Реверс по цепи возбуждения машин постоянного тока независимого возбуждения

Для изменения направления вращения машин постоянного тока (реверс) необходимо изменить полярность питающего напряжения. Это можно сделать двумя способами – изменить полярность напряжения на якоре или обмотке возбуждения. В данной статье мы рассмотрим изменение направления вращения с помощью цепи возбуждения.

Главным преимуществом реверса по цепи возбуждения – это ее малая мощность даже для машин большой мощности. Мощность данной цепи не превышает нескольких десятков киловатт даже для машин большой мощности. Например, для ДПТ с номинальным током якоря 6000 А и напряжением 1000 В параметры обмотки возбуждения составляют U = 300 B, I = 250 A. Соответственно гораздо выгодней реверсировать такую машину по цепи возбуждения, чем по якорной цепи.

Однако при реверсе магнитного потока ухудшатся условия коммутации коллектора. Более того обмотка возбуждения имеет очень большую инерционность, по сравнению с якорной обмоткой. Для электроприводов большой мощности постоянная времени возбуждения может составлять порядка 1 – 3 секунд, а полный реверс при нормальных условиях может быть осуществлен за 10 и более секунд, что существенно влияет на быстродействие всей системы электропривода. Для ускорения процесса реверса осуществляют так называемую форсировку возбуждения. Для этого на обмотку возбуждения подают повышенное напряжение, превышающее номинальное в 2 – 5 раз. Ток при этом нарастает быстрее, чем при номинальном напряжении, и когда он достигает заданного значения, напряжения снижается до уровня номинального. При постоянной времени обмотки возбуждения в 2 секунды и при использовании форсировки можно осуществить реверс за 0,5 секунды.

Проведение реверса ДПТ НВ в цепи возбуждения может быть проведен с помощью реверсивного двухкомплектного тиристорного преобразователя (схема 4) или же с помощью контактного реверсора (схема 5). Также для ускорения реверсирования при уменьшения тока до нуля используют инверторный режим работы тиристорного преобразователя. При этом обмотка возбуждения выступает в качестве генератора, отдавая энергию в сеть через инвертор. После снижения тока до нуля его знак изменяется на противоположный. При этом тиристорный преобразователь якорной цепи переходит в рекуперативный режим работы (отдача энергии в сеть), поддерживая при этом заданный тормозной момент. После остановки электродвигатель начинает вращаться в обратную сторону.

Процессы, происходящие в электродвигателе постоянного тока показаны ниже:

В прямом направлении двигатель будет вращаться без нагрузки в момент времени t₁. При этом напряжение будет равно номинальному и подано оно из преобразователя 1, который будет находится в проводящем состоянии. Угол управления при этом будет равен 70⁰. В таком случае U_B = U_Bmaxcos70⁰ = 0.34U_max. U_max – максимальное напряжение преобразователя при угле управления равном нулю.

В момент t₂ начнется реверс. С начала напряжение силового канала снижается до нуля U

я = 0. При U<E_я в якорной цепи перестанет протекать ток, после чего угол преобразователя 1 изменится с 70⁰ до 170⁰. Он перейдет в режим инвертора с напряжением случае U_B = U_Bmaxcos170⁰ = — 0.98U_max. Данное напряжение практически в 3 раза превысит номинальное, чем обеспечится форсирование скорости нарастания тока. Е_я снижается вместе с током возбуждения.

В момент t₃ I_В и ЭДС якоря Е_я будут равны нулю. В этот же момент времени блокируется подача импульсов управления на первый преобразователь (1) и до момента t

4 обеспечивается пауза длительностью 10 – 20 мс, характерная для электроприводов с раздельным управлением.

В момент времени t₄ начинается подача импульсов управления на преобразователь 2, который обеспечивает форсировку тока возбуждения. Его угол управления равен примерно 10⁰, что соответствует U_B = -U_Bmaxcos10⁰ = -0.98U_max. С момента t₄ начинается торможения машины постоянного тока с отдачей энергии в сеть при заданном токе якоре.

В t₅ I_в достигает своего максимального отрицательного значения и угол управления преобразователя 2 снижается до 70⁰, обеспечивая при этом номинальное напряжение и ток обмотки возбуждения.

В момент времени t₆ скорость электродвигателя равна нулю. С этого момента он начинает свой разгон в обратном направлении вращения. В момент t₇ скорость вращения вала достигает номинальной, а в момент t₈ происходит наброс нагрузки.

Система управления электроприводом собранная по схеме 5, точно также как и собранная по схеме 4, несмотря на используемую форсировку напряжения, имеют быстродействие значительно ниже, чем при использовании схемы реверса по якорной цепи. Хотя стоит отметить, что общее время реверса электропривода во многом зависит от механической инерционности всей системы в целом.

Электротехника: Реверс электродвигателя постоянного тока

В этой статье будет рассмотрена схема простого мостового транзисторного драйвера двигателя с памятью и управлением двумя кнопками для реверса. Для управления данным драйвером не нужны микросхемы и он может быть полезен для автоматизации некоторых процессов. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Драйвер с памятью для реверса электродвигателя

Такой драйвер может быть получен небольшой переделкой драйвера о котором в статье: Драйвер двигателей своими руками. О том как эту переделку совершить смотрите в видео ниже. О недостатках данной схемы смотрите в предыдущем видео. Данная схема имеет преимущество над рассмотренным ранее устройством реверса на триггере в том что для управления самим двигателем используется мост, потери энергии в котором будут значительно меньше, а для управления этим мостом используется триггер на транзисторах VT1 и VT2 поэтому схема обладает памятью и может использоваться для автоматизации некоторых процессов. Мост состоит из двух эмиттерных повторителей а триггер является простой бистабильной ячейкой из двух инвертирующих усилителей, выход первого усилителя соединён со входом второго а выход второго со входом первого т.о. возникает положительная обратная связь которая приводит к тому что данная ячейка имеет два устойчивых состояния, перевод ячейки из одного состояния в другое осуществляется уменьшением, кнопкой, напряжения на входе на котором высокое напряжение в текущем состоянии. При использовании тех деталей которые указаны на схеме можно применять такой драйвер для двигателей постоянного тока потребляющих ток не более 3А, если поставить более мощные силовые транзисторы (VT2-VT5) то можно использовать более мощный двигатель. Верхние транзисторы, полумостов, обязательно д.б. комплементарны нижним т.е. иметь другой тип проводимости и близкие параметры. Ещё одним немаловажным моментом является то что коэффициент передачи тока силовых транзисторов д.б. достаточно большим для их открытия.

 

КАРТА БЛОГА (содержание)

схема реверса двигателя постоянного тока

если постоянного ток тумблер и нет проблем <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/42170fe225957e7ec8aab66f9edf091d_i-286.jpg» > извините что криво надеюсь вы поймете … <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/42170fe225957e7ec8aab66f9edf091d_i-287.jpg» > желательно добавить выключатель и перед сменой направления вращения выключать питание

без реле он у тебя быстро сгорит

а проблема-то в чём ? реверс осуществляется переполюсовкой батареи питания ну, сделай обычный переключатель, который будет местами провода менять

1 — Мотор далеко 2- от него идё два провода 3 — возле вас батарея с плюсом и минусом 4- меняете полярность проводов от мотора к батарее и всё — мотор крутится то суда то туда . Элемент которым вы будете менять полярность выбирите сами — тумблер с 6 концами или ещё что то . Успехов !

схема работает только пока жмёшь на кнопку, чтобы было автомат : контакты кнопок продублировать контактами реле, а в цепи двигателя поставить концевые выключатели

62. Реверс и торможение двигателя постоянного тока.

Реверсирование двигателей осуществляется изменением направления тока либо в обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направления тока в якоре и в обмотке возбуждения реверса не дает, поэтому если поменять местами («перекрестить») провода на питающем рубильнике нике, то двигатель будет вращаться в прежнем направлении.

Торможение двигателей постоянного тока осуществляется электрическим путем. Оно заключается в том, что изменяется направление вращающего момента, в результате чего двигатель резко замедляет скорость вращения и останавливается. Из трех существующих способов торможения мы рассмотрим только два — динамическое торможение и торможение обратным током. Динамическое торможение основано на свойстве обратимости электрических машин. Благодаря этому свойству любой двигатель постоянного тока, будучи отключен от питающего его источника, сразу же переходит в генераторный режим (вращаясь по инерции) из-за наличия в нем противоэлектродвижущей силы. Следовательно, если одновременно с отключением от источника двигатель замкнуть на небольшое сопротивление, то под действием противоэлектродвижущей силы в замкнутой цепи якорной обмотки возникнет большой ток, который и создаст в двигателе тормозящий момент, т. е. момент, направленный против его вращения. Под действием этого момента двигатель быстро остановится. Так как при отключении от источника тока вращение двигателя поддерживается динамическим моментом (по инерции), то и само торможение называется динамическим. Для более эффективного торможения у шунтового двигателя с параллельным возбуждением параллельная обмотка не должна отсоединяться от источника тока, а у двигателя с последовательным возбуждением одновременно с отсоединением его от источника необходимо переключить концы последовательной обмотки с помощью переключателя, чтобы не допустить размагничивания полюсов под действием обратного тока. Торможение обратным током заключается в том, что у двигателя изменяется направление тока в якорной обмотке, т. е. происходит то же самое, что и при реверсировании на ходу по обычной схеме. При торможении обратным током в схеме двигателя должно быть специальное реле для отключения двигателя от сети в момент его остановки, иначе он пойдет сразу же в обратную сторону.

77. Нагрев электродвигателя. Время работы

От особенностей нагревания и охлаждения двигателя зависит время, в течение которого он может отдавать номинальную мощность. Иными словами , продолжительность работы двигателя зависит от режима, для которого он предназначен. Исходя из этого, различают продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный режимы работы электропривода.

При продолжительном режиме (рис а) температура всех частей электрической машины и электропривода через некоторое время достигает установившегося значения Т_уст и длительность работы электропривода обусловливается этой температурой. Работы электропривода продолжается до тех пор, пока температура всех его частей не превысит Т уст. В кач-ве примера – водяные насосы, вентиляторы, компрессоры.

При кратковременном режиме (рис б) электропривод находится а рабочем состоянии относительно небольшой период и за это время его температура не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы его температура успевает снизиться до температуры окружающей среды Т_ос. Длительность периода нагрузки t_pне изменой номинально нагрузки для таких двигателей приняты 10,30,60,90 мин. В кратковременном режиме работают электроприводы шасси самолетов, разводных мостов и т.д.

При повторно-кратковременном режиме (рис в) периоды неизменной нагрузки tp чередуются с периодами отключения электрического двигателя t0аузами, причем ни в один из периодов tp температура электропривода не достигается установившегося значения, а в период т0 электропривод не успевает охладиться до Тос.

Продолжителньость одного периода нагрузки и паузы называют циклом:

tц = tр + t0

Повторно кратковременный режим характеризуется относительной (в %) продолжителньостью включения:

Продолжителньость включения принята равной 15,25,40,60%, а продолжителньость одного цикла не должна превышать 10 минут. В повторно кратковременном режиме работают лифты, прокатные станы, экскаваторы, краны

Показаетлем использования электродвигателя может служить максимальная температура , до которой он нагревается в процессе работы, так как перегрев обмоток и деталей выводит двигатель из строя. Для обеспечения безаварийной работы необходимо знать, в каком из режимов работает двигатель. Поэтому в зависимости от вида режима работы электропривода определяют номинальную мощность электродвигателя.

Пуск и реверс двигателя постоянного тока

Ток якорной обмотки определяется выражением

.

При пуске двигателя якорь неподвижен, противо-ЭДС равна нулю. Сопротивление якорной обмотки незначительное, поэтому при U_я = U_н пусковой ток якоря I_япуск во много раз превышает ток в номинальном режиме I_{я н}, что приводит к повреждению двигателя.

Ограничение пускового тока в ДПТ с параллельным возбуждением производится введением последовательно в цепь якоря пускового реостата R_дя (рис. 5.7).

Ток при пуске тогда будет равен

.

Пуск должен производиться при номинальном магнитном потоке Ф_н, при этом согласно уравнению увеличивается пусковой момент и быстрее увеличивается ЭДС обмотки якоря. Это приводит к ускоренному разгону и сокращению времени прохождения большого пускового тока.

После разгона пусковой реостат ступенчато или плавно полностью выводится из цепи.

Остановка двигателя производится отключением от сети. Уменьшение до нулевого значения электромагнитной энергии, накопленной в индуктивностях, происходит в замкнутой цепи якоря и обмотки возбуждения.

Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или направление магнитного потока, что достигается изменением направления тока в обмотке возбуждения.

Кпд и потери мощности машин постоянного тока

Потери в электрических машинах делят на основные и добавочные. К основным потерям относят электрические, магнитные и механические.

Электрические потери ΔР_эл или потери в меди обмоток, состоят из потерь в активных сопротивлениях обмоток и потерь в переходном сопротивлении щеточного контакта. Они определяются, как суммарные потери в обмотке якоря

ΔР_эля = R_я · I_я²,

где R_я – сопротивление цепи обмотки якоря с учетом переходного сопротивления щеточного контакта.

Магнитные потери или потери в стали обозначают ΔР_с. В процессе работы сердечник якоря машины постоянного тока перемагничивается. Поэтому в сердечнике якоря возникают потери на вихревые токи и гистерезис.

Механические потери ΔР_мех состоят из потерь на трение в подшипниках, потерь на трение щеток о коллектор, потерь на трение вращающихся частей машины о воздух, а также потерь вентиляционных.

Все потери, неучтенные как основные, называются добавочными. Добавочные потери возникают в стали сердечника и обмотке якоря. В стали – из-за искажения основного поля реакцией якоря, вследствие зубчатого строения сердечника якоря, потери в стяжных болтах и в проволочных бандажах и т.п. В обмотке якоря — в коммутирующих секциях, от вихревых токов в обмотке, в уравнительных соединениях.

Суммарные потери равны

.

В режиме холостого хода электрические потери незначительны, мощность потребляемая машиной из сети

ΔР₀ = ΔР_мех+ ΔР_С.

Потери холостого хода называют постоянными потерями, так как они не зависят от нагрузки.

Электрические потери называют переменными потерями

ΔР_элЯ = R_Я · I_Я².

Коэффициент полезного действия (КПД) определяется как отношение полезной, или отдаваемой, мощности P₂ к потребляемой мощности P₁

или в процентах 100 %.

Электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети P₁ = P_я + P_в,

где P_я = U_нI_я – мощность якорной цепи,

P_в = U_нI_в – мощность цепи возбуждения.

Для двигателя параллельного возбуждения

P₁ = UI_д = U_н(I_я + I_в) .

Механическая мощность на валу двигателя, отдаваемая приводному механизму P₂=ωМ.

Современные машины постоянного тока имеют высокий КПД, который в зависимости от мощности, колеблется в пределах η_н = 0,75÷0,96. Высшее значение КПД относится к машинам большей мощности.