Торможение двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением и тормозные характеристики

Как видно из характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, у него не может быть генераторного торможения, так как отсутствует точка пересечения с осью скорости и не может быть торможения противовключением (силовой спуск), так как отсутствует точка короткого замыкания . Таким образом, у двигателя с последовательным возбуждением возможны два способа торможения: реостатное и противовключением путем изменения полярности на якоре двигателя.

Реостатное торможение

Реостатное торможение осуществляется двумя способами: с независимым возбуждением и самовозбуждением.

При реостатном торможении с независимым возбуждением обмотка возбуждения отключается от якоря и замыкается на независимый источник питания, а обмотка якоря замыкается на активное сопротивление. Тормозные характеристики будут иметь такой же вид, как и у двигателей с независимым возбуждением.

При торможении самовозбуждением обмотку возбуждения с помощью системы управления двигателем надо переключить таким образом, чтобы ток в обмотке возбуждения имел то же направление, что и в двигательном режиме.

Схема торможения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением методом самовозбуждения.

Тормозные характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Из сравнения тормозных характеристик видно, что в режиме торможения самовозбуждением время торможения будет больше, чем в режиме торможения с независимым возбуждением.

Торможение противовключением при изменении полярности на якоре двигателя

Схема торможения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением методом противовключения при изменении полярности якоря двигателя.

При замене полярности на зажимах якоря одновременно с системой управления нужно переключить обмотку возбуждения таким образом, чтобы направление тока в ней осталось таким же, как было в двигательном режиме.

Отрезок b-c – тормозная характеристика при торможении противовключением, и если в точке c двигатель не отключить от сети, то произойдет реверс.

Источник

Пуск, реверсирование и торможение двигателей постоянного тока

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(M н) и n = f2 (I я ) 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.

Реверсирование — изменение направления вращения двигателя — производится путем изменения направления действия вращающего момента. Для этого требуется изменить направление магнитного потока двигателя постоянного тока, т. е. переключить обмотку возбуждения или якорь, при этом в якоре будет протекать ток другого направления. При переключении и цепи возбуждения, и якоря направление вращения останется прежним.

Обмотка возбуждения двигателя параллельного возбуждения имеет значительный запас энергии: постоянная времени обмотки составляет секунды для двигателей больших мощностей. Значительно меньше постоянная времени обмотки якоря. Поэтому для того чтобы реверсирование проходило возможно быстрее, производится переключение якоря. Только там, где не требуется быстродействия, можно выполнять реверсирование путем переключения цепи возбуждения.

Реверсирование двигателей последовательного возбуждения можно производить переключением или обмотки возбуждения, или обмотки якоря, так как запасы энергии в обмотках возбуждения и якоря невелики и их постоянные времени относительно малы.

При реверсировании двигателя с параллельным возбуждением якорь сперва отключается от источника питания и двигатель механически тормозится или переключается для торможения. После окончания торможения якорь переключается, если он не был переключен в процессе торможения, и выполняется пуск при другом направлении вращения.

В такой же последовательности производится и реверсирование двигателя последовательного возбуждения: отключение — торможение — переключение — пуск в другом направлении. У двигателей со смешанным возбуждением при реверсировании следует переключить якорь либо последовательную обмотку вместе с параллельной.

Торможение необходимо для того, чтобы уменьшить время выбега двигателей, которое при отсутствии торможения может быть недопустимо велико, а также для фиксации приводимых механизмов в определенном положении. Механическое торможение двигателей постоянного тока обычно производится при наложении тормозных колодок на тормозной шкив. Недостатком механических тормозов является то, что тормозной момент и время торможения зависят от случайных факторов: попадания масла или влаги на тормозной шкив и других. Поэтому такое торможение применяется, когда не ограничены время и тормозной путь.

В ряде случаев после предварительного электрического торможения при малой скорости можно достаточно точно произвести остановку механизма (например, подъемника) в заданном положении и зафиксировать его положение в определенном месте. Такое торможение применяется и в аварийных случаях.

Электрическое торможение обеспечивает достаточно точное получение требуемого тормозящего момента, но не может обеспечить фиксацию механизма в заданном месте. Поэтому электрическое торможение при необходимости дополняется механическим, которое входит в действие после окончания электрического.

Электрическое торможение происходит, когда ток протекает согласно с ЭДС двигателя. Возможны три способа торможения.

Торможение двигателей постоянного тока с возвратом энергии в сеть. При этом ЭДС Е должна быть больше напряжения источника питания UС и ток будет протекать в направлении ЭДС, являясь током генераторного режима. Запасенная кинетическая энергия будет преобразовываться в электрическую и частично возвращаться в сеть. Схема включения показана на рис. 2, а.

Рис. 2. Схемы электрического торможения двигателей постоянного тока: я — с возвратом энергии в сеть; б — при противовключении; в — динамическое торможение

Торможение двигателя постоянного тока может быть выполнено, когда уменьшается напряжение источника питания так, что Uc

Торможение при противовключении выполняется путем переключения вращающегося двигателя на обратное направление вращения. При этом ЭДС Е и напряжение Uc в якоре складываются, и для ограничения тока I следует включать резистор с начальным сопротивлением

где Imах — наибольший допустимый ток.

Торможение связано с большими потерями энергии.

Динамическое торможение двигателей постоянного тока выполняется при включении на зажимы вращающегося возбужденного двигателя резистора rт (рис. 2, в). Запасенная кинетическая энергия преобразуется в электрическую и рассеивается в цепи якоря как тепловая. Это наиболее распространенный способ торможения.

Схемы включения двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения: а — схема включения двигателя, б — схема включения при динамическом торможении, в — схема для противовключения.

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

Тормозные режимы работы двигателя с последовательным возбуждением

Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением в электроприводах работают как в двигательном, так и в тормозных режимах. В отличие от двигателя с параллельным возбуждением генераторный режим с отдачей энергии в сеть для двигателей с последовательным возбуждением неприменим, так как для перехода в этот режим, как видно из механических характеристик (рис. 1), потребовалась бы недопустимо высокая скорость вращения. Основным, наиболее легко осуществимым, является тормозной режим противовключения .

В приводах машин с потенциальными статическими моментами (например, подъемные лебедки) перевод из двигательного режима в противовключение производится введением добавочного сопротивления в цепь якоря (точка А). Момент двигателя уменьшается, и под действием статического момента, создаваемого грузом, двигатель начнет вращаться в сторону, противоположную действию его момента. Груз будет опускаться (точка С).

Для торможения электрических машин с реактивным (без запаса потенциальной энергии) статическим моментом применяется переключение обмоток на обратное вращение (реверс). Все, что было сказано выше в отношении изображения характеристик в этом и других режимах двигателя с независимым возбуждением, в равной степени относится и к двигателю с последовательным возбуждением.

Рис. 1. Схемы включения и механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

Режим электродинамического торможения двигателя последовательного возбуждения осуществляется двумя путями: с независимым возбуждением и с самовозбуждением. При независимом возбуждении обмотка возбуждения подключается к сети через ограничивающее сопротивление, а якорь, отключенный от сети, включается на тормозное сопротивление. Магнитный поток в этом случае будет постоянным, а режим работы двигателя и механические характеристики будут соответствовать аналогичному электродинамическому торможению двигателя с параллельным возбуждением.

Иногда при динамическом торможении применяют самовозбуждение, то есть якорь, отключенный от сети, замыкают на тормозное сопротивление, заставляя двигатель работать в режиме генератора с самовозбуждением. При этом необходимо переключить концы обмоток якоря или возбуждения, тогда ток генераторного режима будет усиливать поток остаточного магнетизма, иначе самовозбуждения не произойдет.

При малых скоростях двигатель также не возбуждается. Начинаясь при некотором значении скорости, процесс самовозбуждения происходит очень быстро, что вызывает скачкообразное нарастание тормозного момента; в результате этого механическая часть привода испытывает удар.

Подобные явления обычно нежелательны, поэтому самовозбуждение применяют в случае аварийного торможения. Режим самовозбуждения не требует питания обмоток от сети.

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