Пуск, реверсування і гальмування двигунів постійного струму
Пусковий реостат виконується з дроту або стрічки з високим питомим опором, розділених на секції. Проводи приєднуються до мідним кнопковим або плоским контактам в місцях переходу від однієї секції до іншої. За контактам переміщається мідна щітка поворотного важеля реостата. Реостати можуть мати й інше виконання. Струм збудження при пуску двигуна з паралельним збудженням встановлюється відповідним нормальній роботі, ланцюг збудження включається прямо на напругу мережі, щоб не було зменшення напруги, обумовленого падінням напруги в реостате (див. Рис. 1).
Необхідність мати нормальний потік збудження пов'язана з тим, що при пуску двигун повинен розвивати якомога більший допустимий момент Мем, необхідний для забезпечення швидкого розгону. Пуск двигуна постійного струму виробляється при послідовному зменшенні опору реостата, зазвичай - шляхом перекладу важеля реостата з одного нерухомого контакту реостата на інший і виключення секцій; зменшення опору може проводитися і шляхом замикання накоротко секцій контакторами, що спрацьовують за заданою програмою.
При пуску вручну або автоматично ток змінюється від максимального значення, рівного 1,8 -2,5-кратному номінальному на початку роботи при даному опір реостата, до мінімального значення, рівного 1,1 - 1,5-кратному номінальному в кінці роботи і перед перемиканням на інше положення пускового реостата. Струм якоря після включення двигуна при опорі реостата rп становить
де Uс - напруга мережі.
Після включення починається розгін двигуна, при цьому виникає протидії ЕРС Е і зменшується струм якоря. Якщо врахувати, що механічні характеристики n = f1 (M н) і n = f2 (I я) практично лінійні, то при розгоні збільшення швидкості обертання буде відбуватися за лінійним законом в залежності від струму якоря (рис. 1).
Мал. 1. Діаграма пуску двигуна постійного струму
Пускова діаграма (рис. 1) для різних опорів в ланцюзі якоря являє собою відрізки лінійних механічних характеристик. При зменшенні струму якоря I я до значення Imin вимикається секція реостата з опором r1 і струм зростає до значення
де E1 - ЕРС в точці А характеристики; r1-опір виключається секції.
Потім знову відбувається розгін двигуна до точки В, і так далі аж до виходу на природну характеристику, коли двигун буде включений прямо на напругу Uc. Пускові реостати розраховані по нагріванню на 4 -6 пусків підряд, тому потрібно стежити, щоб в кінці пуску пусковий реостат був повністю виведений.
При зупинці двигун відключається від джерела енергії, а пусковий реостат повністю включається - двигун готовий до наступного пуску. Для усунення можливості появи великих ЕРС самоіндукції при розриві ланцюга збудження і при її відключенні ланцюг може замикатися на розрядний опір.
У регульованих приводах пуск двигунів постійного струму виробляється шляхом поступового підвищення напруги джерела живлення так, щоб струм при пуску підтримувався в необхідних межах або зберігався протягом більшої частини часу пуску приблизно незмінним. Останнє можна здійснити шляхом автоматичного управління процесом зміни напруги джерела живлення в системах із зворотними зв'язками.
Пуск двигунів постійного струму з послідовним збудженням проводиться також за допомогою пускових пристроїв. Пускова діаграма являє собою відрізки нелінійної механічної характеристики для різних опорів ланцюга якоря. Пуск при відносно невеликих потужностях може виконуватися вручну, а при великих - шляхом замикання накоротко секцій пускового реостата контакторами, які спрацьовують при управлінні вручну або автоматично.
Реверсування - зміна напрямку обертання двигуна - проводиться шляхом зміни напрямку дії крутного моменту. Для цього потрібно змінити напрямок магнітного потоку двигуна постійного струму, т. Е. Переключити обмотку збудження або якір, при цьому в якорі буде протікати струм іншого напрямку. При перемиканні і ланцюги збудження, і якоря напрямок обертання залишиться колишнім.
Обмотка збудження двигуна паралельного збудження має значний запас енергії: постійна часу обмотки становить секунди для двигунів великих потужностей. Значно менше постійна часу обмотки якоря. Тому для того щоб реверсування проходило якомога швидше, проводиться перемикання якоря. Тільки там, де не потрібно швидкодії, можна виконувати реверсування шляхом перемикання ланцюга збудження.
Реверсування двигунів послідовного збудження можна виробляти перемиканням або обмотки збудження, або обмотки якоря, тому що запаси енергії в обмотках збудження і якоря невеликі і їх постійні часу відносно малі.
При реверсуванні двигуна з паралельним збудженням якір спершу відключається від джерела живлення і двигун механічно гальмується або перемикається для гальмування. Після закінчення гальмування якір перемикається, якщо він не був переключений в процесі гальмування, і виконується пуск при іншому напрямку обертання.
У такій же послідовності проводиться і реверсування двигуна послідовного збудження: відключення - гальмування - перемикання - пуск в іншому напрямку. У двигунів зі змішаним збудженням під час реверсування слід переключити якір або послідовну обмотку разом з паралельної.
Гальмування необхідно для того, щоб зменшити час вибігу двигунів, яке при відсутності гальмування може бути неприпустимо велика, а також для фіксації приводяться механізмів в певному положенні. Механічне гальмування двигунів постійного струму зазвичай проводиться при накладенні гальмівних колодок на гальмівний шків. Недоліком механічних гальм є те, що гальмівний момент і час гальмування залежать від випадкових чинників: попадання масла або вологи на гальмівний шків і інших. Тому таке гальмування застосовується, коли не обмежені час і гальмівний шлях.
У ряді випадків після попереднього електричного гальмування при малій швидкості можна досить точно провести зупинку механізму (наприклад, підйомника) в заданому положенні і зафіксувати його положення в певному місці. Таке гальмування застосовується і в аварійних випадках.
Електричне гальмування забезпечує досить точне отримання необхідного гальмуючого моменту, але не може забезпечити фіксацію механізму в заданому місці. Тому електричне гальмування при необхідності доповнюється механічним, яке входить в дію після закінчення електричного.
Електричне гальмування відбувається, коли струм протікає згідно з ЕРС двигуна. Можливі три способи гальмування.
Гальмування двигунів постійного струму з поверненням енергії в мережу. При цьому ЕРС Е повинна бути більше напруги джерела живлення UС і струм буде протікати в напрямку ЕРС, будучи струмом генераторного режиму. Запасена кінетична енергія буде перетворюватися в електричну і частково повертатися в мережу. Схема включення показана на рис. 2, а.
Мал. 2. Схеми електричного гальмування двигунів постійного струму: я - з поверненням енергії в мережу; б - при противовключением; в - динамічне гальмування
Гальмування двигуна постійного струму може бути виконано, коли зменшується напруга джерела живлення так, що Uc