DCモーターの始動、逆転、停止

主電源に直接接続して DC モーターを始動することは、低電力モーターの場合にのみ許可されます。この場合、始動開始時のピーク電流は公称値の 4 ～ 6 倍程度になる可能性があります。この場合の始動電流は定格電流の 15 ～ 50 倍に等しいため、大きな電力を伴う DC モーターの直接始動は完全に受け入れられません。したがって、中型および大出力モーターの始動は、始動時の電流を転流と機械的強度の許容値に制限する始動加減抵抗器を使用して実行されます。

複数のセクションに分割された高抵抗のワイヤまたはテープで作られた加減抵抗器を実行します。ワイヤは、あるセクションから別のセクションへの移行点で銅製のボタンまたは平らな接点に接続されます。加減抵抗器の回転アーム上の銅ブラシが接点に沿って動きます。加減抵抗器は他の設計にすることもできます。並列励磁モータの起動時の励磁電流は通常動作に対応して設定されており、励磁回路は主電源電圧に直接接続されているため、加減抵抗器の電圧降下による電圧降下はありません（図1を参照） ）。

通常の励磁電流が必要なのは、モーターの始動時に可能な限り最大の許容トルク Mem を発生させる必要があり、これは急速な加速を確保するために必要であるためです。 DC モーターの始動は、加減抵抗器の抵抗を連続的に減少させることによって行われます。通常は加減抵抗器レバーを加減抵抗器の 1 つの固定接点から別の固定接点に移動し、セクションをオフにすることによって行われます。所定のプログラムに従って動作するコンタクタで各セクションを短絡することによっても、抵抗値を下げることができます。

手動または自動で開始する場合、電流は、レオスタットの特定の抵抗に対する動作開始時の公称値の 1.8 ～ 2.5 倍に等しい最大値から、終了時の公称値の 1.1 ～ 1.5 倍に等しい最小値まで変化します。動作中および始動加減抵抗器の別の位置に切り替える前。可変抵抗器抵抗 rp でモーターを始動した後の電機子電流は次のようになります。

ここで、Uc は線間電圧です。

スイッチをオンにした後、逆起電力 E が発生して電機子電流が減少するまで、モーターは加速を開始します。機械的特性 n = f1 (Mн) および n = f2 (II am) が実質的に線形であるとすると、加速中は電機子電流に応じて線形則に従って回転速度が増加します (図 1)。 ）。

米。 1. DCモーター起動図

開始図 (図 1)1) アーマチュアのさまざまな抵抗は線形機械特性の一部です。電機子電流 IХ が値 Imin まで減少すると、抵抗 r1 を備えた加減抵抗器セクションがオフになり、電流は値 Imin まで増加します。

ここで、E1 — 特性の点 A における EMF。 r1 — 切断されたセクションの抵抗。

次に、モーターが電圧 Uc に直接切り替えられたときの自然な特性に達するまで、モーターは再び点 B まで加速されます。始動レオスタットは連続 4 ～ 6 回の始動で加熱するように設計されているため、始動の終了時には始動レオスタットが完全に取り外されていることを確認する必要があります。

停止すると、モーターは電源から切断され、始動レオスタットが完全にオンになります - モーターは次の始動の準備が整います 励磁回路が壊れたときや切断されたときに大きな自己誘導 EMF が発生する可能性を排除するには、回路を放電抵抗まで閉じることができます。

可変速ドライブでは、電源の電圧を徐々に上げて DC モータを起動し、起動電流が必要な制限内に維持されるか、起動時間のほとんどの間ほぼ一定に保たれるようにします。後者は、フィードバック システムで電源の電圧を変更するプロセスを自動的に制御することによって実行できます。

直列励磁による始動 DC モーターもスターターを使用して製造されます。スタートアップ ダイアグラムは、さまざまな電機子抵抗の非線形機械特性のセグメントを表します。比較的低電力での始動は手動で行うことができ、高電力では、手動または自動で操作されたときにトリガーされるコンタクタで始動レオスタットのセクションを短絡することによって行うことができます。

逆転、つまりエンジンの回転方向の変更は、トルクの方向を変更することで行われます。これを行うには、DC モーターの磁束の方向を変更する必要があります。つまり、界磁巻線または電機子巻線を切り替える必要があり、その際、電機子には逆方向の電流が流れます。励磁回路と電機子の両方を切り替えても、回転方向は同じままです。

平行界磁モータの界磁巻線には、かなりのエネルギーが蓄えられています。高出力モータの場合、巻線の時定数は数秒です。電機子巻線の時定数ははるかに短くなります。したがって、できるだけ早く方向転換するためにアンカーを切り替えます。速度を必要としない場合のみ、励磁回路を切り替えることで逆転が可能です。

モータの可逆励磁は、界磁巻線または電機子巻線のエネルギー貯蔵量が小さく、時定数が比較的小さいため、界磁巻線または電機子巻線のいずれかを切り替えることによって実行できます。

並列励磁モーターを逆転させる場合、まずアーマチュアへの通電が遮断され、モーターは機械的に停止するか、停止に切り替えられます。遅延が終了すると、遅延中にアーマチュアが係合していなかった場合はアーマチュアが切り替えられ、反対の回転方向で開始されます。

直列励磁モーターの逆転は、シャットダウン - 停止 - スイッチ - 反対方向の起動という同じ順序で行われます。逆方向の混合励磁モーターでは、並列巻線とともに電機子巻線または直列巻線を切り替える必要があります。

ブレーキは、ブレーキがないと許容できないほど長くなる可能性があるモーターのランナウト時間を短縮し、アクチュエータを特定の位置に固定するために必要です。機械ブレーキ DC モーターは通常、ブレーキ ディスク上にブレーキ パッドを配置して製造されます。機械式ブレーキの欠点は、制動瞬間と制動時間がブレーキ ディスクへの油や水分の浸透などのランダムな要因に依存することです。したがって、このようなブレーキは時間と停止距離に制限がない場合に使用されます。

場合によっては、低速での予備的な電気ブレーキの後、機構を所定の位置で正確に停止（たとえばリフト）し、その位置を特定の場所に固定することが可能です。このような停止は緊急事態にも使用されます。

電気ブレーキは必要な制動モーメントを十分に正確に取得できますが、機構を所定の場所に確実に固定することはできません。したがって、必要に応じて、電気ブレーキは、電気ブレーキの終了後に有効になる機械ブレーキによって補完されます。

電気ブレーキは、モーターの起電力に応じて電流が流れると発生します。止める方法は3つあります。

DC モーターをブレーキすると、エネルギーが送電網に戻ります。この場合、EMF E は電源 US の電圧より大きくなければならず、電流は発電機のモード電流として EMF の方向に流れます。蓄積された運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、一部が送電網に戻されます。接続図を図に示します。 2、a.

米。 2. DC モーターの電気ブレーキのスキーム: I — エネルギーがネットワークに戻ります。 b — 反対あり。 c — ダイナミックブレーキ

DC モータの停止は、電源電圧が低下して Uc <E になった場合や、ホイストの負荷が下がった場合などに行うことができます。

逆ブレーキは、回転しているモーターを逆回転方向に切り替えることによって行われます。この場合、起電力 E と電機子の電圧 Uc が加算され、電流 I を制限するには、初期抵抗を持つ抵抗器を含める必要があります。

ここで、Imax は最大許容電流です。

停止には大きなエネルギー損失が伴います。

DC モーターの動的制動は、回転励磁モーターの端子に抵抗 rt が接続されると実行されます (図 2、c)。蓄積された運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、アーマチュア内で熱として放散されます。これは最も一般的なサスペンション方法です。

並列 (独立) 励磁で DC モーターをスイッチオンするための回路: a - モーター スイッチング回路、b - ダイナミック ブレーキ中のスイッチング回路、c - 対向回路。