Релейно-контакторное управление электроприводом
скачать (324 kb.)
Доступные файлы (1):
| 1.doc | 324kb. | 20.12.2011 11:30 |  скачать |
содержание
- Смотрите также:
- Типы кранов: двухходовой с электроприводом и трехходовой типа «L» с электроприводом [ документ ]
- Руководство - Базовый курс по управлению проектами на основе стандарта PMI PMBOK Guide 4th Edition [ стандарт ]
- Контрольная - ТСА [ лабораторная работа ]
- Презентации (обучающий курс) - Управление проектами в области информационных технологий [ документ ]
- Введение [ документ ]
- Замена контакторной системы процессорной системой управления (Укр) [ документ ]
- Автоматизация металлообработки [ документ ]
- Презентация - Васильева З.А. Управление маркетингом [ реферат ]
- Оборудование общего назначения [ лабораторная работа ]
- Словарь по психологии управления [ справочник ]
- Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом [ лабораторная работа ]
- Образовательная программа по специальности Микроэлектроника и мобильные устройства [ документ ]
1.doc
1. Основные положения и понятияПод 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.
^ 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).
^ 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.
^ 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:
с серводвигательным управлением, где в качестве управляю
щего устройства применяется вспомогательный двигатель (серводвигатель);с релейно-контакторным управлением, в котором управляющим устройством являются электромеханические контакторы и реле;
с бесконтактным управлением, в котором управляющими устройствами являются бесконтактные усилители;
с электромашинным управлением, для управления которым используется электромашинный усилитель (ЭМУ).
^ 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.^
управление процессами пуска, торможения и реверсирования электроприводов;
поддержание постоянства (стабилизация) заданной величины (скорости, момента, мощности и др.) в статическом и динамическом режимах;
слежение за вводимыми в систему произвольно изменяющимися входными сигналами (следящее управление);
отработку заданной программы (программное управление);
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.
^ 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.
^ — 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 ^ 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.
^
Выполнение электрических схем. Для того чтобы «читать» электрические схемы, ознакомимся с основными положениями, понятиями и правилами их изображения.
^ 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 электриче
ских 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 2.755—74) 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 2.722—68, 2.743—72, 2.756—76 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
^
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
^ К осуществляется кнопкой «Пуск» КнПупри 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).
^ 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
^
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
^
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 Н1—1, 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 R1—2. После замыкания контактов КУ2 пусковой резистор будет закорочен, двигатель выйдет на естественную характеристику и разгонится до скорости
уВ 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.
^ 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.
^
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.
^ 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^ 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 двигателямиПростейшая 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 VI—У4. 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.
^
В зависимости от назначения электроприводов и специальных требований, предъявляемых к их управлению, вариантов схем уп
равления 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).
^ 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 В—МВ, 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.^ МВ возбудительного агрегата и выключателя ВУ в цепи управления последовательно срабатывают реле контроля пуска РКШ и РКШ, которые размыкают цепь электромагнита отключения КО.
^
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.
^ 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^ ) 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
^ 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.^
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-
^
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).
^ 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)I
катгде I
кат — 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.
^ 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 10—30% 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.
^ Iт.э или теплового расцепителя автомата Iуст.т выбирают из условия, что номинальный ток двигателя IНом должен быть равен или несколько меньше Iт.эИЛИ 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.
^ 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.
^ 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.
^ 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.
^ 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.^ 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 ^ (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.
^ 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.
Литература1 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.)