Электрические схемы управления двигателем при помощи электромагнитных пускателей. Схема принципиальная асинхронного двигателя

Схемы управления электроприводами

Управление приводами включает в себя пуск электродвигателя в работу, регулирование скорости вращения, изменение направления вращения, торможение и останов электродвигателя. Для управления приводами применяются электрические коммутационные аппараты, такие как автоматические и неавтоматические выключатели, контакторы и магнитные пускатели. Для защиты электродвигателей от ненормальных режимов (перегрузок и коротких замыканий) применяются автоматические выключатели, предохранители и тепловые реле.

Управление  электродвигателями  с  короткозамкнутым   ротором. На рис. 2.8 приведена схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитного пускателя.

Рис. 2.8. Схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитного пускателя: Q – выключатель; F – предохранитель;

КМ – магнитный пускатель, КК1, КК2 – тепловое реле; SBC – кнопочный выключатель включения двигателя; SBT – кнопочный выключатель отключения двигателя

Магнитные  пускатели  широко  применяются   для  двигателей мощностью до 100 кВт. Они применяются в продолжительном иповторнократковременном режиме работы привода. Магнитный пускатель позволяет осуществлять дистанционный пуск. Для включения электродвигателя М первым включается выключатель Q. Пуск двигателя в работу осуществляется включением кнопочного выключателя SBС. Катушка (электромагнит включения) магнитного пускателя КМ получает питание от сети и замыкает контакты КМ в главной цепи и в цепи управления. Вспомогательный контакт КМ в цепи управления шунтирует кнопочный выключатель SBС и обеспечивает продолжительную работу привода после снятия нагрузки нажатия с кнопочного выключателя. Для защиты электродвигателя от перегрузки в магнитном пускателе имеются тепловые реле КК1 и КК2, включаемые в две фазы электродвигателя. Вспомогательные контакты этих реле включаются в цепь питания катушки КМ магнитного пускателя. Для защиты от коротких замыканий в каждой фазе главной цепи электродвигателя устанавливаются предохранители F. Предохранители могут устанавливаться и в цепи управления. В реальных схемах неавтоматический выключатель Q и предохранители Fмогут быть заменены автоматическим выключателем. Отключение электродвигателя осуществляется нажатием на кнопочный выключатель SBТ.

Простейшая схема управления электродвигателем может иметь только неавтоматический выключательQи предохранителиF или автоматический выключатель.

Во многих случаях при управлении электроприводом необходимо изменять направление вращения электродвигателя. Для этого применяются реверсивные магнитные пускатели.

На рис. 2.9 приведена схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя. Для включения электродвигателя М должен быть включен выключатель Q. Включение электродвигателя для одного направления, условно «Вперед», производится нажатием кнопочного выключателя SBС1в цепи питания катушки КМ1 магнитного пускателя.При этом катушка (электромагнит включения) магнитного пускателя КМ1 получает питание от сети и замыкает контакты КМ1 в

главной цепи и в цепи управления. Вспомогательный контакт КМ1 в цепи управления шунтирует кнопочный выключатель SBС1 и обеспечивает продолжительную работу привода после снятия нагрузки нажатия с кнопочного выключателя.

 

Рис. 2.9. Схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя: Q – выключатель; F – предохранитель; КМ1, КМ2 – магнитный пускатель, КК1, КК2 – тепловое реле; SBC1, SBC2 – кнопочный выключатель включения двигателя; SBT – кнопочный выключатель отключения двигателя

Для пуска электродвигателя в противоположном направлении, условно

«Назад», необходимо нажать кнопочный выключатель SBС2. Кнопочные выключатели SBС1и SBС2 имеют электрическую блокировку, исключающую возможность одновременного включения катушек КМ1 и КМ2. Для этого в цепь катушки КМ1 включается вспомогательный контакт пускателя КМ2, а в цепь катушки КМ2 – вспомогательный контакт КМ1.

Для отключения электродвигателя от сети при его вращении в любом направлении необходимо нажать на кнопочный выключатель SBТ. При этом цепь любой катушки и КМ1 и КМ2 разрывается, их контакты в главной цепи электродвигателя размыкаются, и электродвигатель останавливается.

Схема реверсивного включения может в обоснованных случаях применяться для торможения двигателя противовключением.

Управление электродвигателями с фазным ротором. На рис. 2.10 приведена схема управления асинхронным двигателем с фазным ротором.

Рис. 2.10. Схема управления асинхронным двигателем

с фазным ротором: QF – выключатель; КМ – магнитный пускатель в цепи статора, КМ1 – КМ3   – магнитный пускатель ускорения; SBC – кнопочный выключатель включения двигателя;R – пусковой реостат; SBT – кнопочный выключатель отключения двигателя

В приведенной схеме защита двигателя М от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF. Для уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента в цепь ротора включен трехступенчатый пусковой реостат R. Количество ступеней может быть различным. Пуск электродвигателя осуществляется линейным контактором КМ и контакторами ускорения КМ1 – КМ3. Контакторы снабжены реле времени. После включения автоматического выключателя QF кнопочным выключателем SBC включается линейный контактор КМ, который мгновенно замыкает свои контакты в главной цепи и шунтирует контакты кнопочного выключателя SBC. Двигатель начинает вращаться при полностью введенном пусковом реостате R (механическая характеристика 1 на рис. 2.11). Точка П является точкой трогания.

Рис. 2.11. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором: 1, 2, 3 –

при включении ступеней пускового реостата; 4 – естественная;

П – точка пуска;

Контакт реле времени КМ в цепи катушки контактора КМ1 с выдержкой времени t1 (рис. 2.12) включает контактор КМ1, который замыкает контакты первой ступени в цепи пускового реостата. С выдержкой времени t2включается контактор КМ2. Аналогично проходит процесс переключения ступеней пускового реостата R до перехода электропривода на естественную характеристику (кривая 4).

Изменение тока статора Iи частоты вращения ротора n2во время пуска электродвигателя показано на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Изменение тока статора и частоты вращения ротора асинхронного двигателя с фазным ротором во время пуска

На естественной характеристике ток статора и частота вращения ротора достигают номинальных значений.

Остановка электродвигателя осуществляется кнопочным выключателем SBT.

Электрическая блокировка в приводах. В многодвигательных приводах или приводах механизмов, связанных общей технологической зависимостью, должна быть обеспечена определенная очередность включения и отключения электродвигателей. Это достигается применением механической или электрической блокировки. Электрическая блокировка осуществляется путем применения дополнительных вспомогательных контактов коммутационных аппаратов, участвующих в управлении приводами. На рис. 2.13 приведена схема блокировки последовательности пуска и остановки двух электродвигателей.

Рис. 2.13. Схема блокировки последовательности управления двух электродвигателей: Q1, Q2 – выключатель; F1, F2 – предохранитель; КМ1, КМ2 – магнитный пускатель, КК1, КК2 – тепловое реле; SBC1, SBC2 – кнопочный выключатель включения двигателя;SBT1, SBT2 – кнопочный выключатель отключения двигателя; Q3 – вспомогательный выключатель

В схеме исключена возможность пуска электродвигателя М2 раньше пуска двигателя М1. Для этого в цепь управления магнитного пускателя КМ2, осуществляющего пуск и остановку электродвигателя М2, включен замыкающий вспомогательный контакт КМ1, связанный с пускателем КМ1. В случае остановки электродвигателя М1 этот же контакт произведет автоматическое отключение двигателя М2. При необходимости самостоятельного пуска электродвигателя при опробовании механизма в цепи управления имеется выключатель Q3, который необходимо предварительно замкнуть. Включение электродвигателя М2 осуществляется кнопочным выключателем SBC2, а отключение – SBТ2. Включение двигателя М1 осуществляется выключателем SBC1, а отключение – SBT1. При этом отключается и выключатель М2.

Регулирование скорости рабочего органа машины или механизма. Скорость рабочего органа машины можно изменить за счет применения редукторов или путем изменения частоты вращения электродвигателя. Частоту вращения электродвигателя можно изменить несколькими способами. В строительных машинах и механизмах применяют редукторы с зубчатой, ременной и цепной передачами, позволяющими изменять передаточное число. В приводах, где применяются двигатели с короткозамкнутым ротором, частоту вращения электродвигателя изменяют путем изменения числа пар полюсов. Для этих целей применяют либо электродвигатель с двумя обмотками статора, каждая из которых имеет разное количество пар полюсов, либо электродвигатель с переключением секций фазных обмоток статора.

Возможно регулирование частоты вращения изменением напряжения на обмотке статора. Для этих целей используются автотрансформаторы с плавным регулированием напряжения, магнитные усилители, тиристорные регуляторы напряжения.

www.eti.su

Устройство, схема и проверка асинхронных электрических машин переменного тока | ProElectrika.com

Более ста лет человечество пользуется изобретением русского инженера М. Долило-Добровольского, который, используя опыт Н.Теслы и Г.Ферариса, разработал самую популярную конструкцию электродвигателя. В 1891 г. изобретатель презентовал одновременно несколько моделей трехфазных двигателей в германском городе Франкфурт, где проходила электротехническая выставка, положившая начало эры больших скоростей и непрерывно растущей популярности электрических устройств.

В принцип работы электрических двигателей положено физическое явление, которое описывает вращение рамки в магнитном поле. Асинхронными называются электрические машины, работающие от переменного тока, для которого существует разница между частотой вращения ротора и частотой магнитного поля, которое генерирует ток обмоток статора.

Кроме того асинхронные машины часто называют индукционными, так как методом индукции в обмотке ротора появляется ток, возбуждаемый вращающимся магнитным полем статора.

Конструкция асинхронной электрической машины

Устройство прибора представляет собой набор элементов, расположенных в одном корпусе и обеспечивающим эффективную работу каждого из них для преобразования электрической энергии во вращательное движение.

Электродвигатель состоит из корпуса (поз.6) в котором специальным образом закрепляются обмотки статора, имеющие несколько вариантов расположения друг относительно друга и относительно корпуса. Далее в конструкцию входит передняя (поз 1) и задняя (поз 2) крышки корпуса, которые одновременно выполняют функцию крепления ротора (поз 4), который иногда называют якорем, и функцию герметизации двигателя. Якорь закрепляется в крышках посредством подшипников (поз 5 и поз 2), а между передней крышкой и статором устанавливают вентилятор охлаждения (поз 3).

Устройство электродвигателя переменного тока может быть реализовано несколькими видами обмоток статора, которые могут быть двухполюсными, четырех полюсными и шести полюсными. Применение многополюсных видов обмоток позволяет уменьшать обороты двигателя и тем самым изменять область применения машин.

Устройство асинхронных двигателей может предусматривать короткозамкнутый (1) или фазный (2) ротор. Фазный ротор представляет собой набор обмоток, расположенных аналогично статорным, а концы обмоток подключены к контактным кольцам, которые посредством щеток выводятся во внешнюю цепь.

В промышленности чаще всего используются электродвигатели с короткозамкнутым якорем (ротором), который представляет собой набор стержней, устанавливаемые в специальные пазы сердечника, замыкаемые между собой торцевыми кольцами и не имеющие подвижных контактов, что обеспечивает высокую надежность такого двигателя.

Схема подключения

Асинхронные машины могут подключаться к сети питания переменного тока различными методами, в зависимости от которых придается необходимое направление вращения механизма и осуществляется возможность использования однофазных и трехфазных источников.Для подключения к трехфазному источнику используют схему подключения «звездой» (рис а) или треугольником (рис б), на схемах включения трехфазного электродвигателя  их обозначают, как показано на рис в.

Основное отличие указанных схем, что при подключении «звездой» осуществляется более мягкий и плавный ход работы двигателя, но при этом нет возможности использовать его на полную мощность.

Для подключения прибора в однофазную сеть используют конденсаторные батареи, емкость которых рассчитывается по известным формулам. Для реализации этой задачи конденсаторную батарею включают в цепь одной из обмоток, тем самым добиваются имитации эффекта «сдвига фаз».

Профилактика и проверка работоспособности электродвигателя

После подключения и перед первым пуском электродвигателя во избежание аварийной ситуации рекомендуется проверить правильность подключения, наличие заземления и свободное механическое вращение вала ротора. Проверка асинхронного двигателя, а в частности его электрической части, сводится в первую очередь к определению начала и конца обмоток. Для осуществления этой операции первоначально необходимо определить принадлежность выводов к фазовым обмоткам, для чего при помощи омметра с сигнализирующей лампой поочередно проверяют все пары проводов. Затем, подключив одну обмотку к источнику постоянного тока, а к оставшимся, поочередно подключая милливольтметр определяется полярность, которая должна быть противоположна полярности питающего элемента.

Если двигатель уже подсоединен и имеет три вывода, то на две обмотки подается переменное пониженное напряжение, а вольтметр измеряющий напряжение между третьей и одной из двух подключенных должен показать половину от значения источника, что и удостоверит правильность подключения. Проверка статора электродвигателя кроме того производится на определение наличия короткого замыкания как между обмотками, так и на корпус агрегата.

Проверка электродвигателя в механической части заключается в определении плавности вращения вала ротора, которое должно свободно осуществляться рукой, без приложения усилий. В случае возникновения сопротивления при ручном вращении необходимо проверить подшипники или втулки, на которых установлен ротор. Кроме того, необходимо проверить герметичность соединительной коробки и надежность крепления вентилятора при наружном его размещении.

Защита электродвигателей

Как и любой механизм, электродвигатели необходимо использовать по назначению и пользоваться правилами эксплуатации, построенными на многолетнем опыте и обеспечивающими при их выполнении безопасность и долговечность машин. При эксплуатации электродвигателей необходимо в первую очередь соблюдать правила подключения и применять средства защиты, необходимые при возникновении внештатных и аварийных ситуаций.

Устройство защиты электродвигателя выполняется с учетом отдельных факторов, которые влияют на сохранение оборудования в работоспособном состоянии. К типам таких устройств относятся приборы и устройств, защищающие двигатели от многофазного или однофазного короткого замыкания, и от тепловой перегрузки.Факт возникновения короткого замыкания может быть вызван пробоем или перекрытием изоляции, которое приведет к резкому увеличению силы тока в обмотках и выходу из строя электродвигателя. Кроткие замыкания могут происходить внутри обмоток (между витками), между корпусом и любой фазой и между элементами во внешних цепях управления.

Тепловые перегрузки вызываются заклиниванием или увеличением нагрузки рабочего механизма, вызванные технологическим процессом. Кроме того, возможны тепловые перегрузки при пониженном напряжении в сети питания, плохом охлаждении двигателя, механических деформациях и при исчезновении одной из фаз.Аппаратура для защиты электродвигателя выбирается в зависимости от его характеристик и назначения, может быть рассчитана на отдельный вид защиты, или сочетать в себе сразу несколько функций.

proelectrika.com

принцип работы, схема, характеристики / Школа электрика / Коллективный блог

Содержание:

Синхронный двигатель – это электрическая машина, работающая от переменного тока. Главная её особенность которой заключается в том, что скорость (частота), с которой вращается ротор, равна частоте вращения магнитного поля. Именно поэтому частота ротора остается неизменной вне зависимости от подключаемой нагрузки. Этого удается достичь благодаря тому, что ротор синхронного двигателя – это электромагнит (как вариант – постоянный магнит), чье число пар полюсов полностью совпадает с числом пар полюсов у вращающегося магнитного поля. Именно взаимодействие этих полюсов гарантирует постоянство угловой скорости, с которой вращается ротор, вне зависимости от момента, приложенного в любой момент к валу.

Рис. 1 Синхронный двигатель (разрез)

Синхронные двигатели: устройство и принцип действия

Основные части синхронного двигателя – это якорь (статор, неподвижная часть) и индуктор (ротор), разделенные воздушной прослойкой. В пазы статора закладывают трехфазную распределенную обмотку – обычно она соединяется «звездой». 

Рис. 2 Схема синхронного двигателя

С началом работы двигателя тока, подаваемые в якорь, создают вращение магнитного поля, которое пересекает поле индуктора, что в результате взаимодействия двух полей переходит в энергию. Поле якоря чаще называют иначе – поле реакции якоря. В генераторах такое получают при помощи индуктора.  Входящие в состав индуктора электромагниты постоянного тока принято называть полюсами. При этом индукторы во всех синхронных двигателях могут исполняться по двум схемам – явнополюсной и неявнополюсной, различающиеся между собой расположением полюсов. Чтобы уменьшить значение магнитного сопротивления и тем самым улучшить условия для прохождения магнитного потока, применяют ферромагнитные сердечники. Они располагаются в статоре и роторе, для их изготовления используют специальную марку стали – электротехническую, отличающую высоким содержанием кремния – это позволяет уменьшить вихревые токи и повысить электрическое сопротивление стали.

Рис. 3. Магнитные поля в синхронном двигателе

В основу работы синхронного двигателя положен принцип взаимного влияния полюсов индуктора и магнитного поля, индуцируемого якорем. При запуске осуществляется разгон двигателя до частоты, которая близка по своему значению частоте, с которой происходит в зазоре вращение магнитного поля. Только при выполнении этого условия двигатель переходит в функционирование в синхронном режиме. В данный момент пересекаются магнитные поля, инициируемые индуктором и ротором. Этот момент в технической литературе принято называть входом в синхронизацию.

Работа синхронного двигателя наглядно представлена на видео:

Длительное время в качестве разгонного двигателя использовался стандартный синхронный двигатель, который был механически соединен с синхронным. Благодаря этому, ротор на синхронном двигателе механически разгонялся до подсинхронной скорости, а затем уже самостоятельно, за счет взаимодействия электромагнитных полей, втягивался в синхронизм. Обычно при подборе мощности пускового двигателя исходили из соотношения 10-15% от номинальной мощности разгоняемого двигателя. Такого запаса мощности вполне хватало запустить синхронный двигатель не только в холостую, но даже и при незначительной нагрузке на валу.

Рис. 4 Синхронный двигатель (1) с внешним разгонным (2) двигателем

Такой способ разгона усложняет и существенно удорожает общую стоимость, поэтому в современных двигателях от него отказались в пользу  разгона в состоянии асинхронного режима. В этом случае с помощью реостата (короткозамкнутым путем) обмотки индуктора замыкают, как в асинхронном двигателе. Чтобы провести запуск двигателя в таком режиме, на ротор устанавливают короткозамкнутую обмотку, выступающую одновременно и как успокоительная обмотка, устраняющая во время проведения синхронизации раскачивание ротора. В момент, когда скорость вращения достигнет требуемого номинального значения, в индуктор будет подан постоянный ток. Но для двигателей, в которых стоят постоянные магниты, все равно придется для разгона использовать внешние двигатели.

В криогенных синхронных машинах используется так называемая обращенная конструкция, при которой размещение индуктора и якоря выполнено наоборот, т.е. индуктор расположен на статоре, а якорь – на роторе. В таких машинах обмотки возбуждения состоят из материалов, обладающими свойствами сверхпроводимости.

Синхронный двигатель: угловая характеристика

В синхронном двигателе вращающий момент зависит от угла Ø, получающегося между полем статора и осями полюсов ротора и описывается формулой

М = Мм * sin Ø, в которой  Мм – максимально возможное значение момента.

Для синхронной машины полученную зависимость М = f (θ) называют угловой характеристикой

Рис. 5 Угловая характеристика работы синхронного двигателя

Видно, что работа синхронного двигателя будет стабильна и устойчива на начальном участке, поэтому обычно выбирает угол Ø, не превышающий значение 30-35°. С ростом угла устойчивость работы существенно снижается, в точке В (Ø = 90, так называемая предельная точка), стабильная работа невозможна. Поэтому момент, который соответствует пределу устойчивости, принято называть опрокидывающим (максимальным) моментом.

Если нагрузка синхронного двигателя превысит Мм, то произойдет выпадение ротора двигателя из режима синхронизма, произойдет его остановка, машина переходит в аварийный режим. Именно поэтому, с учетом резервирования мощности, номинальный момент для двигателя подбирают меньше в 2-3 раза, чем опрокидывающий.

Синхронный двигатель: плюсы и минусы

Несомненным преимуществом синхронных двигателей, если сравнивать их с асинхронными аналогами, является то, что возбуждение постоянным током от независимого источника позволяет работать им при высоком значении cosφ (коэффициента мощности) и даже при условиям с опережающим током. Такая особенность позволяет благодаря подключению синхронного двигателя поднять показатель cosφ для всей сети. Кроме того, следует отметить и другие преимущества:

• благодаря тому, что синхронный двигатель работает с высоким cosφ, это обеспечивает снижение потребляемого тока и уменьшение потерь. По сравнению с асинхронным двигателем, имеющим ту же мощность, КПД синхронного будет выше
• у синхронного двигателя вращающий момент пропорционален действующему напряжению сети (Uc). Поэтому синхронный двигатель  даже при снижении напряжения в сети сохраняет нагрузочную способность больше, чем асинхронный. Это говорит о большей надежности такого типа двигателей.

В то же время, если сравнивать конструктивные особенности двух типов двигателей, синхронный и асинхронных, стоит отметить, что конструкция синхронных – сложнее, а значит они будут дороже при производстве. Так же существенным минусом для синхронных двигателей является необходимость наличия источника постоянного тока (выпрямитель или специальный возбудитель). Кроме того, по сравнению с асинхронным двигателем, пуск у них происходит гораздо сложнее. К недостаткам следует отнести и то, что единственная возможность регулировать (корректировать) угловую частоту вращения у синхронного двигателя – это частотное регулирование.

Рис. 6 Синхронные двигатели

В результате сравнительного анализа стоит сделать вывод, что преимущества, характерные для синхронных двигателей (особенно на высокомощных, больше 100 кВт двигателях ) значительно превосходят имеющиеся недостатки. Именно поэтому они получили подавляющее распространение в тех длительных технологических процессах, не требующих производить частые остановки/запуски и где нет необходимости регулировать частоту вращения. На сегодняшних день синхронные двигатели практически безальтернативный вариант для мельниц, насосов, компрессоров, вентиляторов, дробилок, нерегулируемых прокатных станах и в качестве привода для различных преобразовательных агрегатов.

При выборе конкретной модели синхронного двигателя основополагающими являются факторы:

• условия, где будет производиться эксплуатация. От этого зависит тип двигателя (открытый, закрытый, защищенный), защита токоведущих частей и обмоток двигателя от влаги, пыли, высокой температуры, едких паров. При работе во взрывоопасной среде предусматриваются специальные меры защиты, направленные на недопущение искрообразования в машине
• особенности соединения синхронного двигателя с нагрузкой (рабочей машиной).

44kw.com

Схемы управления электродвигателей | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Принципиальная электрическая схема управления асинхронным двигателем с помощью нереверсивного магнитного пускателя приведена на рисунке 4. Защита от самопроизвольного включения при восстановлении исчезнувшего напряжения осуществляется с помощью замыкающих блок-контактов, включенных параллельно кнопке SB2 (пуск). Защиту асинхронного двигателя от перегрузок недопустимой продолжительности выполняет тепловое реле KK, размыкающий контакт которого включен последовательно в цепь управления пускателем. Защита цепи от коротких замыканий здесь осуществляется предохранителями FU1; FU2; FU3. Для снятия напряжения при замене перегоревших плавких вставок установлен рубильник Q.

Рисунок 4 – Схема управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с помощью магнитного пускателя и кнопочной станции На рисунке 5 показана принципиальная электрическая схема управления асинхронным двигателем с двух мест с помощью двух кнопочных станций. Такая необходимость может возникнуть при управлении конвейером в длинных помещениях и в других случаях. Управлять асинхронным двигателем можно и с большего числа мест

Рисунок 5 – Схема управления электродвигателем с двух мест при наличии соответствующего количества кнопочных станций

Рисунок 6 – Схема управления асинхронным двигателем с помощью реверсивного магнитного пускателя: а — силовая цепь; б — цепь управления с электрической блокировкой контактами магнитного пускателя и контактами кнопочной станции; в — цепь управления с электрической блокировкой контактами магнитного пускателя Реверсивные магнитные пускатели комплектуются из двух нереверсивных. Они снабжаются механической блокировкой, исключающей одновременное включение двух контакторов, в результате которого могло бы произойти короткое замыкание. Электрические блокировки для предотвращения одновременного включения двух контакторов осуществляются с помощью размыкающих контактов КM1 и КM2 (рисунок 6, б). Аналогичные электрические блокировки осуществляются также размыкающими контактами трех кнопочных станций (рисунок 6, в). Пусковые элементы этих станций («вперед» и «назад») имеют по два механически связанных замыкающих и размыкающих контакта. При нажатии на кнопку первым отключается размыкающий контакт, а затем включается замыкающий.

diplomka.net

Электрические схемы управления двигателем при помощи электромагнитных пускателей

Нереверсивный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Схема приведена на рисунке 1. Для работы сети необходимо включить рубильник (Q). При нажатии кнопки «пуск» (SB1) катушка контактора (KM) получает питание и замыкает главные контакты в силовой цепи, тем самым происходит подключение двигателя к сети. Одновременно замыкается блок-контакт (KM) цепи управления, которые шунтирует кнопку пуск (SB1).

Для защиты двигателя от перегрузок и от потери фазы применяют тепловые реле (KK1, KK2), которые включаются непосредственно в силовую цепь двигателя.

Если температура обмотки двигателя превысит допустимые значения, то сработает тепловое реле и разомкнет свои контакты в цепи управления (KK1, KK2), тем самым обесточит катушку контактора (KM) и двигатель остановиться.

Для отключения необходимо нажать кнопку «стоп» (SB2).

Для защиты двигателя от токов короткого замыкания служат плавкие предохранители (FU).

Реверсивный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Такая схема запуска приведена на рис. 2.

Пуск двигателя начинается с включения рубильника (Q). При нажатии кнопки «вперед» (SB1) образуется цепь тока, катушки контактора (KM1). Замыкаются силовые контакты (KM) и шунтирующий блок-контакт, а контакт (KM1) в цепи контактора (KM2) размыкается.

При нажатии кнопки «назад» (SB3) контактор (KM1) разомкнется и двигатель остановится. Контакт (KM1) в цепи катушки (KM2) замыкается, следовательно, образуется цепь включения контактора (KM2), который замыкает свои силовые контакты. Двигатель резко тормозит и по достижении скольжения равного единице (S=1) останавливается и ротор начинает вращаться в обратную сторону, то есть происходит реверс двигателя. Размыкающие контакты (KM1, KM2), которые введены в цепь разноименных катушек контакторов, выполняют защиту от одновременного включения обоих контакторов, то есть осуществляют блокировку.

Для зажиты двигателя от токов короткого замыкания установлены плавкие предохранители (FU), для защиты от перегрузок – тепловое реле (KK1, KK2).

Если статья хоть немного помогла, поставьте, пожалуйста, лайк:

...или подпишитесь на новости:

electro-shema.ru

Асинхронный электродвигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором

Рассмотрим весьма распространенную схему управления асинхронным двигателем при помощи магнитного пускателя.

Устройство однофазного асинхронного двигателя.

На рис.1 приведена схема управления без возможности изменения направления вращения (реверсирования). Нереверсивный магнитный пускатель состоит из трехполюсного контактора и теплового реле.

Проследим устройство и работу вначале силовых (главных) цепей, а затем цепей управления.

Рисунок.1 Схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем при помощи нереверсивного магнитного пускателя.

Силовые цепи. Трехфазный ток к статору электродви­гателяД поступает через трехполюсный рубильник Р. Рубильник дает возможность отключить электродвигатель в случае ремонта или выхода из строя магнитного пускателя. Далее в силовой цепи находятся предохранители 1П, которые помещаются обычно на групповом распределительном щитке; они защищают цепи от корот­ких замыканий. Главные контакты Л трехполюсного линейного контактора включают или отключают обмотку статораэлектро­двигателя. Подключены главные контакты таким образом, чтобы подвижные контакты располагались со стороны двигателя, а неподвижные, всегда находящиеся под напряжением, - со стороны сети, такое подключение повышает безопасность обслуживания. Тепловые реле включаются в две фазы, так как чрезмерно большой ток возможен не менее чем в двух проводах, они служат для защиты двигателя от длительных перегрузок и от работы на двух фазах.

Применение в схеме наряду с тепловыми реле плавких предо­хранителей объясняется тем, что силовые контакты магнитных пускателей допускают разрыв токов перегрузки не больше семи­кратной величины номинального тока электродвигателя, мощность которого допустима в данном пускателе; а на разрыв токов корот­кого замыкания эти контакты не рассчитаны. В силовую цепь включаются нагревательные элементы реле.

Цепи управления. Питание цепи управления осущест­вляется здесь через рубильник и предохранители главной цепи. Кроме того, цепи управления защищены своим одним предохра­нителем 2П, он защищает цепь управления от коротких замыканий. Как видно из схемы, цепь управления питается напряжением такой же величины, что и силовая цепь.

В цепь управления включены кнопки «стоп» и «пуск».

Рисунок 2 Схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с возможностью реверсирования.

Катушка Л линейного контактора с блок-контактном Л1 при помощи своих главных контактов Л в силовой цепи осуществляет включение и отключение электродвигателя Д. Далее в цепь управ­ления включены размыкающие контакты (с ручным возвратом) тепловых реле 1РТ и 2РТ, нагревательные элементы которых включены в главную цепь. У некоторых типов тепловых реле име­ются два нагревательных элемента и только один размыкающий контакт, на который может воздействовать посредством рычажной системы каждая из биметаллических пластин.

Схема работает следующим образом. Для пуска двигателя пос­ле включения рубильника Р следует нажать кнопку «пуск». При этом замыкается цепь катушки контактора Л. Ток идет по следую­щей цепи: фаза Л1 - предохранитель 2П - размыкающая кнопка «стоп» - кнопка «пуск» - катушка контактора Л - размыкающие контакты тепловых реле 1РТ и 2РТ - фаза Л3. Вследствие того, что по катушке контактора проходит ток, сердечник ее намагни­чивается, якорь втягивается и включает главные контакты. Вы­воды обмотки статора С1C2С3 присоединяются к сети питания Л1, Л2, Л3, и двигатель включается. Одновременно с главными контактами замыкаются и блок-контакты так, что цепь катушки контактора замыкается через блок-контакт Л1 шунтирующий кнопку «пуск». Теперь уже не нужно больше удерживать кнопку в нажатом состоянии; за счет действия пружины она возвращается в исходное положение. Для отключения двигателя следует нажать кнопку «стоп»; при этом питание катушки контактора Л преры­вается, и главные контакты под действием веса или пружины размы­каются и отсоединяют обмотку статора от сети.

Статор трехфазного асинхронного двигателя.

Рассмотренная схема осуществляет и так называемую «нуле­вую» (или минимальную) защиту: при исчезновении или значительном снижении напряжения сети до 35—40% номинального значения контактор отключается и отключает электродвигатель от сети.

При восстановлении напряжения самопуска двигателя уже не произойдет, так как кнопка «пуск» отпущена, а блок-кон­такт Л1 разомкнут.

В случае длительной перегрузки размыкающий контакт тепло­вого реле 1РТ (2РТ) отключает контактор, а следовательно, и двигатель. После действия реле тепловой защиты (если тепловое реле выполнено по принципу принудительного возврата) для воз­врата контакта реле в исходное положение следует нажать на кноп­ку, которая помещается на крышке пускателя; возврат контактов реле 1РТ (2РТ) после отключения возможен только через время, необходимое для того, чтобы биметаллические пластинки остыли.

Магнитные пускатели изготовляются для управления электродвигателями до 75—100 кВт. Рассмотренная схема может быть собрана также и с контактором. Для асинхронных двигателей напряжением до 500 В обычно применяются трехполюсные контак­торы переменного тока серии КТ с катушкой переменного тюка.

Асинхронный двигатель с фазным ротором.

Для управления механизмами, требующими изменения направления вращения (реверсирования), применяется либо реверсив­ный магнитный пускатель, либо схема управления с двумя контак­торами, мало отличающаяся от схемы реверсивного пускателя.

На рис. 2 приведена схема управления асинхронным корот­козамкнутым двигателем с возможностью реверсирования. Как и схема управления с магнитным пускателем, данная схема допускает дистанционное управление, так как кнопки управления, которых в этой схеме три - «вперед», «назад» и «стоп», можно поместить на некотором расстоянии от двигателя. При помощи схемы, изо­браженной на рис. 2, можно пустить двигатель (и, следова­тельно, связанный с ним механизм), изменить направление вра­щения, остановить его; кроме того, схема осуществляет защиту установки от коротких замыканий, от перегрузки, от падения напряжения в сети (нулевая защита) и от самопуска. В этой схеме совмещаются две схемы нереверсивного пуска и имеются некоторые особенности. Схема снабжена двумя контакторами: контактором «вперед» (катушка и ее три главных контакта обозначены буквой В, а блок-контактыB1и В2) и контактором «назад» (катушка и три главных контакта обозначены буквой Н, а блок-контакты h2 и Н2). Главные контакты контакторов В и Н включены в силовую цепь таким образом, что когда замыкаются контакты В (контакты Н при этом разомкнуты), на обмотку статора подаются три фазы сети в одном порядке, а когда замыкаются контакты Н, две фазы из трех меняются местами. В связи с этим магнитное поле статора двигателя начинает вращаться в обратную сторону, и двигатель реверсируется.

Действительно, при включении контактов В фаза Л1 сети по­дается на обмотку статора С1, фаза Л2- на С2, фаза Л3- на С3. Если же замыкаются контакты Н, то фаза Л1 подается на об­мотку С3, фаза Л2 - на С2 (без изменения), фаза Л3 - наС1, следо­вательно, фазы Л1 и Л3 меняются местами.

Схема работает следующим образом. Для включения двига­теля в направлении «вперед» нажимается кнопка «вперед»; при этом ток от фазы Л2 идет по цепи: 1 - 3 - 5 - 7 - 6 - 4 - 2 -  фаза Л3; катушка В замыкает свои главные контакты В, и двигатель вклю­чается на движение «вперед». Для изменения направления враще­ния включается кнопка «стоп», а затем включается кнопка «назад»; при этом ток идет по цепи: фаза Л2 - 1 - 3 - 9 - 11 - 6 - 4 - 2 - фаза Л3. Теперь ток уже идет по катушке Н, которая замы­кает свои контакты, и двигатель реверсируется. Одновременное включение обоих контакторов в рассмотренной схеме может при­вести к короткому замыканию в силовой цепи. Если двигатель включить в направлении, например, «вперед» и по ошибке нажать кнопку «назад», то катушка Н также включит свои контакты (кон­такты В были включены ранее, поскольку двигатель работал в направлении «вперед»), в силовой цепи окажутся включенными все шесть главных контактов, что приведет к короткому замыканию в двух фазах (Л1и Л3). Чтобы этого не произошло, в схеме при­меняются двухцепные кнопки «вперед» и «назад»; при нажатии кноп­ки «вперед» одновременно размыкается контакт в цепи катушки Н, и наоборот, если нажать кнопку «назад», то размыкается кон­такт катушки В. Это устройство называется механической блоки­ровкой. Для увеличения надежности работы схемы механической блокировкой снабжаются также якори катушек контакторов, которые имеют специальный рычаг: втягивание якоря одной ка­тушки делает невозможным одновременное втягивание якоря второй катушки.

Кроме механической применяется также электрическая бло­кировка. На рис. 2 кнопки управления «вперед» и «назад» обычные; однако в цепь катушки «вперед» включен размыкающий контакт контактора «назад», и наоборот, в цепь катушки «назад» включен размыкающий контакт контактора «вперед». Если нажать, например, кнопку «назад», то ток пройдет по катушке контактора «назад», контактор замкнет свои замыкающие контакты и разомк­нет свой размыкающий контакт Н2 в цепи катушки В. Следователь­но, пока включена катушка контактора Н, цепь катушки контак­тора В будет разомкнутой, и включить катушку В одновременно с катушкой Н невозможно. Это устройство называется электриче­ской блокировкой. Для увеличения надежности работы схемы одно­временно с электрической применяют механическую блокировку.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

структурная схема и основные узлы

Применяется преобразователь частоты для асинхронного двигателя в нескольких случаях. Во-первых, для изменения скорости вращения ротора. Во-вторых, для осуществления настроек, например времени торможения и разгона, изменения степени защиты. В-третьих, для преобразования однофазного напряжения в трехфазное. Не всегда есть возможность реализовать питание асинхронного двигателя от трехфазной сети. А для его нормальной работы и достижения максимальной мощности требуется именно такая сеть. К сожалению, в частных домах сделать трехфазное напряжение достаточно сложно. А преобразователь частоты позволяет осуществить правильное питание двигателя.

Выпрямительный каскад

Любой преобразователь, даже самый сложный по конструкции, имеет в своем составе несколько блоков. Первый – это выпрямительный каскад, который служит для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от того, от какой сети производится питание, необходимо использовать различные схемы выпрямителей. Так, при включении в сеть переменного однофазного тока достаточно использовать однополупериодный выпрямитель. Стоит заметить, что ротор асинхронного двигателя имеет короткозамкнутые витки, поэтому в питании не нуждается.

Реализовать его можно при помощи одного полупроводникового диода. Но лучшими характеристиками обладает мостовой выпрямитель: потерь напряжения меньше. В качестве полупроводника используется кремний. Если решите самостоятельно изготовить преобразователь частоты для асинхронного двигателя, то для выпрямителя необходимо осуществлять подбор элементов по величине обратного тока, проводимости. Это позволит улучшить характеристики устройства.

Блок фильтрации напряжения

После выпрямительного каскада следует блок фильтров. В простейшем варианте это индуктивность (дроссель), включенная в разрыв плюса. Между плюсом и минусом включается электролитический конденсатор. С его помощью проводится избавление от всех переменных составляющих, которые остаются в выпрямленном напряжении. В результате убираются все пульсации. Если подключить выход фильтра к осциллографу и взглянуть на монитор, то можно увидеть, что линии прямые, без лишних пульсаций.

Но схема асинхронного двигателя такова, что запитывать его можно только переменным током. А на выходе фильтра возникает постоянный. Следовательно, требуется вернуть все на круги своя, сделать из постоянного напряжения переменное. Причем его значение должно быть 220 вольт (при замере между фазой и нулем). А количество фаз – три. Только при этом условии получится обеспечить работу асинхронного двигателя в нормальном режиме.

Блок инвертора

Данный каскад служит для преобразования постоянного тока в переменный. Именно в этом блоке можно проводить регулировку и изменение параметров тока на выходе. Основа инвертора – это мощные транзисторы. Любой современный преобразователь частоты для асинхронного двигателя в этом каскаде содержит сборку из шести IGBT-транзисторов. Всего используется по два полупроводника на каждую фазу. Управление ими производится по базе, включение p-n-переходов произведено последовательно. В точке их соединения снимаются три фазы. Это видно из структурной схемы, приведенной выше.

При изготовлении преобразователя частоты или проведении ремонта требуется осуществлять подбор силовых сборок по выходному току. Пожалуй, это единственный параметр, которого нужно придерживаться. Также следует учитывать возможности микропроцессорной системы управления. Не все сборки транзисторов позволяют изменять те или иные характеристики инверторного каскада. Поэтому при выборе силовых транзисторов обратите внимание на возможность управления.

Микропроцессорная система управления

В основе лежит несложный микроконтроллер, который и обеспечивает работу всей системы. Это небольшая микросхема, которая может иметь как 16 выводов, так и 32, и 64, и 128. Все зависит от того, сколько портов ввода-вывода имеется. Для управления преобразователем частоты необходимо контролировать несколько параметров. Во-первых, производить отключение при превышении температуры корпуса ПЧ. Во-вторых, включать вентиляторы при достижении некоторого значения температуры. В-третьих, проводить замер тока на каждой фазе выходного каскада. Частота асинхронного двигателя должна изменяться, делается это при помощи установленного переменного резистора.

Защита преобразователя частоты

Если контроль температуры производится при помощи простейших датчиков, то для защиты по току необходимо использовать специальные трансформаторы. Они так и называются – трансформаторы тока. Это небольшие катушки на магнитопроводе, сквозь который проходит вывод фазы. Следовательно, остается только составить несложные алгоритмы, о которых будет рассказано ниже. Что касается программирования функций, то для этой цели необходимо предусмотреть подключение к микроконтроллеру нескольких кнопок с нормально разомкнутыми контактами.

Алгоритм работы микроконтроллера

При самостоятельном изготовлении ПЧ потребуется использовать множество знаний, включая и программирование. Так, преобразователи частоты для двигателей должны иметь защиту. Следовательно, при составлении алгоритма работы микроконтроллерной системы управления необходимо прописать определенные параметры, при которых происходит аварийное отключение устройства. Например, указывается предельно допустимое значение температуры корпуса устройства, а также тока, протекающего в каждой фазе на выходе.

Кроме того, необходимо учесть, что при нулевом значении потребляемого тока в одной фазе (при условии, что в других больше) должно производиться аварийное отключение. Исходя из всего этого, нужно составить алгоритм работы, который записывается в микроконтроллер. Именно по этой схеме устройство и будет работать.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя должен также изменять скорость вращения ротора. Переменный резистор подключаете через делитель напряжения к порту ввода-вывода. В алгоритме следует учесть, что при изменении сопротивления на данном входе контроллера нужно увеличивать или уменьшать частоту вращения ротора.

fb.ru

---

• 
  Отключение воды на парковом сегодня
• 
  Быстродействующие предохранители
• 
  Дистанционный беспроводной выключатель
• 
  Пэс в россии
• 
  Ваттметра схема
• 
  Основная единица измерения си
• 
  Контроллер для ленты ргб
• 
  Материал диэлектрический
• 
  Обозначение производительность
• 
  Устройства автоматизации
• 
  Как сделать сварочный аппарат своими руками