Způsoby řízení stejnosměrných motorů
Co všechno musíme regulovat u elektrických motorů a jak? Jakými způsoby lze řídit stejnosměrné motory? K čemu využíváme budící proud? Proč a kdy se používá měnič buzení a měnič kotvy? Na vše se dozvíte odpovědi v této části povídání o elektrických motorech. Přestože stejnosměrné motory vlivem zmíněného rozvoje techniky přenechávají své místo konstrukčně jednodušším, levnějším a rozměrově menším střídavým motorům, jsou stále využívány v těžkém strojírenství jako motory s cizím buzením a v trakci jako motory sériové ...
Autorský článek,
ze dne:
19.02.2014
reklama
Řízení elektrických motorů
Složitá technologická zařízení, ale i jednoduché systémy (jakými jsou třeba pohony ventilátorů) si nevystačí pouze se jmenovitými otáčkami elektrických motorů. Za provozu vyžadují regulaci otáček, momentu, výkonu či záběrového proudu motorů. Rozvoj polovodičové techniky, zejména výkonových polovodičových součástek, umožnil náhradu klasických způsobů regulace proměnnými rezistory či točivými soustrojími.
Řízení stejnosměrných motorů
Přestože stejnosměrné motory vlivem zmíněného rozvoje techniky přenechávají své místo konstrukčně jednodušším, levnějším a rozměrově menším střídavým motorům, jsou stále využívány v těžkém strojírenství jako motory s cizím buzením a v trakci jako motory sériové. Pro jejich řízení platí základní rovnice uvedené v předchozích kapitolách:
=Ui/k (3)
M=kI (4)
P=M (2)
M=kI (4)
P=M (2)
Otáčky jsou přímo úměrné napájecímu napětí a nepřímo úměrné magnetickému toku, moment je přímo úměrný proudu kotvy a magnetickému toku a výkon je úměrný momentu a otáčkám. Z toho vyplývá, že regulace otáček lze dosáhnout změnou napájecího napětí a budicího proudu, regulace momentu změnou velikosti kotevního a budicího proudu a výkonu změnou momentu a otáček.
Řízení stejnosměrného motoru měniči s přirozenou komutací
Měniči s přirozenou komutací se rozumí měniče, v nichž přechod vedení proudu z jedné polovodičové součástky (tyristoru) na druhou je veden napětím střídavé napájecí sítě. Typickým představitelem jsou tyristorové měniče v jednofázovém či vícefázovém můstkovém zapojení, napájející stejnosměrné motory s cizím buzením.
Řízení pomocí budicího proudu
Změnou velikosti budicího proudu lze dosáhnout změny magnetického toku, změnou jeho směru změny směru otáčení. Změna velikosti proudu na hodnotu menší, než je jmenovitá, odbuzování, se používá v případě, že je třeba zvýšit otáčky motoru nad jeho jmenovitou hodnotu. V kapitole o cize buzeném motoru již bylo zmíněno, že přitom nesmí být překročeny maximální povolené otáčky motoru a i při odbuzování musí být zátěžný moment menší než moment odbuzeného motoru. Jako zdroj proměnného budicího proudu se používá tyristorový měnič v jednofázovém (obr. 48), pro velké motory v třífázovém provedení.
Obr. 48 jednofázový tyristorový měnič
Jestliže se využívá měnič i ke změně směru otáček, je v zapojení reverzačním antiparalelním (obr. 49). Hodnota výstupního proudu měniče buzení se většinou nastavuje na jmenovitou hodnotu IbN. Tato hodnota se udržuje pomocí snímače proudu buzení a proudového regulátoru, které jsou součástí měniče. Při odbuzování se hodnota proudu snižuje na základě žádosti (ať již analogové, nebo číslicové) regulátoru otáček kotvy. U měniče lze nastavit minimální hodnotu proudu, kterou nelze při provozu překročit, aby nedošlo k nepovolenému zvýšení otáček.
Obr. 49 Reverzační antiparalelní zapojení měniče
Reverzace otáček motoru pomocí měniče buzení
Používá se v případě, kde není požadována velká dynamika pohonu. Díky velké indukčnosti vinutí buzení, a tím i dlouhé časové konstantě =Lb/Rb se prodlužuje doba reverzace, neboť směr proudu lze změnit až po zániku budicího proudu. Takzvaný stav nulového proudu je hlídán obvodem, který je součástí snímače proudu. Dobu reverzace lze zkrátit napájením měniče vyšším napětím (když to parametry budicího vinutí dovolí). Výhodou je, že vzhledem k výkonovému dimenzování reverzačního měniče buzení je jeho cena ve srovnání s reverzačním měničem kotvy nesrovnatelně menší.
Řízení pomocí napětí kotvy
Změnou velikosti a polarity kotevního napětí se dosahuje změny velikosti a směru otáček. To je ovlivněno změnou řídicího úhlu a tyristorů můstku. K napájení kotvy motoru se většinou používá třífázový plně řízený můstek (obr. 50).
Obr. 50 třífázový plně řízený můstek
K reverzaci směru otáček u pohonů s požadovanou velkou dynamikou se k napájení kotvy motoru používá třífázový reverzační můstek buď v zapojení antiparalelním (obr. 51), nebo, pro měniče velkých výkonů, v zapojení křížovém (obr. 52). Pro největší výkony se používají měniče v dvanáctipulzním zapojení, které mj. snižují negativní zpětné vlivy na síť omezením obsahu harmonických.
Obr. 51 antiparalelní zapojení můstku
Vyhlazovací tlumivka Lv se do obvodu kotvy motoru zařazuje při napájení starších motorů, které z konstrukčních důvodů vyžadují zvlnění kotevního proudu do 10% jmenovité hodnoty proudu. Moderní konstrukce motorů pracují se zvlněním kotevního proudu do 30% jmenovité hodnoty, což pro třífázové můstkové zapojení zajistí vlastní indukčnost kotvy Lk. Tlumivky Lv u zapojení reverzačního křížového (obr. 52) navíc omezují velikost a strmost nárůstu případného zkratového proudu mezi můstky.
Pro větší náhled kliknout!
Obr. 52 křížové zapojení můstku
Obr. 52 křížové zapojení můstku
kde: V1-Vn jsou tyristory měniče, Lf fázová (komutační) tlumivka, Lv vyhlazovací tlumivka, P rychlá pojistka určená k ochraně polovodičových součástek, J jistič
Podle použitého zapojení měničů může stejnosměrný motor pracovat v jedno- až čtyřkvadrantovém provozu (obr. 53). Kvadranty jsou vymezeny osami x a y, přičemž osa x vyznačuje směr momentu M a osa y směr otáček n.
Obr. 53 Vymezení kvadrantu
Autor: Ivan Kubie
Článek vyšel také v časopise ELEKTRO
Tématický plán vydání a předplatné naleznete zde ...
Tématický plán vydání a předplatné naleznete zde ...
Co vám ještě není jasné u způsobů řízení stejnosměrných motorů?
Podělte se o vaši zkušenost v níže uvedené diskusi i vy!
Podělte se o vaši zkušenost v níže uvedené diskusi i vy!
TEXT Z OBLASTÍ | SOUVISEJÍCÍ KONTAKT |
---|---|
|