Obwody hamulcowe do silników prądu stałego

Podczas hamowania i cofania Silniki prądu stałego (DPT) stosuje hamowanie elektryczne (dynamiczne i przeciwbieżne) oraz mechaniczne. Podczas hamowania dynamicznego obwód odłącza uzwojenie twornika od sieci i zamyka je do rezystora hamującego w jednym lub kilku krokach. Hamowanie dynamiczne jest kontrolowane za pomocą czasów odniesienia lub kontroli prędkości.

Aby kontrolować moment obrotowy DCT z regulacją rozrządu w trybie hamowania dynamicznego, zespół obwodu pokazany na ryc. 1, a, przeznaczony do sterowania hamowaniem DCT z niezależnym wzbudzeniem za pomocą jednego stopnia rezystora hamowania R2.

Ryż. 1. Schemat realizujący jednostopniowe (a) i trzystopniowe (b) hamowanie dynamiczne silnika prądu stałego ze sterowaniem czasowym oraz wstępny schemat hamowania trójstopniowego (c).

Polecenie przełączenia DPT w tryb zatrzymania dynamicznego na powyższym schemacie jest wydawane przez przycisk SB1. W tym przypadku stycznik sieciowy KM1 odłącza zworę silnika od napięcia sieciowego, a stycznik hamowania KM2 łączy z nim rezystor hamujący.Polecenie odmierzania czasu procesu hamowania dynamicznego dla przekaźnika hamulca KT jest wydawane do styczników sieciowych KM1, które wykonują poprzednią operację w obwodzie przed rozpoczęciem hamowania dynamicznego. Jako przekaźnik hamulca stosowany jest elektromagnetyczny przekaźnik czasowy dla prądu stałego.

Obwód może być wykorzystany do sterowania niezależnie wzbudzonymi DCT i szeregowo wzbudzonymi DCT, ale w tym drugim przypadku z odwróceniem prądu w szeregowym uzwojeniu pola.

Hamowanie sterowane czasowo wtryskiem prądu stałego jest najczęściej stosowane w hamowaniu wielostopniowym, w którym wiele przekaźników czasowych jest używanych do wysyłania poleceń do kolejnych stopni rezystora hamującego (jak przy rozruchu). Węzeł takiego obwodu zbudowany dla niezależnie wzbudzonego DCT z trzema stopniami rezystora hamującego pokazano na rys. 1, b.

Sekwencyjne włączanie stopni hamowania odbywa się za pomocą styczników KM2, KM3, KM4, sterowanych przez elektromagnetyczne przekaźniki czasowe KT1, KT2 i KT3. Polecenie sterujące do rozpoczęcia zatrzymania w obwodzie wydaje przycisk SB1, który wyłącza stycznik KM1 i włącza KM2.

Dalsza kolejność włączania styczników KM3, KM4 i wyłączania KM2 na końcu procesu hamowania jest określona przez ustawienie przekaźników hamulca KT2, KT3 i KT1, które zapewniają przełączanie przy wartościach prądu I1 i I2, jak pokazano na Figa. 1, ok. Powyższy schemat sterowania można również wykorzystać do sterowania silnikiem prądu przemiennego w trybie hamowania dynamicznego.

W jednostopniowym hamowaniu dynamicznym najczęściej stosuje się sterowanie momentem obrotowym z regulacją prędkości. Węzeł takiego łańcucha pokazano na ryc. 2.Kontrolę prędkości zapewnia przekaźnik napięciowy KV, którego cewka jest podłączona do twornika DPT.

Ryż. 2. Obwód sterowania dynamicznego hamowania silnika prądu stałego z regulacją prędkości.

Ten przekaźnik wyzwalający przy niskiej prędkości wydaje polecenie stycznikowi KM2, aby się wyłączył i zakończył proces hamowania. Spadek napięcia przekaźnika KV odpowiada szybkości około 10-20% wartości początkowej stanu ustalonego:

W praktyce przekaźnik KV jest ustawiony w taki sposób, że stycznik hamulca zostaje odwzbudzony przy prędkości bliskiej zeru.Ponieważ przekaźnik hamulca musi być odwzbudzony przy niskim napięciu, wybiera się przekaźnik niskiego napięcia powrotnego typu REV830.

Podczas zatrzymywania silników w trybie przeciwstawnym, który jest najczęściej używany w obwodach nawrotnych, użycie regulacji prędkości jest najprostsze i najbardziej niezawodne.

Sterownik DPT SV w trybie hamowania z jednostopniowym sprzężeniem zwrotnym rezystora hamowania pokazano na rys. 3. Rezystor hamowania składa się z konwencjonalnie przyjętego stopnia rozruchowego R2 i przeciwnego stopnia R1. Polecenie sterujące do cofania z hamowaniem z wyprzedzeniem na powyższym schemacie jest wydawane przez sterownik SM.

Sterowanie stanem wyłączenia i wydanie polecenia jego zakończenia realizowane jest przez przekaźniki antyprzełączeniowe KV1 i KV2, które są przekaźnikami napięciowymi typu REV821 lub REV84. Przekaźniki są dostosowywane do napięcia podciągającego na podstawie jego załączenia przy prędkości obrotowej silnika bliskiej zeru (15-20% stałej prędkości):

gdzie Uc to napięcie zasilania, Rx to część rezystancji, do której podłączona jest cewka przekaźnika przeciwprzełączeniowego (KV1 lub KV2), R to impedancja obwodu twornika.

Ryż. 4.Zespół obwodu sterującego silnika prądu stałego przeciw hamowaniu obrotowemu z regulacją prędkości obrotowej.

Punkt podłączenia cewek przekaźników do rezystorów rozruchowych i hamujących, tj. wartość Rx, jest ustalana z warunku, że na przekaźniku nie ma napięcia na początku zatrzymania kiedy

gdzie ωinit jest prędkością kątową silnika na początku hamowania.

Stan rozwarcia styku zwiernego przekaźnika antyprzełącznikowego podczas całego okresu hamowania zapewnia obecność w tworniku DCT całkowitej rezystancji hamowania, która określa dopuszczalny prąd hamowania. Na końcu zatrzymania przekaźnik KV1 lub KV2, załączając się, wydaje polecenie włączenia stycznika opozycji KM4 i umożliwia rozpoczęcie rewersu po zakończeniu zatrzymania.

Podczas uruchamiania silnika przekaźnik KV1 lub KV2 włącza się natychmiast po wydaniu polecenia sterującego uruchomienia silnika. W tym samym czasie stycznik KM4 włącza i wyłącza stopień rezystancji R1, manipuluje się uzwojeniem przekaźnika przyspieszającego KT. Po upływie zwłoki przekaźnik KT zamyka swój styk w obwodzie cewki stycznika KM5, który po zadziałaniu zamyka swój styk mocy, manewrując częścią rezystora rozruchowego R2, silnik przechodzi do swojej naturalnej charakterystyki.

W przypadku zatrzymania silnika, zwłaszcza w mechanizmach jezdnych i podnoszących, uruchamiany jest hamulec mechaniczny realizowany przez stopkę elektromagnetyczną lub inny hamulec. Schemat włączania hamulca pokazano na ryc. 4. Hamulec jest sterowany przez elektromagnes YB, gdy jest włączony, hamulec zwalnia silnik, a gdy jest wyłączony, zwalnia.Aby włączyć elektromagnes, jego cewka, która zwykle ma dużą indukcyjność, jest podłączona do napięcia zasilania przez stycznik łukowy, na przykład KM5.

Ryż. 4. Węzły obwodów załączania hamulca elektromagnetycznego prądu stałego.

Stycznik ten jest włączany i wyłączany przez styki pomocnicze stycznika liniowego KM1 (ryc. 4, b) lub przez stycznik odwrotny KM2 i KMZ (ryc. 4, c) w obwodach odwracalnych. Normalnie hamowanie mechaniczne jest realizowane razem z hamowaniem elektrycznym, ale hamulec może być uruchomiony np. po zakończeniu hamowania dynamicznego lub z opóźnieniem czasowym. W tym przypadku zasilanie cewki elektromagnesu SW w okresie hamowania dynamicznego odbywa się przez stycznik hamulca KM4 (ryc. 4, d).

Często elektromagnesy hamulcowe są włączane siłą zapewnianą przez dodatkowy stycznik KM6 (ryc. 4, e). Ten stycznik jest pozbawiony napięcia przez przekaźnik prądowy KA, który zostaje pobudzony, gdy elektromagnes hamulca YB jest zasilany. Przekaźnik KA jest skonfigurowany do działania przy prądzie równym prądowi znamionowemu zimnej cewki elektromagnesu hamulca YB przy współczynniku wypełnienia = 25% Przekaźnik czasowy KT służy do zapewnienia zaciągnięcia hamulca mechanicznego po zatrzymaniu silnika.

W przypadku zatrzymania DCT przy prędkości większej niż podstawowa, odpowiadającej osłabionemu strumieniowi magnetycznemu, regulacja momentu obrotowego wraz ze wzrostem strumienia magnetycznego odbywa się za pomocą regulacji prądowej. Kontrolę prądu zapewnia przekaźnik prądowy statku kosmicznego, który zapewnia sprzężenie zwrotne przekaźnika dla prądu twornika, tak jak miało to miejsce, gdy strumień magnetyczny został osłabiony. Podczas hamowania dynamicznego obwód pokazany na ryc. 5, a, a zatrzymany przez opozycję — jednostka pokazana na ryc. 5 B.

Ryż. 5. Węzły hamowania dynamicznego (a) i obwody przeciwstawne (b) wraz ze wzrostem strumienia magnetycznego silnika prądu stałego ze sterowaniem prądowym.

W obwodach zastosowano trzy stopnie rezystora wiązki (R1 — R3) i trzy styczniki przyspieszające (KM2 — KM4), jeden stopień zatrzymania dynamicznego i przeciwny R4 oraz jeden stycznik zatrzymania (przeciwny) KM5.

Wzmocnienie strumienia magnetycznego odbywa się przez styk otwierający przekaźnika prądowego KA, obwód, przez który powstaje, gdy stycznik hamowania KM5 jest włączony, oraz obwód styku zamykającego KM5, który służy do osłabienia strumienia magnetycznego podczas rozruchu jest przerywany przez otwarcie styku pomocniczego stycznika KM5.

Na początku hamowania przekaźnik KA jest zamykany przez ciśnienie prądu hamowania, a następnie, gdy prąd spada, otwiera się i zwiększa strumień magnetyczny, co powoduje wzrost prądu, załączenie przekaźnika KA, i strumień magnetyczny osłabnie. W przypadku kilku przełączeń przekaźnika strumień magnetyczny wzrasta do wartości nominalnej. Ponadto w obwodach wystąpi dynamiczne hamowanie i przeciwprzełączanie zgodnie z charakterystyką określoną przez rezystory R4 i R1-R4.

Przekaźnik KA jest tak wyregulowany, że jego prądy przełączania są większe niż minimalna wartość prądu hamowania, co jest ważne przy hamowaniu przeciwprzełączeniowym.