18
Скоростные и механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением строят аналогично (рисунок 47, б).
Чтобы изменить направление вращения двигателя, необходимо изменить направление электромагнитного момента М, действующего на якорь. Это можно осуществить двумя способами: путем изменения направления тока Iа в обмотке якоря или изменения направления магнитного потока Φ, т. е. тока возбуждения. Для этого переключают провода, подводящие ток к обмотке якоря или обмотке возбуждения.
9 Тормозные режимы двигателей
9. 1 Электрическое торможение
Электрические двигатели, как правило, используют не только для вращения механизмов, но и для их торможения. Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения без применения механических тормозов.
Различают три вида электрического торможения двигателей постоянного
тока:
1) рекуперативное торможение – генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть;
2) динамическое или реостатное торможение – генераторное тор-
можение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря;
3) электромагнитное торможение – торможение противовключением.
Во всех указанных режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном n, т. е. является тормозным.
Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельным возбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его час-
U
тоты вращения выше n0 = СеΦ. В этом случае ЭДС машины становится
больше напряжения сети и ток изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована.
В машине с параллельным возбуждением механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов (рисунок 48, б).
19
Рисунок 48 − Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах
Поэтому переход из двигательного режима в генераторный может происходить автоматически, если под действием внешнего момента якорь будет вра-
щаться с частотой n выше n0. Можно перевести машину в генераторный режим и принудительно, если перевести ее на работу с характеристики 1 на характе-
ристику 2, уменьшив n0 путем увеличения магнитного потока (тока возбуждения) или снижения напряжения, подводимого к двигателю. В этом случае некоторой частоте вращения n соответствует на характеристике 1 двигательный режим (точка А), а на характеристике 2 – режим рекуперативного торможения (точка В).
Двигатели с последовательным возбуждением не могут переходить в режим рекуперативного торможения. При необходимости реку-
перативного торможения схему двигателей в тормозном режиме изменяют, превращая двигатели в генераторы с независимым возбуждением.
Двигатели со смешанным возбуждением могут автоматически переходить в генераторный режим, что обусловило их применение в троллейбусах, трамваях и других устройствах с частыми остановками, где двигатель должен обладать мягкой механической характеристикой.
Динамическое торможение. При этом виде торможения двигателя с параллельным возбуждением обмотку якоря отключают от сети и присоединяют к ней реостат RДОБ (рисунок 49, а). При этом машина работает как генератор, создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия гасится
Е
в реостате. Регулирование тока Iа = ΣR + R , т. е. тормозного момента М,
a ДОБ
осуществляют путем изменения сопротивления RДОБ, подключенного к обмотке якоря. При n = 0 тормозной момент М равен нулю, следовательно, машина не может быть заторможена в неподвижном состоянии.
20
Рисунок 49 − Схема и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения
Двигатель с последовательным возбуждением может работать в режиме динамического торможения при независимом возбуждении и при самовозбуждении. При независимом возбуждении обмотку возбуждения отключают от обмотки якоря и подключают к питающей сети последовательно с резистором, сопротивление которого выбирают так, чтобы ток возбуждения не превышал номинального значения. При этом механические характеристики двигателя будут линейные, как на рисунке 49, б. При самовозбуждении при переводе машины в генераторный режим необходимо переключить провода, подводящие ток к обмотке возбуждения (рисунок 50). Последнее необходимо для того, чтобы при изменении направления тока в якоре (при переходе с двигательного режима в генераторный) направление тока в обмотке возбуждения оставалось неизмен-
ным и создаваемая этой обмоткой МДС FB совпадала по направлению с МДС FОCT от остаточного магнетизма. В противном случае генераторы с самовозбуждением размагничиваются.
Рисунок 50 – Схемы машины с последовательным возбуждением в режимах двигательном (а) и динамического торможения (б)
21
Рисунок 51 − Зависимости ЭДС от тока якоря для двигателя с последовательным возбуждением в режиме динамического торможения
На рисунке 51 показаны зависимости ЭДС Е от тока якоря Iа при различных частотах вращения (n1 > n2 > n3 >n4) и вольт-амперные характеристики
Iа(ΣRa + RДОБ) = f(Iа) полного сопротивления, включенного в цепь якоря
(RДОБ1 > RДОБ2 > RДОБ3).
Точки пересечения А1, А2 и А3 указанных зависимостей определяют зна-
чения тока якоря Iа = Σ СЕnΦ , при котором машина работает в режиме ди-
Ra + RДОБ
намического торможения, а следовательно, и значение тормозного момента М. При увеличении n и неизменном значении RДОБ возрастает ЭДС, ток якоря и тормозной момент.
Самовозбуждение оказывается возможным только при частоте вращения, большей некоторого критического значения nКР, при котором вольт-амперная характеристика сопротивления цепи якоря располагается по касательной к зависимости Е = f(Iа). Так, например, при подключении к машине реостата с сопротивлением RДОБ1 тормозной режим при частоте вращения n1 может быть
реализован (точка А1); при уменьшении же ее до значения n1 он невозможен. Двигатель со смешанным возбуждением также может работать в режиме
динамического торможения.
Электромагнитное торможение. В этом режиме изменяют направ-
ление электромагнитного момента М, сохраняя неизменным направление тока из сети, т. е. момент делают тормозным. Последнее осуществляют так же, как и при изменении направления вращения двигателя – путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря (рисунок 52, а) или к обмотке возбужде-
Соседние файлы в папке Методички
- #
- #
- #
- #
Направление — вращение — якорь — двигатель
Cтраница 1
Направление вращения якоря двигателя зависит от полярности полюсов и от направления тока в проводниках обмотки якоря.
[1]
Изменение направления вращения якоря двигателя производится изменением полярности генератора при помощи реостата Дг, включенного по схеме делителя напряжения.
[3]
Изменение направления вращения якоря двигателя производится изменением полярности генератора при помощи реостата Лг, включенного по схеме делителя напряжения.
[5]
Изменение направления вращения якоря двигателя постоянного тока ( реверсирование) достигается изменением направления тока в якоре при неизменной полярности обмотки возбуждения или изменением направления тока возбуждения при неизменном направлении тока якоря.
[6]
Чтобы изменить направление вращения якоря двигателя, изменяют направление тока в якоре или в обмотке возбуждения, переключив соответствующие перемычки на доске зажимов двигателя.
[7]
Для изменения направления вращения якоря двигателя ( реверсирования) необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения. Убедитесь в справедливости этого, применив правило левой руки.
[9]
Реверсирование — процесс изменения направления вращения якоря двигателя — достигается изменением направления тока в якоре при неизменной полярности полюсов или изменением направления тока возбуждения при прежнем направлении тока в якоре.
[10]
Если потребителем является электродвигатель постоянного тока с — независимым возбуждением, то при изменении направления тока изменяется также направление вращения якоря двигателя.
[11]
Если при включении в сеть держать двигатель в руке, то в момент включения рука ощутит толчок, стремящийся повернуть ее в сторону, противоположную направлению вращения якоря двигателя.
[12]
От величины напряжения управления зависит величина вращающего момента и частота вращения двигателя. При изменении полярности напряжения управления меняется направление вращения якоря двигателя.
[13]
Управление частотой вращения двигателя может производиться и путем изменения напряжения на обмотке возбуждения при постоянном напряжении на якоре двигателя. Обычно таким способом осуществляется регулирование частоты вращения в нешироких пределах без изменения направления вращения якоря двигателя. В таком режиме работы двигателя входным сигналом является напряжение на обмотке возбуждения, а выходным — частота вращения якоря двигателя.
[15]
Страницы:
1
2
Реверс двигателя — это изменение вращения ротора на противоположное. Изменить направление вращения можно у электродвигателя постоянного тока,
асинхронного и коллекторного двигателя переменного тока. Сложно представить себе устройство, в котором не применяется реверсивное вращение электродвигателя. Без изменения вращения невозможно представить работу тельфера, кран-балки, лебедок, грузоподъемных механизмов, лифтов, задвижек и т.п. Исключение составляют такие устройства, как заточные станки, вытяжки и т.д. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как осуществить реверс электродвигателей разных типов.
Реверсивное включение двигателей постоянного тока
Наиболее просто осуществить реверс двигателя постоянного тока, у которого статор с постоянными магнитами. Достаточно изменить полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону.
Сложнее осуществить реверсирование мотора с электромагнитным возбуждением (последовательным, параллельным). Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора.
Для осуществления реверса двигателей большой мощности полярность следует менять на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем моторе может привести к неисправности, т.к. возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, которое способно повредить изоляцию обмоток. Что приведет к выходу электродвигателя из строя.
Для осуществления обратного направления вращения ротора применяют мостовые схемы на реле, контакторах или транзисторах. В последнем случае можно и регулировать скорость вращения.
На рисунке представлена схема на транзисторах. В качестве иллюстрации работы транзисторы заменены контактами переключателя. Аналогично выполняются мостовые схемы не на биполярных, а на полевых транзисторах.
КПД такой схемы значительно выше, чем на транзисторах. Управление осуществляется микроконтроллером или простыми логическими схемами, предотвращающими одновременную подачу сигналов.
Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя
Наибольшее распространение в промышленности получили асинхронные двигатели, запитанные от трехфазного напряжения 380 вольт. Для того чтобы осуществить реверс, достаточно поменять две любые фазы.
Получила распространение схема подключения, выполненная на двух магнитных пускателях. Собственно для двигателей постоянного тока она аналогична, но используются двухполюсные контакторы или пускатели. Эту схему так и называют «схема реверсивного пускателя» или «реверсивная схема пуска асинхронного трёхфазного электродвигателя».
При включении пускателя КМ1 кнопкой «Пуск 1», происходит прямая подача напряжения на обмотки и блокируется кнопка «Пуск 2» от случайного включения, посредством размыкания нормально-замкнутых контактов КМ-1. Двигатель вращается в одну сторону.
После отключения пускателя КМ1 кнопкой «Стоп» или полным снятием напряжения, можно включить КМ2 кнопкой «Пуск 2». В результате через контакты линия L2 подается напрямую, а L1 и L3 меняются местами. Кнопка «Пуск 1» заблокирована, так как нормально-замкнутые контакты пускателя КМ2 приводятся в движение и размыкаются. Двигатель начинает вращаться в другую сторону.
Схема применяется повсеместно и по сей день для подключения трехфазного двигателя в трехфазной сети. Простота схемного решения и доступность комплектующих — её весомые преимущества.
Наибольшее распространение находят электронные системы управления. Коммутационные схемы, которых собранные на тиристорах без пускателей. Хотя пускатели могут быть и установлены для дистанционного включения или выключения в этой цепи.
Они сложнее, но и надежнее устройств на контакторах. Для управления используется системы импульсно-фазного управления (СИФУ), системы частотного управления. Это многофункциональные устройства, с их помощью можно не только осуществлять реверс асинхронного электродвигателя, но и регулировать частоту вращения.
В домашних условиях возникает необходимость подключения двигателя 380В на 220 с реверсом. Для этого необходимо произвести переключение обмоток звезда треугольник.
Однако, если предполагается подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, то для этого применяется конденсатор, который подключается по нижеприведенной схеме.
При этом чтобы осуществить реверс, достаточно переключить провод сети с В на клемму А, а конденсатор отсоединить от А и подсоединить к клемме В. Удобно это сделать с помощью 6-контактного тумблера. Это типовое включение асинхронного электродвигателя к сети 220В с конденсатором.
Схема подключения коллекторного двигателя с реверсом
Чтобы осуществить реверс коллекторного двигателя, необходимо знать:
- Не на каждом коллекторном моторе можно осуществить реверс. Если на корпусе указана стрелка вращения, то его нельзя применять в реверсивных устройствах.
- Все двигатели, имеющие высокие обороты предназначены для вращения в одну сторону. Например, у электродвигателя, устанавливаемого в болгарках.
- У двигателя, который имеет небольшие обороты, вращение может осуществляться в разные стороны. Такие моторы смонтированы в электроинструментах, например, электродрелях, шуруповертах, стиральных машинах и т.п.
На рисунке представлена схема универсального коллекторного двигателя, который может работать как от постоянного, так и переменного тока.
Чтобы изменилось вращение ротора, достаточно поменять полярность напряжения на обмотке ротора или статора, как и в двигателях постоянного тока, от которых универсальные машины практически не отличаются.
Если просто изменить полярность подводящего напряжения на коллекторном двигателе, направление вращения ротора не изменится. Это необходимо учитывать при подключении электродвигателя к сети.
Также следует знать, что в моторах большой мощности коммутируют обмотку якоря. При переключении обмоток статора возникает напряжение самоиндукции, которое достигает величин, способных вывести двигатель из строя.
Конструктора-любители в своих поделках применяют различные типы двигателей. Зачастую они используют щеточный электродвигатель от стиральной машинки автомат. Это удобные моторчики, которые можно подключать непосредственно к сети 220 вольт. Они не требуют дополнительных конденсаторов, а регулировку оборотов можно легко производить с помощью стандартного диммера. На клеммную колодку выводятся шесть или семь выводов.
Зависит от типа двигателя:
- Два идут на щетки коллектора.
- От таходатчика на колодку приходит пара проводов.
- Обмотки возбуждения могут иметь два или три провода. Третий служит для изменения скорости вращения.
Чтобы выполнить реверс двигателя от стиральной машины, следует поменять местами выводы обмотки возбуждения. Если имеется третий вывод, то его не используют.
Схема реверса электродвигателя на ардуино
В конструировании моделей или робототехнике часто применяются небольшие щеточные электродвигатели постоянного тока, для управления которыми используется программируемый микроконтроллер ардуино.
Если вращение двигателя предполагается только в одну сторону, и мощность электродвигателя небольшая, а напряжение питания от 3,3 до 5 вольт, то схему можно упростить и запитать непосредственно от ардуино, но так делают редко.
В моделях с дистанционным управлением, где необходимо использовать реверс моторов с напряжением более 5В, применяют ключи, собранные по мостовой схеме. В этом случае схема подключения двигателя с реверсом на ардуино будет выглядеть подобно тому что изображено ниже. Такое включение применяется чаще всего.
В мостовой схеме могут применяться полевые транзисторы или специальное согласующее устройство — драйвер, с помощью которого подключаются мощные моторчики.
В заключение отметим, что собирать схему реверса электродвигателя должен подготовленный специалист. Однако, при самостоятельном подключении необходимо соблюдать условия техники безопасности, выбрать подходящую схему соединения и подобрать необходимые комплектующие, строго следуя инструкции по монтажу. В этом случае у конструктора не возникнет трудностей в подключении и эксплуатации электродвигателя.
Теперь вы знаете, что такое реверс электродвигателя и какие схемы подключения для этого используют. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!