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

Что такое электропривод с двигателем переменного тока

Механические характеристики. Энергетические режимы электропривода переменного тока

Для получения механической характеристики ещё более упростим модель — вынесем контур намагничивания на зажимы — рис. 4,а, как это часто делается в курсе электрических машин.

Рис. 4. Упрощенная схема замещения (а) и характеристики асинхронной машины (б)

,

где I 2а — активная составляющая тока ротора,

y 2 — угол между и ,

качественное представление о механической характеристике М(s) можно получить, проследив зависимость каждого из трех сомножителей от s .

Магнитный поток Ф в первом приближении в соответствии с (4) не зависит от s — рис. 4,б. Ток ротора (8) равен нулю при s = 0 и асимптотически стремится к при s ® ± Ґ — рис. 4,б. Последний сомножитель легко определить по схеме замещения:

;

cosy 2 близок к ± 1 при малых s и асимптотически стремится к нулю при s ® ± Ґ . Момент, как произведение трех сомножителей, равен нулю при s = 0 (w = w 0 — идеальный холостой ход), достигает положительного М к+ и отрицательного М к- максимумов — критических значений при некоторых критических значениях скольжения , а затем при s ® ± Ґ стремится к нулю за счет третьего сомножителя.

Уравнение механической характеристики получим, приравняв потери в роторной цепи, выраженные через механические и через электрические величины. Мощность, потребляемая из сети, если пренебречь потерями в R 1 , примерно равна электромагнитной мощности:

,

а мощность на валу определяется как

.

Потери в роторной цепи составят

(9)

или при выражении их через электрические величины

,

.

Подставив в последнее выражение I 2ў из (8) и найдя экстремум функции М=f(s) и соответствующие ему М к и s к , будем иметь:

(10)

; (11)

. (12)

На практике иногда полагают, что а = 0, т.е. пренебрегают активным сопротивлением обмоток статора. Это обычно не приводит к существенным погрешностям при Р н > 5 кВт, однако может неоправданно ухудшить модель при малых мощностях. При а = 0 выражения (10) — (12) имеют вид:

; (10,a)

; (11,a)

, (12,а)

где Х к = Х 1 +Х 2 ’ — индуктивное сопротивление рассеяния машины.

В уравнении (10,а) при s к можно пренебречь первым членом в знаменателе и получить механическую характеристику на рабочем участке в виде

. (13)

Как следует из рис. 4,б и выражений (10) и (10,а), жесткость механической характеристики асинхронных двигателей переменна, на рабочем участке , а при Ѕ sЅ > Ѕ s крЅ — положительна.

Асинхронный электропривод как и электропривод постоянного тока, может работать в двигательном и трех тормозных режимах с таким же, как в электроприводе постоянного тока распределением потоков энергии — рис. 5.

Рис. 5. Энергетические режимы асинхронного электропривода

Рекуперативное торможение (р.т.) осуществляется при вращении двигателя активным моментом со скоростью w > w 0 . Этот же режим будет иметь место, если при вращении ротора со скоростью w уменьшить скорость вращения поля w 0 . Роль активного момента здесь будет выполнять момент инерционных масс вращающегося ротора.

Для осуществления торможения противовключением (т. п-в) необходимо поменять местами две любые фазы статора — рис. 6. При этом меняется направление вращения поля, машина тормозится в режиме противовключения, а затем реверсируется.

Рис. 6. Реверс асинхронного двигателя

Специфическим является режим динамического торможения, которое представляет собою генераторный режим отключенного от сети переменного тока асинхронного двигателя, к статору которого подведен постоянный ток I п . Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения двигателя от сети требуется его быстрая остановка без реверса.

Постоянный ток, подводимый к обмотке статора, образует неподвижное в пространстве поле. При вращении ротора в его обмотке наводится переменная ЭДС, под действием которой протекает переменный ток. Этот ток создает также неподвижное поле.

Складываясь, поля статора и ротора образуют результирующее поле, в результате взаимодействия с которым тока ротора возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи.

В режиме динамического торможения поле статора неподвижно скольжение записывается как

и справедливы соотношения для механической характеристики аналогичные (10,а) — (12,а):

, (14)

, (15)

где при соединении обмоток статора в звезду

и при соединении обмоток статора в треугольник;

(16)

Так как при ненасыщенной машине , критическое скольжение в режиме динамического торможения s к.т существенно меньше s к .

Что такое электропривод с двигателем переменного тока

Мелкосерийное литье изделий из пластика на термопластавтоматах
Узнать цену!

Двигатели для электропривода

Двигатель электрический, машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Д. э. — основной вид двигателя в промышленности (см. Электропривод), на транспорте, в быту и т. д. По роду тока различают постоянного тока электродвигатели, основное преимущество которых заключается в возможности экономичной и плавной регулировки частоты вращения, и двигатели переменного тока. К последним относятся: синхронные электродвигатели, у которых частота вращения жестко связана с частотой питающего тока; асинхронные электродвигатели, частота вращения которых уменьшается с ростом нагрузки; коллекторные электродвигатели с плавной регулировкой частоты вращения в широких пределах.

Наиболее распространены асинхронные Д. э.; они просты в производстве и надёжны в эксплуатации (особенно короткозамкнутые). Их главные недостатки: значительное потребление реактивной мощности и невозможность плавного регулирования частоты вращения. Во многих мощных электроприводах применяют синхронные Д. э. В тех случаях, когда необходимо регулировать частоту вращения, пользуются Д. э. постоянного тока и значительно реже в этих случаях применяют более дорогие и менее надёжные коллекторные Д. э. переменного тока. Мощность Д. э. от десятых долей вт до десятков Мвт. Различают Д. э. в открытом исполнении, в которых вращающиеся и токоведущие части защищены от случайного прикосновения и попадания посторонних предметов; в защищенном исполнении (в т. ч. капле- и брызгозащищённые); закрытые (пыле- и влагозащищённые) и герметичные; взрывобезопасные, в которых пламя не выходит за пределы двигателя при взрыве газов внутри него.

Тяговый электродвигатель, двигатель электрический, предназначенный для приведения в движение транспортных средств (электровозов, электропоездов, тепловозов и теплоходов с электроприводом, трамваев, троллейбусов, электромобилей и т.п.). Т. э. классифицируют по роду тока (Т. э. постоянного и переменного тока), системе передачи вращающего усилия от вала двигателя к движущему механизму (Т. э. с индивидуальным и групповым электроприводом), системе вентиляции (Т. э. с самовентиляцией — при мощности двигателя до 250 кВт, независимой и смешанной вентиляцией; см. Охлаждение электрических машин). Наиболее употребительны в качестве Т. э. постоянного тока электродвигатели, однофазные коллекторные переменного тока электродвигатели (см. Коллекторная машина) и трёхфазные асинхронные электродвигатели. Т. э., предназначенные для транспортных средств, работающих во взрывоопасных условиях, выпускаются в закрытом (герметичном) исполнении. Мощность современных Т. э. — от нескольких квт до нескольких Мвт.

Постоянного тока электродвигатель, постоянного тока машина, работающая в режиме двигателя. П. т. э. дороже двигателей переменного тока и требуют больших затрат на обслуживание, однако они позволяют плавно и экономично регулировать частоту вращения в широких пределах, вследствие чего получили распространение на рельсовом и безрельсовом электрифицированном транспорте, в подъёмных кранах, на прокатных станах, в устройствах автоматики и т.п.

Основные характеристики П. т. э. — зависимость частоты вращения n от вращающего момента (момента на валу) М, называемая механической характеристикой, и зависимость вращающего момента от тока якоря (ротора) Iя. Вид характеристик (рис. 2) определяется системой возбуждения двигателя (рис. 1); возбуждение может быть независимым, параллельным или смешанным. При независимом и параллельном возбуждении частота вращения меняется незначительно, зависимость n = f (M) имеет слабо выраженный падающий характер (т. н. «жёсткая» характеристика). Для того чтобы частота вращения при изменении момента вращения менялась в широких пределах, применяют последовательное возбуждение; при этом зависимость n = f (M) имеет явно выраженный падающий характер («мягкая» характеристика). Иногда у П. т. э. с независимым возбуждением частота вращения по разным причинам может увеличиваться с возрастанием момента на валу, что приводит к неустойчивой работе двигателя. Для поддержания устойчивого режима работы, обеспечиваемого падающим характером кривой n = f (M). часто применяют смешанное возбуждение (устаревшее название — компаундное возбуждение), при котором основной магнитный поток создаётся параллельной обмоткой возбуждения, а последовательная обмотка является стабилизирующей. При смешанном возбуждении механическая характеристика имеет промежуточный характер.

Читать еще:  Форд эскорт как собрать двигатели

При подключении П. т. э. к источнику питания ток в обмотке якоря (пусковой ток) в 15—20 раз превышает номинальное значение (в начальный момент эдс якоря равна 0 и ток ограничивается лишь сопротивлением цепи якоря). Для того чтобы уменьшить пусковой ток, в цепь якоря включают т. н. пусковое сопротивление, которое по мере нарастания частоты вращения постепенно уменьшают; по окончании пуска его замыкают накоротко.

П. т. э. с параллельным возбуждением имеют пределы регулирования частоты вращения примерно 1:3. У них удобнее и дешевле всего регулировать частоту вращения реостатом в цепи возбуждения. Регулирование может производиться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения частоты вращения, причём при всех частотах вращения кпд сохраняется достаточно высоким.

У П. т. э. с последовательным возбуждением частота вращения регулируется в сторону уменьшения реостатом в цепи якоря, в сторону увеличения — включением параллельно обмотке возбуждения шунтирующего сопротивления. Потери в реостате, введённом в цепь якоря, существенно снижают кпд. При шунтировании обмоток возбуждения кпд изменяется незначительно.

Синхронный электродвигатель, синхронная машина, работающая в режиме двигателя. Статор С. э. несёт на себе многофазную (чаще всего трёхфазную) якорную обмотку. На роторе расположена обмотка возбуждения, имеющая такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка статора подключается к сети переменного тока, а обмотка ротора (в большинстве конструкций С. э.) — к источнику постоянного тока. В результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора возникает крутящий момент, под действием которого ротор вращается синхронно с вектором напряжённости магнитного поля статора. Для возбуждения С. э. используют генераторы постоянного тока (имеющие общий вал с двигателем, см. Возбудитель электрических машин) либо тиристорные выпрямители (см. Преобразовательная техника), обеспечивающие более высокую (по сравнению с электромашинными возбудителями) надёжность работы двигателя. С. э. малой мощности (до 2 квт) иногда возбуждают постоянными магнитами или реактивным током статора (реактивные электродвигатели без обмотки возбуждения на роторе).

Известны следующие способы пуска С. э. в ход: с помощью вспомогательного двигателя, частотный и асинхронный. В первом случае С. э. с отключенной нагрузкой разгоняется до синхронной частоты вращения вспомогательным пусковым двигателем небольшой мощности. При частотном пуске плавно изменяется (увеличивается) частота напряжения в статорной обмотке. При асинхронном способе пуска (получившем наибольшее распространение) вращающий электромагнитный момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля статора с полем тока, наведённого в пусковой обмотке или в теле ротора; обмотку возбуждения при этом замыкают накоротко или на разрядный резистор. По достижении ротором установившейся частоты вращения, близкой к синхронной, обмотку возбуждения размыкают и подсоединяют к источнику постоянного тока. Синхронизирующий момент обеспечивает вхождение двигателя в синхронизм (см. Синхронизация). Устойчивый синхронный режим работы двигателя возможен при равенстве электромагнитной и механической (тормозящей) мощностей. В случае, если мощность нагрузки превосходит электромагнитную, двигатель выходит из синхронизма и останавливается. Нарушение синхронной работы двигателя может быть вызвано также снижением напряжения в сети или уменьшением тока возбуждения.

В отличие от асинхронных электродвигателей, С. э. способны при заданной нагрузке работать с различными мощности коэффициентами (cos j). При увеличении тока возбуждения коэффициент мощности возрастает и при определённом его значении становится равным единице; дальнейшее увеличение тока возбуждения переводит двигатель в режим, при котором он отдаёт реактивную мощность в сеть. Т. о., в зависимости от величины тока возбуждения реактивная мощность может отдаваться в сеть (перевозбуждение) или потребляться из сети (недовозбуждение). С. э., работающий на холостом ходу и предназначенный для генерирования реактивной мощности, называется компенсатором синхронным.

С. э. применяют в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения при отсутствии значительных перегрузок на валу двигателя (например, для привода насосов, компрессоров, вентиляторов и т. д.). В настоящее время широкое применение получили синхронные электродвигатели с повышенным пусковым моментом, например в приводах подач металлорежущих станков.

Лекция 32 Комплектный электропривод с асинхронным двигателем

Унифицированные системы выполняются на базе комплектных электроприводов постоянного и переменного токов. Доля электроприводов постоянного тока составляет в новых разработках систем автоматизации примерно 10 %. Преимущественно применяют электроприводы переменного тока с асинхронными, синхронными и индукторными двигателями.

В состав комплектного электропривода входят:

· электродвигатель с датчиком или без датчика скорости;

· управляемый преобразователь, состоящий из силовых полупроводниковых элементов (диодов, тиристоров, транзисторов и др.) с системой охлаждения, защитных предохранителей, разрядных и защитных RL С-цепей, контроллеров управления преобразователями и контроля состояния элементов преобразователей;

· силовой трансформатор, автотрансформатор, реактор;

· коммутационная и защитная аппаратура в цепях постоянного и переменного токов (автоматические выключатели, линейные контакторы, рубильники, предохранители);

· устройства торможения электродвигателей;

· контроллеры управления электроприводом, модули интеллектуальной периферии, ввода и вывода сигналов, сетевые средства, терминалы, кнопки управления;

· пульты управления, содержащие командные, сигнальные и управляющие устройства;

В соответствии с идеологией блочно-модульного исполнения комплектных электроприводов, как правило, предусматривается возможность широкого варьирования средств, входящих в состав комплектного электропривода, с целью их адаптации к режимам и условиям работы механизмов в технологических агрегатах.
Модули электронного преобразователя соответствуют конкретной схеме электропривода.

Так, для частотно-регулируемых электроприводов переменного тока применяются модули выпрямителя и инвертора; для электроприводов постоянного тока — модули реверсивного или нереверсивного выпрямителя.

Комплектные электроприводы имеют исполнения, различающиеся:

· по току, напряжению и мощности преобразователей;

· числу двигателей (одно-, многодвигательные);

· наличию или отсутствию реверса (нереверсивные, реверсивные);

· способу торможения (с рекуперацией, без рекуперации энергии в сеть, динамическое торможение);

· диапазону изменения скорости;

· регулируемым переменным (скорость, положение, синхронизация скоростей или положений, нагрузка многодвигательных электроприводов, мощность, натяжение, давление, подача и др.);

· напряжению и частоте питающей сети (380; 660 В; 3; 6 или 10 кВ);

· способу связи с питающей сетью (трансформаторная связь, реакторная связь).

Комплектные электроприводы имеют также различные исполнения:

· виду охлаждения силовых полупроводниковых элементов (естественное, воздушное с помощью вентиляторов, водяное);

· по обслуживанию шкафов с аппаратурой (одно-или двустороннее) и т. п.

Указанные признаки находят свое отражение в типе, который присваивает электроприводу завод-изготовитель.

Комплектные преобразователи частоты для системы ПЧ-АД. Широкий класс автоматизированных комплектных и унифицированных электроприводов на основе системы ПЧ-АД может быть выполнен на базе преобразователей частоты с промежуточным звеном постоянного тока серии «Универсал».Преобразователи выпускаются в диапазоне мощностей от 0,55 до 160кВт; преобразователи большой мощности используются в силовых приводах самих рабочих машин и установок, а преобразователи в доли и единицы кВт могут успешно использоваться в исполнительных устройствах систем автоматизации и управления для привода регулирующих органов. Блок управления представляет собой микроконтроллер на на базе Intel18 и может быть трех типов: А – не перепрограммируемый, Б – перепрограммируемый производителем и В – интеллектуальный, перепрограммируемый пользователем. Основные технические характеристики преобразователей серии «Универсал» приведены в таблице 3.5.

В станках с ЧПУ в качестве приводов главного движения могут использоваться комплектные реверсивные электроприводы типа ГАП с транзисторными управляемыми инверторами напряжения. Приводы комплектуются трехфазными асинхронными двигателями базовой серии 4А мощностью от 1,5 до 18,5 кВт, диапазон регулирования скорости замкнутого привода от 400 до 1000. Во вспомогательном оборудовании могут использоваться комплектные реверсивные преобразователи типа ЭПА-1, число управляемых трехфазных асинхронных двигателей от 1х2,2кВт до 3х4кВт, диапазон регулирования скорости до 60.

Фирма HITACHI выпускает широкий спектр преобразователей частоты с микроконтроллерным управлением серий J100, J300, JE300, L100, L300Plus c дипазоном регулирования выходной частоты от 0,1 до 400Гц и выходного напряжения от 0 до значения напряжения питания.

Читать еще:  Шевроле ланос двигатель опель до какого года

Фирма OMRON выпускает однофазные и трехфазные преобразователи частоты серии 3G3 с микроконтроллерным (при необходимости аналоговым) управлением в диапазоне мощностей от 0,1 до 300кВт с диапазоном регулирования выходной частоты от 0,1 до 400Гц и выходного напряжения от 0 до значения напряжения питания.

Комплектные электроприводы на основе системы ПЧ-АД с векторным управлением. Электроприводы этого типа разрабатываются и имеют тенденцию широкого применения в промышленных исполнительных устройствах, в частности устройствах главного движения и подачи станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Исходной информацией для построения системы векторного управления является информация о мгновенных значениях тока статора, угловой скорости и углового положения ротора, о пространственном положении вектора магнитного потока в воздушном зазоре машины. Реализация этого метода требует большого количества вычислений. Необходимо преобразовать трехфазную систему токов в двухфазную в неподвижной системе координат; после чего её нужно привести к системе координат, вращающейся со скоростью ротора или потока ротора. Система уравнений принимает достаточно простой вид, сходный с уравнениями двигателя постоянного тока. Однако при этом заданная величина потока, соответственно момента, сравнивается не с истинной величиной, а с преобразованной. Поэтому для управления силовым преобразователем частоты необходимо выполнить обратные преобразования.

На рис.3.8 показана функциональная схема такого комплектного глубокорегулируемого привода «Размер 2М-5-21». Силовая часть состоит из автоматического выключателя А, нерегулируемого выпрямителя В, транзисторного управляемого инвертора УИ и асинхронного двигателя АД. Система управления включает устройство ЧПУ (УЧПУ) ,формирователь тока статора ФТ, формирователь фазных токов ФТФ, трехфазный регулятор тока РТ с широтно-импульсным модулятором, датчики тока ДТА и ДТВ ,датчик угла поворота ДУ, формирователь импульсного кода скорости перемещения ФИС, формирователь импульсного кода перемещения ФИП, формирователь импульсного кода разности скоростей ФИРС, сумматор С и цифро-аналоговый преобразователь ЦАП.

Датчик ДУ выдает информацию об угловом положении ротора. Этот сигнал преобразуется формирователем ФИП в импульсный код фактического углового перемещения ИПФ, а в формирователе ФИС – в импульсный код фактической скорости двигателя ИСФ. Сигнал ИСФ поступает на вход сумматора С и одновременно на вход ЦАП, который формирует значение фактической скорости в аналоговом виде СФ.

Сигнал задания скорости ЗС, поступающий из УЧПУ, в аналоговом виде сравнивается с фактической скоростью двигателя СФ. Сигнал разности скоростей РС поступает на ФТ. Сюда же поступает информация ПСК о токах статора и потоке двигателя в преобразованной двухфазной вращающейся системе координат, рассчитанная в УЧПУ на основе сигналов от датчика угла поворота ДУ и датчиков тока ДТА и ДТВ.В соответствии с сигналом РС и данными ПСК формирователь ФТ формирует амплитуду и фазу тока статора ТС таким образом, чтобы составляющая тока статора, определяющая поток, оставалась постоянной, а требуемое регулирование момента осуществлялось только изменением второй (ортогональной) составляющей тока статора, создающей момент двигателя.

Сигнал РС, преобразованный в импульсный код ИРС, поступает на сумматор С; в результате суммирования частот сигналов ИРС и ИСФ формируется сигнал требуемой частоты фазных токов ЧТ, который поступает в ФТФ. По заданным амплитуде, фазе и частоте тока статора в двухфазной системе координат ФТФ формирует заданные токи фаз А и В (ТА и ТВ) в трехфазной системе координат, сдвинутые во времени на 2/3 периода. Ток третьей фазы С есть сумма токов фаз А и В с обратным знаком.

Регулятор тока РТ на основе сравнения заданных значений токов ТА и ТB с фактическими значениями, полученными от ДТА и ДТB , вырабатывает сигнал управления СУ для непосредственного управления инвертором УИ и, соответственно, скоростью и моментом двигателя.

Среди преобразователей частоты упомянутых выше зарубежных фирм наиболее перспективными для реализации векторного способа управления являются преобразователи типа 3G3FV фирмы OMRON. Они отличаются высокими динамическими показателями, широким диапазоном регулирования скорости, возможностью работы с полным моментом при частотах, близких к нулю. Преобразователь имеет встроенный ПИД–контроллер. Программное обеспечение для программирования блока управления работает в среде Windows.

Что такое электропривод с двигателем переменного тока

Приводы постоянного тока служат для управления двигателями постоянного тока. Правда не везде, а лишь там, где требуется плавное и точное регулирование скорости и вращающего момента электромотора в достаточно широких пределах.

Где же конкретно могут использоваться приводы постоянного тока? Для того, чтобы ответить на данный вопрос, нам надо вначале сказать несколько слов о принципе работы двигателя постоянного тока.

Вообще надо заметить, что электродвигатели — очень распространенный объект управления в различных устройствах и технических системах. Причем настолько, что без них вся наша современная жизнь очевидно вовсе не была бы такой уж и современной. Точнее мы бы так и не ушли далее технологий начала 19 века. И не имели бы не только компьютеров, с их гаджетами, но и вообще не знали бы, например, даже столь привычного нам электрического освещения, поскольку сами электрогенераторы – это, по сути, те же самые электродвигатели, но только преобразующие различные виды неэлектрической энергии (механическая, химическая или тепловая) в электрическую энергию.

Сами электродвигатели при этом, как известно, делятся на электродвигатели постоянного тока и электродвигатели переменного тока. Причем сегодня в силу бурного развития научно-технической мысли, которая предлагает более совершенные алгоритмы векторного управления и довольно дешевые и удобные в использовании частотники, именно последние приобретают все большую популярность в промышленности.

Однако, нельзя не сказать, что и двигатели постоянного тока рано еще списывать со счетов. Они имеют свои весьма важные и существенные преимущества. Дело в том, что один из «глобальных» минусов двигателя постоянного тока – это коллектор, его низкая механическая прочность, а также слабая механическая прочность щеток.

Но зато у двигателя постоянного тока можно менять скорости в достаточно широком диапазоне при относительном постоянстве момента на валу. При этом количество оборотов двигателя постоянного тока пропорционально величине напряжения, которое подается на якорную обмотку. А это значит, что в диапазоне скоростей от нуля до номинального значения электродвигатель может развивать полный крутящий момент. Именно поэтому двигатель постоянного тока широко используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить большой момент при низких скоростях электродвигателя почти до его остановки при наличии полной нагрузки с последующим стартом. К таковым областям относятся электроприводы лифтов, кранов, ленточных конвейеров, смесителей, экструдеров и топу подобных механизмов.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Вообще надо заметить, что самой первой из всех изобретенных в XIX веке вращающихся электромашин был именно электродвигатель постоянного тока. Сам принцип действия его известен с середины прошлого столетия и основан на том, что крутящий момент здесь создаётся путём взаимодействия между двумя магнитными полями — полем обмотки возбуждения и полем, создающимся обмотками во вращающемся якоре.

Впрочем, в некоторых моделях двигателей постоянного тока нет обмотки возбуждения, вместо нее установлены постоянные магниты, сохраняющее стационарное магнитное поле при любых рабочих условиях.

Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что ток, проходя через якорь, создаёт магнитное поле, которое пытается выровняться со стационарным полем. Происходит вращение двигателя/

Рис. 1. Схема двигателя постоянного тока

При этом коллектор (так называется набор сегментированных медных планок), разрывает электрический контакт с уже «выровненной» обмоткой и возбуждает другую обмотку (или как в простом примере, показанном выше, перевозбуждает ту же цепь в противоположном направлении), создавая другое не выровненное магнитное поле, которое продолжает вращать якорь. Электрический контакт между вращающимися сегментами коллектора и стационарным источником питания в этом случае происходит через угольные щетки. Поскольку здесь постоянно имеет место механическое трение, то эти щетки изнашиваются через определенное время (как и сам коллектор) и соответственно требуют своей периодической замены.

Читать еще:  Двигатель бриггс страттон 850 серии характеристика

Впрочем, следует заметить, что большинство промышленных электродвигателей постоянного тока изготавливаются с несколькими обмотками якоря, а не с одной, как показано на упрощенной иллюстрации сверху.

В электродвигателях постоянного тока проявляются следующие отношения между механическими и электрическими величинами:

  1. Крутящий момент. Он прямо пропорционален силе магнитного поля якоря, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна току, проходящему через обмотки якоря. Так же момент прямо пропорционален силе постоянного магнитного поля, которое, в свою очередь, прямо пропорционально току, проходящему через возбуждающую обмотку (в двигателе без магнитов).
  2. Скорость. Скорость ограничена ЭДС, генерируемой якорем при вращении в постоянном магнитном поле. Эта ЭДС прямо пропорциональна скорости вращения якоря, и также прямо пропорциональна силе постоянного магнитного поля (которая прямо пропорциональна току возбуждающей обмотки в электродвигателе без магнитов). Это значит, что скорость прямо пропорциональна напряжению якоря, а также обратно пропорциональна силе постоянного магнитного поля, которая прямо пропорциональна току, проходящему через возбуждающие обмотки (в двигателе без магнитов).
Управление двигателем постоянного тока

Последнее же означает, что, меняя тока обмотки, можно изменять соотношение между скоростью и моментом. Однако этого недостаточно для управления общей мощностью двигателя. Чтобы управлять выходной мощностью электродвигателя постоянного тока также необходимо управлять напряжением и током якоря. Для этой цели можно было бы использовать переменные резисторы, но этот метод не используется в настоящее время, так как приводит к потере мощности. Лучшим решением здесь будет применение электронной схемы регулирования мощности на транзисторных ключах быстро отключающих и включающих якорь двигателя в цепь. Такой тип управления называется широтно-импульсной модуляцией, или ШИМ.

Рис.2. Схема управления скоростью и моментом ДПТ

По традиционной технологии для импульсного питания двигателя постоянного тока используют схему управляемого выпрямителя, в котором для преобразования переменного тока в постоянный вместо обычных выпрямляющих диодов используют тиристоры (управляемая схема Ларионова). Основным источником питания промышленных двигателей постоянного тока остается переменный ток, и этот переменный ток должен быть преобразован в постоянный в некотором узле системы; управление имеет смысл интегрировать прямо в этот выпрямительный узел.

Рис.3. Схема управляемого выпрямителя

Схема управляемого выпрямителя работает по принципу изменения времени «пускового» импульса относительно импульсов колебаний переменного тока. Чем раньше в каждом периоде переменного тока откроется тиристор, тем дольше он будет пропускать ток к двигателю. Схема фазового управления отвечает за генерацию импульсов и их длительность.

Отсюда следует, что привод постоянного тока просто регулирующий подводимую мощность к двигателю был бы трудно регулируемым и не применим в большинстве задач. Для управления двигателем необходимо управлять скоростью. Поэтому на двигателях постоянного тока устанавливают тахогенераторы, механически соединённые с валом двигателя.

Тахогенератор представляет собой небольшой генератор, создающий постоянное напряжение, прямо пропорциональное скорости вращения вала, обычно с выходом 0-10В постоянного тока, реже 0-220В переменного тока. По его показаниям регулируемый привод постоянного тока регулирует электрическую мощность, подводимую к двигателю так, чтобы скорость вращения совпала с заданной управляющим сигналом. Имея датчик обратной связи для регулирования скорости, привод постоянного тока точно регулирует скорость вращения двигателем.

Рис. 4. Схема управления двигателем постоянного тока
Менять ли привод постоянного тока?

Следует заметить, что в силу длительного периода широкого применения двигателей постоянного тока, на протяжении довольно долгого времени для регулировки скорости вала двигателя использовались приводы постоянного тока. Тем самым, данные приводы имели широкое распространение и были установлены на огромном количестве различных машин, механизмов и оборудовании. Но вот в чем проблема – дело в том, что раньше приводы постоянного тока выпускались с управлением на аналоговых микросхемах. А это вело к длительной настройке оборудования, необходимости постоянного обслуживания привода и частой его перенастройки. В результате против двигателей постоянного тока и соответственно приводов постоянного тока сложилось предубеждение о ненужности и даже вредности установки таких систем. Повсеместно обозначилась тенденция к замене «постоянников» на «переменники». И где-то это и правда оказалось оправдано, но…

Увы, но часто «дьявол кроется в деталях»!

Следует заметить, что сейчас приводы постоянного тока выпускаются с фазными схемами управления, основанными на современных микропроцессорах. А это значит, что они стали значительно более надежны и, ГЛАВНОЕ, не нуждаются в необходимости постоянного обслуживания привода и частой перенастройки приводов. А поскольку вопреки публикациям в СМИ и доводам производителей приводов переменного тока, существует еще немало таких применений, где приводы постоянного тока являются предпочтительными по своему функционалу (а в конечном счете и по деньгам), то возможно при модернизации оборудования следует обратить внимание на приводы постоянного тока.

Более того, сегодня необходимо учитывать, что очень часто, при модернизации систем управления, простая замена устаревших приводов постоянного тока новыми современными приводами постоянного тока, является экономически более выгодной!

Подумайте! Возможно это Ваш случай? Причем в данном случае имеет смысл обратить именно на лидеров по производству приводов постоянного тока, одним из которых является фирма Siemens, выпускающая приводы постоянного тока серии SINAMICS DCM — современный мощный привод постоянного тока со многими дополнительными модулями расширения, интеграции в промышленные сети и встроенными функциями для решения типовых технологических задач (намотка-размотка и т. д.).

СИБЭЛЕКТРОТЕХНИК

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И МЕХАНИЗМОВ, РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕСТАНДАРТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Электропривод переменного тока.

Для определённого привода механизма требуется подобрать определённый частотный преобразователь с необходимым набором параметров, нужным программным обеспечением, а так же за частую требуется дополнительная релейно-контактная обвязка электропривода, для обеспечения всех защит и блокировок.

Мы подберём и поставим вам нужный преобразователь для конкретного электропривода. Поможем вам избежать дополнительных, ненужных затрат, при самостоятельном выборе не того преобразователя, который вам нужен для вашего привода. Изготовим шкафы управления для ваших приводов.

Предлагаем к поставке не дорогие преобразователи частоты серии VFD3100, ознакомиться с ними можно перейдя по ссылке

Изготовим комплекты шкафов управления, электропривода переменного тока на базе частотных преобразователей, для козловых, мостовых, грейферных кранов, главных электроприводов драг, буровых станков и буровых установок.

Скачать опросный лист на Преобразователь частоты

Предлагаем к поставке комплектный электропривод переменного тока для козловых, мостовых, грейферных кранов.

Электрооборудование козлового крана в частности КСК30-42В грузоподъёмностью 30т (так же для других типов кранов), предназначено для:
— приёма, распределения и преобразования электроэнергии;
— приводов механизма передвижения крана, тележки, главного и вспомогательного подъёмов;
— контроля технологических параметров работы крана;
— реализации блокировок и защит, необходимых для безаварийной и безотказной эксплуатации оборудования и выполнения регламентных работ.
Условия эксплуатации:
-высота над уровнем моря не более 1500 м;
-температура окружающего воздуха от -40С до +50 С;
-температура хранения от -45С до +60С
-относительная влажность воздуха до 80% при температуре +40С (без выпадения росы).
Окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, а также ток проводящей пыли.

Предназначен данный комплектный электропривод переменного тока для:
-распределения напряжений: 3ф

12В, =24В.
-защиту главных цепей управления;
-защиту цепей управления и собственных нужд;
-формирования дискретных сигналов о состоянии коммутационного оборудования в шкафу;
-поддержание необходимого микроклимата в шкафу при помощи трёх вентиляторов и двух тепловых вентиляторов;
-управление электродвигателями приводов: подъёма1, подъёма2, хода крана и хода тележки крана, при помощи частотных преобразователей производства АВВ (по заявке др. производителей).
-управление тормозами приводов крана.

Любые задачи, любые механизмы, на частотных электроприводах переменного тока, мировых производителей по доступным ценам.

Если вам требуется создание максимального момента на малых напряжениях и жёсткую электромеханическую характеристику, то вам необходим электрический привод постоянного тока.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector