости на любой из характеристик определяется как

где Rя — соответствующее суммарное сопротивление якорной цепи, для естественной характеристики примет вид

Соответственно для искусственных характеристик 1-4 имеем

Отношение перепадов скоростей:

Сопротивления ступеней при этом определим как

Из естественного перепада скорости найдём:

Из выражения для скорости холостого хода определим

Учитывая, чтои обозначив отношениев виде отношения

где- масштаб сопротивлений. Ом/мм.

Сопротивления пусковых секций реостата определяются также с помощью отрезков:

Правильность расчета выявляется соотношением

Rп1+Rп2+Rп3+RП4 = Яп =R1 — Rдв = 0,51 — 0,0784 = 0,432 Ом

Пусковые реостаты для двигателей средней и большой мощности изготавливаются в виде фехралевых или чугунных резисторов, из которых набираются нужные номиналы секций.

5. Расчет режимов торможения

Если якорю машины постоянного тока, работающей в двигательном режиме, сообщить дополнительное вращение в том же направлении от постоянного источника со скоростью выше скорости холостого хода, то ЭДС двигателя Е, сохраняя прежнюю полярность, превысит по абсолютной величине напряжение питания U, и будут иметь место соотношения

т.е. ток изменит свое направление на обратное, развиваемый им момент станет тормозным, а двигатель будет работать в режиме генератора с отдачей в сеть электроэнергии мощностью U*Iя. Это режим рекуперативного торможения, ему соответствует участок 0А электромеханической характеристики на рис. 9.

Рис. 9. Электромеханическая характеристика

Отданная в сеть энергия: кВтч

6. Расчёт и построение графиков переходных процессов ДПТ

с независимым возбуждением

Известно, что если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой из неподвижного состояния, то уравнение изменения скорости в функции времени имеет вид:

где c — установившееся значение скорости при нагрузке Mc.

При пуске вхолостую, когда Mс = О,

где 0 — скорость холостого хода.

Электромеханические постоянные времени двигателя при работе под нагрузкой и в режиме х.х.:

где JДВ — момент инерции двигателя;

Jн — приведенный к валу двигателя момент нагрузки, по условию КП

JH = 2 JДВ; в дальнейшем принимаем JДВ + Jн = J

Если в паспортных данных задан маховый момент двигателя GD2, то

При свободном пуске переходный процесс практически будет закончен через(3-4)Тмх.

При пуске ДПТ через ступенчатый реостат необходимо вычислить время разбега двигателя в каждой ступени:

i, -угловая скорость на ступени i при М = М|пах = (кФ)?max = =5,52*902=4979 Нм

i+1 -то же на ступени i + 1 при М = Мmax; ci — то же на ступени i при

Численные значения указанных параметров берутся из графика механических характеристик на рис. 10 и помещаются в табл. 6.1.

Мпер = (кФ)*Iпер = 5,52 * 563,8 = 3112 Нм

Мн = (кФ)*Iн = 5,52 * 410 = 2263 Нм; Мс = 2000 Нм

Рис. 10. График для определения параметров для расчета времени пуска

Таблица 6.1 Параметры для определения времени пуска

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector