Основные элементы принципиальной схемы

Лабораторная работа №1

“Исследование режимов работы электродвигателя постоянного тока”

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная

Механические характеристики двигателя постоянного тока: пусковые, регулировочные и тормозные

Рис. 2. Механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения:

«1» - искусственная ( ползучая ), при шунтировании обмотки якоря ( см. рис. 3 );

«2» - искусственная, при введении резистора R3 в цепь обмотки якоря ( рис. 4 );

«3» - естественная ( без резисторов ) ( рис. 5 );

«4» - искусственная, при введении резистора R4 в цепь параллельной обмотки возбуждения;

«5» - искусственная, при динамическом торможении ( рис. 6 ).

Характеристики «1», «2», «3» - пусковые, «4» - регулировочная, «5» - тормозная.

Симметричные характеристики «1'», «2'», «3'», «4'» и «5'» - аналогичные для обрат-

ного направления вращения.

Лабораторная работа №1

“Исследование режимов работы электродвигателя постоянного тока”

Цель работы:изучить основные режимы работы электродвигателя постоянного тока:

1. пуск и остановка двигателя;

2. регулирование скорости;

3. электрическое торможение;

4. изменение направления вращения ( реверс ).

Основные сведения

В данной лабораторной работе исследуются режимы работы электродвигателя по-

стоянного тока смешанного возбуждения типа П32М. По сравнению с двигателями постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением, такие двигатели имеют увеличенные пусковые моменты. Их применяют в регулируемых приводах судовых грузо

подъёмных и якорно-швартовных устройств.

Номинальные данные электродвигателя:

1. мощность Р = 2,2 кВт ( на валу )

2. напряжение U = 220 В;

3. ток I = 12,2 А ;

4. коэффициент полезного действия η = 82%;

5. частота вращения n = 1500 об/мин.

2. Описание принципиальной схемы системы Г – Д

Основные элементы принципиальной схемы

К основным элементам схемы относятся ( рис. 1 ):

1. S1 – выключатель управления однополюсный, для включения линейного контак

тора КМ1;

2. рU – вольтметр, для измерения напряжения сети переменного тока;

3. КМ1:1-КМ1:2 – главные контакты контактора КМ1;

4. КА – реле максимального тока, для защиты обмотки якоря двигателя от токов короткого замыкания;

5. М – обмотка якоря двигателя;

6. А1-А2 – выводы обмотки якоря;

7. BR – тахогенератор, для измерения скорости вращения двигателя;

8. рА – амперметр, для измерения тока якоря;

9. R2 – резистор динамического торможения;

10. D1-D2 – выводы последовательной ( сериесной ) обмотки возбуждения;

11. R3 – пусковой резистор, для уменьшения пускового тока обмотки якоря двига

теля;

12. Е1-Е2 – выводы параллельной ( шунтовой ) обмотки якоря двигателя;

13. R1 – разрядный резистор, для защиты обмотки Е1-Е2 от перенапряжений;

14. SB1 – кнопка «Скорость больше» ( кнопка ослабления магнитного потока парал

лельной обмотки;

15. R4– резистор, для ослабления магнитного потока параллельной обмотки возбуж

дения ( увеличения скорости );

16. SB2 – кнопка «Вперёд»;

17. КМ2 – контактор «Вперёд»;

18. SB3 – кнопка «Назад»;

19. КМ3 – контактор «Назад»;

20. SB4 – кнопка «Стоп»;

21. КТ1 – реле времени, для задержки перехода двигателя с 1-й скорости на 2-ю;

22. КМ4 – контактор, для подключения резистора R2 к обмотке якоря;

23. SB5 – кнопка «Блокировка динамического торможения»;

24. КТ2 - реле времени, для задержки перехода двигателя со 2-й скорости на 3-ю;

25. КМ5 – контактор 3-й скорости, для отключения пускового резистора R3 в конце

пуска.

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе включают выключатель управления S1, через который получает питание катушка линейного контактора КМ1.

Контактор включается и замыкает свои главные контакты КМ1:1 и КМ1:2,

через которые напряжение 220 В постоянного тока поступает на параллельную об-

мотку возбуждения Е1-Е2 и катушку реле времени КТ1.

При этом двигатель получает полный магнитный поток ( т.к. резистор R4 за- шунтирован кнопкой SB1 ), а реле КТ1 включается и мгновенно замыкает свой кон

такт в цепи катушки контактора КМ4.

Контактор КМ4 включается , замыкает главный контакт КМ4:1, тем самым подключая резистор R2 к выводам А1-А2 обмотки якоря. Одновременно замыкает-

ся вспомогательный контакт КМ4:2, включается второе реле времени КТ2.

Это реле мгновенно размыкает контакт КТ2:1 в цепи катушки контактора 3- скорости КМ5.

Схема готова к работе.

Таким образом, после подачи питания на схему протекает ток через парал-

лельную обмотку возбуждения Е1-Е2 и включены реле КТ1, контактор КМ4 и реле КТ2.

Пуск двигателя

Пуск двигателя происходит в 2 ступени и автоматизирован в функции времени при помощи реле времени КТ1 и КТ2. В качестве пусковых использованы резисто-

ры R2 и R3.

Cхема управления симметрична, т.е. работает одинаково в обоих направлени

ях – «Вперёд» и «Назад». Рассмотрим пуск в направлении «Вперёд».

При нажатии кнопки SB2 «Вперёд», включается контактор КМ2 «Вперёд».

Через его контакты КМ2:1 и КМ2:2 обмотка якоря подключается к сети через пуско

вой резистор R3, ограничивающий пусковой ток. Параллельно обмотке якоря под-

ключён резистор R2 ( рис. 3 ).

Рис. 3. Цепь обмотки якоря при работе на 1-й скорости ( участок АВ, включе

ны резисторы R2 и R3 )

Двигатель начинает разгоняться по отрезку АВ искусственной механической характеристики «1». Такая характеристика, полученная шунтированием обмотки якоря, называется «ползучей», т.к. при работе на ней скорость привода невелика.

Рабочий орган привода, например, якорный барабан брашпиля, медленно поворачивается, «ползёт».

Одновременно замыкается вспомогательный контакт КМ2:3, шунтирующий кнопку SB2 ( её можно отпустить ), и размыкается КМ2:5, отключая реле времени КТ1.

Когда выдержка времени ( около 1 с ) реле КТ1 закончится, оно размыкает

контакт КТ1:1, отключая контактор КМ4. Главные контакты КМ4:1 и КМ4:2 размы

каются, отключая от обмотки якоря резистор R2 ( рис. 4 ).

Рис. 4. Цепь обмотки якоря при работе на 2-й скорости ( участок СD, отклю

чён резистор R2, остаётся включенным резистор R3)

Двигатель переходит из точки В характеристики «1» в точку С характеристи

ки «2» с броском тока и момента, и продолжает разгоняться по отрезку СD.

Одновременно размыкается вспомогательный контакт КМ4:2, отключая реле

времени КТ2.

Когда выдержка времени ( около 1 с ) реле КТ2 закончится, оно замыкает

контакт КТ2:1, включая контактор КМ5. Главный контакт КМ5:1 замыкается, шун-

тируя резистор R3 ( рис. 5 ).

Рис. 5. Цепь обмотки якоря при работе на 3-й скорости ( участок ЕF, отклю

чены резисторы R2 и R3 )

Двигатель переходит из точки D характеристики «2» в точку Е характеристи

ки «3» с броском тока и момента, и продолжает разгоняться по отрезку ЕF до точки F, в которой наступит установившийся режим.

Как следует из объяснения, механические характеристики «1» и «2» - искусс

твенные, полученные за счёт введения в цепь якоря резисторов R2 и R3 ( рис. 3 и 4 ), а характеристика «3» - естественная, при работе на которой никаких резисто-

ров ни в цепи якоря, ни в цепи параллельной обмотки возбуждения нет.