Starten, Reversieren und Stoppen von Gleichstrommotoren

Das Starten eines Gleichstrommotors und der direkte Anschluss an die Netzspannung ist nur für Motoren mit geringer Leistung zulässig. In diesem Fall kann der Spitzenstrom zu Beginn des Starts etwa das 4- bis 6-fache des Nennstroms betragen. Der direkte Start von Gleichstrommotoren mit erheblicher Leistung ist völlig inakzeptabel, da der Anlaufstrom hier dem 15- bis 50-fachen des Nennstroms entspricht. Daher erfolgt der Start von Motoren mittlerer und großer Leistung mit einem Startwiderstand, der den Strom beim Start auf die für Kommutierung und mechanische Festigkeit zulässigen Werte begrenzt.

Führen Sie Rheostate aus hochohmigem Draht oder Band durch, die in Abschnitte unterteilt sind. An den Übergangsstellen von einem Abschnitt zum anderen werden die Drähte mit Kupferknöpfen oder Flachkontakten verbunden. Die Kupferbürste am rotierenden Arm des Rheostaten bewegt sich entlang der Kontakte. Rheostate können andere Designs haben.Der Erregerstrom beim Start des Parallelerregermotors wird entsprechend dem Normalbetrieb eingestellt, der Erregerkreis ist direkt an die Netzspannung angeschlossen, so dass es zu keinem Spannungsabfall durch den Spannungsabfall im Rheostat kommt (siehe Abb. 1). ).

Die Notwendigkeit eines normalen Erregerstroms ergibt sich aus der Tatsache, dass beim Starten des Motors ein möglichst großes zulässiges Drehmoment Mem entwickelt werden muss, das für eine schnelle Beschleunigung erforderlich ist. Das Starten eines Gleichstrommotors erfolgt durch sukzessives Reduzieren des Widerstands des Rheostats, normalerweise durch Bewegen des Rheostathebels von einem festen Kontakt des Rheostats zu einem anderen und Ausschalten der Abschnitte; Eine Widerstandsreduzierung kann auch durch Kurzschließen der Abschnitte mit Schützen erfolgen, die nach einem vorgegebenen Programm aktiviert werden.

Beim manuellen oder automatischen Starten ändert sich der Strom von einem Maximalwert, der dem 1,8- bis 2,5-fachen des Nennwerts zu Beginn des Betriebs entspricht, für einen bestimmten Widerstand des Rheostaten auf einen Mindestwert, der dem 1,1- bis 1,5-fachen des Nennwerts am Ende entspricht im Betrieb und vor dem Umschalten in eine andere Position des Startwiderstands. Der Ankerstrom nach dem Starten des Motors mit Rheostatwiderstand beträgt rp

wobei Uc die Netzspannung ist.

Nach dem Einschalten beginnt der Motor zu beschleunigen, bis die Gegen-EMK E auftritt und der Ankerstrom abnimmt. Da die mechanischen Eigenschaften n = f1 (Mн) und n = f2 (II am) praktisch linear sind, kommt es beim Beschleunigen zu einem Anstieg der Drehzahl nach einem linearen Gesetz in Abhängigkeit vom Ankerstrom (Abb. 1). ).

Reis. 1. Startdiagramm eines Gleichstrommotors

Das Ausgangsdiagramm (Abb.1) für unterschiedliche Widerstände im Anker ist ein Segment linearer mechanischer Eigenschaften. Wenn der Ankerstrom IХ auf den Wert Imin sinkt, wird der Rheostatabschnitt mit dem Widerstand r1 ausgeschaltet und der Strom steigt auf den Wert an

wobei E1 — EMF am Punkt A der Kennlinie; r1 – Widerstand des getrennten Abschnitts.

Anschließend wird der Motor wieder bis zum Punkt B beschleunigt und so weiter, bis er die natürliche Kennlinie erreicht, wenn der Motor direkt an die Spannung Uc geschaltet wird. Die Startwiderstandswiderstände sind so ausgelegt, dass sie 4 bis 6 Starts hintereinander aufheizen. Daher müssen Sie sicherstellen, dass der Startwiderstandswiderstand am Ende des Starts vollständig entfernt wird.

Beim Anhalten wird der Motor von der Stromquelle getrennt und der Anlaufwiderstand schaltet sich vollständig ein – der Motor ist für den nächsten Start bereit. Um die Möglichkeit großer Selbstinduktions-EMFs auszuschließen, wenn der Erregerkreis unterbrochen und abgeklemmt wird, Der Stromkreis kann zum Entladewiderstand geschlossen werden.

Bei Antrieben mit variabler Drehzahl werden Gleichstrommotoren durch schrittweises Erhöhen der Spannung der Stromquelle gestartet, sodass der Anlaufstrom innerhalb der erforderlichen Grenzen gehalten wird oder über den größten Teil der Anlaufzeit annähernd konstant bleibt. Letzteres kann durch die automatische Steuerung des Spannungsänderungsprozesses der Stromquelle in Rückkopplungssystemen erreicht werden.

Gleichstrommotoren mit Serienerregung werden ebenfalls mit Anlassern hergestellt. Das Anlaufdiagramm stellt die Segmente der nichtlinearen mechanischen Kennlinie für verschiedene Ankerwiderstände dar.Der Start bei relativ geringen Leistungen kann manuell erfolgen, bei hohen Leistungen durch Kurzschließen der Abschnitte des Start-Rheostaten mit Schützen, die bei manueller oder automatischer Betätigung ausgelöst werden.

Das Reversieren – also das Ändern der Drehrichtung des Motors – erfolgt durch Ändern der Richtung des Drehmoments. Dazu ist es notwendig, die Richtung des magnetischen Flusses des Gleichstrommotors zu ändern, also die Feld- oder Ankerwicklung umzuschalten, während im Anker der Strom in die andere Richtung fließt. Beim Umschalten sowohl des Erregerkreises als auch des Ankers bleibt die Drehrichtung gleich.

Die Feldwicklung eines Parallelfeldmotors verfügt über eine erhebliche Energiereserve: Die Wicklungszeitkonstante beträgt bei Hochleistungsmotoren Sekunden. Die Zeitkonstante der Ankerwicklung ist viel kürzer. Um die Wende so schnell wie möglich zu machen, wird daher der Anker gewechselt. Nur wenn keine Drehzahl erforderlich ist, kann durch Umschalten des Erregerkreises eine Umkehr erfolgen.

Die reversible Erregung von Motoren kann durch Schalten entweder der Feld- oder der Ankerwicklung erfolgen, da die Energiereserven in den Feld- und Ankerwicklungen gering und ihre Zeitkonstanten relativ klein sind.

Beim Reversieren eines Parallelerregermotors wird zunächst der Anker stromlos geschaltet und der Motor mechanisch gestoppt bzw. auf Stopp geschaltet. Nach Ablauf der Verzögerung wird der Anker geschaltet, sofern er während der Verzögerung nicht eingekuppelt war, und in die andere Drehrichtung gestartet.

Das Reversieren eines reihenerregten Motors erfolgt in der gleichen Reihenfolge: Herunterfahren – Stoppen – Umschalten – Starten in die andere Richtung. Bei gemischterregten Motoren im Rückwärtsgang muss die Anker- oder Längswicklung mit der Parallelwicklung mitgeschaltet werden.

Bremsen ist notwendig, um die Auslaufzeit der Motoren zu verkürzen, die ohne Bremsen unzulässig lang sein kann, und um die Aktuatoren in einer bestimmten Position zu fixieren. Mechanisch bremsende Gleichstrommotoren werden üblicherweise durch Anbringen der Bremsbeläge an der Bremsscheibe hergestellt. Der Nachteil mechanischer Bremsen besteht darin, dass Bremsmoment und Bremszeit von zufälligen Faktoren abhängen: dem Eindringen von Öl oder Feuchtigkeit in die Bremsscheibe und anderen. Daher wird eine solche Bremsung verwendet, wenn Zeit und Bremsweg nicht begrenzt sind.

In einigen Fällen ist es nach vorheriger elektrischer Bremsung bei niedriger Geschwindigkeit möglich, den Mechanismus (z. B. Heben) in einer bestimmten Position präzise anzuhalten und seine Position an einer bestimmten Stelle zu fixieren. Ein solcher Stopp wird auch in Notsituationen eingesetzt.

Die elektrische Bremsung sorgt für eine ausreichend genaue Erzielung des erforderlichen Bremsmoments, kann jedoch nicht die Fixierung des Mechanismus an einem bestimmten Ort gewährleisten. Daher wird die elektrische Bremsung bei Bedarf durch eine mechanische Bremsung ergänzt, die nach Ende der elektrischen Bremsung wirksam wird.

Elektrisches Bremsen erfolgt, wenn Strom entsprechend der EMK des Motors fließt. Es gibt drei Möglichkeiten aufzuhören.

Bremsende Gleichstrommotoren mit Energierückführung ins Netz.In diesem Fall muss die EMF E größer sein als die Spannung der Stromquelle US und der Strom fließt in Richtung der EMF, wobei es sich um den Modusstrom des Generators handelt. Die gespeicherte Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt und teilweise ins Netz zurückgespeist. Der Anschlussplan ist in Abb. dargestellt. 2, a.

Reis. 2. Schemata der elektrischen Bremsung von Gleichstrommotoren: I – mit Energierückführung ins Netz; b – mit Opposition; c – dynamisches Bremsen

Das Stoppen des Gleichstrommotors kann erfolgen, wenn die Versorgungsspannung so absinkt, dass Uc < E ist, sowie wenn die Lasten in einem Hebezeug abgesenkt werden und in anderen Fällen.

Die Rückwärtsbremsung erfolgt durch Umschalten des rotierenden Motors in die entgegengesetzte Drehrichtung. In diesem Fall addieren sich die EMK E und die Spannung Uc im Anker und zur Begrenzung des Stroms I muss ein Widerstand mit Anfangswiderstand eingebaut werden

wobei Imax der höchste zulässige Strom ist.

Das Anhalten ist mit großen Energieverlusten verbunden.

Das dynamische Bremsen von Gleichstrommotoren erfolgt, wenn der Widerstand rt an die Klemmen des rotierenden erregten Motors angeschlossen wird (Abb. 2, c). Die gespeicherte kinetische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt und im Anker als Wärme abgegeben. Dies ist die gebräuchlichste Aufhängungsmethode.

Schaltkreise zum Einschalten eines Gleichstrommotors mit paralleler (unabhängiger) Erregung: a – Schaltkreis des Motors, b – Schaltkreis beim dynamischen Bremsen, c – Gegenschaltkreis.