Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Срочные публикации в журналах ВАК и зарубежных журналах Скопус (SCOPUS)!




Разделы: Электротехника
Размещена 05.03.2017.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С КОЛЛЕКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Сухинин Степан Евгеньевич

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова

студент, кафедра электротехника и автоматизированный электропривод

И. А. Иванов, студент, кафердра электротехники и автоматизированного электропривода, Научный руководитель: А. В. Ведманкин, ассистент, кафердра электротехники и автоматизированного электропривода


Аннотация:
применение коллекторного двигателя, а также простой и надежный способ управления скоростью его вращения


Abstract:
The use of commutator motor and a simple and reliable method for control the speed of rotation


Ключевые слова:
электрический двигатель; переменное напряжение; момент двигателя; тиристор; скорость вращения двигателя

Keywords:
an electric motor; AC voltage; torque of the moment; thyristor; motor rotation speed


УДК 621.313.14

Автоматизация производственных процессов является одним из важных направлений развития науки и техники. Ее внедрение в производство приводит к значительному повышению его эффективности, позволяет значительно повысить производительность труда. Транспортировка продукции уже долгое время происходит с помощью транспортеров. В механизмах транспортеров в большинстве своем используются асинхронные двигатели. Они надежны, но имеют ряд серьезных недостатков, таких как: сложность регулирования скорости вращения двигателя и небольшой пусковой момент. Механическая характеристика асинхронного двигателя [1] представлена на рисунке 1. Из рисунка можно сделать вывод, что при увеличении нагрузки транспортера, использующего асинхронный двигатель, есть вероятность того, что двигатель не сможет не только запуститься, но и провернуть механизм транспортера. Это может случиться, если момент сопротивления нагрузки, превысит значение пускового момента двигателя, соответствующее значению точки 4 на рисунке 1. Если во время работы момент сопротивления нагрузки превысит критический момент двигателя, равный значению точки 3 на рисунке 1, то двигатель остановится и может сгореть через некоторое время. Улучшить пуск двигателя помогает реостатный либо частотный способ, но это уменьшает надежность конструкции и увеличивает капиталовложения.


мехиническая характеристика асинхронного двигателя

ω – частота вращения двигателя; М – момент двигателя; Мн – номинальный момент; Мкр – критический момент

Рисунок 1 – Механическая характеристика асинхронного двигателя

Этого недостатка не имеет коллекторный двигатель с последовательным возбуждением при питании от сети однофазного переменного тока. Его механическая характеристика представлена на рисунке 2. Из этой характеристики можно сделать вывод о том, что данный двигатель запустит транспортер при любой нагрузке на нем. Также, увеличение момента сопротивления нагрузки во время работы незначительно скажется на работе двигателя.

механическая характеристика коллекторного двигателя

ω – частота вращения двигателя; М – момент двигателя; Мн – номинальный момент; Мс –момент сопротивления нагрузки

Рисунок 2 – Механическая характеристика коллекторного двигателя

Регулировку скорости коллекторного двигателя можно производить путем изменения величины напряжения подводимого к якорю двигателя. Разработка, представленная авторами [2] регулируемого электропривода переменного тока с коллекторным двигателем при питании от однофазной сети переменного напряжения, по которому получен патент на полезную модель, является простым методом изменения величины напряжения, подводимого к якорю двигателя. Силовая схема представлена на рисунке 3.

Силовая схема подключения коллекторного двигателя к однофазной сети переменного напряжения

U – питающее переменное напряжение; Ф – фаза питающего напряжения; О – ноль питающего напряжения;
VD1-VD4 – диоды; VS1-VS2 – тиристоры; УУ – управляющее устройство; УС – управляющий сигнал; Я – якорь двигателя;

ОВ – обмотка возбуждения двигателя

Рисунок 3 – Силовая схема подключения коллекторного двигателя к однофазной сети переменного напряжения

Путем изменения угла открытия тиристоров изменяется величина напряжения, поступающая на якорь и обмотку возбуждения коллекторного двигателя в широком диапазоне, что приводит к изменению скорости коллекторного двигателя также в широком диапазоне. График изменения механической характеристики коллекторного двигателя при изменении угла открытия тиристоров показан на рисунке 4.

Механическая характеристика коллекторного двигателя при изменении открытия угла тиристора

ω – частота вращения двигателя; М – момент двигателя; α1-α4 – углы открытия тиристоров; А1-А4 – моменты нагрузки

Рисунок 4 – Механическая характеристика коллекторного двигателя при изменении открытия угла тиристора

Принцип действия схемы следующий. При подаче управляющего сигнала с углом α1 в момент времени t1 (рисунок 4) на тиристоры VS1 и VS2 (рисунок 3), ток течет через тот тиристор, на анод которого подается положительная полуволна питающего напряжения, то есть через тиристор VS1 ток течет в цепи по контуру: фаза (Ф) питающего напряжения, точка 1, тиристор VS1, точка 2, точка 3, диод VD2, точка 4, якоря (Я) двигателя, обмотка ОВ возбуждения, ноль (О) питающего напряжения до времени t2. На двигатель поступает напряжение U1 (рисунок 4).

В момент времени t2 напряжение в цепи станет равным нулю и тиристор VS1 автоматически закроется. На участке от t2 до t3 оба тиристора закрыты, и ток через двигатель не течет. В момент времени t3 открывается тот тиристор, на анод которого подается отрицательная полуволна питающего напряжения в проводящем направлении, то есть тиристор VS2 открывается, и ток начинает течь от нуля (О) питающего напряжения к фазе (Ф) питающего напряжения по контуру: ноль (О) питающего напряжения, обмотка возбуждения (ОВ), якорь (Я) двигателя, точка 4, тиристор VS2, точка 2, точка 3, диод VD1, точка 1, фаза (Ф) питающего напряжения. В момент времени t4 напряжение в цепи станет равным нулю, и тиристор VS2 автоматически закроется. Далее, с момента t4, процесс включения тиристоров повторяется.

График изменения напряжения подводимого к якорю коллекторного двигателя

U – переменное питающее напряжение ; α1, α2 – угол открытия тиристоров;

U1, U2 – напряжение подводимое к якорю двигателя;

Рисунок 5 – График изменения напряжения подводимого к якорю коллекторного двигателя

Подключение двигателя к однофазной сети переменного тока, как показано на рисунке 3, решает проблему плавной регулировки скорости вращения двигателя. Данная схема подключения проста, надежна и имеет хорошую ремонтопригодность. Это позволяет использовать данный двигатель в автоматизированных системах. Так как мы живем в сельскохозяйственном регионе, то рассмотрим, для примера, автоматизированную систему подачи корма в коровниках.

В коровниках высокая влажность и большое количество пыли, что может плохо сказаться на работе любого двигателя. Поэтому двигатель необходимо установить вне помещения. Если двигатель будет установлен в неотапливаемом помещении, то в зимний период времени эффективность асинхронного двигателя еще больше уменьшится из-за увеличения момента трогания, который может оказаться больше пускового момента. С коллекторным двигателем такого не произойдет из-за особенности его механической характеристики, которая описана выше.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что использование коллекторного двигателя в механизмах транспортеров позволяет получить транспортер с плавной регулировкой скорости, имеющий хороший пусковой момент и хорошо переносящий увеличение нагрузки в процессе работы. При этом простота и надежность конструкции остается на том же уровне, как при использовании асинхронного двигателя.

Библиографический список:

1. Копылов, И. П. Электрические машины: учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360 с.
2. Патент РФ 167195. Регулируемый электропривод переменного тока с коллекторным двигателем при питании от однофазной сети переменного напряжения / Стальная М. И., Головачев А. М., Иванов И. А., Бутакова М. В., Сухинин С. Е.; Заявл. 20.06.2016. Опубл. 27.12.2016. Бюл. № 36




Комментарии пользователей:

16.04.2017, 23:23 Лобанов Игорь Евгеньевич
Отзыв: Статья в чистом виде больше подходит на реферат. Следует увеличить библиографию, сравнительно показать больше типов электродвигателей, вплоть до электродвигателей с планетарным движением. Нужно показать, чем ваш вариант преимущественно(!) отличается от существующих. Относительно механической характеристики коллекторного двигателя вопрос не раскрыт. Следует сказать, чем данный тип лучше других. Следует привести некоторый анализ при введении понятия двигателя постоянной мощности в смысле академика Горячкина. В данном случае не видно, хороша ваша характеристика, или не очень? Выводы следует отделить от основного текста статьи и дополнить. После дополнений статью с полным на то основанием можно будет рекомендовать к публикации.


Оставить комментарий


 
 

Вверх