Системы ручного, дистанционного управления электроприводом

 

УПРАВЛЕНИЯ  РЕВЕРСИВНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ ПОСРЕДСТВОМ КОМАНДОКОНТРОЛЛЕРА.

Управление двигателем производится командоконтроллером КК, имеющим три положения. В этой схеме интерес представляет действие защиты. Для двигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме (например, в прокатных цехах), тепловые реле не используют, но применяют защиту от перегрева двигателей при стопорении и от перегрузки по току примерно на 100—200 %. Защита выполняется с помощью электромагнитного максимального реле РМ и реле времени РВМ. Реле РМ настраивается на надежное втягивание от пускового тока или от тока допустимой перегрузки и на отпадание при снижении тока двигателя до тока нагрузки. Реле РВМ обычно настраивается на 1,5—2 с. При каждом пуске втягивается реле РМ и отключает катушку реле РВМ, которое размыкает свой замыкающий контакт и отключает катушку реле напряжения PHI только в том случае, если двигатель не идет в ход (или время перегрузки превышает уставку реле РВМ) и контакты реле РМ не замыкаются. Нескольких повторных включений двигателя может быть достаточно для того, чтобы тронуть механизм с места, если, например, стопорение произошло из-за того, что застыла смазка. Стопорение механизмов получается также при заклинивании прокатываемых металлов.

Применение электромагнитных реле РМ и РВМ дает преимущество по сравнению с тепловыми реле в том, что двигатель отключается при стопорении всего через 1,5—2 с и даже не успевает перегреться, тогда как в случае срабатывания тепловых реле потребовалось бы несколько минут для возможности повторного включения двигателя, что в ряде случаев недопустимо. Кроме того, тепловая защита от перегрузок двигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме, почти невозможна из-за различного теплового режима (разные постоянные времени нагрева) двигателя и теплового реле.

Представляют интерес  в схеме нулевая защита и защита от самозапуска, осуществляемая с помощью реле минимального напряжения РН1 и РН2. Реле РН2, кроме того, еще отключает схему управления, работающую на постоянном токе, при срабатывании автоматического выключателя В А.

 

 

Рис. 4. Схема управления реверсивным электроприводом с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

 

РУЧНОЕ  УПРАВЛЕНИЕ ПУСКОМ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Для управления асинхронными двигателями широко используются релейно-контактные аппараты. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется обычно при помощи магнитных пускателей. Магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока и встроенных в него двух тепловых реле.

А)Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором посредством магнитного пускателя.

Схема предусматривает питание  силовых цепей и управления от источника одного и того же напряжения. Однако в целях повышения надежности работы релейных и контактных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, а также в целях повышения безопасности эксплуатации часто применяются схемы, предусматривающие питание цепей управления от источника пониженного напряжения.

 

 

Рис. 5. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором посредством магнитного пускателя.

Если выключатель В включен, то для пуска двигателя достаточно нажать кнопку КнП. При этом получает питание катушка контактора КЛ, замыкаются главные контакты в силовой цепи, и статор двигателя присоединяется к сети. Одновременно в цепи управления закрывается замыкающий вспомогательный контакт КЛ, блокирующий кнопку КнП, после чего эту кнопку не нужно больше удерживать в нажатом состоянии, так как цепь катушки контактора КЛ остается замкнутой. Кнопка за счет действия пружины возвращается в исходное положение.

Нажатием кнопки КнС двигатель отключается от сети. При этом катушка контактора КЛ теряет питание и замыкающие контакты его размыкают цепь статора.

В схеме на рис. 5 предусмотрена защита двигателя плавкими предохранителями от коротких замыканий и тепловыми реле РТ от перегрузки. Кроме того, в этой схеме осуществляется так называемая нулевая защита, которая при исчезновении или значительном снижении напряжения в сети отключает двигатель от сети. После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет.

Более четкая защита от снижения или исчезновения напряжения может быть выполнена при помощи реле минимального напряжения, катушка которого присоединяется к двум фазам силовой цепи, а его замыкающий контакт включен последовательно с катушкой контактора. В этих схемах вместо устанавливаемых ранее на вводе рубильников с предохранителями применяют автоматы.

 

В)Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием воздушного автоматического выключателя и контактора.

Преимущества автоматического  выключателя заключаются в том, что исключается возможность  обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это имело место при установке предохранителей; не требуется замены элементов, как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки.

Автоматические выключатели  в зависимости от их типа имеют  либо электромагнитные расцепители  мгновенного действия, либо тепловые, либо электромагнитные и тепловые.

 

Рис. 6 Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием автоматического воздушного выключателя и контактора.

В схемах управления электроприводами используются автоматы с электромагнитными расцепителями и расцепителями электромагнитным и тепловым.

Электромагнитные расцепители  имеют нерегулируемую отсечку, равную 10-кратному номинальному току, и служат для защиты от токов короткого  замыкания. Тепловые расцепители имеют обратнозависимую характеристику времени от тока; например, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при 1,5-кратной нагрузке через 1 ч, а при 4-кратной — через 20 с. Такие тепловые расцепители не могут защитить двигатель от перегрева при перегрузках на 20—30 %, но они могут в некоторой степени защитить двигатель и питающие его провода от перегрева пусковым током при застопоривании механизма. Поэтому при продолжительном режиме работы для осуществления надежной защиты двигателей от длительных перегрузок в случае автомата с тепловым расцепителем такого типа применяются дополнительные тепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя, только с электромагнитным расцепителем. Некоторые выключатели, например АП 50, могут защитить двигатель и от токов короткого замыкания и перегрузок. В этом случае надобность в тепловых реле отпадает. Следует отметить, что тепловая защита одновременно является и защитой двигателей от обрыва одной фазы. Подобные схемы применяются для управления нереверсивными электроприводами таких механизмов, как вентиляторы, насосы, металлообрабатывающие станки и т. а.

 

УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОРМОЖЕНИЯ В ФУНКЦИИ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ.

При включении двигателя в сеть переменного тока возбуждается реле времени РДТ, еслн от источника постоянного тока подано напряжение. В этом случае замыкающий контакт реле РДТ будет замкнут. Очевидно, контактор торможения КТ при этом не включен, так как размыкающий вспомогательный контакт контактора КЛ будет разомкнут. Выключение двигателя осуществляется нажатием кнопки КнС контактор КЛ теряет питание, и его размыкающий контакт КЛ закрывается, что приводит к включению контактора КТ, главные контакты которого присоединяют обмотку статора двигателя на время динамического торможения к сети постоянного тока.

При отключении контактора КЛ катушка реле динамического торможения РДТ теряет питание, однако замыкающий контакт РДТ, будучи ранее замкнутым, разомкнется с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. По истечении установленной выдержки времени статор двигателя автоматически отключается от источника постоянного тока, и система управления приходит в исходное положение.

Во избежание случайного одновременного включения контакторов КЛ и КТ катушки этих контакторов взаимно сблокированы размыкающими вспомогательными контактами КЛ и КТ.

Для ограничения постоянного  тока служит дополнительный резистор R_T. Защита цепи постоянного тока от короткого замыкания осуществляется плавкими предохранителями.

 

 

Рис. 8 Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием динамического торможения.

Для торможения противовключением  используется реле контроля скорости РКС, механически связанное с валом двигателя; его замыкающий контакт при определенной угловой скорости двигателя закрывается. При неподвижном роторе двигателя и небольшой угловой скорости (около 10—15 % номинальной) контакт реле разомкнут.

РКС при вращении ротора двигателя замкнуты, контактор КТ не включается.[3]

Отключение двигателя  производится нажатием кнопки КнС. При этом замыкается размыкающий вспомогательный контакт КЛ. Так как контакт реле РКС замкнут, то контактор КТ получит питание, и статор двигателя будет присоединен к сети. Из схемы видно, что при включении контактора КТ две фазы переключаются и порядок чередования фаз изменяется по сравнению с тем, когда был включен контактор КЛ. При этом происходит торможение противовключением.

При угловой скорости, близкой  к 0, реле РКС размыкает свой контакт, катушка контактора КТ теряет питание и двигатель автоматически отключается от сети.

 

 

Рис. 9. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием торможения противовключением.

 

УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ  ДВИГАТЕЛЕМ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ С РЕВЕРСИВНЫМ ПУСКАТЕЛЕМ В ФУНКЦИИ ПУТИ.

В тех случаях, когда необходимо изменять направление вращения, например при работе привода задвижек на трубопроводах, привода рольгангов прокатных станов, механизмов подачи станков и т. п.,

В тех случаях, когда необходимо изменять направление вращения, например при работе привода задвижек на трубопроводах, привода рольгангов прокатных станов, механизмов подачи станков и т. п., управление двигателями может быть осуществлено при помощи реверсивного магнитного пускателя (рис. 10).

 

Рис. 10. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с реверсивным пускателем в функции пути.

Включение двигателя для  одного направления вращения производится нажатием кнопки КнПВ. Катушка контактора КВ получает питание, и замыкающие главные контакты КВ присоединяют двигатель к сети.

Для включения двигателя  на противоположное направление вращения необходимо нажать кнопку КнС, а затем КнПН, что приводит к отключению контактора КВ и включению контактора КН. При этом, как видно из схемы, две фазы на статоре переключаются.

Во избежание короткого  замыкания в цепи статора вследствие ошибочного одновременного нажатия на обе кнопки (КнПВ и КнПН) реверсивные магнитные пускатели снабжены механической блокировкой, осуществляемой рычажной системой (на схеме не показана), препятствующей втягиванию одного контактора, если включен другой.

Для большей надежности, кроме механической блокировки в  схеме, предусмотрена электрическая блокировка с помощью размыкающих вспомогательных контактов КВ и КН, что также исключает возможность одновременного включения контакторов КВ и КН.

Совмещение электрической  и механической блокировок делает схему  вполне надежной в эксплуатации.

 

УПРАВЛЕНИЯ  АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ В ФУНКЦИИ ТОКА.

Напряжение к статору двигателя подводится через линейные контакты контактора КЛ.

В цепь ротора двигателя  введены пусковые резисторы, шунтируемые  при пуске соответствующими контакторами ускорения. Кроме того, в цепь ротора включены катушки токовых реле ускорения.

Настройка реле ускорения РУ1, РУ2 и РУЗ должна быть произведена таким образом, чтобы токи, при которых соответствующие реле отключаются, удовлетворяли следующему неравенству:

                                                                                                                  (10)

 

 

 

Рис. 13. Схема управления, асинхронным двигателем с фазным ротором в функции тока.

Для пуска двигателя нажатием кнопки КнП включается контактор КЛ, который блокирует пусковую кнопку и подает питание на статор двигателя. Через блокировочный контакт КЛ получает питание реле РБ, контакт которого замыкается и присоединяет цепь катушек контакторов ускорения. Однако контакторы ускорения не включаются, так как размыкающий контакт РУ1 будет открыт до тех пор, пока пусковой ток в цепи ротора не спадет до значения, соответствующего уставке отпускания реле РУ1. После того как контакт РУ1 закроется, сработает контактор ускорения КУ1 и зашунтирует своими силовыми контактами первую ступень резисторов в цепи ротора. Аналогично будут работать реле ускорения РУ2 и РУЗ при меньших уставках тока, и соответственно будут включаться контакторы ускорения КУ2 и КУЗ, которые шунтируют вторую и третью ступени резисторов в цепи ротора, после чего двигатель будет работать с полной угловой скоростью на естественной характеристике.