Schéma pro zapnutí elektromotoru s paralelním buzením. Typy budicích a spínacích obvodů pro stejnosměrné motory

Motor s paralelním buzením je nejlepší mezi motory stejnosměrný proud pro pohon strojů, které vyžadují téměř konstantní otáčky a zároveň ekonomickou regulaci otáček. Schéma tohoto motoru je na obr. 4-25.

Rýže. 4-25. Motor paralelní buzení.

Svorky spouštěcího reostatu jsou označeny: L - připojeno k vedení (síťové napájení); M - ke svorkám vinutí buzení a I - ke svorkám kotvy. Černé kroužky (obr. 4-25) označují pracovní kontakty a mezery mezi nimi odpovídají odporovým úsekům reostatu. Za chodu motoru kovový oblouk 3 neustále spojuje svorku L se svorkami bočníkového reostatu, který reguluje budicí proud, krajní levá poloha, při které je odpor reostatu minimální.

Při sepnutí spínače a posunutí páky spouštěcího reostatu na první z pracovních kontaktů se proud motoru větví na proud kotvy a proud budícího vinutí.

Tedy proud v napájecím obvodu

První rázový proud v závislosti na hodnotě rozběhového odporu Pod vlivem počátečního krouticího momentu se kotva začne otáčet a s rostoucí rychlostí proud kotvy klesá. Poté lze páku startovacího reostatu přenést na druhý kontakt. V tomto případě proud kotvy, který se zvýší o házení, způsobí zvýšení točivého momentu a další zvýšení rychlosti a poté opět začne klesat. Poté se páčka reostatu přenese na další kontakt atd. Start končí, když je odstraněn veškerý odpor a na kotvu je přivedeno plné napětí Odpor spouštěcího reostatu je obvykle navržen pro krátkodobý startovací provoz a je nemožné nechat rukojeť reostatu na mezikontaktech po dlouhou dobu.

Rýže. 4-26. Rychlostní charakteristiky motoru paralelního buzení.

Rychlejší counter-e. d.s. kotva, čím dříve proud klesá a tím méně se zahřívá vinutí kotvy. Proto se rozběh vždy provádí na nejvyšší budicí proud, zkratuje se odpor regulačního reostatu (obr. 4-25). Pak magnetický tok stroje F a proti-e. d.s. bude maximální. Kromě toho musí elektromotor při rozběhu vyvinout zvýšený točivý moment, a to může být také u vzorce s nejvyšším magnetickým tokem (4-8)].

Před vypnutím motoru se páka startovacího reostatu přepne na nulový kontakt a následně se otevře nožový spínač. Tím se zabrání spálení kontaktů spínače.

Rychlostní charakteristika motoru při je znázorněna na Obr. 4-26 Křivka 1. Když není žádné mechanické zatížení, proud naprázdno a rychlost jsou nejvyšší:

Se zvýšením zatížení (odporového momentu) na hřídeli motoru rychlost otáčení mírně klesá, protože k automatickému zvýšení točivého momentu dochází v důsledku zvýšení proudu v obvodu kotvy, který podle rovnice (4-14a) , se prudce zvyšuje s mírným poklesem zpětného e. d.s. vzhledem k malé hodnotě odporu obvodu kotvy.Tato charakteristika se nazývá rigidní.

Rýže. 4-27. Provozní charakteristiky motoru s paralelním buzením.

Při konstantním budícím proudu lze magnetický tok F považovat za přibližně konstantní, protože vliv reakce kotvy je nevýznamný.

Potom točivý moment motoru

přibližně úměrné proudu Pokud tedy vyneseme M podél osy x na Obr. 4-26, pak bude získána mechanická charakteristika motoru, tzn.

Velmi snadno použitelné výkonové údaje (obr. 4-27) uvedené v katalozích a popisech elektromotoru. Tento

at , kde je účinnost motoru a je čistý výkon na hřídeli.

Síla motoru vyvinutá na hřídeli

a točivý moment

Při konstantní frekvenci rotace by závislost byla přímka procházející počátkem. S rostoucími otáčkami však otáčky klesají a točivý moment není úměrný Proud při konstantě U je úměrný výkonu ve výkonovém obvodu Vzhledem k tomu, že ztráty motoru jsou malé, je proud přibližně úměrný .

Řízení rychlosti bočníkového motoru se obvykle provádí změnou budícího proudu. Tato metoda poskytuje ekonomické plynulé ovládání v rozmezí 1:1,5 a ve speciální verzi až 1:8. Nařízení je následující. Moment motoru při Ф = const je úměrný proudu a proudu

Vzhledem k malé hodnotě je úbytek napětí v obvodu kotvy malý. Proto se při konstantních hodnotách U a kotvy může výrazně zvýšit při mírný pokles counter-e. d.s.

Například při a při proudu kotvy counter-e. d.s. . Pokud proti-e. d.s. klesne pouze o 10 V (přibližně 5 %) a bude, pak se proud kotvy, tj., zvýší 3krát.

Pokud se tedy při určité konstantní zátěži a otáčkách sníží budicí proud např. o 5 %, pak. magnetický tok Ф a proti-e se okamžitě sníží o stejnou hodnotu. d.s. E. To způsobí prudké zvýšení proudu a točivého momentu kotvy a přebytek krouticího momentu bude využit k urychlení otáčení kotvy. Jak se však zvyšuje rychlost kotvy, proti-e. d.s. se opět zvýší, proud kotvy se sníží na hodnotu, při které moment nabude předchozí hodnoty. Je-li tedy stejná, nastaví se nová konstantní rychlost, vyšší než ta předchozí.

Při tomto způsobu regulace jsou energetické ztráty v regulačním reostatu (ztrátový výkon Gvgv) velmi malé, protože je pouze

Tato metoda umožňuje měnit otáčky motoru ve směru jeho zvýšení nad nominální.

Pokud je při konstantním zatížení hřídele motoru připojen přídavný odpor ch do série s vinutím kotvy, pak se v prvním okamžiku sníží proud kotvy, což sníží krouticí moment a protože odporový moment bude větší, rychlost se sníží. Vzhledem k poklesu rychlosti a protie. d.s. proud kotvou se zvýší, kroutící moment se zvýší a pokud jsou krouticí momenty stejné, další pokles otáček se zastaví.

Motor bude nadále běžet konstantní, ale sníženou rychlostí. Tento způsob regulace je neekonomický z důvodu značných energetických ztrát v odporu reostatu.

Stejnosměrný motor s nezávislým buzením (DPT NV) U tohoto motoru (obrázek 1) je budicí vinutí připojeno k samostatnému zdroji energie. V obvodu budícího vinutí je zařazen seřizovací reostat r reg a v okruhu kotvy - přídavný (startovací) reostat R p. Vlastnosti DPT NV - jeho budicí proud jsem v nezávislý na proudu kotvy jsem protože napájení budícího vinutí je nezávislé.

Schéma stejnosměrného motoru s nezávislým buzením (DPT NV)

Mechanická charakteristika stejnosměrného motoru s nezávislým buzením (DPT NV)

Rovnice pro mechanickou charakteristiku stejnosměrného motoru nezávislého buzení má tvar

Kde: n 0 - frekvence otáčení hřídele motoru při volnoběhu. Δn - změna otáček motoru působením mechanického zatížení.

Z této rovnice vyplývá, že mechanické charakteristiky stejnosměrného motoru nezávislého buzení (DCT NV) jsou přímočaré a protínají osu y v bodě volnoběhu. n 0 (Obrázek 13.13 a), při změně otáček motoru Δn , v důsledku změny jeho mechanického zatížení, je úměrný odporu obvodu kotvy R a \u003d ∑ R + R ext . Tedy s nejmenším odporem obvodu kotvy Ra = ∑R , Když R ext = 0 , odpovídá nejmenšímu rozdílu otáček Δn . V tomto případě se mechanická charakteristika stává tuhou (graf 1).

Mechanické vlastnosti motoru získané při jmenovitých napětích na kotvě a budícím vinutí a při absenci dodatečného odporu v obvodu kotvy se nazývají přirozené. obrázek 13.13, a (graf 1 Rext = 0 ).

Pokud se změní alespoň jeden z uvedených parametrů motoru (napětí na kotvě nebo budícím vinutí se liší od jmenovitých hodnot nebo se změní odpor v obvodu kotvy zavedením R ext), pak se mechanické charakteristiky nazývají umělé.

Umělé mechanické vlastnosti získané zavedením dodatečného odporu R ext do obvodu kotvy se také nazývají reostatické. (grafy 2 a 3).

Při hodnocení seřizovacích vlastností stejnosměrných motorů nejvyšší hodnotu mají mechanické vlastnosti n = f(M) . S konstantním zatěžovacím momentem na hřídeli motoru se zvýšením odporu rezistoru R ext rychlost otáčení klesá. Odpor rezistoru R ext pro získání umělé mechanické charakteristiky odpovídající požadované rychlosti n při dané zátěži (obvykle jmenovité) pro motory s nezávislým buzením:

Kde U - napájecí napětí obvodu kotvy motoru, V; jsem - proud kotvy odpovídající danému zatížení motoru, A; n - požadovaná rychlost, ot/min; n 0 - volnoběžné otáčky, ot./min.

Volnoběžné otáčky n 0 představuje okraj rychlost, nad kterou motor přejde režim generátoru . Tato rychlost překračuje jmenovitou n nom tolik jako jmenovité napětí U nom dodávané do obvodu kotvy, překračuje EMF kotvy E i nom při jmenovitém zatížení motoru.

Tvar mechanických charakteristik motoru je ovlivněn hodnotou hlavního magnetického toku buzení F . Při snižování F (se zvyšujícím se odporem rezistoru r reg ) se zvýší volnoběžné otáčky motoru n 0 a rozdíl rychlosti Δn . To vede k výrazné změně tuhosti mechanických charakteristik motoru (obr. 13.13, b). Pokud změníte napětí na vinutí kotvy U (při nezměněných R ext a R reg), pak se změní n 0 , a Δn zůstává stejný [srov. (13.10)]. V důsledku toho jsou mechanické charakteristiky posunuty podél osy y a zůstávají vzájemně rovnoběžné (obr. 13.13, c). Tím jsou vytvořeny nejpříznivější podmínky pro regulaci otáček motorů změnou napětí U dodávané do obvodu kotvy. Tento způsob regulace rychlosti otáčení se nejvíce rozšířil také díky vývoji a širokému používání nastavitelných tyristorové měniče Napětí.

Použité knihy: - Katzman MM. Adresář Podle elektrický stroje

Přítomnost budícího vinutí (OV) ve stejnosměrném motoru umožňuje různá schémata spojení. Podle toho, jak je OB zapnut, se motory rozlišují s nezávislým buzením, se samobuzením, které se dělí na sériové, paralelní a smíšené.

Motor s nezávislým buzením

U DCT s nezávislým buzením je budicí vinutí připojeno k samostatnému zdroji energie (obr. 1). To může být způsobeno rozdílným budicím napětím Uv a napětím obvodu kotvy U. Při tomto schématu zapojení nemá OB elektrické spojení s vinutím kotvy. Pro snížení ztrát v OF a vytvoření potřebného MDS je nutné snížit budicí proud zvýšením počtu závitů. Budicí vinutí je vyrobeno z malého počtu závitů, takže proud Iv je 2 ... 5 % Ia. Volba tohoto schématu buzení pro motor závisí na vlastnostech elektrického pohonu.

DPT s paralelním buzením

Ve skutečnosti je schéma zapojení OB s paralelním buzením (obr. 2) podobné schématu s nezávislým buzením. Vlastnosti motoru při zapojení podle obou schémat jsou stejné. Výhodou tohoto typu připojení je, že není potřeba samostatný zdroj energie.

DPT se sekvenčním buzením

Při zapojení podle tohoto schématu je OB zapojen do série s obvodem kotvy (obr. 3), přičemž proud kotvy je roven budícímu proudu. V tomto ohledu je OV vyroben ze silného drátu. Toto schéma se používá, pokud je požadováno zajistit velký rozběhový moment. Když je zatížení hřídele menší než 25 % jmenovitého, otáčky se prudce zvyšují a dosahují pro motor nebezpečných hodnot. Charakteristika DPT se sériovým buzením je „měkká“.

DPT se smíšenou excitací

DPT se smíšeným buzením (obr. 4) má dva OF, z nichž jeden je zapojen sériově a druhý paralelně ke kotevnímu obvodu. Při souhlasném spojení vinutí, se zvýšením zatížení hřídele, se magnetický tok zvyšuje, což vede ke snížení rychlosti otáčení. Při protilehlém zapojení se celkový magnetický tok s rostoucí zátěží snižuje, což vede k prudkému nárůstu rychlosti otáčení. To vede motor do nestabilního provozního režimu, takže sériové vinutí je vyrobeno z malého počtu závitů, takže se zvýšením zatížení magnetický tok mírně klesá, čímž se stabilizuje chod motoru.

Podívejme se podrobněji na charakteristiky motoru s paralelním buzením, které určují jeho provozní vlastnosti.

Otáčky a mechanické charakteristiky motoru jsou určeny rovnostmi (7) a (9), uvedenými v článku "", s U= konst a i in = konst. Při absenci dodatečného odporu v obvodu kotvy se tyto charakteristiky nazývají přírodní.

Pokud jsou kartáče na geometrickém neutrálu, s nárůstem já a průtok Ф δ se vlivem reakce příčné kotvy poněkud sníží. V důsledku toho rychlost n, podle výrazu (7), prezentovaného v článku "Všeobecné informace o stejnosměrných motorech", bude mít tendenci se zvyšovat. Na druhou stranu pokles napětí R a × já a způsobí snížení rychlosti. Jsou tedy možné tři typy rychlostních charakteristik, znázorněné na Obr. 1: 1 - s převahou vlivu R a × já A; 2 – se vzájemnou kompenzací vlivu R a × já a a snížit Ф δ ; 3 - s převahou vlivu poklesu Ф δ .

Vzhledem k tomu, že změna Ф δ je relativně malá, mechanické charakteristiky n = F(M) paralelního budícího motoru, definovaného rovnicí (9) uvedenou v článku "Všeobecné informace o stejnosměrných motorech", s U= konst a i c = konst se vzhledově shoduje s charakteristikami n = F(já a) (obrázek 1). Ze stejného důvodu jsou tyto charakteristiky téměř přímočaré.

Zobrazit charakteristiky 3 (Obrázek 1) jsou za podmínek stabilního provozu nepřijatelné (viz článek ""). Proto se vyrábí motory s paralelním buzením s mírně klesající charakteristikou formy 1 (obrázek 1). U moderních vysoce používaných strojů může být vlivem poměrně silného nasycení zubů kotvy vliv příčné reakce kotvy tak velký, že charakteristika tvaru 1 (Obrázek 1) je nemožné. Poté se pro získání takové charakteristiky umístí na póly slabé sériové budicí vinutí souhláskové inkluze, jehož magnetizační síla je až 10 % magnetizační síly paralelního budícího vinutí. V tomto případě je pokles Ф δ pod vlivem reakce příčné kotvy částečně nebo zcela kompenzován. Takovému sériovému budícímu vinutí se říká stabilizující, a motor s takovým vinutím se stále nazývá motor s paralelním buzením.

Změna rychlosti otáčení Δ n(obrázek 1) při přechodu z volnoběhu ( já a = já a0) na jmenovité zatížení ( já a = já an) pro motor s paralelním buzením je při provozu s přirozenou charakteristikou malý a činí 2 - 8 % n n. Takové slabě klesající charakteristiky se nazývají rigidní. Tuhé motory s paralelním buzením se používají v instalacích, ve kterých je požadováno, aby rychlost otáčení zůstala při změně zatížení přibližně konstantní (obráběcí stroje atd.).

Obrázek 2. Mechanické a rychlostní charakteristiky motoru s paralelním buzením pro různé toky buzení

Regulace rychlosti redukcí toku

Regulace rychlosti zeslabením magnetického toku se obvykle provádí pomocí reostatu v budicím obvodu. R r.v (viz obrázek 1, b v článku "" a na obrázku 1 v článku "Spouštění stejnosměrných motorů"). Při absenci dodatečného odporu v obvodu kotvy ( R ra = 0) a U= konstantní charakteristiky n = F(já a) a n = F(M), definovaných rovností (7) a (9), uvedených v článku "Všeobecné informace o stejnosměrných motorech", pro různé hodnoty R r.v, i v nebo Ф δ mají tvar znázorněný na obrázku 2. Všechny charakteristiky n = F(já a) konvergují na ose x ( n= 0) ve společném bodě pro velmi vysoký proud já a, která se podle výrazu (5), uvedeného v článku "Všeobecné informace o stejnosměrných motorech", rovná

já a = U / R A.

Nicméně mechanické vlastnosti n = F(M) protínají osu x v různých bodech.

Spodní charakteristika na obrázku 2 odpovídá jmenovitému průtoku. Hodnoty n v ustáleném provozním stavu odpovídají průsečíkům uvažovaných charakteristik s křivkou M st = F(n) pro pracovní stroj připojený k motoru (silná přerušovaná čára na obrázku 2).

Bod volnoběhu motoru ( M = M 0 , já a = já a0) leží poněkud vpravo od osy y na obrázku 2. Se zvýšením rychlosti otáčení n kvůli zvýšeným mechanickým ztrátám M 0 a já a0 se také zvýší (tenká přerušovaná čára na obrázku 2).

Pokud v tomto režimu začněte s pomocí externě aplikovaného krouticího momentu zvyšovat rychlost otáčení n, Že E a [viz výraz (6) v článku "Všeobecné informace o stejnosměrných motorech"] se zvýší a já a M se podle rovnosti (5) a (8), uvedených v článku "Všeobecné informace o stejnosměrných motorech", sníží. Na já a = 0 a M= 0 mechanické a magnetické ztráty motoru jsou pokryty mechanickým výkonem dodávaným na hřídel a s dalším zvýšením otáček já a M změní znaménko a motor se přepne do režimu provozu generátoru (části charakteristik na obrázku 2 vlevo od osy y).

Motory obecného použití umožňují podle spínacích podmínek regulaci otáček odbuzením v rozsahu 1:2. Motory se tímto způsobem vyrábějí i s regulací otáček až 1:5 nebo i 1:8, ale v tomto případě na omezení maximální napětí mezi kolektorovými deskami je nutné zvětšit vzduchovou mezeru, regulovat průtok po jednotlivých skupinách pólů (viz článek "Regulace otáček a stability chodu stejnosměrných motorů") nebo aplikovat kompenzační vinutí. To zvyšuje cenu motoru.

Řízení otáček odporem v obvodu kotvy, umělá mechanická a rychlostní charakteristika

Pokud je v obvodu kotvy zahrnut do série přídavný odpor R ra (obrázek 3, A), pak místo výrazů (7) a (9), uvedených v článku "Obecné informace o stejnosměrných motorech", dostaneme

(1)

(2)

Odpor R ra může být nastavitelné a mělo by být navrženo pro dlouhá práce. Budicí obvod musí být připojen k síťovému napětí.

Obrázek 3. Schéma řízení rychlosti otáčení paralelního budícího motoru pomocí odporu v obvodu kotvy ( A) a odpovídající mechanické a rychlostní charakteristiky ( b)

Charakteristika n = F(M) A n = F(já a) pro různé hodnoty R pa = konst at U= konst a i in = const jsou znázorněny na obrázku 3, b (R pa1< R pa2< R pa3). Horní charakteristika ( R pa = 0) je přirozené. Každá z charakteristik protíná osu x ( n= 0) v bodě, pro který

Pokračování těchto charakteristik pod vodorovnou osou na obrázku 3 odpovídá brzdění motoru protiproudem. V tomto případě n < 0, э. д. с. E a má opačné znaménko a sčítá se se síťovým napětím U, v důsledku čehož

a točivý moment motoru M působí proti směru otáčení a tím brzdí.

Pokud je nečinný ( já a = já a0) pomocí krouticího momentu aplikovaného zvenčí začněte zvyšovat rychlost otáčení, poté je nejprve dosaženo režimu já a = 0 a pak já a změní směr a stroj přejde do režimu generátoru (části charakteristik na obrázku 3, b vlevo od osy y).

Jak je vidět z obrázku 3, b, při zapnutí R Charakteristiky ra jsou méně přísné a mají velké hodnoty R ra - strmě klesající nebo měkký.

Je-li křivka momentu odporu M st = F(n) má podobu znázorněnou na obrázku 3, b tlustá přerušovaná čára, pak hodnoty n v ustáleném stavu pro každou hodnotu R ra jsou určeny průsečíky odpovídajících křivek. Více R ra, tím méně n a nižší účinnost (efektivita).

Regulace otáček změnou napětí kotvy

Řízení otáček změnou napětí kotvy lze provádět pomocí jednotky generátor-motor (G-D), nazývané také Leonardova jednotka (obrázek 4). V tomto případě je hlavním hybatelem PD (střídavý proud, vnitřní spalování atd.) otáčí stejnosměrný generátor konstantní rychlostí G. Kotva generátoru přímo spojená s kotvou stejnosměrného motoru D, který slouží jako pohon pracovního stroje RM. Budicí vinutí generátoru OVG a motor ATS napájeno z nezávislého zdroje - stejnosměrné sítě (obrázek 4) nebo z budičů (malých stejnosměrných generátorů) na hřídeli hybatele PD. Řízení budícího proudu generátoru i v.g by se mělo provádět prakticky od nuly (na obrázku 4 pomocí reostatu zapojeného podle potenciometrického obvodu). Pokud je nutné obrátit motor, můžete změnit polaritu generátoru (na obrázku 4 pomocí přepínače P).

Obrázek 4. Schéma jednotky "generátor - motor" pro řízení otáček nezávislého budícího motoru

Start motoru D a regulace jeho rychlosti se provádí následovně. Maximálně i e.d. a i v.g = 0 spusťte primární motor PD. Poté pomalu zvyšujte i v.g a s malým napětím generátoru U motor D se dostane do rotace. Další úpravou, U až do U = U n, můžete získat libovolné otáčky motoru až do n = n n. Další zvýšení n možné snížením i o.d. Pro zpětný chod motoru snižte i c.g na nulu, přepnout OVG a znovu zvýšit i c.d od hodnoty i c.g = 0.

Když pracovní stroj vytváří ostře pulzující zatížení (například některé válcovny) a není žádoucí, aby se špičky zatížení zcela přenášely na tažný stroj nebo na síť střídavého proudu, motor D lze vybavit setrvačníkem (jednotka G-D-M, nebo jednotka Leonard-Ilgner). V tomto případě při snižování n při špičkovém zatížení je část tohoto zatížení kryta kinetickou energií setrvačníku. Účinnost setrvačníku bude větší s měkčí odezvou motoru. PD nebo D.

V Nedávno stále více motor PD a generátor G nahrazen napěťově řízeným polovodičovým usměrňovačem. V tomto případě se také nazývá příslušný agregát ventil (tyristor) řídit.

Uvažované jednotky se používají, když je nutné řídit rychlost otáčení motoru s vysokou účinností v širokém rozsahu - až 1: 100 nebo více (velké obráběcí stroje, válcovny atd.).

Všimněte si, že změna U regulovat n podle schématu na obrázku 1, b zobrazeno v článku "Obecné informace o DC generátorech" a na obrázku 3, A, nedává požadované výsledky, protože současně se změnou napětí v obvodu kotvy se mění proporcionálně U také budicí proud. Od nařízení U lze odvodit pouze z hodnoty U = U n dolů, pak bude brzy magnetický obvod nasycen, v důsledku čehož U A i se budou vzájemně úměrně měnit. Podle rovnice (7) uvedené v článku "Obecné informace o stejnosměrných motorech"), n přičemž se výrazně nemění.

V poslední době tzv Impulsní řízení DC motory. V tomto případě je obvod kotvy motoru napájen stejnosměrným zdrojem s konstantní napětí přes tyristory, které se periodicky s frekvencí 1 - 3 kHz zapínají a vypínají. Pro vyhlazení křivky proudu kotvy jsou na její svorky připojeny kondenzátory. Napětí na svorkách kotvy je v tomto případě prakticky konstantní a úměrné poměru doby sepnutí tyristoru k době celého cyklu. Pulzní metoda tedy umožňuje řídit rychlost otáčení motoru, když je napájen ze zdroje s konstantním napětím v širokém rozsahu bez reostatu v obvodu kotvy a prakticky bez dodatečných ztrát. Stejně tak bez startovacího reostatu a bez dodatečných ztrát lze nastartovat motor.

Impulzní způsob řízení je ekonomicky velmi výhodný pro řízení motorů pracujících v režimech proměnných otáček s častými starty, například u elektrifikovaných vozidel.

Obrázek 5. Výkon motoru s paralelním buzením P n = 10 kW, U n = 200 V, n n = 950 ot./min

Provozní vlastnosti

Výkonové křivky jsou křivky spotřeby energie P 1, aktuální spotřeba já, Rychlost n, moment M, a účinnost η od užitečná síla P 2 v U= konstantní a konstantní polohy regulačních reostatů. Výkon motoru s paralelním buzením s nízkým výkonem při absenci dodatečného odporu v obvodu kotvy je znázorněn na obrázku 5.

Současně se zvýšením výkonu hřídele P 2 roste a moment na hřídeli M. Od s nárůstem P 2 a M Rychlost n mírně klesá, M ∼ P 2 / n roste trochu rychleji P 2. Zvýšit P 2 a M, je samozřejmě doprovázeno zvýšením proudu motoru já. úměrně já také se zvyšuje spotřeba energie ze sítě P 1. Na volnoběh ( P 2 = 0) účinnost η = 0, pak s rostoucí P 2 nejprve η roste rychle, ale při těžkých břemen v důsledku velkého nárůstu ztrát v obvodu kotvy se η opět začíná snižovat.

Stejně jako v případě generátoru lze vinutí induktoru a kotvy motoru zapojit buď do série (obr. 339) nebo paralelně (obr. 340). V prvním případě se motor nazývá sériově buzený motor (nebo sériový motor), ve druhém se nazývá motor s paralelním buzením (nebo bočník). Používají se také motory se smíšeným buzením (složené motory), u kterých je část indukčních vinutí připojena k kotvě sériově a část paralelně. Každý z těchto typů motorů má své vlastní charakteristiky, takže jeho použití je v některých případech vhodné a v jiných nepraktické.

1. Motory s paralelním buzením. Schéma připojení motorů tohoto typu k síti je znázorněno na obr. 361. Protože zde obvody kotvy a tlumivky na sobě nezávisí, lze proud v nich regulovat nezávisle pomocí samostatných reostatů zahrnutých v těchto obvodech. Reostat zahrnutý v obvodu kotvy se nazývá spouštění a reostat zahrnutý v obvodu induktoru se nazývá seřizování. Při startování motoru s paralelním buzením musí být startovací reostat plně zapnutý; jak motor nabírá otáčky, odpor reostatu se postupně snižuje a při dosažení normální rychlosti je tento reostat zcela odstraněn z okruhu. Motory s paralelním buzením, zejména velkých výkonů, se v žádném případě nesmějí zapínat bez rozběhového reostatu. Stejně tak při vypnutém motoru je třeba nejprve postupně zavádět reostat a teprve poté vypnout spínač připojující motor k síti.

Rýže. 361. Schéma zapojení motoru s paralelním buzením. Mosazný oblouk 1, po kterém se pohybuje páka startovacího reostatu, je připojen přes svorku 2 ke konci seřizovacího reostatu a přes svorku 3 ke startovacímu reostatu. To se provádí tak, že při přepnutí spouštěcího reostatu na klidový kontakt 4 a vypnutí proudu se obvod buzení nepřeruší.

Není těžké pochopit úvahy, které vedou k těmto pravidlům pro zapínání a vypínání motorů. Viděli jsme (viz vzorec (172.1)), že proud kotvy

,

kde je síťové napětí, a - e. d.s., indukované ve vinutí kotvy. V prvním okamžiku, kdy se motor ještě nestihl roztočit a nabrat dostatečné otáčky, např. d.s. je velmi malý a proud kotvou se přibližně rovná

Odpor kotvy je obvykle velmi nízký. Počítá se tak, aby úbytek napětí kotvy nepřesáhl 5-10% síťového napětí, na které je motor dimenzován. Proto při absenci spouštěcího reostatu by proud v prvních sekundách mohl být 10-20krát vyšší než normální proud, na který je motor navržen při plném zatížení, a to je pro něj velmi nebezpečné. Se stejným startovacím reostatem zavedeným s odporem, startovací proud přes kotvu

. (173.1)

Odpor spouštěcího reostatu je zvolen tak, aby spouštěcí proud překročil normální proud nejvýše 1,5-2krát.

Vysvětleme, co bylo řečeno, na číselném příkladu. Předpokládejme, že máme motor o výkonu 1,2 kW, navržený pro napětí 120 V a s odporem kotvy. Proud kotvy při plném zatížení

.

Pokud bychom tento motor zapnuli v síti bez startovacího reostatu, pak by v prvních sekundách měl startovací proud kotvou hodnotu

,

10násobek normálního provozního proudu v kotvě. Pokud chceme, aby rozběhový proud překročil normální maximálně 2x, tedy rovný 20 A, musíme zvolit rozběhový odpor tak, aby došlo k rovnosti

,

kde Om.

Je také jasné, že je velmi nebezpečné, aby se bočník náhle zastavil bez jeho vypnutí, například kvůli prudkému nárůstu zátěže, protože v tomto případě např. d.s. klesne na nulu a proud v kotvě se zvýší natolik, že přebytečné Joulovo teplo v ní uvolněné může vést k roztavení izolace nebo dokonce samotných vodičů vinutí (motor „shoří“).

Regulační reostat, který je součástí indukčního obvodu, slouží ke změně otáček motoru. Zvyšováním nebo snižováním odporu indukčního obvodu pomocí tohoto reostatu měníme proud v indukčním obvodu a tím i magnetické pole, ve kterém se kotva otáčí. Výše jsme viděli, že pro danou zátěž motoru se proud v motoru automaticky upraví tak, aby výsledný moment vyrovnal brzdný moment generovaný zátěží motoru. To je způsobeno tím, že indukovaný e. d.s. dosáhne odpovídající hodnoty. Ale vyvolané e. d.s. je určena jednak magnetickou indukcí a jednak frekvencí otáčení kotvy.

Čím větší je magnetický tok induktoru, tím nižší musí být otáčky motoru, aby se dosáhlo určité hodnoty e. atd., a naopak, čím slabší je magnetický tok, tím větší by měla být frekvence rotace. Pro zvýšení otáček bočníkového motoru při dané zátěži je tedy nutné zeslabit magnetický tok v induktoru, tj. vnést do obvodu induktoru větší odpor pomocí nastavovacího reostatu. Naopak, aby se snížila rychlost bočníkového motoru, je nutné zvýšit magnetický tok v induktoru, tj. snížit odpor v obvodu induktoru, čímž se vytáhne nastavovací reostat.

S pomocí nastavitelného reostatu můžete normální napětí a bez zatížení, nastavte motor na normální otáčky. S rostoucí zátěží by se měl zvyšovat proud v kotvě a e. d.s. - snížit. To je způsobeno určitým snížením frekvence otáčení kotvy. Snížení otáček v důsledku zvýšení zatížení z nuly na normální výkon motoru je však obvykle velmi malé a nepřesahuje 5-10 % normálních otáček motoru. Je to dáno především tím, že u motorů s paralelním buzením se při změně proudu v kotvě nemění proud v tlumivce. Pokud bychom při změnách zátěže chtěli zachovat stejnou rychlost otáčení, pak by to šlo provést mírnou změnou proudu v obvodu induktoru pomocí seřizovacího reostatu.

Z provozního hlediska se tedy stejnosměrné motory s paralelním buzením (boční motory) vyznačují následujícími dvěma vlastnostmi: a) jejich otáčky zůstávají při změně zatížení téměř konstantní; b) frekvenci jejich otáčení lze měnit v širokém rozsahu pomocí nastavovacího reostatu. Proto jsou takové motory poměrně široce používány v průmyslu, kde jsou obě tyto vlastnosti důležité, například pro pohon soustruhů a jiných obráběcích strojů, jejichž rychlost by neměla silně záviset na zatížení.

173.1. Na Obr. 362 ukazuje schéma bočníkového motoru s tzv. kombinovaným předřadníkem. Pochopte tento obvod a vysvětlete, jakou roli hrají jednotlivé části tohoto reostatu.

Rýže. 362. Ke cvičení 173,1

173.2. Musíte spustit bočník motoru. K tomu jsou určeny dva reostaty: jeden vyrobený ze silného drátu s nízkým odporem, druhý vyrobený z tenkého drátu s vysokým odporem. Které z těchto reostatů by měly být zařazeny jako startovací a které jako nastavovací? Proč?

2. Motory se sekvenčním buzením. Schéma připojení těchto motorů k síti je na obr. 363. Proud kotvy je zde zároveň proudem induktoru, a proto rozběhový reostat mění jak proud v kotvě, tak proud v induktoru. Při volnoběhu nebo velmi nízkém zatížení musí být proud v kotvě, jak víme, velmi malý, to znamená, že indukovaný e. d.s. by mělo být téměř stejné jako síťové napětí. Ale při velmi malém proudu přes kotvu a induktor je pole induktoru také slabé. Proto je při nízké zátěži nutný e. d.s. lze získat pouze prostřednictvím vysoká frekvence otáčení motoru. Výsledkem je, že při velmi nízkých proudech (nízkém zatížení) se rychlost otáčení sériově buzeného motoru zvýší tak, že se může stát nebezpečným z hlediska mechanické pevnosti motoru.

Rýže. 363. Schéma zapínání motoru se sekvenčním buzením

Říká se, že motor "pedlá". To je nepřijatelné, a proto motory se sériovým buzením nesmí být provozovány bez zátěže nebo s nízkou zátěží (méně než 20-25 % normálního výkonu motoru). Ze stejného důvodu se nedoporučuje připojovat tyto motory k obráběcím strojům nebo jiným strojům s řemenovým nebo kabelovým pohonem, protože přetržení nebo náhodné uvolnění řemenu povede k „rozpětí“ motoru. U motorů se sériovým buzením tedy s rostoucí zátěží roste proud kotvou a magnetické pole induktoru; proto otáčky motoru prudce klesnou a jím vyvíjený točivý moment prudce vzroste.

Tyto vlastnosti motorů se sériovým buzením je činí nejvhodnějšími pro použití v dopravě (tramvaje, trolejbusy, elektrické vlaky) a ve zvedacích zařízeních (jeřáby), protože v těchto případech je nutné mít velké krouticí momenty při nízkých otáčkách v době rozjezdu. při velmi velkém zatížení a při nižším zatížení (při normálním provozu) menší krouticí momenty a vyšší frekvence.

Regulace otáček motoru se sériovým buzením se obvykle provádí seřizovacím reostatem zapojeným paralelně s vinutími induktoru (obr. 364). Čím nižší je odpor tohoto reostatu, tím větší část proudu kotvy se do něj větví a tím méně proudu prochází vinutím induktoru. Ale když proud v induktoru klesá, otáčky motoru se zvyšují, a když se zvyšují, klesají. Proto, na rozdíl od toho, co bylo v případě bočníkového motoru, je pro zvýšení rychlosti otáčení sériového motoru nutné snížit odpor obvodu induktoru výstupem regulačního reostatu. Aby se snížila rychlost otáčení sériového motoru, je nutné zvýšit odpor obvodu induktoru zavedením seřizovacího reostatu.

Rýže. 364

173.3. Vysvětlete, proč sériový motor nemůže běžet naprázdno nebo s malou zátěží, ale bočník ano.

Tabulka 8. Výhody, nevýhody a použití motorů různé typy

Na závěr provedeme srovnání ve formě tabulky. 8 hlavní výhody a nevýhody různých typů elektromotorů, kterými jsme se zabývali v této kapitole, a oblasti jejich použití.