Co to jest napęd silnika DC?

Co to jest napęd silnika prądu stałego?

Definicja napędów silników prądu stałego

Napędy silników prądu stałego to systemy używane do sterowania wydajnością silników prądu stałego, poprawiające operacje takie jak prędkość, start, hamowanie i odwracanie.

Mechanizmy startu

Start napędów silników prądu stałego polega na zarządzaniu dużymi początkowymi prądami, aby zapobiec uszkodzeniu silnika, zazwyczaj poprzez zmianę oporu.

Systemy hamowania

Hamowanie jest bardzo ważną operacją dla napędów silników prądu stałego. Potrzeba zmniejszenia prędkości silnika lub jego całkowitego zatrzymania może pojawić się w dowolnym momencie, a wtedy stosuje się hamowanie. Hamowanie silników prądu stałego polega na tworzeniu ujemnego momentu obrotowego, podczas gdy silnik działa jako generator, co powoduje przeciwstawienie ruchowi silnika. Istnieją głównie trzy rodzaje hamowania silników prądu stałego:

Regeneracyjne hamowanie

Ma miejsce, gdy wygenerowana energia jest dostarczana do źródła, co można pokazać za pomocą równania:

E > V i ujemny Ia.

Ponieważ strumień pola nie może być zwiększony poza wartością nominalną, regeneracyjne hamowanie jest możliwe tylko, gdy prędkość silnika jest wyższa niż wartość nominalna. Charakterystyka prędkości-momentu jest pokazana na powyższym wykresie. Gdy występuje regeneracyjne hamowanie, napięcie końcowe wzrasta, a w rezultacie źródło jest uwolnione od dostarczania tej ilości mocy. Dlatego obciążenia są podłączone do obwodu. Wyraźnie widać, że regeneracyjne hamowanie powinno być używane tylko, gdy istnieje wystarczająca liczba obciążeń, które mogą absorbować regenerowaną moc.

Dynamiczne lub reostatowe hamowanie

Dynamiczne hamowanie to inny rodzaj hamowania napędów silników prądu stałego, gdzie samo obracanie się armatury powoduje hamowanie. Ta metoda jest również szeroko stosowanym systemem napędów silników prądu stałego. Gdy potrzebne jest hamowanie, armatura silnika jest odłączona od źródła, a do obwodu armatury wprowadzany jest szeregowy opór. Wtedy silnik działa jako generator, a prąd płynie w przeciwnym kierunku, co oznacza, że połączenie pola jest odwrócone. Diagramy dla oddzielnie pobudzanych i szeregowych silników DC są pokazane na poniższym rysunku.

Gdy hamowanie musi nastąpić szybko, opór (RB) jest rozdzielony na kilka sekcji. Gdy następuje hamowanie i prędkość silnika spada, opory są stopniowo usuwane, aby utrzymać lekki średni moment.

Wtykanie lub hamowanie odwrotnym napięciem.

Wtykanie to rodzaj hamowania, gdzie napięcie zasilające jest odwrócone, gdy występuje potrzeba hamowania. Do obwodu wprowadzany jest także opór. Gdy kierunek napięcia zasilającego jest odwrócony, prąd armatury również odwraca się, zmuszając do bardzo wysokiej wartości napięcia zwrotnego, co powoduje hamowanie silnika. Dla silników szeregowych tylko armatura jest odwracana. Diagramy oddzielnie pobudzanych i szeregowo pobudzanych silników są pokazane na rysunku.

Sterowanie prędkością

Głównym zastosowaniem napędów elektrycznych można uznać potrzebę hamowania silników prądu stałego. Znamy równanie opisujące prędkość obracającego się napędu silnika prądu stałego, które jest następujące:

Teraz, zgodnie z tym równaniem, prędkość silnika można kontrolować za pomocą następujących metod

Kontrola napięcia armatury

Spośród wszystkich tych metod, kontrola napięcia armatury jest preferowana ze względu na wysoką efektywność, dobrą regulację prędkości i dobry przebieg chwilowy. Jedyną wadą tej metody jest to, że może działać tylko pod prędkością nominalną, ponieważ napięcie armatury nie może przekroczyć wartości nominalnej. Charakterystyka prędkości-momentu dla kontroli napięcia armatury jest pokazana poniżej.

Kontrola strumienia pola

Gdy wymagana jest kontrola prędkości powyżej prędkości nominalnej, stosuje się kontrolę strumienia pola. W zwykłych maszynach maksymalna prędkość może wynosić do dwukrotności prędkości nominalnej, a w specjalnie zaprojektowanych maszynach do sześciokrotności prędkości nominalnej. Charakterystyka momentu-prędkości dla kontroli strumienia pola jest pokazana na poniższym rysunku.

Kontrola oporu armatury

Metoda kontroli oporu polega na wprowadzeniu opornika szeregowego z armaturą, który dysypuje moc. Ta nieefektywna metoda jest rzadko używana, zwykle tylko tam, gdzie potrzebna jest krótkotrwała kontrola prędkości, np. w systemach napędowych.