Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы запуска электродвигателя постоянного тока

Способы запуска электродвигателя постоянного тока

Хорошие тяговые характеристики электрических машин постоянного тока сделали их неотъемлемым элементом большинства устройств промышленной и бытовой механизации. Но вместе с тем возникает и существенная проблема значительных пусковых токов, в сравнении с асинхронными электродвигателями, работающих на переменном напряжении. Именно поэтому многие специалисты детально изучают способы запуска электродвигателя постоянного тока, прежде чем включить агрегат.

Прямой пуск

Из всех электродвигателей постоянного тока основная градация при выборе способа их запуска должна учитывать мощность устройства.

В целом выделяют три вида пуска:

  • малой мощности;
  • средней;
  • большой мощности.

Для прямого запуска подойдут только маломощные электродвигатели, которые потребляют до 1кВт электроэнергии в сети. При прямых запусках электродвигателя все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это обуславливает возникновение максимального пускового тока из-за отсутствия естественной компенсации за счет ЭДС противодействия.

С физической точки зрения ситуация в обмотках ротора будет выглядеть следующим образом: в момент подачи напряжения сила тока в обмотках равна нулю, поэтому его значение будет определяться по формуле:

U – приложенная к выводам номинальное напряжение, Rобм – сопротивление катушки.

В этот момент величина токовой нагрузки электродвигателя постоянного тока является максимальной, он может отличаться от номинального значения в 1,5 – 2,5 раза. После этого протекание тока обуславливает генерацию ЭДС противодействия, которая компенсирует пусковую нагрузку до установки номинальной мощности, тогда ток станет:

В мощных устройствах сопротивление обмоток якоря может равняться 1 или 0,5 Ом, из-за чего ток при запуске электродвигателя может достигнуть 200 – 500 А, что в 10 – 50 раз будет превышать допустимые величины. Это, в свою очередь, может привести к термическому отпуску металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности должны вводиться в работу реостатным запуском или путем подачи заведомо пониженного напряжения, прямой пуск для них крайне опасен.

Пуск с помощью пускового реостата

В этом случае в цепь вводится переменное сопротивление, которое на начальном этапе обеспечивает снижение токовой нагрузки, пока вращение ротора не достигнет установленных оборотов. По мере стабилизации ампеража до стандартной величины в реостате уменьшается сопротивление от максимального значения до минимального.

Расчет электрической величины в этом случае будет производиться по формуле:

В лабораторных условиях уменьшение нагрузки может производиться вручную – посредством перемещения ползунка реостата. Однако в промышленности такой метод не получил широкого распространения, так как процесс не согласовывается с токовыми величинами. Поэтому применяется регулировка по току, по ЭДС или по времени, в первом случае задействуется измерение величины в обмотках возбуждения, во втором, на каждую ступень применяется выдержка времени.

Оба метода используются для запуска электродвигателей:

  • с последовательным;
  • с параллельным возбуждением;
  • с независимым возбуждением.

Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

Такой запуск электродвигателя осуществляется посредством включения и обмотки возбуждения, и якорной к напряжению питания электросети, друг относительно друга они располагаются параллельно. То есть каждая из обмоток электродвигателя постоянного тока находятся под одинаковой разностью потенциалов. Этот метод запуска обеспечивает жесткий режим работы, используемый в станочном оборудовании. Токовая нагрузка во вспомогательной обмотке при запуске имеет сравнительно меньший ток, чем обмотки статора или ротора.

Для контроля пусковых характеристик сопротивления вводятся в обе цепи:

Рис 1. Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

На начальном этапе вращения вала позиции реостата обеспечивают снижение нагрузки на электродвигатель, а затем их обратно выводят в положение нулевого сопротивления. При затяжных запусках выполняется автоматизация и комбинация нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов, пример такой схемы включения приведен на рисунке ниже:

Рис. 2. Ступенчатый пуск двигателя параллельного возбуждения

  • При подаче напряжения питания на электродвигатель ток, протекающий через рабочие обмотки и обмотку возбуждения, за счет магазина сопротивлений Rпуск1, Rпуск2, Rпуск3 нагрузка ограничивается до минимальной величины.
  • После достижения порогового значения минимума токовой величины происходит последовательное срабатывание реле K1, K2, K3.
  • В результате замыкания контактов реле K1.1 шунтируется первый резистор, рабочая характеристика в цепи питания электродвигателя скачкообразно повышается.
  • Но после снижения ниже установленного предела замыкаются контакты K2.2 и процесс повторяется снова, пока электрическая машина не достигнет номинальной частоты вращения.

Торможение электродвигателя постоянного тока может производиться в обратной последовательности за счет тех же резисторов.

Читать еще:  Шаговые двигатели классификация характеристики

Запуск ДПТ с последовательным возбуждением

На рисунке выше приведена принципиальная схема подключения электродвигателя с последовательным возбуждением. Ее отличительная особенность заключается в последовательном соединении катушки возбуждения Lвозбуждения и непосредственно мотора, переменное сопротивление Rякоря также вводится последовательно.

По цепи обеих катушек протекает одинаковая токовая величина, эта схема обладает хорошими параметрами запуска, поэтому ее часто используют в электрическом транспорте. Такой электродвигатель запрещено включать без усилия на валу, а регулирование частоты осуществляется в соответствии с нагрузкой.

Пуск ДПТ с независимым возбуждением

Подключение электродвигателя в цепь с независимым возбуждением производится путем ее запитки от отдельного источника.

Рис. 4. Запуск ДПТ с независимым возбуждением

На схеме приведен пример независимого подключения, здесь катушка Lвозбуждения и сопротивление в ее цепи Rвозбуждения получают питание отдельно от обмоток двигателя током независимого устройства. Для обмоток двигателя также включается регулировочный реостат Rякоря. При этом способе запуска машина постоянного тока не должна включаться без нагрузки или с минимальным усилием на валу, так как это приведет к нарастанию оборотов и последующей поломке.

Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Система пуска двигателя. Назначение и устройство

Система пуска представляет собой комплекс устройств, пред­назначенных для принудительного вращения коленчатого вала при пуске двигателя. Различают системы пуска инерционные, пневматические, гид­ропневматические, электрические и механические (ручные и с по­мощью вспомогательного двигателя внутреннего сгорания). В ос­новном применяют электрическую (электростартерную) систему, которая лучше остальных систем отвечает перечисленным ранее требованиям. Электрическая система состоит из аккумуляторной батареи, стартера, механизма привода, цепи управления и средств облегчения пуска. Механизм привода служит для соединения стартера с основным двигателем и разъединения их в начале работы основного двигате­ля. Механизм привода должен обеспечивать безударное включе­ние шестерен, пусковую частоту вращения коленчатого вала, ввод шестерни стартера в зацепление раньше или одновременно с по­дачей тока в обмотки электродвигателя, отключение стартера и вывод шестерен из зацепления в начале работы основного двига­теля. На высокую частоту вращения стартер не рассчитан —- он выйдет из строя. Для разъединения стартера и основного двигателя устанав­ливают муфты свободного хода (МСХ).Электр. управление стартером в современных автомоби­лях почти везде дистанционное. При таком управлении электро­двигатель стартера соединяется с аккумуляторной батареей с по­мощью тягового реле стартера. Электростартер состоит из объединен­ных в одном агрегате электродвигателя, механизма привода и сис­темы управления. Средства облегчения пуска:

1) повышение характеристик электропусковой системы:

— предпусковой подзаряд;-вспомогательные источники питания;

2) средства подогрева:

— свечи накаливания;- электрофакельные подогреватели;

Система зажигания. Назначение и устройство контактной системы зажигания (ВАЗ-2101)

Система зажигания предназначена для принудительного вос­пламенения рабочей смеси в камере сгорания бензиновых двига­телей точно в заданный момент времени.

Состав классической контактной системы зажигания: источник энергии постоянного тока (аккумулятор или генера­тор), прерыватель, конденсатор, катушка зажигания и искровые свечи. Эти элементы составляют две цепи: первичную и вторич­ную. Первичная цепь: источник энергии — прерыватель — первичная обмоткакатушки зажигания и конденсатор , подключенный параллельно контактам прерывателя. Вторичная цепь: вторичная обмотка катушки зажигания — искровые свечи.

4 типа пуска электродвигателя

Эксплуатация асинхронных электрических двигателей тесно связана с необходимостью ограничения пусковых токов для сохранности моторов. Ограничение величины пусковых токов осуществляется в ходе выбора той или иной схемы запуска электродвигателя. На практике широко используются следующие типы запуска двигателя:

  • прямой пуск;
  • плавный пуск;
  • звезда-треугольник;
  • частотное регулирование.

Рассмотрим каждый из представленных выше способов пуска асинхронного электродвигателя более подробно.

Прямой пуск

Это наиболее популярный способ включения асинхронного электрического двигателя. Требуется всего одно действие – включение мотора в электросеть на зафиксированной частоте и номинальном напряжении тока. После прямого запуска электромотор начинает набирать обороты с высокой скоростью. Главное достоинство этой схемы – выгода с экономической точки зрения. Прямой пуск можно выполнять без использования иных устройств, на установку которых нужны дополнительные средства. Есть у этого типа запуска и недостатки.

Читать еще:  Двигатель 2wd что это

Прямой пуск подходит исключительно для маломощных моторов, т. к. их пусковые токи не настолько большие, как у более мощных собратьев (моторов, приводов и т.д.). Тем не менее, даже эти токи оказывают большую нагрузку на электрическую сеть, ведь они могут в 10 и более раз превышать номинальные, что негативно сказывается на кабелях, питающих мотор, и на электросети в целом. Высокие токи плохо влияют и на обмотку самого мотора

Плавный пуск

Плавное включение электрического мотора возможно при наличии устройства плавного пуска (софтстартера). Его задачей является удержание параметров двигателя в безопасных рамках на протяжении всего времени запуска. Такое устройство исключает перегрев мотора, разрушение обмоток и негативное воздействие на питающую сеть.

Можно использовать софтстартеры механического и электрического, а также комбинированного типа. Первые имеют вид жидкостных муфт, тормозных колодок либо блокировок, использующих силу магнетизма. Они имеют простую конструкцию и отличаются высокой надежностью, однако имеют ограниченный функционал. Устройства электрического типа позволяют регулировать параметры мотора в ходе пуска более широко и постепенно.

Звезда-треугольник

Схема «звезда-треугольник» подразумевает двухэтапное безопасное подключение электрического двигателя:

  1. Сперва мотор запускается в рамках схемы «Звезда», которая подразумевает использование низких пусковых токов. Некоторое время двигатель питается по этой схеме и плавно набирает обороты.
  2. После набора определенного числа оборотов в минуту мотор переключается на схему «Треугольник», которая требует для работы высокие пусковые токи. Здесь двигатель выходит на проектную мощность.

Для реализации данной схемы пуска потребуется трехполюсный выключатель, три контактора, тепловое реле и реле времени. Преимущества этого типа запуска аналогичны преимуществам плавного пуска, описанного выше.

Частотное регулирование

Под частотным регулированием понимание использование частотно-управляемого привода. Данное устройство регулирует частоту вращения ротора электромотора. В конструкцию частотного преобразователя входит инвертор и выпрямитель. К преимуществам запуска двигателя через частотное регулирование относится большой выбор значений для регулировки количества оборотов, увеличение ресурса мотора, максимальный пусковой момент и экономия электрической энергии по сравнению с другими способами запуска мотора.

Недостатки у частотного регулирования также имеются. Это сравнительно высокая цена преобразователей для мощных моторов, а также высокий уровень помех, которые наблюдаются поблизости от этих устройств.

Система воздушного пуска двигателя

Система воздушного пуска предназначена для прокручивания коленчатого вала при пуске двигателя сжатым воздухом (основной способ пуска).

Система представляет собой часть общей системы пневмооборудования машины.

Давление воздуха в баллоне 150 кгс/см 2

Минимальное давление воздуха в баллоне,

при котором обеспечивается надежный

— летом не менее 45 кгс/см 2

— зимой 80 кгс/см 2

Максимальное давление в баллоне 165 кгс/см 2

Система воздушного пуска двигателя (рис 2.54) состоит из:

Воздушный баллон служит для обеспечения запаса сжатого воздуха (Р = 150кгс/см 2 ). Емкость баллона 5 л.

Воздушный баллон установлен в отделении управления, у левого борта, и крепится двумя хомутами к днищу машины.

В горловину корпуса баллона ввернут вентиль, открывающийся вращением маховичка против часовой стрелки. При запуске двигателя вентиль должен быть открыт, при остановке двигателя на время более 2-х часов – закрыт. Заправка баллона сжатым воздухом осушествляется при работающем двигателе компрессором, по мере снижения давления до 130 кгс/см 2 .

В машине предусмотрена возможность заправки баллона от внешнего источника сжатым воздухом через штуцер, расположенный в отделении управления, над шитком приборов, в правом верхнем углу. На корпусе баллона выбиты цифры даты проверки его котлонадзором (месяц и год проверки). Срок очередной проверки через 5 лет.

Рис. 2.54. Система воздушного пуска двигателя:

1 — редукторы пневмосистемы; 2 — воздушный фильтр; 3 — распределительная коробка; 4 — пусковые клапаны; 5 — перегородка силового отделения; 6 — спускная пробка маслоотстойника; 7 — воздушный баллон; 8 — вентиль; 9 — электропневмоклапан; 10 — распределительная коробка; 11 — отстойник; 12 — воздухораспределитель; 13 — обратный клапан на трубопроводе к воздухораспределителю; 14 — обратный клапан на трубопроводе к электропневмоклапану; 15 — кран ручного запуска.

При открытом вентиле воздух из баллона поступает в редуктор снижения давления ИЛ611-150-65-К и под давлением 70 кгс/см 2 поступает в электропневмоклапан.

Электропневмоклапан ЭК-48 (рис. 2.55) служит для дистанционного управления подачей сжатого воздуха из баллона к воздухораспределителю. Он установлен в отделении управления, на левом борту (верхний электропневмоклапан).

Читать еще:  Что отключает блокировка двигателя

Электропневмоклапан представляет собой цилиндрический корпус, в который ввернуты два штуцера: впускной (торцевой) и выпускной (боковой). В корпусе помещен клапан, перекрывающий впускное отверстие. К корпусу крепится электромагнит, сердечник которого соединен с клапаном. При включении электромагнита (нажатии на кнопку «ПУСК ВОЗД.») сердечник втягивается, перемещая клапан. При этом впускное и выпускное отверстия соединяются между собой и воздух поступает в маслоотстойник. Клапан может открыться вручную рычагом на корпусе электропневмоклапана.

Рис.2.55. Электропневмоклапан ЭК-48:

1 — электромагнит; 2 — пружина; 3 — рычаг; 4 — поршень; 5 — выпускной клапан; 6 — выпускной штуцер; 7 — сервоклапан; 8 — впускной клапан; 9 — впускной штуцер.

Маслоотстойник предназначен для улавливания конденсата влаги и капель масла, содержащихся в воздухе, поступающем из компрессора. Он крепится к стойке на перегородке силового отделения. Маслоотстойник представляет собой полый цилиндр, в верхней части имеется два штуцера (подвода и отвода воздуха), а между ними внутри приварена планка. Воздух, проходя от входного к выходному штуцеру, огибает планку, меняя направление движения. При этом частицы масла центробежной силой отбрасываются на стенки корпуса и стекают на дно его. Для слива отстоя в нижней части корпуса имеется отверстие, закрываемое пробкой. Очищенный от масла воздух проходит обратный клапан и поступает в воздухораспределитель.

Обратный клапан предназначен для предотвращения попадания отработавших газов в трубопроводы и приборы пневмосистемы во время работы двигателя в случае зависания одного или нескольких пусковых клапанов, а также для предотвращения попадания масла в систему пневмооборудования из воздухораспределителя двигателя.

Воздухораспределитель (рис. 2.56) служит для распределения воздуха по цилиндрам двигателя в порядке их работы. Он установлен на левом блоке цилиндров со стороны маховика.

Воздухораспределитель состоит из алюминиевого корпуса, в котором просверлено 6 отверстий, соединенных трубопроводами с цилиндрами двигателя. Спереди к корпусу крепится колпак, имеющий входное отверстие для подвода сжатого воздуха. В корпусе установлен распределительный диск, имеющий серповидное отверстие (окно). Диск валиком соединен с шестерней механизма передач двигателя. Окно в любом положении диска совпадает с одним из каналов корпуса.

Сжатый воздух, поступая в полость колпака, через окно диска в корпусе поступает в один из цилиндров. При действии воздуха на поршень

Рис. 2.56. Воздухораспределитель:

1 — распределительный диск; 2 — регулировочная муфта; 3 — тарелка; 4 — гайка; 5 — шайба; 6 — штуцер; 7 — колпак; 8 — кольцо стопорное; 9 — пружина; 10 — валик воздухораспределителя.

происходит проворот коленчатого вала. При этом диск, поворачиваясь, последовательно сообщает окно с каждым из цилиндров, в порядке их работы, чем достигается непрерывное вращение коленчатого вала.

Пусковые клапаны (рис. 2.57) служат для впуска сжатого воздуха в цилиндры при пуске и предотвращают проход отработавших газов в систему воздушного запуска. Они ввернуты в головки блоков цилиндров под впускными коллекторами и соединены трубопроводами с каналами воздухораспределителя. От каждого гнезда клапана просверлен сквозной канал в камеру сгорания. Пусковой клапан представляет собой цилиндрический корпус, в котором установлен обратный клапан тарельчатого типа.

Рис. 2.57. Пусковой клапан:

1 — тарельчатый клапан; 2 — корпус; 3 — уплотнительные кольца; 4 — колпачок; 5 — пружина; 6 — гайка; 7 — стержень клапана; а — радиальное отверстие.

Воздушные трубопроводы изготовлены из стальных цельнотянутых трубок, на концах которых приварены поворотные угольники. Трубки объединены в две группы – по три трубки в каждой. Каждая группа стянута хомутами, которыми крепится к верхней части блок-картера. Концы трубок с одной стороны зажимами присоединяются к воздухораспределителю, с другой – к пусковым клапанам.

Работа системы

При открытии вентиля баллона сжатый воздух под давлением 150 кгс/см 2 из баллона поступает в распределительную коробку, проходит через войлочный фильтр в редукторы, где давление снижается до 70 кгс/см 2 , и далее через распределительную коробку подходит к электропневмоклапану.

При нажатии на кнопку «ПУСК ВОЗД.» или на рычожок элект-ропневмоклапана клапан открывается и воздух через маслоотстойник, обратный клапан поступает в воздухораспределитель. Из воздухораспределителя воздух попадает через пусковые клапаны в цилиндры двигателя, обеспечивая раскрутку коленчатого вала. При оборотах коленчатого вала 100-I50 об/мин происходит пуск двигателя.

При неисправности системы воздушного пуска применяется пуск двигателя электростартером (вспомогательный способ запуска).

Дата добавления: 2016-10-26 ; просмотров: 15410 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector