מעגלי בקרה אוטומטיים להתנעה ולעצירה של מנועי DC

ההתנעה של כל מנוע מלווה במתגים מסוימים במעגל הכוח ובמעגל הבקרה. במקרה זה, נעשה שימוש במכשירים ללא מגע ממסרים. למנועי DC להגביל זרמי התחלה נגדי התנעה כלולים במעגל הרוטור והאבזור של המנועים, אשר מנותקים כאשר המנועים מואצים בשלבים. כאשר האתחול הושלם, נגדי האתחול עוקפים לחלוטין.

תהליך הבלימה של המנועים יכול להיות גם אוטומטי. לאחר פקודת העצירה, בעזרת ציוד ממסר-מגע, מתבצעים המתגים הדרושים במעגלי החשמל. כאשר מתקרבים למהירות קרובה לאפס, המנוע מנותק מהרשת. במהלך האתחול, השלבים כבויים במרווחי זמן קבועים או בהתאם לפרמטרים אחרים. זה משנה את הזרם והמהירות של המנוע.

בקרת התנעת המנוע מתבצעת כפונקציה של EMF (או מהירות), זרם, זמן ונתיב.

תת-מכלולים ומעגלים אופייניים לבקרה אוטומטית של מנועי DC מתנעים

הפעלת מנוע DC עם עירור מקביל או עצמאי מתבצעת עם נגד המוכנס במעגל האבזור. נדרש נגד כדי להגביל את זרם הפריצה. כשהמנוע מאיץ, הנגד המתנע מדרדר. עם השלמת ההפעלה, הנגד יעקוף לחלוטין והמנוע יחזור למאפיינים המכניים הטבעיים שלו (איור 1). בעת האתחול המנוע מאיץ לפי מאפיין מלאכותי 1, לאחר מכן 2, ולאחר תמרון הנגד - לפי מאפיין טבעי 3.

אורז. 1. מאפיינים מכניים ואלקטרומכניים של מנוע DC עם עירור מקביל (ω - מהירות סיבוב זוויתית; I1 M1 - שיא ​​זרם ומומנט של המנוע; I2 M2 - זרם ומומנט מיתוג)

שקול את צומת מעגל ההתחלה של מנוע DC (DCM) בפונקציית EMF (איור 2).

אורז. 2. צומת מעגל ההתחלה של DCT של עירור מקביל בפונקציית EMF

פונקציית EMF (או מהירות) נשלטת על ידי ממסרים, מתחים ומגעים. ממסרי מתח מוגדרים לפעול בערכי emf שונים של אבזור. כאשר המגע KM1 מופעל, המתח של ממסר KV בזמן ההפעלה אינו מספיק לפעולה. כאשר המנוע מאיץ (עקב הגידול ב-emf המנוע), ממסר KV1 מופעל, ואז KV2 (למתחי הפעלת הממסר יש ערכים מתאימים); הם כוללים את מגעי התאוצה KM2, KMZ, והנגדים במעגל האבזור נמצאים ב-shunt (מעגלי מיתוג מגע אינם מוצגים בתרשים; LM הוא פיתול העירור).

הבה נסתכל על התוכנית להתנעת מנוע DC בפונקציית EMF (איור 3). המהירות הזוויתית של המנוע קבועה לרוב בעקיפין, כלומר.מדידת כמויות הקשורות למהירות. עבור מנוע DC, ערך כזה הוא EMF. ההתחלה מתבצעת באופן הבא. מפסק ה-QF נדלק, שדה המנוע מחובר לאספקת החשמל. ממסר KA מופעל וסוגר את המגע שלו.

שאר ההתקנים של המעגל נשארים במקומם המקורי. כדי להתניע את המנוע, אתה חייב לחץ על הכפתור SB1 «התחל», לאחר מכן מגע KM1 מופעל ומחבר את המנוע למקור הכוח. מגע KM1 מופעל מעצמו. מנוע ה-DC מואץ עם נגד מעגל אבזור המנוע R.

ככל שמהירות המנוע עולה, ה-emf שלו והמתח בסלילים של הממסרים KV1 ו- KV2 עולים. במהירות ω1 (ראה איור 1.) ממסר KV1 מופעל. הוא סוגר את המגע שלו במעגל המגע KM2, שמכשיל ומקצר את השלב הראשון של הנגד ההתחלתי עם המגע שלו. במהירות ω2 ממסר KV2 מופעל. עם המגע שלו, הוא סוגר את מעגל האספקה ​​של מגע KMZ, אשר, כאשר מופעל, עם מגע, מקצר את שלב ההתחלה השני של הנגד ההתחלתי. המנוע מגיע למאפיינים המכניים הטבעיים שלו ומסיים את ההמראה.

אורז. 3. סכמטי של התחלת DCT של עירור מקביל בפונקציית EMF

להפעלה נכונה של המעגל, יש צורך להגדיר את ממסר המתח KV1 לפעול ב-EMF המתאים למהירות ω1 ואת הממסר KV2 לפעול במהירות ω2.

כדי לעצור את המנוע, לחץ על לחצן העצירה SB2. כדי לנתק את המעגל החשמלי, פתח את מפסק ה-QF.

הפונקציה הנוכחית נשלטת על ידי ממסר זרם. שקול את צומת מעגל המתנע של מנוע DC בפונקציית השטף. בתרשים המוצג באיור.4, משתמשים בממסרי זרם יתר, אשר קולטים בזרם הכניסה I1 ונושרים בזרם המינימלי I2 (ראה איור 1). זמן התגובה הפנימי של הממסרים הנוכחיים חייב להיות קטן מזמן התגובה של המגע.

אורז. 4. צומת מעגל ההתחלה של עירור מקבילי DCT בהתאם לזרם

האצת המנוע מתחילה כשהנגד מוכנס במלואו למעגל האבזור. ככל שהמנוע מאיץ, הזרם יורד, עם זרם I2, הממסר KA1 נעלם ועם המגע שלו סוגר את מעגל האספקה ​​של המגע KM2, אשר עוקף את המגע הראשון של הנגד המתנע במגע שלו. באופן דומה, שלב ההתחלה השני של הנגד מקוצר (ממסר KA2, מגע KMZ). מעגלי החשמל של המגע אינם מוצגים בתרשים. בתום התנעת המנוע, הנגד במעגל האבזור יגושר.

שקול את המעגל להתנעת מנוע DC כפונקציית שטף (איור 5). ההתנגדויות של מדרגות הנגד נבחרות כך שברגע שבו המנוע מופעל והשלבים עוברים shunt, זרם I1 במעגל האבזור ורגע M1 אינם עולים על הרמה המותרת.

התנעת מנוע DC מבוצע על ידי הפעלת מפסק QF ולחיצה על כפתור «התחל» SB1. במקרה זה, מגע KM1 מופעל וסוגר את אנשי הקשר שלו. זרם הכניסה I1 עובר דרך מעגל הכוח של המנוע, שבהשפעתו מופעל ממסר זרם יתר KA1. המגע שלו נפתח והמגע KM2 אינו מקבל חשמל.

אורז. 5. סכמטי של עירור מקביל הפעלת DCT כפונקציה של זרם

כאשר הזרם יורד לערך המינימלי I2, ממסר זרם היתר KA1 נופל וסוגר את המגע שלו.המגע KM2 מופעל ובאמצעות המגע הראשי שלו משנת את הקטע הראשון של הנגד המתנע והממסר KA1. בעת המעבר, הזרם עולה לערך I1.

כאשר הזרם עולה שוב לערך של I1, המגע KM1 אינו נדלק, מכיוון שהסליל שלו עוקף על ידי המגע KM2. בהשפעת הזרם I1, ממסר KA2 מופעל ופותח את המגע שלו. כאשר בתהליך האצה הזרם יורד שוב לערך של I2, הממסר KA2 יורד והמגע KMZ נדלק. ההתנעה הושלמה, המנוע פועל עם המאפיינים המכניים הטבעיים שלו.

לתפקוד נכון של המעגל, יש צורך שזמן התגובה של הממסר KA1 ו-KA2 יהיה קטן מזמן התגובה של המגעים. כדי לעצור את המנוע, לחץ על כפתור "עצירה" SB2 וכבה את מפסק ה-QF כדי לנתק את המעגל.

בקרת הזמן מתבצעת באמצעות ממסר זמן ומגעים מתאימים המקצרים את שלבי הנגדים עם המגעים שלהם.

שקול את מנוע ה-DC של מעגל ההתחלה כפונקציה של זמן (איור 6). ממסר הזמן KT מופעל מיד כאשר מופיע מתח במעגל הבקרה דרך מגע הפתיחה KM1. לאחר פתיחת המגע KM1, ממסר הזמן KT מאבד את אספקת החשמל שלו וסוגר את המגע שלו בהשהיית זמן. מגע KM2 לאחר מרווח זמן השווה לעיכוב הזמן של ממסר הזמן מקבל כוח, סוגר את המגע שלו ומסגר את ההתנגדות במעגל האבזור.

אורז. 6. צומת מעגל ההתחלה של DCT של עירור מקביל כפונקציה של זמן

יתרונות השליטה בתפקוד הזמן כוללים קלות שליטה, יציבות תהליך האצה וההאטה, חוסר עיכוב של הכונן החשמלי במהירויות ביניים.

שקול את המעגל להתנעת עירור מקביל של מנוע DC כפונקציה של זמן. באיור. 7 מציג תרשים של מנוע עירור מקבילי DC עם התחלה בלתי הפיכה. ההשקה מתבצעת בשני שלבים. המעגל משתמש בכפתורים SB1 «התחל» ו-SB2 «עצור», מגע KM1 ... KMZ, ממסרי זמן אלקטרומגנטיים KT1, KT2. מפסק ה-QF נדלק. במקרה זה, הסליל של ממסר הזמן KT1 מקבל כוח ופותח את המגע שלו במעגל של המגע KM2. המנוע מופעל על ידי לחיצה על כפתור «התחל» SB1. מגע KM1 מקבל כוח ועם המגע הראשי שלו מחבר את המנוע למקור מתח עם נגד במעגל האבזור.

אורז. 7. סכמטי של התנעה בלתי הפיכה של מנוע DC כפונקציה של זמן

ממסר זרם תת KA משמש להגנה על המנוע מפני הפרעה של מעגל העירור. במהלך פעולה רגילה, ממסר KA מופעל והמגע שלו במעגל מגע KM1 נסגר, מכין את מגע KM1 לפעולה. כאשר מעגל העירור נשבר, ממסר KA נכבה, פותח את המגע שלו, ואז מגע KM1 נכבה והמנוע נעצר. כאשר המגע KM1 מופעל, מגע החסימה שלו נסגר והמגע KM1 במעגל הממסר KT1 נפתח, מה שמכבה וסוגר את המגע שלו בהשהיית זמן.

לאחר מרווח זמן השווה לעיכוב הזמן של ממסר KT1, מעגל האספקה ​​של מגע המאיץ KM2 נסגר, המופעל ועם המגע הראשי שלו מקצר שלב אחד של הנגד ההתחלתי. במקביל, ממסר הזמן KT2 מופעל. המנוע מאיץ. לאחר מרווח זמן השווה לעיכוב של ממסר KT2, מגע ה-KT2 נסגר, מגע ההאצה KMZ מופעל ועם המגעים הראשיים שלו מתקשר השלב השני של הנגד ההתחלתי במעגל האבזור. ההתנעה הושלמה והמנוע חוזר למאפיינים המכניים הטבעיים שלו.

יחידות מעגל בקרת בלם DC טיפוסיות

מערכות בקרה אוטומטיות של מנוע DC משתמשות בבלימה דינמית, בלימה הפוכה ובלימה רגנרטיבית.

בבלימה דינמית, יש צורך לסגור את פיתול האבזור של המנוע להתנגדות נוספת ולהשאיר את פיתול העירור פעיל. בלימה זו יכולה להתבצע כפונקציה של מהירות וכפונקציה של זמן.

שליטה כפונקציה של מהירות (EMF) במהלך בלימה דינמית יכולה להיעשות על פי התוכנית המוצגת באיור. 8. כאשר מגע KM1 כבוי, אבזור המנוע מנותק מהרשת, אך יש מתח על הדקים שלו ברגע הניתוק. ממסר המתח KV פועל וסוגר את המגע שלו במעגל המגע KM2, אשר במגע שלו סוגר את אבזור המנוע לנגד R.

במהירויות קרובות לאפס, ממסר KV מאבד כוח. האטה נוספת ממהירות מינימלית לעצירה מלאה מתרחשת תחת פעולת רגע סטטי של התנגדות.כדי להגביר את יעילות הבלימה, ניתן להפעיל שניים או שלושה שלבי בלימה.

אורז. 8. צומת המעגל לבקרה אוטומטית של בלימה דינמית בפונקציית EMF: א - מעגל כוח; ב - מעגל בקרה

עירור עצמאי של מנוע בלימה דינמית קבועה כפונקציה של זמן מתבצעת בהתאם לתכנית המוצגת באיור. תֵשַׁע.

אורז. 9. צומת של מעגל בלימה דינמי DCT של עירור עצמאי כפונקציה של זמן

כאשר המנוע פועל, ממסר הזמן KT פועל, אך המעגל של מגע הבלמים KM2 פתוח. כדי לעצור, עליך ללחוץ על כפתור "עצור" SB2. מגע KM1 וממסר זמן KT מאבדים כוח; המגע KM2 מופעל מכיוון שהמגע KM1 במעגל של המגע KM2 נסגר והמגע של ממסר הזמן KT נפתח בהשהיית זמן.

לתזמון ממסר הזמן, המגע KM2 מקבל חשמל, סוגר את המגע שלו ומחבר את אבזור המנוע לנגד הנוסף R. מבוצעת עצירה דינמית של המנוע. בקצהו, ממסר ה-KT, לאחר זמן מה, פותח את המגע שלו ומנתק את מגע ה-KM2 מהרשת. בלימה נוספת עד לעצירה מוחלטת מתבצעת בהשפעת רגע ההתנגדות.

בבלימה פעולה הפוכה, המנוע EMF ומתח הרשת פועלים בהתאם. כדי להגביל את הזרם, מוכנס נגד למעגל.

בקרת עירור של מנועי DC

לליפוף השדה של המנוע יש השראות משמעותית ואם המנוע יכובה במהירות, עלול להופיע עליו מתח גדול שיגרום להתקלקלות בידוד הפיתול. כדי למנוע זאת, אתה יכול להשתמש בצמתי המעגל המוצג באיור.10. התנגדות הכיבוי מופעלת במקביל לסליל העירור דרך הדיודה (איור 10, ב). לכן, לאחר כיבוי, הזרם עובר דרך ההתנגדות לזמן קצר (איור 10, א).

אורז. 10. צמתים של מעגלים להפעלת התנגדויות מרווה: א - התנגדות מרווה מחוברת במקביל; ב - התנגדות ההמרה מופעלת דרך הדיודה.

הגנה מפני הפרעה של מעגל העירור מתבצעת באמצעות ממסר זרם תת על פי התוכנית המוצגת באיור. אחד עשר.

אורז. 11. הגנה מפני הפרעה של מעגל העירור: א - מעגל עירור כוח; ב - מעגל בקרה

במקרה של הפסקה בסליל העירור, הממסר KA מתנתק ומנתק את המעגל של המגע KM.