Приводы и двигатели постоянного тока

Принцип работы

Двигатели постоянного тока

На статоре находится индукторная обмотка (обмотка возбуждения), на которую подаётся постоянный ток — в результате создаётся постоянное магнитное поле (поле возбуждения). В двигателях с постоянными магнитами поле возбуждения создаётся постоянными магнитами.

В обмотку ротора (якорная обмотка) также подаётся постоянный ток, на который со стороны магнитного поля статора действует сила Ампера — создаётся вращающий момент, который поворачивает ротор на 90 электрических градусов, после чего щёточно-коллекторный узел коммутирует обмотки ротора – вращение продолжается.

По способу возбуждения двигатели постоянного тока делятся на четыре группы:

• С независимым возбуждением — обмотка возбуждения питается от независимого источника
• С параллельным возбуждением — обмотка возбуждения включается параллельно источнику питания обмотки якоря
• С последовательным возбуждением — обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря
• Со смешанным возбуждением — у двигателя есть две обмотки: параллельная и последовательная.

Пуск двигателя постоянного тока

При прямом пуске ток якоря может на порядок превышать номинальный, поэтому при пуске в цепь якоря вводится пусковое сопротивление пусковой реостат. Для плавного пуска реостат делают ступенчатым — в первый момент включаются все ступени (максимальное сопротивление), по мере разгона двигателя растёт противо-ЭДС, ток якоря уменьшается — ступени выключаются одна за другой.

Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока

• Скорость ниже номинальной регулируется напряжением на якоре (мощность при этом пропорциональна скорости, момент неизменен)
• Скорость выше номинальной регулируется током обмотки возбуждения — чем слабее поле возбуждения, тем выше скорость (момент падает при постоянной мощности)

Регулирование питания якоря и обмотки возбуждения осуществляется с помощью тиристорных преобразователей (приводов постоянного тока).

Преимущества и недостатки двигателей постоянного тока

Преимущества:

• Практически линейные характеристики двигателя:
  • механическая характеристика (зависимость частоты от момента)
  • регулировочная характеристика (зависимость частоты от напряжения якоря)
• Просто регулировать частоту вращения в широких пределах
• Большой пусковой момент
• Компактный размер.

Недостатки:

• Дополнительные расходы на профилактическое обслуживание коллекторно-щёточных узлов
• Ограниченный срок службы из-за износа коллектора
• Дороже асинхронных двигателей.

Как выбрать

Выбор двигателя постоянного тока

• Высота оси
• Номинальное напряжение якоря
• Номинальное напряжение возбуждения
• Номинальная частота вращения
• Номинальная мощность
• Номинальный момент
• Номинальный ток якоря
• Мощность возбуждения
• Максимальная частота вращения при понижении поля (выше этой скорости падает мощность)
• Предельно допустимая рабочая скорость (выше этой скорости начинается механическое разрушение)
• КПД
• Момент инерции
• Степень защиты IP
• Степень виброустойчивости (прессы и т.п.)
• Класс изоляции (для работы от преобразователя не ниже F)
• Температура окружающей среды (для работы при отрицательных температурах в условиях русской зимы требуется специальное исполнение: смазка, вал из специальной стали и т.п.)
• Высота установки над уровнем моря (выше 1000 метров падают характеристики)
• Конструктивное исполнение по способу монтажа электродвигателей
  • Маслоуплотнённый фланец для присоединения редуктора
• Положение клеммной коробки (справа, сверху и т.д.)
• Тип принудительного охлаждения:
  • Конвекционное: воздушный фильтр, контроль расхода воздуха, встроенный (направление обдува) или внешний (подключение труб) вентилятор
  • Через теплообменник
• Классификация методов охлаждения электрических двигателей
• Окраска
• Подшипники
  • Качения (радиально-упорные)
  • Усиленные подшипники для повышенных радиальных нагрузок на валу
  • С пополнением смазки
  • Для подключения редуктора
• Вал двигателя
  • Со шпоночным пазом
• Датчик скорости
  • Тахогенератор
  • Энкодер
• Тормоз
• Контроль износа щёток
  • Окошко для визуального контроля
  • Микропереключатель ограничения остаточной длины щёток
• Контроль нагрева двигателя
  • Термисторная защита – контроль граничных значений (предупреждение, отключение)
  • Непрерывный контроль температуры при помощи датчика KTY
• Подогрев остановленного двигателя (против образования конденсата)
• Уровень шума.

Выбор преобразователя постоянного тока

• Режим работы:
  • Одноквадрантный (1Q) — нереверсивный
  • Четырёхквадрантный (4Q) — реверсивный.

  Выход:

• Номинальное постоянное напряжение (якоря двигателя)
• Номинальный постоянный ток якоря
• Перегрузочная способность по току
• Номинальная мощность
• Мощность потерь (рассеиваемая мощность) при номинальном токе
• Номинальное постоянное напряжение обмотки возбуждения (напряжение поля)
• Номинальный постоянный ток обмотки возбуждения (ток поля)
• Панель оператора (съёмная, хранение параметров, поддержка русского языка)
• Коммуникационный интерфейс для обмена данными с PLC, HMI (PROFIBUS и др.)
• Точность регулирования
• Встроенные ПИД-регуляторы
• Встроенные функции логического контроллера
• Сигнальные (дискретные и аналоговые) входы-выходы.

Источник

Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификация

Ток, протекающий в обмотке возбуждения основных полюсов, создает магнитный поток . Электрические машины постоянного тока следует различать по способу возбуждения и схеме включения обмотки возбуждения.

Генераторы постоянного тока могут выполняться с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Следует заметить, что теперь применение в качестве источников энергии генераторов постоянного тока очень ограничено.

Обмотка возбуждения генератора постоянного тока с независимым возбуждением получает питание от независимого источника — сети постоянного тока, специального возбудителя , преобразователя и др. (рис. 1, а). Эти генераторы применяются в мощных системах, когда напряжение возбуждения должно быть выбрано отличным от напряжения генератора, в системах регулирования скорости вращения двигателей, которые питаются от генераторов и других источников.

Значение тока возбуждения мощных генераторов составляет 1,0—1,5% от тока генераторов и до десятков процентов для машин мощностью порядка десятков ватт.

Рис. 1. Схемы генераторов постоянного тока: а — с независимым возбуждением; б — с параллельным возбуждением; в — с последовательным возбуждением; г — со смешанным возбуждением П — потребители

У г енератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора (смотрите рис. 1,б). Ток якоря I я равен сумме токов нагрузки I п и тока возбуждения I в: I я = I п + I в

Генераторы выполняются обычно для средних мощностей.

Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением включена последовательно в цепь якоря и обтекается током якоря (рис. 1, в). Процесс самовозбуждения генератора протекает очень бурно. Такие генераторы практически не используются. В самом начале развития энергетики применялась система передачи энергии с последовательно включенными генераторами и двигателями последовательного возбуждения.

Генератор со смешанным возбуждением имеет две обмотки возбуждения — параллельную ОВП и последовательную ОВС обычно с согласным включением (рис. 1, г). Параллельная обмотка может быть включена до последовательной («короткий шунт») или после нее («длинный шунт»). МДС последовательной обмотки обычно невелика и рассчитана только на компенсацию падения напряжения в якоре при нагрузке. Такие генераторы теперь также практически не применяются.

Схемы возбуждения двигателей постоянного тока подобны схемам для генераторов. Двигатели постоянного тока большой мощности выполняются обычно с независимым возбуждением . У двигателей параллельного возбуждения обмотка возбуждения получает питание от того же источника энергии, что и двигатель. Обмотка возбуждения включается непосредственно на напряжение источника энергии, чтобы не сказывалось влияние падения напряжения в пусковом сопротивлении (рис. 2).

Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Ток сети Ic составляется из тока якоря I я и тока возбуждения I в.

Схема двигателя последовательного возбуждения подобна схеме на рис. 1, в. Благодаря последовательной обмотке вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей параллельного возбуждения, при этом скорость вращения уменьшается. Это свойство двигателей определяет их широкое применение в приводах электровозной тяги: в магистральных электровозах, городском транспорте и др. Падение напряжения в обмотке возбуждения при номинальном токе составляет единицы процентов от номинального напряжения.

Двигатели смешанного возбуждения из-за наличия последовательной обмотки в некоторой мере имеют свойства двигателей последовательного возбуждения. В настоящее время они практически не применяются. Двигатели параллельного возбуждения иногда выполняются со стабилизирующей (последовательной) обмоткой, включаемой согласно с параллельной обмоткой возбуждения, для обеспечения более спокойной работы при пиках нагрузки. МДС такой стабилизирующей обмотки невелика — единицы процентов от основной МДС.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Классификация электродвигателей постоянного тока (ЭПТ) по способу возбуждения

ДПТ конструктивно состоит из двух основных частей: подвижной части (якоря) и неподвижной части (статора), в которой находится обмотка возбуждения двигателя. Двигатель питается постоянным напряжением. В зависимости от способа включения обмотки возбуждения различают 4 основных типа электродвигателей.

1. ДПТ с независимым возбуждением (рис. 3.1, а). В данном случае источники питания цепи якоря двигателя и цепи обмотки возбуждения (ОВ) являются разными, иногда с разным уровнем напряжения. В связи с этим поведение тока возбуждения не зависит от цепи якоря (при пренебрежении влиянием реакции якоря), что при неизменности тока возбуждения делает характеристики двигателя линейными.

2. При параллельном способе включения обмотки возбуждения и якоря включают в одну сеть параллельно друг другу (рис. 3.1, б). При условии наличия сети бесконечной мощности напряжение на зажимах обмоток остаётся постоянным и характеристики ДПТ с ПВ аналогичны характеристикам ДПТ с НВ. Поэтому часто ограничиваются рассмотрением ДПТ с независимым возбуждением.

а	б
в
Рис. 3.1. Схемы включения двигателя с независимым (а), параллельным (б) и последовательным (в) возбуждением

3. У ДПТ с последовательным возбуждением имеется последовательная (сериесная) обмотка, которая включается последовательно с обмоткой якоря двигателя (рис. 3.1, в). Такое включение приводит к тому, что поток, создаваемый ОВ, зависит от тока двигателя, который в процессе работы и переходных процессов подвергается значительным изменениям. Данный тип двигателя обладает нелинейной механической характеристикой.

4. ДПТ со смешанным возбуждением. В этом случае двигатель имеет две обмотки возбуждения: последовательную и параллельную, и результирующий магнитный поток складывается из двух составляющих. Подключение цепи якоря выполняется так же, как на рис. 3.1, в, а обмотки возбуждения, как на рис. 3.1, а, б.

Дата добавления: 2016-12-26 ; просмотров: 1664 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Классификация двигателей по способу возбуждения

Свойства и характеристики двигателей постоянного тока существенно зависят от того, как меняется магнитный поток двигателей при изменении их механической нагрузки. Характер изменения магнитного потока зависит в свою очередь от числа и способа включения обмоток возбуждения, т. е. от способа возбуждения двигателей. В зависимости от способа возбуждения различают:

двигатели независимого возбуждения;

двигатели параллельного возбуждения (ранее шунтовые);

двигатели последовательного возбуждения (ранее сериесные);

двигатели смешанного возбуждения (ранее компаундные).

Двигатели независимого возбуждения находят применение, когда обмотки якоря и возбуждения должны получать питание от различных источников постоянного тока. Это может быть в случае использования двигателей значительной мощности, обмотку якоря которых изготовляют обычно на более высокое напряжение, чем обмотку возбуждения. Кроме того, раздельное питание обмоток якоря и возбуждения применяется для расширения диапазона регулирования частоты вращения и улучшения качества переходных процессов пуска, торможения и реверса двигателей.

При изложении материала сначала будут рассмотрены свойства и характеристики двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения, получающих питание от источника (от сети) с неизменным напряжением, а далее, в конце § 9.18,— свойства и характеристики двигателя независимого возбуждения, обмотка якоря которого питается от источника с изменяемым напряжением.

Для более четкого представления о том, чем отличаются двигатели параллельного, последовательного и смешанного возбуждения, будем рассматривать их совместно, предполагая для удобства сравнения, что различные двигатели имеют одинаковое номинальные данные (в частности, номинальные магнитные потоки Фном, токи якоря Iя,ном , моменты Мном и частоты вращения nном).

Классификация и принцип работы машин переменного тока. Конструкция трехфазных асинхронных двигателей. Принцип действия, скольжение.

Источник