Arranque, inversión y parada de motores de CC

Arrancar un motor de CC, conectarlo directamente a la tensión de red solo está permitido para motores de baja potencia. En este caso, la corriente pico al principio del arranque puede ser del orden de 4 - 6 veces la nominal. El arranque directo de motores de CC con una potencia significativa es completamente inaceptable, ya que la corriente de arranque aquí será igual a 15 - 50 veces la corriente nominal. Por lo tanto, el arranque de motores de mediana y gran potencia se realiza mediante un reóstato de arranque, que limita la corriente durante el arranque a los valores admisibles por conmutación y resistencia mecánica.

Ejecute reóstatos hechos de alambre o cinta de alta resistencia divididos en secciones. Los cables están conectados a botones de cobre o contactos planos en los puntos de transición de una sección a otra. El cepillo de cobre en el brazo giratorio del reóstato se mueve a lo largo de los contactos. Los reóstatos pueden tener otros diseños.La corriente de excitación en el arranque del motor de excitación en paralelo se ajusta correspondiente a la operación normal, el circuito de excitación está conectado directamente a la tensión de red, de modo que no haya caída de tensión debido a la caída de tensión en el reóstato (ver Fig. 1 ).

La necesidad de una corriente de excitación normal se debe al hecho de que al arrancar el motor se debe desarrollar el mayor par permitido posible Mem, que es necesario para garantizar una aceleración rápida. El arranque de un motor de CC se realiza reduciendo sucesivamente la resistencia del reóstato, generalmente moviendo la palanca del reóstato de un contacto fijo del reóstato a otro y apagando las secciones; la reducción de la resistencia también se puede realizar cortocircuitando las secciones con contactores que se activan de acuerdo con un programa determinado.

Al arrancar manual o automáticamente, la corriente cambia de un valor máximo igual a 1,8 - 2,5 veces el valor nominal al comienzo de la operación para una resistencia dada del reóstato a un valor mínimo igual a 1,1 - 1,5 veces el valor nominal al final en funcionamiento y antes de cambiar a otra posición del reóstato de arranque. La corriente de armadura después de arrancar el motor con la resistencia del reóstato rp es

donde Uc es el voltaje de línea.

Después de encender, el motor comienza a acelerar hasta que se produce la fuerza contraelectromotriz E y la corriente de armadura disminuye. Dado que las características mecánicas n = f1 (Mн) y n = f2 (II am) son prácticamente lineales, durante la aceleración habrá un aumento en la velocidad de rotación de acuerdo con una ley lineal que depende de la corriente de armadura (Fig. 1 ).

Arroz. 1. Diagrama de arranque del motor de CC

El diagrama inicial (Fig.1) para diferentes resistencias en la armadura es un segmento de características mecánicas lineales. Cuando la corriente de armadura IХ disminuye al valor Imin, la sección del reóstato con resistencia r1 se apaga y la corriente aumenta al valor

donde E1 — EMF en el punto A de la característica; r1 — la resistencia de la sección desconectada.

Luego, el motor se acelera nuevamente hasta el punto B y así sucesivamente hasta que alcanza la característica natural cuando el motor se cambia directamente al voltaje Uc. Los reóstatos de arranque están diseñados para calentarse de 4 a 6 arranques seguidos, por lo que debe asegurarse de que al final del arranque el reóstato de arranque esté completamente retirado.

Cuando se detiene, el motor se desconecta de la fuente de alimentación y el reóstato de arranque se enciende por completo: el motor está listo para el próximo arranque. el circuito se puede cerrar a la resistencia de descarga.

En los variadores de velocidad, los motores de CC se arrancan aumentando gradualmente el voltaje de la fuente de energía para que la corriente de arranque se mantenga dentro de los límites requeridos o permanezca aproximadamente constante durante la mayor parte del tiempo de arranque. Esto último se puede hacer controlando automáticamente el proceso de cambio de voltaje de la fuente de alimentación en los sistemas de retroalimentación.

Arranque de motores de corriente continua con excitación en serie también fabricados mediante arrancadores. El diagrama de puesta en marcha representa los segmentos de la característica mecánica no lineal para diferentes resistencias de armadura.El arranque a potencias relativamente bajas se puede hacer manualmente, y a potencias altas cortocircuitando las secciones del reóstato de arranque con contactores que se activan cuando se operan de forma manual o automática.

La marcha atrás (cambiar la dirección de rotación del motor) se realiza cambiando la dirección del par. Para hacer esto, es necesario cambiar la dirección del flujo magnético del motor de CC, es decir, cambiar el devanado de campo o armadura, mientras que la corriente en la otra dirección fluirá en la armadura. Al cambiar tanto el circuito de excitación como la armadura, la dirección de rotación seguirá siendo la misma.

El devanado de campo de un motor de campo paralelo tiene una importante reserva de energía: la constante de tiempo de devanado es de segundos para motores de alta potencia. La constante de tiempo del devanado del inducido es mucho más corta. Por lo tanto, para hacer el giro lo más rápido posible, se cambia el ancla. Solo cuando no se requiere velocidad se puede efectuar la inversión cambiando el circuito de excitación.

La excitación reversible de los motores se puede realizar cambiando el devanado de campo o el devanado de armadura, ya que las reservas de energía en los devanados de campo y de armadura son pequeñas y sus constantes de tiempo son relativamente pequeñas.

Cuando se invierte un motor de excitación en paralelo, primero se desenergiza el inducido y el motor se detiene mecánicamente o se cambia para detenerse. Después del final del retardo, la armadura se conmuta, si no estuvo acoplada durante el retardo, y se inicia en la otra dirección de rotación.

La inversión de un motor de excitación en serie se realiza en la misma secuencia: apagar — detener — cambiar — arrancar en la otra dirección. En los motores de excitación mixta en sentido inverso, el devanado del inducido o serie debe conmutarse junto con el paralelo.

El frenado es necesario para reducir el tiempo de parada de los motores, que en ausencia de frenado puede ser inaceptablemente largo, y para fijar los actuadores en una determinada posición. Los motores de corriente continua con freno mecánico se fabrican generalmente colocando las pastillas de freno en el disco de freno. La desventaja de los frenos mecánicos es que el momento de frenado y el tiempo de frenado dependen de factores aleatorios: la penetración de aceite o humedad en el disco de freno y otros. Por lo tanto, dicho frenado se usa cuando el tiempo y la distancia de frenado no están limitados.

En algunos casos, después de un frenado eléctrico preliminar a baja velocidad, es posible detener con precisión el mecanismo (por ejemplo, levantarlo) en una posición determinada y fijar su posición en un lugar determinado. Tal parada también se usa en situaciones de emergencia.

El frenado eléctrico proporciona una obtención suficientemente precisa del momento de frenado necesario, pero no puede asegurar la fijación del mecanismo en un lugar determinado. Por lo tanto, el frenado eléctrico, si es necesario, se complementa con un frenado mecánico, que surte efecto después del final del eléctrico.

El frenado eléctrico ocurre cuando la corriente fluye de acuerdo con la FEM del motor. Hay tres formas de parar.

Frenado de motores DC con retorno de energía a la red.En este caso, la FEM E debe ser mayor que el voltaje de la fuente de alimentación US y la corriente fluirá en la dirección de la FEM, siendo el modo de corriente del generador. La energía cinética almacenada se convertirá en energía eléctrica y se devolverá parcialmente a la red. El diagrama de conexión se muestra en la fig. 2, un.

Arroz. 2. Esquemas de frenado eléctrico de motores de CC: I — con retorno de energía a la red; b — con oposición; c — frenado dinámico

La parada del motor de CC se puede realizar cuando la tensión de alimentación disminuye de modo que Uc <E, así como cuando se bajan las cargas en un polipasto y en otros casos.

El frenado inverso se realiza cambiando el motor giratorio en la dirección opuesta de rotación. En este caso, se suman la FEM E y el voltaje Uc en la armadura, y para limitar la corriente I, se debe incluir una resistencia con una resistencia inicial

donde Imax es la corriente máxima permitida.

La parada está asociada con grandes pérdidas de energía.

El frenado dinámico de los motores de CC se lleva a cabo cuando la resistencia rt está conectada a los terminales del motor excitado giratorio (Fig. 2, c). La energía cinética almacenada se convierte en energía eléctrica y se disipa en la armadura como calor. Este es el método de suspensión más común.

Circuitos para encender un motor de CC con excitación paralela (independiente): a — circuito de conmutación del motor, b — circuito de conmutación durante el frenado dinámico, c — circuito de oposición.