Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Релейно-контакторное управление электроприводом - файл 1.doc


Загрузка...
Релейно-контакторное управление электроприводом
скачать (324 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc324kb.20.12.2011 11:30скачать

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
1. Основные положения и понятия

Под управлением электроприводом понимается пуск его в рабо­ту, регулирование скорости, реверсирование, торможение, а также поддержание постоянства заданной скорости, момента, мощности или другой какой-либо величины, обеспечивающей технологический процесс рабочей машины. Если пуск электропривода, регулирова­ние скорости и торможение осуществляются с помощью аппаратов ручного управления (рубильников, кнопочных или пакетных вы­ключателей, контроллеров, пусковых и регулировочных реостатов и т. п.), то имеет место неавтоматическое (ручное) управление. Электропривод, управляемый таким способом, называется неавто­матизированным. Если же при управлении электроприводом че­ловек участвует только в подаче начального управляющего воздей­ствия, а остальные действия по управлению осуществляют различ­ные аппараты (реле, контакторы, логические и бесконтактные уст­ройства), то такой управляемый электропривод называется авто­матизированным. Электропривод, в котором все операции по уп­равлению осуществляют автоматические аппараты и устройства, а участие человека предусматривается только в надзоре за. электро­механической системой, называется автоматическим. Управление автоматизированным и автоматическим электроприводом осущест­вляет система управления, которая во взаимодействии с двигате­лем, преобразователями и автоматическими управляющими уст­ройствами называется электромеханической автоматической систе­мой управления электроприводом (АСУЭП).

По количеству используемых для управления электропри­водом сигналов "(каналов информации) различают три вида систем управления: по разомкнутому, замкнутому и комбинирован­ному циклам.

^ Системы электропривода, управляемые по разомкнутому циклу, называются разомкнутыми системами. Процесс управления по этой системе характеризуется отсутствием всякого измерения и контроля значения регулируемой величины (скорости, момента и т. п.). Ре­гулирующее воздействие в этой системе от регулируемой величины не зависит, т. е. имеет место воздействие и регулирование в одном направлении (используется только один канал информации).

^ Системы, управляемые по замкнутому циклу и называемые замкнутыми, одновременно используют два канала информации: задающей и о фактическом значении регулируемой величины об­ратная связь. Задающая информация сравнивается с информацией обратной связи, и в зависимости от значения и знака результирую­щего сигнала по каналу управления вырабатывается регулирующее воздействие на электропривод таким образом, чтобы свести ошибку (или рассогласование) к минимуму. Качество и точность работы системы с обратными связями намного выше, чем разомкнутой.

^ В системах, управляемых по комбинированному циклу и назы­ваемых комбинированными, сочетаются две системы замкнутая и разомкнутая, обеспечивающие независимость регулируемой вели­чины. Качество и надежность работы электропривода улучшаются.

По виду сигналов информации и управления (изменяю­щихся непрерывно или дискретно) АСУЭП разделяют на непрерыв­ные (аналоговые) и дискретные (импульсные, цифровые и релей­ные) системы, а для систем стабилизации параметров следящие и программного управления.

По виду усилительных элементов в управляющем устройстве различают системы электропривода:

  1. с серводвигательным управлением, где в качестве управляю­щего устройства применяется вспомогательный двигатель (серво­двигатель);с релейно-контакторным управлением, в котором управляю­щим устройством являются электромеханические контакторы и реле;

  2. с бесконтактным управлением, в котором управляющими уст­ройствами являются бесконтактные усилители;

  3. с электромашинным управлением, для управления которым используется электромашинный усилитель (ЭМУ).

^ По влиянию нагрузки на регулируемую величину раз­личают три вида систем автоматического управления: статические астатические и смешанные. Статическими называются системы, у которых установившееся значение регулируемой величины зави­сит от нагрузки, а астатическими системы, у которых установив­шееся значение регулируемой величины не зависит от нагрузки. Смешанные системы получаются при одновременном использовании статических и астатических систем управления.

^ Все разнообразие способов и систем управления электроприво­дами подчинено выполнению определенных функций. К основным из них можно отнести следующие:

  1. управление процессами пуска, торможения и реверсирования электроприводов;

  2. поддержание постоянства (стабилизация) заданной величи­ны (скорости, момента, мощности и др.) в статическом и динамическом режимах;

  3. слежение за вводимыми в систему произвольно изменяющи­мися входными сигналами (следящее управление);

  1. отработку заданной программы (программное управление);

  2. выбор целесообразных режимов работы электроприводов. Кроме основных функций автоматические системы управления

электроприводами выполняют и ряд вспомогательных. К ним от­носятся: защита электродвигателей и другого электрооборудования от токов короткого замыкания, недопустимых длительных и кратко­временных перегрузок, перенапряжений и т. п.; блокирование, ис­ключающее возникновение аварийных и ненормальных режимов при ошибочных действиях операторов или обслуживающего персонала; ограничение движения механизмов в конечных положениях; сигна­лизация о ходе технологического процесса или исправностях и не­исправностях механизмов.

. При комплексной автоматизации производственных процессов электропривод часто представляет собой сложную многосвязанную систему с управлением в функции нескольких параметров.
2. Принципы управления электроприводами. Выполнение электрических схем

Пуск электропривода в работу всегда связан с необходимостью тех или иных переключений как в силовой цепи, так и в цепях уп­равления.

^ Принципы управления электроприводами. Наиболее просто про­цесс управления осуществляется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Так пуск его, как правило, сводится к прямому включению на полное напряжение сети. У асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока для плавности разгона электропривода и ограничения пусковых токов пусковые ступени ускорения (см. гл. 5 и 6) выводят вручную или с помощью контакторов. Для облегчения работы оператора и обес­печения наиболее оптимального режима разгона электропривода схему управления выполняют автоматической, с использованием электромеханических реле и контакторов. При этом электропривод называется электроприводом с релейно-контакторным управлением.

^ Для пуска двигателя оператор должен нажать кнопку управ­ления или повернуть в рабочее положение рукоятку командоконтроллера. Все пусковые операции подключение двигателя к сети, последовательное замыкание накоротко пусковых сопротивлений или отключение других пусковых устройств совершаются автома­тически.

В процессе разгона электропривода со ступенчатым ускорением выключение (или закора­чивание) ступеней пускового сопротивления должно производиться через определенные промежутки времени tp1 , tp2, tp3 при соответст­вующих скоростях и моменте (токе) переключения М2.(I2). Отсюда следует, что управление пуском может быть получено в функции: 1) независимой выдержки времени; 2) скорости; 3) тока. Кроме трех названных широко распространено управление элект­роприводом в функции пути, когда двигатель пускается или тормо­зится при достижении рабочими механизмами определенного поло­жения, фиксируемого с помощью путевых или конечных выключа­телей.

При автоматическом управлении электроприводом и технологическим процессом ^ РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ может применяться управление в функции мощ­ности, момента, натяжения, температуры, цвета, числа операций и др.

Управление в функции времени, получившее наи­большее распространение, осуществляется с помощью аппаратов, контролирующих время, т. е. реле времени, настраиваемых на от­счет заданных выдержек времени. Каждое реле включает или от­ключает отдельный контактор, который закорачивает главным контактом или вводит нужную ступень пускового или тормозного сопротивления.

Управление в функции скорости производится с
помощью реле, контролирующих угловую скорость двигателя непо­средственно или косвенно. По достижении заданного значения ско­рости соответствующее реле выдает команду на включение контак­тора ускорения. При косвенном управлении используются величи­ны, пропорциональные угловой скорости двигателя, например э. д. с.
якоря (для двигателей постоянного тока), э. д. с. или частота тока
ротора (для двигателей асинхронных с фазным ротором и синхрон­ных). При этом считают, что управление происходит в функции
э. д. с. или частоты. .


Управление в функции тока осуществляется путем при­менения реле минимального или максимального тока. Эти реле включают контакторы ускорения в моменты увеличения или умень­шения тока двигателя до заданного значения.

Управление в функции э. д. с. производится с помощью реле или контакторов, настроенных на срабатывание при различ­ных значениях э. д. с. якоря или ротора.

Управление в функции частоты основано на измене­нии частоты тока в роторе или э. д. с, пропорциональной скольже­нию, при пуске или торможении электропривода и осуществляется с помощью реле, настроенных на эту частоту тока и э. д. с. Управ­ление торможением может производиться в функции времени, ско­рости (э. д. с, частоты) и тока с применением тех же средств, что и при пуске. Окончание процесса торможения фиксируется соответ­ственно: после выдержки времени, достаточной для торможения; при снижении угловой скорости двигателя до нуля; при снижении тормозного тока двигателя до заданного значения при торможении противовключением или до нуля при динамическом торможении.

^ Автоматическое управление пуском и торможением двигателей в функции указанных величин осуществляется с помощью типовых узлов электрических схем.

Выполнение электрических схем. Для того чтобы «читать» элект­рические схемы, ознакомимся с основными положениями, понятия­ми и правилами их изображения.

^ Электрической схемой какого-либо объекта управления назы­вается схема соединения электрических цепей входящих в него элек­трических двигателей, преобразователей, аппаратов, приборов, из­мерительных устройств и усилителей. Указанные устройства или отдельные элементы электрической цепи на схеме обозначаются ус­ловными знаками и символами, которые оговорены в ГОСТах. Ме­ханические детали и сложные кинематические связи в электриче­ских связях не показываются. Принципиальная (полная) электрическая схема содержит все элементы и связи между ними и дает де­тальное представление о принципе работы электропривода или про­изводственной установки в целом. На основе принципиальной схемы разрабатываются схемы соединения (монтажные) и подключения (внешних соединений). Чтобы быстрее понять принцип действия сложной схемы, ее дополняют структурной и функциональной схе­мами. С помощью структурной и функциональной схем легко оп­ределяются зависимость и взаимодействие узлов установки.

Несмотря на большое разнообразие типов электрических машин, аппаратов, приборов и устройств автоматического управления, их элементы имеют значительную общность (обмотки двигателей, ка­тушки и контакты различных аппаратов и др.), поэтому для изо­бражения их на схемах требуется небольшое количество условных, обозначений.

Условные обозначения обычно вычерчиваются для отключенно­го положения электросхемы, т. е. без напряжения на катушках ап­паратов и без механических воздействий на аппараты (начальное положение схемы). Для аппаратов, не имеющих нормального (на­чального) положения (аппараты с принудительной фиксацией в лю­бом положении), к схеме должны быть приведены пояснения отно­сительно работы контактов.

Изображения контактов реле, кнопок, рубильников, автоматов и других коммутационных устройств располагают так, чтобы во­ображаемая сила, действующая на подвижную часть контакта*, уменьшала острый угол изображенного контакта (см. ГОСТ 2.75574) и замыкала замыкающие контакты, но размыкала раз­мыкающие контакты. Все контакты делят на замыкающие и раз­мыкающие.

Условные обозначения, наиболее употребительные в электриче­ских схемах, приведены в ГОСТ 2.72268, 2.74372, 2.75676 и др. Имеется три способа построения условных графических обозначе­ний: упрощенный однолинейный, упрощенный многолинейный (фор­ма I) и разнесенный (форма II).

Линии связей в схемах вычерчиваются полностью. В сложных: схемах иногда обрывают линии связей удаленных друг от друга эле­ментов (например, в разветвленной цепи управления, цепях пита­ния и смещения логических элементов, цепях накаливания радио­ламп), если графические изображения связей затрудняют чтение схемы. Обрывы линий заканчивают стрелками с обозначением мест подключения. В тех случаях, когда ряд элементов подключают к цепям одинаковой полярности и равного потенциала, на проводах линий связи указывают подключение соответствующей полярности возле изображенных выводов этих элементов.

Для чтения схем с разнесенным изображением все элементы од­ного и того же аппарата (например, главные и блокировочные кон­такты выключателя, катушка и контакты контактора или реле, контакты кнопки управления) снабжают одинаковым буквенно-циф­ровым позиционным обозначением, составляемым из буквенного обозначения русского или латинского алфавитов и порядкового номера. Часто эти обозначения состоят из первых характерных букв слов, составляющих наименование элемента, или букв, присвоен­ных этому элементу ГОСТом или конструкторскими нормалями. Например К1, К2 и т. д. обозначают контакторы, М двигатели и т. п.

Если в схеме имеется только один элемент (например, магнит­ный пускатель, генератор и др.), то порядковый номер в его пози­ционном обозначении опускается. Позиционные обозначения про­ставляют по схеме рядом с ус­ловными графическими обозна­чениями элементов, по воз­можности с правой стороны или над ними.

В несложных схемах, т. е. в
схемах, имеющих небольшое
количество элементов, в раз­дельном изображении части элементов (например, кнопок управления) показывают





^ Рис1 Схемы подключения двигателей к сети

механические связи штриховыми или непрерывными параллельными линиями. В этом случае пози­ционные обозначения элементов проставляют у одного или обоих концов линии механической связи.
3. Типовые узлы схем включения двигателей и выведения резисторов
Схема подключения к питающей сети и отключения от нее си­ловой цепи двигателя довольно проста и осуществляется с помощью контакторов. Для двигателя постоянного тока она показана на рис. 1а, а для двигателя переменного тока на рис. 16. Цепь управления контактором приведена на рис. 1в

^ Включение контактора К осуществляется кнопкой «Пуск» КнПу
при нажатии на которую замыкаются ее разомкнутый контакт
и цепь катушки электромагнита контактора К. Контактор К глав­ными (силовыми) контактами подключает двигатель к сети. От­ключается двигатель после нажатия на кнопку «Стоп» КнС, замк­нутый контакт которой размыкается и разрывает цепь питания
катушки
К.

Чтобы обеспечить питание катушки контактора при отпускании кнопки КнП, ее разомкнутый контакт шунтируют вспомогательным контактом (блок-контактом) этого контактора. Питание цепей уп­равления осуществляется на постоянном или переменном токе в за­висимости от применяемой аппаратуры. При наличии сети постоян­ного тока или при частых пусках двигателя целесообразно исполь­зовать аппараты с катушками электромагнитов на постоянном токе. При нечастых пусках асинхронных двигателей удобнее применять аппараты с катушками на переменном токе.

В реверсивных схемах управления используется не менее двух контакторов, переключением которых изменяют направление вра­щения двигателя. Силовая цепь реверсивной схемы для двигателя постоянного тока показана на рис. 10-2, а, а для двигателя перемен­ного тока на рис. 10-2, б. Цепи управления реверсивными контак­торами приведены на рис. 10-2, в. При нажатии на кнопку Кн1 че­рез размыкающий контакт кнопки КнС, замкнувшийся контакт Кн1 и размыкающие контакты Кн2 и К2 получит питание катушка электромагнита контактора К1. Контактор К1 главными контакта­ми подключает двигатель к сети для какого-то ус­ловного направления вра­щения, например левого. Для изменения направле­ния вращения двигателя нажимают на кнопку Кн2. При этом размыкается цепь питания катушки К1 и по цепи контактов ЦнС Кн1 Кн2 К1 получает питание катуш­ка контактора К2. Глав­ными контактами К2 в си­ловой цепи двигателя из­меняется направление тока в якоре или последовательность чере­дования фаз (у двигателя переменного тока).

^ Для удержания контактора К1 или К2 во включенном положе­нии служат соответствующие замыкающие блок-контакты К1 и К2* Размыкающий контакт кнопки КнС включается в общую цепь пи­тания катушек контакторов К1 и К2. При нажатии на КнС контак­торы отключаются. В случае приваривания блок-контактов какого-либо контактора при нажатии на кнопку другого направления вращения соответствующий контактор не включается, т. е. кроме механической блокировки контакторов в схеме выполнено электриче­ское блокирование от одновременного их включения размыкающим контактом кнопки управления Кн1 (или Кн2) и контактом К1 (или К2).

Рассмотренные узлы схем прямого пуска и реверса применяют для двигателей небольшой мощности. При средних и больших мощ­ностях двигателей в силовую цепь двигателей при релейно-контакторном управлении вводят пусковые и тормозные резисторы. Вве­дение и выведение из нее резисторов производится, как правило, ступенчато. Пусковые ступени, называемые ступенями ускорения, шунтируются соответствующими аппаратами контакторами или силовыми контроллерами.

Контакторы, с помощью которых выводятся или вводятся рези­сторы в схемах управления электроприводом, называются контак­торами ускорения или при торможении электропривода контак­торами торможения. Если контакторами управляют реле, работающие




^ Рис. 2. Схемы реверсирования двигателей

в функции определенных величин (времени, скорости, тока), то они соответственно называются реле ускорения или торможения. Схемы введения и выведения пусковых сопротивлений, а также габариты контакторов ускорения выбираются в зависимости от тока в силовой цепи и режима работы электропривода. Для двига­телей постоянного тока две из возможных схем включения пусковых резисторов показаны на рис. 3, а, б. Для асинхронных дви­гателей включение пусковых резисторов в роторной цепи показано



^ Рис. 3. Схемы выведения пусковых резисторов

на рис. 3, в, г, а в цепи статора на рис. 3, д. На рис. 3, а, б, в, г показана силовая часть схемы включения двигателя и его разгона в две ступени. При вклю­чении линейного контактора КЛ двигатель начинает разгоняться с полными (наибольшими значениями) сопротивлениями в цепи якоря или ротора первое состояние схемы. При достижении некоторой скорости реле подает команду на включение первого аппарата (например, контактора) ускорения КУ1, который после срабатывания замыкает контакты и шунтирует резистор Н11, являющийся частью пускового резистора К1 (у асинхронного дви­гателя К1 трехфазный). Во втором состоянии схема остается до тех пор, пока не будет дана команда КУ2 на шунтирование резистора R12. После замыкания контактов КУ2 пусковой резистор будет закорочен, двигатель выйдет на естественную характеристи­ку и разгонится до скорости у

В схеме, приведенной на рис. 3, а, при контакторном управле­нии все контакторы должны быть одного габарита, так как при работе в продолжительном режиме по их контактам протекает один и тот же ток якоря. К достоинству этой схемы относится то, что приваривание какого-либо контакта не вызывает при последую­щем пуске двигателя работу без пускового резистора. Схема приме­няется к двигателям малой и средней мощности. В схеме, приве­денной на рис. 3, б, контактор ускорения можно выбрать меньшей величины, так как по окончании разгона электропривода его можно отключить. Эта схема выведения пусковых сопротивлений имеет существенный недостаток, так как в случае приваривания контакта КУ2, шунтирующего накоротко пусковые резисторы, последующий пуск двигателя происходит без добавочного сопротивления в цепи якоря. При этом в схеме управления требуется соответствующее блокирование для определенной последовательности работы аппа­ратов. Схема применяется для двигателей большой мощности.

^ Узел схемы, приведенный на рис. 3, в, применяется наиболее часто, так как он выполняется на двухполюсных контакторах. По контактам контактора ускорения в нормальном режиме работы проходит линейный ток ротора. В схеме, показанной на рис. 3, г, по контактам будут проходить токи, меньшие линейных, однако для нее требуются трехполюсные контакторы. На рис. 3, д представ­лен узел схемы с пусковым резистором в каждой фазе статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Этот рези­стор шунтируется после снижения пускового тока или по истече­нии времени разгона электропривода. В подобной схеме можно включить резистор только в одну фазу. При этом требуется одно­полюсный контактор.

Узлы схем силовой электрической цепи для торможения электро­приводов с помощью двигателей приведены на рис. 4. Для торможения противовключением схемы представлены на рис. 4, а, б, в, а для динамического торможения на рис. 4, г, д, е. Торможение противовключением применяется как для двигателей постоян­ного тока, так и для асинхронных двигателей, особенно в случае реверсивных электроприводов, где вслед за торможением произ­водится пуск двигателя в обратном направлении вращения.





^ Рис. 4. Схемы торможения

При торможении противовключением зашунтированные в дви­гательном режиме резисторы R1 и R2 вводят в силовую цепь пол­ностью и оставляют включенными на весь период торможения. Ха­рактеристики этого режима приведены на рис. 2-8, 3-13. Для поддержания тормозного момента двигателя по мере снижения скорости резисторы R2, R1-1, R1-2 могут последовательно шун­тироваться

Перед торможением сначала размыкаются контакты реверсив­ного контактора КВ. или КН (в зависимости от направления вращения в двигательном режиме), контакторов ускорения КУ1, КУ2 и контактора противовключения КТП. После этого замыкаются контакты контактора торможения КТ, изменяющие направление тока в якоре или последовательность чередования фаз в статоре. Если после торможения не требуется пуск электропривода для движения в противоположном направлении, то контакт КТ при = 0 должен разомкнуться.

При пуске двигателя добавочный резистор R2 необходимый только при торможении, шунтируется контактом КТП.

Схема, изображенная на рис. 4 в, применима в основном для торможения электропривода противовключением до скорости = 0. Для ограничения тока и тормозного момента двигателя на период торможения в цепь статора вводят внешнее сопротивление резистор R.

Работа схем динамического торможения (рис. 4, г, д, е) при включении и разгоне электропривода аналогична ранее рассмот­ренным схемам, для простоты понимания на схемах приведена только одна ступень ускорения и торможения.

^ Динамическое торможение в схеме (рис.4, г) начинается после размыкания контактов КЛ и КУ и последующего замыкания КТ. При этом якорь двигателя шунтируется резистором Н2. Про­цесс торможения происходит до скорости = 0. Для получения не­зависимого магнитного потока при торможении в схеме (рис. 4, д) контакт КТ при замыкании вводит токоограничивающий резистор R3 и подключает обмотку ОВП на независимое напряжение питания, т. е. к сети.

Динамическое торможение электропривода с асинхронным дви­гателем (рис. 4, е) наступает также после замыкания контактов КТ. При этом через токоограничивающий резистор Н2 в статоре будет протекать постоянный по направлению ток, создающий непод­вижный магнитный поток статора. Торможение происходит до ско­рости = 0

^ При динамическом торможении двигателя с фазным ротором, у которого в двигательном режиме резистор R1 был зашунтирован контактами КУ, одновременно с замыканием контактов КТ должны разомкнуться контакты КУ. При этом в роторную цепь вводится резистор R1 который позволит получить первую тормозную харак­теристику. После некоторого снижения угловой скорости контакты КУ можно замкнуть и получить вторую тормозную характеристику. Торможение электропривода при таком переключении проходит более эффективно, так как поддерживается определенное среднее значение тормозного момента двигателя.


4. Управление асинхронными двигателями

Простейшая схема управления представлена на рис. 1. Она выполнена на магнитном пускателе с кнопочной станцией. Для защиты от коротких замыканий в нее введены предохранители или автомат, а для защиты от перегрузки тепловые реле.

Схема управления электроприводом с динамическим торможе­нием показана на рис. 5. В исходном положении при включен­ном выключателе В1 аппараты КЛ и КТ не срабатывают. Двигатель включается нажатием на кнопку КнП. Для остановки электропри­вода нажимается кнопка КнС. При этом отключается контактор КЛ. Главными контактами КЛ отключает двигатель от сети, а раз­мыкающим блок-контактом при нажатой кнопке КнС включает контактор торможения КТ, который становится на самопитание и обеспечивает питание обмотки статора постоянным током от вып­рямителя VIУ4. Контактор КТ имеет встроенное реле времени с размыкающим контактом КТ. По истечении заданной выдержки времени, достаточной для торможения электропривода, контакт КТ размыкает цепь питания катушки контактора, который главными контактами отключает выпрямитель. При наличии в цепях сети постоянного тока обмотки статора при динамическом торможении получают питание через токоограничивающее сопротивление.




^ Рис. 5. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением

В зависимости от назначения электроприводов и специальных требований, предъявляемых к их управлению, вариантов схем уп­равления может быть очень много. Для унификации схемных ре­шений отечественной промышленностью изготовляются станции, блоки и панели управления.

Станция управления (блок или панель) представляет собой комплектное устройство с набором необходимых коммутационных и защитных аппаратов, измерительных приборов, зажимов и дру­гих элементов, соединенных по типовой схеме. Этот набор аппара­тов монтируется на изоляционных плитах или конструкции из реек и размещается в закрываемых шкафах или без них, если станция управления будет эксплуатироваться в специальных электротех­нических помещениях.

Для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором выпускаются нормализованные станции управления общего назначения серии БУ, ПУ с питанием цепей управления как на переменном, так и на постоянном токе. В зависимости от установленной аппаратуры станции управ­ления предназначаются для продолжительного, перемежающегося и повторно-кратковременного режимов работы. Габариты панелей зависят от установлен­ной аппаратуры и име­ют высоту до 2300 мм и ширину до 1200 мм. Защита от коротких замыканий и от пере­грузки двигателя осуществляется автоматами с комбинированны­ми расцепителями.

5. Управление синхронными двигателями

Для электроприво­дов, работающих с по­стоянной скоростью (компрессоров, насосов и т. п.), широко применяют синхронные двигатели. При пуске синхронный двигатель сначала, разгоняют как асинхронный за счет встроенной в ротор |Короткозамкнутой об­мотки. При достижении ротором подсинхронной скорости в обмот­ку возбуждения подается постоянный ток и двигатель втягивается в синхронизм. Особенностью пуска синхронного двигателя является управление подачей в его обмотку возбуждения постоянного тока, получаемого с помощью машинного генератора постоянного тока или тиристорного преобразователя. Для упрощения схемы подачи возбуждения быстроходных двигателей вал машинного возбудите­ля соединяется непосредственно с валом двигателя. У тихоходных двигателей машинный возбудитель имеет приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором . В современных схемах пуска синхронных двигателей процесс пода­чи постоянного тока в обмотку возбуждения автоматизируется ли­бо в функции скорости, либо в функции тока статора.

При статическом моменте на валу двигателя, не превышающем 0,4 Мном, пуск осуществляют с глухо (постоянно) включенным воз­будителем. Схема подачи возбуждения в этом случае значительно упрощается. По мере разгона напряжение возбудителя растет и при подсинхронной скорости достигает уста­новленного значения. Ток возбуждения будет достаточным для вхождения двигателя в синхронизм. В настоящее время при мощ­ных электрических сетях такой способ включения широко приме­няется. Если падение напряжения в сети от пусковых токов недопустимо, то пуск двигателя производится при пониженном на­пряжении. При этом в зависимости от типа двигателя и характеристик статического момента подача тока возбуждения осуществляется или до включения на полное напряжение (легкий пуск), или при полном напряжении на обмот­ке статора (тяжелый пуск).

^ Одна из простых схем прямого пуска синхронного двигателя, включаемого на полное напряжение сети, представлена на рис. 10-21. Разъединитель Р включается до начала пуска. С его вклю­чением ни один из аппаратов не срабатывает. Нормальное включе­ние и отключение двигателя производится от руки линейным вык­лючателем ВЛ. При срабатывании защиты отключение двигателя происходит после замыкания контакта РМ1 и РМ2 в, цепи катушки КО электромагнита отключения линейного выключателя.

Обмотка возбуждения двигателя получает питание от отдельного возбудительного агрегата ВМВ, генератор возбуждения В кото­рого подключается к ней после срабатывания контактора КМ. Не­обходимый ток возбуждения регулируется реостатом R1. Цепи управления подачи возбуждения питаются от генератора возбуждения. Защита от обрыва цепи возбуждения осуществляется реле тока РОП.

^ После включения асинхронного двигателя МВ возбудительного агрегата и выключателя ВУ в цепи управления последовательно срабатывают реле контроля пуска РКШ и РКШ, которые размы­кают цепь электромагнита отключения КО.



^ Рис.6. Схема прямого пуска синхронного двигателя

Пуск двигателя осуществляется ручным включением выключа­теля ВЛ. При этом размыкающий блок-контакт ВЛ разрывает цепь питания катушки РКШ и осуществляет дополнительный разрыв в цепи катушки ЗМ. Замыкающими блок-контактами ВЛ подготав­ливает к включению контактор КМ, электромагнит отключения КО и включает реле времени РВ1, которое, в свою очередь, включает реле времени РВ2. Реле РВ2 после получения питания самоблоки­руется и замыкающим контактом подготавливает к включению контактор КМ.

^ В результате включения двигателя в сеть реле подачи возбуж­дения РПВ питается однополупериодным током, определяемым по­вышенным скольжением ротора. Размыкающий контакт РПВ в Цепи катушки КМ на период разгона двигателя разомкнут. При достижении двигателем подсинхронной скорости (0,95^ 0) раз мыкающим контактом РПВ включается контактор возбуждения КМ, который отсоединяет разрядный резистор R2 от обмотки воз­буждения и подает на нее напряжение постоянного тока. Двигатель втягивается в синхронизм.

Контактор КМ имеет две катушки: включающую КМ и меха­нической защелки ЗМ. После включения КМ защелка ЗМ разры­вает цепь питания его и удерживает во включенном положении до тех пор, пока защелка не будет отведена отключающей катушкой ЗМ. Замыкающим блок-контактом защелка ЗМ подготавливает собственную цепь отключения.

При отключении выключателя ВЛ вручную или с помощью кнопки КнС размыкающий контакт ВЛ подает питание на отклю­чающую катушку ЗМ контактора возбуждения КМ. Чтобы предот­вратить заедание защелки, получившей питание, контактор КМ плотнее подтягивает подвижную часть и позволяет защелке свобод­но отойти. Отключившись, контактор КМ замкнет обмотку ротора на разрядный резистор R2. Одновременно замыкающим контактом ЗМ обесточится катушка КМ.

При запуске, затянувшемся свыше установленного времени, реле ^ РКП2 замкнет контакт в цепи КО и двигатель будет отключен от сети.
6. Защита в схемах управления электроприводами
Защита необходима для предотвращения повреждения электро­оборудования и устранения дальнейшего развития возникшего пов­реждения. Устройства защиты устанавливаются как в силовых электрических цепях, так и в цепях управления. Основными видами защит в электроприводе являются: защита от короткого замыкания, предотвращающего развитие повреждения, вызванного током ко­роткого замыкания в силовой цепи или цепи управления; макси­мальная защита, срабатывающая даже при кратковременном пре­вышении током установленного значения; защита двигателей от перегрузки током, длительно превышающем его номинальное зна­чение; защита от самозапуска двигателей или нулевая защита от нежелательных последствий исчезновения и последующего восста­новления напряжения в электрической сети; защита при обрыве цепи обмотки возбуждения двигателя; защита от перенапряжения, возникающего в электрических цепях; защита от выпадания син­хронных двигателей из синхронизма. К защите относится блокиро­вание от одновременного включения реверсивных и тормозных контакторов, а также контакторов, позволяющих получить опреде­ленную последовательность действий в схемах управления и согла­совать работу отдельных электроприводов.

^ Защита от короткого замыкания и максимальная защита.

Обеспечивают немедленное отключение цепи, в которой произошло короткое замыкание или чрезмерное увеличение тока. При корот­ких замыканиях она осуществляется с помощью плавких предо­хранителей (рис.7, а) или автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями (рис.7, б). Максимальная токовая защита осуществляется на реле максимального тока (рис.7, в). Токовые катушки этих реле включаются в две фазы трех-



^ Рис. 7. Схемы защиты от коротких замыкании

фазных двигателей, в один или два полюса двигателей постоянного тока до главных контактов контакторов. При этом перекрытия то­ком силовых контактов реле обеспечивают защиту питающей сети. Контакты максимальных токовых реле отключают цепи управления аппаратов, подающих или обеспечивающих подачу напряжения на поврежденную часть схемы. Цепи управления при коротких замыканиях во многих случаях имеют отдельную защиту плавкими предохранителями или автоматами (рис.7, г).

^ Для защиты силовой цепи номинальный ток плавкой вставки Iвет и ток уставки Iуст (ток срабатывания) автоматов и максималь­ных токовых реле определяются следующими формулами:

для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором при продолжительном или кратковременном режи­ме (ПВ = 25%) с начальным пусковым током Iпуск

Iвст (1 ÷ 1, 25) Iном ; Iуст = (1,2 ÷ 1,3) Iпуск ,

где Iном номинальный ток двигателя;

для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при нормальном пуске (tp<5с)

Iвст 0,4Iпуск ;

при тяжелом пуске (tр>10с) или большой частоте включений

Iвст > (0, 5 ÷ 0, 6)Iпуск;

независимо от условий пуска

Iуст = (1, 3 ÷1, 5)Iпуск.

Для защиты цепей управления

Iвст = Iуст = (2,5 ÷ 3)Iкат

где Iкат суммарный ток наибольшего количества катушек одно­временно включенных аппаратов.



Рис.8. Схема защиты от работы Рис.9. Схемы защиты двигателей

двигателя на двух фазах от перегрузки

Защита плавкими предохранителями трехфазной силовой цепи двигателя имеет существенный недостаток при перегорании одной из вставок двигатель будет работать на двух фазах, а это приведет к его перегреванию. Такого недостатка лишена защита автомати­ческими выключателями, когда при их срабатывании отключаются все три фазы питающего напряжения. Для защиты двигателя от работы на двух фазах в сочетании с предохранителями в схему включают специальное реле, контролирующее обрыв фаз и подаю­щее команду на его отключение.

^ Реле обрыва фаз РОФ (реле напряжения) включают между нейтралью обмотки статора и заземленным нулевым проводом сети. В симметричном (трехфазном) режиме работы двигателя напря­жение на катушке РОФ равно нулю. При обрыве или отсутствии одной из фаз на обмотке статора напряжение между нейтралью двигателя и нулевым проводом становится достаточным для сра­батывания реле. Напряжение срабатывания реле РОФ должно быть 1030% от номинального фазного напряжения сети.

Защита двигателей от перегрузки током. Эта защита предотвра­щает перегревание двигателей при продолжительном режиме ра­боты. Для этого в цепь трехфазного двигателя включают два однополюсных или одно двухфазное тепловое реле. Для двигателя постоянного тока достаточно одного реле. Тепловые элементы (нагреватели) этих реле включают в цепь двигателя непосредст­венно или через трансформаторы тока, как правило, после главных контактов контакторов (рис.9). Контакты тепловых реле вводят в цепи катушек отключающих аппаратов.

Защита от перегрузки осуществляется также и автоматами с тепловыми расцепителями. Защита от перегрузок Двигателя с теп­ловыми реле или тепловыми расцепителями автоматов на кратко­временное превышение тока не реагирует из-за наличия тепловой инерции. При повторно-кратковременном режиме защита от пере­грузки выполняется с помощью двух реле максимального тока (рис.7, в). Чтобы устранить возможность отключения двигате­ля от пусковых токов, контакты токовых реле на время пуска включаются последовательно с контактами реле времени, размы­кающими цепь отключающего аппарата. Применение двух тепловых реле или реле максимального тока позволяет обеспечить защиту асинхронных двигателей от работы на двух фазах.

^ Номинальный ток теплового элемента реле Iт.э или теплового расцепителя автомата Iуст.т выбирают из условия, что номинальный ток двигателя IНом должен быть равен или несколько меньше Iт.э

ИЛИ Iуст.т : Iт.э = Iуст.т = (1 ÷ 1,15)Iном

Более чувствительная защита двигателей от перегрузки осу­ществляется терморезисторами, встраиваемыми между витками обмотки статора. Узел схемы такой температурной защиты приве­ден на рис. 9-9. Контакты исполнительного реле, как и в предыду­щих случаях, включают в цепь катушки отключающего двигатель аппарата.

^ Защита от самозапуска двигателей или нулевая защита. При исчезновении напряжения в сети или его чрезмерном снижении эта защита отключает двигатель, а при появлении напряжения предотвращает самопроизвольное включение его. При кнопочном управлении двигателем по схемам, приведенном на рис. 2 такую защиту осуществляют линейный контактор К или контакто­ры направления вращения К1, К2. В этих схемах после отключе­ния контакторов замыкающий блок-контакт К1 или К2, включае­мый параллельно пусковым кнопкам КнП, при появлении напряжения на схеме не позволяет включаться контакторам, остав­ляя цепь включения катушек разомкнутой.

^ При управлении электроприводом посредством командоконтроллеров или переключателей с фиксированными положениями нулевая защита выполняется на реле напряжения РН. Реле включается в исходном (нулевом) положении командоконтроллера, когда контакт КК.О замкнут, становится на самопитание и через замыкающий контакт создает цепь питания контакторов КВ, КН и других аппаратов. При срабатывании защиты для включения РН надо командоконтроллер поставить в исходное положение «0» В цепь катушки реле РН включаются контакты других защитных аппаратов и устройств (контакты реле максимального тока, тепло­вых реле и т. п.).

Защита при обрыве цепи обмотки возбуждения (защита при обрыве магнитного поля). Применяется для двигателя постоянного тока и синхронного двигателя и выполняется на реле минимального тока.

^ Катушка реле обрыва поля РОП включается последовательно с обмоткой возбуждения. При наличии возбуждения контакт реле замкнут и через него получает питание цепь управления электроприводом. В случае обрыва цепи возбуждения якорь реле отпадает и цепь управления двигателем обесточивается.

Реле РОП имеет небольшую выдержку при отключении, что предотвращает отключение двигателя при случайных кратковре­менных колебаниях тока возбуждения.

^ Защита от перенапряжения. Выполняется на реле максимального напряжения, катушка которого включается в измерительную элек­трическую цепь. Необходимость в этом возникает при питании электроприводов от отдельных генераторов или преобразователей. Реле максимального напряжения подает соответствующую коман­ду в цепь регулирования напряжения.

^ Защита от перенапряжения на обмотке возбуждения при снятии питания осуществляется разрядным резистором R включаемым параллельно обмотке возбуждения. Сопротивление резистора принимают равным (6 ÷ 8) Rовм при напряжении 220 В и (З ÷ 5) Rовм' при напряжении 110 В. Для устранения излишних потерь энергии в разрядном резисторе при работе двигателя последовательно с резистором включают диод V навстречу положитель­ному полюсу питания ОВМ. Наведенная при отключении обмотки возбуждения э. д. с. будет иметь противоположную напряжению полярность и через диод будет протекать ток. Напряжение на об­мотке ОВМ окажется в пределах допустимого значения.

У синхронных двигателей разрядное сопротивление ^ вклю­чается размыкающим контактом контактора питания ^ КМ (катуш­ка КМ на схеме не показана) при отключении напряжения питания обмотки возбуждения.

Защита от выпадания син­хронных двигателей из синхро­низма. Выполняется на реле ми­нимального напряжения РН и контактора форсировки возбуж­дения КФ.

Катушка реле РН включается на линейное напряжение сети и держит размыкающий контакт в цепи контакторов разомкнутым. При резком изменении нагрузки на валу двигателя или по другим каким-либо причинам напряже­ние в сети может снизиться до недопустимого значения. Для то­го чтобы сохранить перегрузоч­ную способность двигателя, необходимо увеличить его возбужде­ние. Это осуществляется контактором КФ, шунтирующим после срабатывания РН сопротивление R в цепи обмотки возбуждения возбудителя В. Напряжение возбудителя повышается, возрастает ток возбуждения двигателя и его максимальный момент. За счет этого двигатель надежно удерживается в синхронизме.

^ Электрическое блокирование. В схемах автоматического управ­ления электроприводами наряду с защитными устройствами широ­ко используются электрическое блокирование и механические бло­кировки, обеспечивающие надежную работу электрических аппара­тов и всей системы электропривода. Благодаря предусмотренному блокированию устраняются повреждения механизмов или их от­дельных частей, которые работают согласованно, и устраняется ненормальность работу электроприводов в результате неправильных действий операторов. Для реверсивных линейных и тормозных кон­такторов, которые никогда не должны включаться одновременно, предусматривается механическая блокировка.

Блокирование, обеспечивающее последовательность включения электроприводов, исключает возможность запуска двигателей в дру­гой последовательности. Это объясняется тем, что катушка контактора К2 полу­чает питание только после включения контактора К1. Отключение двигателей происходит в такой же последовательности, как и пуск. Сначала отключается К1, а затем К2, даже если нажать первой кнопку КнС2, или срабатывает защитное реле РТ2.

Блокирование от перехода рабочими механизмами заданного пути осуществляется с помощью конечных выключателей, когда после срабатывания какого-либо конечного выключа­теля движение механизма возможно только в об­ратном направлении.
Литература
1 В.М. Васин «Электрический привод»; М. Высшая школа, 1984

2 В.П. Андреев, Ю.А. Сабинин «Основы электропривода»; Л.- М. Госэнергоиздат, 1963


Содержание
1. Основные положения и понятия стр. 3

2. Принципы управления электроприводами. Выполнение электрических схем стр. 6
3. Типовые узлы схем включения двигателей и выведения резисторов стр. 10

4. Управление асинхронными двигателями стр. 17

5. Управление синхронными двигателями стр. 18

6. Защита в схемах управления электроприводами стр. 21
Литература стр. 28



Скачать файл (324 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru