Démarrage, inversion et arrêt des moteurs à courant continu

Le démarrage d'un moteur à courant continu, son raccordement direct à la tension secteur n'est autorisé que pour les moteurs de faible puissance. Dans ce cas, le courant crête au début du démarrage peut être de l'ordre de 4 à 6 fois le nominal. Le démarrage direct des moteurs à courant continu avec une puissance importante est totalement inacceptable, car le courant de démarrage sera ici égal à 15 à 50 fois le courant nominal. Ainsi, le démarrage des moteurs de moyenne et grosse puissance s'effectue à l'aide d'un rhéostat de démarrage, qui limite le courant lors du démarrage aux valeurs admissibles pour la commutation et la résistance mécanique.

Exécutez des rhéostats en fil ou en ruban à haute résistance divisés en sections. Les fils sont connectés à des boutons en cuivre ou à des contacts plats aux points de transition d'une section à l'autre. La brosse en cuivre sur le bras rotatif du rhéostat se déplace le long des contacts. Les rhéostats peuvent avoir d'autres conceptions.Le courant d'excitation au démarrage du moteur à excitation parallèle est réglé correspondant au fonctionnement normal, le circuit d'excitation est connecté directement à la tension du secteur, de sorte qu'il n'y a pas de chute de tension due à la chute de tension dans le rhéostat (voir Fig. 1 ).

La nécessité d'un courant d'excitation normal est due au fait que lors du démarrage du moteur, il faut développer le plus grand couple possible admissible Mem, ce qui est nécessaire pour assurer une accélération rapide. Le démarrage d'un moteur à courant continu se fait en réduisant successivement la résistance du rhéostat, généralement en déplaçant le levier du rhéostat d'un contact fixe du rhéostat à un autre et en éteignant les sections; la réduction de résistance peut également se faire en court-circuitant les tronçons avec des contacteurs activés selon un programme donné.

Lors d'un démarrage manuel ou automatique, le courant passe d'une valeur maximale égale à 1,8 - 2,5 fois la valeur nominale en début de fonctionnement pour une résistance donnée du rhéostat à une valeur minimale égale à 1,1 - 1,5 fois la valeur nominale à la fin en fonctionnement et avant de passer à une autre position du rhéostat de démarrage. Le courant d'induit après le démarrage du moteur avec la résistance du rhéostat rp est

où Uc est la tension de ligne.

Après la mise sous tension, le moteur commence à accélérer jusqu'à ce que la force contre-électromotrice E se produise et que le courant d'induit diminue. Etant donné que les caractéristiques mécaniques n = f1 (Mí) et n = f2 (II am) sont pratiquement linéaires, alors lors de l'accélération il y aura une augmentation de la vitesse de rotation selon une loi linéaire en fonction du courant d'induit (Fig. 1 ).

Riz. 1. Schéma de démarrage du moteur à courant continu

Le schéma de départ (fig.1) pour différentes résistances dans l'armature est un segment de caractéristiques mécaniques linéaires. Lorsque le courant d'induit IХ diminue jusqu'à la valeur Imin, la section du rhéostat avec la résistance r1 est désactivée et le courant augmente jusqu'à la valeur

où E1 — FEM au point A de la caractéristique ; r1 — résistance de la section déconnectée.

Le moteur est alors de nouveau accéléré jusqu'au point B et ainsi de suite jusqu'à ce qu'il atteigne la caractéristique propre lorsque le moteur est commuté directement à la tension Uc. Les rhéostats de démarrage sont conçus pour chauffer pendant 4 à 6 démarrages consécutifs, vous devez donc vous assurer qu'à la fin du démarrage, le rhéostat de démarrage est complètement retiré.

Lorsqu'il est arrêté, le moteur est déconnecté de la source d'alimentation et le rhéostat de démarrage s'allume complètement - le moteur est prêt pour le prochain démarrage.Pour éliminer la possibilité d'importants champs électromagnétiques d'auto-induction lorsque le circuit d'excitation est interrompu et lorsqu'il est déconnecté, le circuit peut être fermé à la résistance de décharge.

Dans les variateurs de vitesse, les moteurs à courant continu sont démarrés en augmentant progressivement la tension de la source d'alimentation afin que le courant de démarrage soit maintenu dans les limites requises ou reste approximativement constant pendant la majeure partie du temps de démarrage. Ce dernier peut être réalisé en contrôlant automatiquement le processus de modification de la tension de la source d'alimentation dans les systèmes de rétroaction.

Démarrage des moteurs à courant continu avec excitation série également fabriqués à l'aide de démarreurs. Le diagramme de démarrage représente les segments de la caractéristique mécanique non linéaire pour différentes résistances d'induit.Le démarrage à des puissances relativement faibles peut être effectué manuellement, et à des puissances élevées en court-circuitant les sections du rhéostat de démarrage avec des contacteurs qui se déclenchent lorsqu'ils sont actionnés manuellement ou automatiquement.

L'inversion - changement du sens de rotation du moteur - se fait en changeant le sens du couple. Pour ce faire, il est nécessaire de changer la direction du flux magnétique du moteur à courant continu, c'est-à-dire de commuter le champ ou l'enroulement d'induit, tandis que le courant dans l'autre sens circulera dans l'induit. Lors de la commutation du circuit d'excitation et de l'induit, le sens de rotation reste le même.

L'enroulement inducteur d'un moteur à champ parallèle possède une réserve d'énergie importante : la constante de temps d'enroulement est de la seconde pour les moteurs de forte puissance. La constante de temps de l'enroulement d'induit est beaucoup plus courte. Par conséquent, afin d'effectuer le virage le plus rapidement possible, l'ancre est commutée. Ce n'est que lorsqu'aucune vitesse n'est requise que l'inversion peut être effectuée en commutant le circuit d'excitation.

L'excitation réversible des moteurs peut être effectuée en commutant soit l'enroulement de champ, soit l'enroulement d'induit, car les réserves d'énergie dans le champ et les enroulements d'induit sont faibles et leurs constantes de temps sont relativement faibles.

Lors de l'inversion d'un moteur à excitation parallèle, l'induit est d'abord mis hors tension et le moteur est mécaniquement arrêté ou commuté sur arrêt. Après la fin de la temporisation, l'induit est commuté, s'il n'était pas enclenché pendant la temporisation, et un démarrage est effectué dans l'autre sens de rotation.

L'inversion d'un moteur à excitation série s'effectue dans le même ordre : arrêt — arrêt — interrupteur — démarrage dans l'autre sens. Dans les moteurs à excitation mixte en sens inverse, l'induit ou l'enroulement série doit être commuté avec le parallèle.

Le freinage est nécessaire pour réduire le temps d'arrêt des moteurs, qui en l'absence de freinage peut être trop long, et pour fixer les actionneurs dans une certaine position. Les moteurs à courant continu à freinage mécanique sont généralement fabriqués en plaçant les plaquettes de frein sur le disque de frein. L'inconvénient des freins mécaniques est que le moment de freinage et le temps de freinage dépendent de facteurs aléatoires : la pénétration d'huile ou d'humidité dans le disque de frein et autres. Par conséquent, un tel freinage est utilisé lorsque le temps et la distance d'arrêt ne sont pas limités.

Dans certains cas, après un freinage électrique préliminaire à basse vitesse, il est possible d'arrêter précisément le mécanisme (par exemple, levage) dans une position donnée et de fixer sa position à un certain endroit. Un tel arrêt est également utilisé dans les situations d'urgence.

Le freinage électrique permet d'obtenir suffisamment précisément le moment de freinage nécessaire, mais ne peut assurer la fixation du mécanisme à un endroit donné. De ce fait, le freinage électrique, si nécessaire, est complété par un freinage mécanique, qui prend effet après la fin du freinage électrique.

Le freinage électrique se produit lorsque le courant circule en fonction de la FEM du moteur. Il y a trois façons d'arrêter.

Freinage des moteurs à courant continu avec retour d'énergie au réseau.Dans ce cas, la FEM E doit être supérieure à la tension de la source d'alimentation US et le courant circulera dans la direction de la FEM, étant le courant de mode du générateur. L'énergie cinétique stockée sera convertie en énergie électrique et partiellement renvoyée au réseau. Le schéma de connexion est illustré à la fig. 2, un.

Riz. 2. Schémas de freinage électrique des moteurs à courant continu : I — avec retour d'énergie au réseau ; b — avec opposition ; c — freinage dynamique

L'arrêt du moteur à courant continu peut se faire lorsque la tension d'alimentation diminue de sorte que Uc <E, ainsi que lorsque les charges dans un palan sont abaissées et dans d'autres cas.

Le freinage en marche arrière est effectué en commutant le moteur en rotation dans le sens de rotation opposé. Dans ce cas, la FEM E et la tension Uc dans l'induit s'ajoutent, et pour limiter le courant I, une résistance avec une résistance initiale doit être incluse

où Imax est le courant admissible le plus élevé.

L'arrêt est associé à de grandes pertes d'énergie.

Le freinage dynamique des moteurs à courant continu est effectué lorsque la résistance rt est connectée aux bornes du moteur excité en rotation (Fig. 2, c). L'énergie cinétique stockée est convertie en énergie électrique et dissipée dans l'induit sous forme de chaleur. C'est la méthode de suspension la plus courante.

Circuits pour la mise en marche d'un moteur à courant continu à excitation parallèle (indépendante): a - circuit de commutation du moteur, b - circuit de commutation pendant le freinage dynamique, c - circuit d'opposition.