Схемы управления асинхронными электродвигателями | Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов
Страница 29 из 59
Управление двигателями с короткозамкнутым ротором.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, как правило, управляются при помощи магнитных пускателей. Пуск электродвигателей осуществляется непосредственным включением на полное напряжение.
Простейшая схема управления двигателем с нереверсивным магнитным пускателем показана на рисунке 13.1. В этой схеме предусматривается питание силовых цепей и цепей управления от одного источника напряжения.
При включении автомата F напряжение подается на силовые и вспомогательные цепи схемы. Нажатием кнопки S2 замыкается цепь катушки магнитного пускателя К, при этом главные контакты К замыкаются и включают двигатель в сеть. Одновременно блок-контакт К шунтирует кнопку S2 и дальнейшее удержание кнопки в нажатом состоянии становится ненужным.
Отключение двигателя от сети выполняется нажатием кнопки S1. Цепь питания катушки К разрывается, что приводит к размыканию всех контактов магнитного пускателя.
Схема магнитного пускателя с кнопочными выключателями осуществляет также защиту от самопроизвольных включений электродвигателя (нулевая защита) при восстановлении напряжения питания после кратковременного его исчезновения. Повторный пуск электродвигателя возможен только после вторичного нажатия кнопки S2. В тех случаях, когда необходимо изменять направление вращения, управляют электродвигателем реверсивным магнитным пускателем, схема которого показана на рисунке 13.7.
При нажатии кнопки S1 получает питание катушка К1 магнитного пускателя, замыкаются силовые контакты в главной цепи и статор двигателя присоединяется к сети при прямом чередовании фаз.
При нажатии кнопки S2 ее размыкающий контакт, установленный в цепи катушки К1, размыкается, благодаря чему реверс электродвигателя может быть произведен без предварительного нажатия кнопки S3. Чередование фаз при этом меняется на обратное.
Для торможения асинхронных короткозамкнутых электродвигателей применяется электродинамическое торможение и торможение противовключением.
Электродинамическое торможение осуществляется путем отключения обмоток статора электродвигателя от сети переменного тока и подачей в них постоянного тока на период торможения.
Торможением противовключением осуществляется при помощи реверсивного магнитного пускателя и реле контроля скорости.
Реле состоит из постоянного магнита, вращающегося вокруг оси и соединенного с валом двигателя. Постоянный магнит помещен в цилиндр, представляющий собой устройство в виде беличьей клетки. Цилиндр укреплен на подшипниках и может поворачивайся на определенный угол до упора, при этом переключаются контакты контактного мостика. При вращении постоянного магнита его поле пересекают проводники цилиндра, индуктируя в них электрический ток. Взаимодействие индуктированного тока и вращающегося магнитного потока приводит к перемещению цилиндра и переключению контактного мостика. На рисунке 13.8 показана схема торможения методом, противовключения.
Рис. 13.8 Схема торможения асинхронного электродвигателя методом противовключения.
При остановке двигателя кнопкой S3 разрывается цепь ранее возбужденной катушки, отпадают контакты контакторов К1 или К2, а блок-контактом замыкаются цепи катушки контактора К1 в том случае, если электродвигатель работал в режиме «вперед», и наоборот. Таким образом, привод осуществляет реверс, однако двигатель продолжает вращаться в прежнем направлении, работая в тормозном режиме противовключения.
Рис. 13.9. Схема автоматического управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором.
Частота вращения ротора уменьшается, и как только частота вращения станет близкой к нулю, контакты реле контроля скорости разомкнут цепи катушек контакторов К1 или К2 и отключат статор двигателя от сети.
Управление двигателями с фазным ротором. Пуск, торможение и регулирование частоты вращения электродвигателей с фазным ротором сопряжены с изменением сопротивлений, включенных в роторную цепь. Сопротивления должны изменяться в определенной последовательности.
На рисунке 13.9 показана схема автоматического управления двигателем с фазным ротором при помощи командоконтроллера, резисторы могут быть использованы как пусковые и регулировочные.
Для подготовки к пуску двигателя рукоятку командоконтроплера устанавливают в нулевое положение. При этом получают питание реле напряжения К.1, которое, сработав, зашунтирует контакт контроллера, замыкающийся только в нулевом положении. В положении 1 режима «Вперед» оказывается под напряжением катушка контактора К2, который срабатывает и своими главными контактами подключает статор двигателя к сети при введенных полностью ступенях реостата. Одновременно срабатывает реле К4, которое посредством своего замыкающего контакта замкнет цепь контактора противовключения К5, а последний своими главными контактами выключит резисторы противовключения в роторе и подготовит цепь для питания катушки первого контактора ускорения Кб. Таким образом, в положении 1 командоконтроллера двигатель работает на пониженной скорости при введенном в цепь ротора пусковом сопротивлении.
Реле времени, встроенные в контакторы К5, Кб, К7, обеспечивают минимальное время переключения пусковых сопротивлений, а увеличение времени пуска может быть достигнуто вручную медленным передвижением рукоятки контроллера. Аналогичным образом работает схема при перемещении рукоятки контроллера из нулевого положения в положения 1, 2, 3, 4 «Назад», только при этом будет включен контактор К3. Если оператор мгновенно переведет рукоятку из положения 4 «Вперед» в положение 4 «Назад», то вначале последовательно отключатся контакторы К8, К7, Кб, К5 ив цепь ротора будут введены все ступени реостата. Затем отключается контактор К.2 и после этого включится контактор КЗ. Так как рукоятка переведена мгновенно, скорость двигателя еще не успела упасть. Таким образом, статор двигателя, ротор которого вращается вперед, будет включен для работы назад, то есть двигатель будет переведен в режим противовключения. Так как ток противовключения превосходит пусковой ток, то реле К9 возбудившись, разомкнет свои контакты в цепи катушки контактора К5 и будет их держать раскрытыми до тех пор, пока ток в цепи ротора не станет равным пусковому. Это произойдет в момент, когда ротор двигателя остановится. Контактор К5, возбудившись, зашунтирует ступень противовключения реостата. Выключение остальных ступеней будет происходить с выдержками времени контакторов К5, Кб и К7 так же, как было при обычном пуске. Блокировочное реле К4 не позволяет в момент реверсирования включаться контактору К5. Пока реле К4 сработает, реле К9 успевает разомкнуть свои контакты.
Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Схема пуска асинхронного двигателя
Схема управления электродвигателем
Функциональная cхема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором изображена на рисунке 1.Рис.1.Функциональная схема управления асинхронным двигателем.
Трёхфазный переменный ток подаётся на автоматический выключатель, который применяется для подключения трёхфазного асинхронного двигателя. В автоматическом выключателе помимо системы контактов, имеются комбинированные расцепители (тепловой и электромагнитный), что обеспечивает автоматическое отключение при длительной перегрузке и коротком замыкании. От автоматического выключателя питание подаётся на магнитный пускатель. Магнитный пускатель — аппарат для дистанционного управления двигателем. Он осуществляет пуск, остановку и защиту двигателя от перегрева и сильного снижения напряжения. Основная часть магнитного пускателя — трёхполюсный электромагнитный контактор. От магнитного пускателя управление передаётся трёхфазному асинхронному электродвигателю переменного тока. Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Он состоит из двух основных частей — статора — неподвижной части и ротора — вращающейся части. Статор имеет пазы, в которые укладывается трёхфазная статорная обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Эта обмотка предназначена для создания вращающего кругового магнитного поля. Вращение кругового магнитного поля обеспечивается сдвигом по фазе друг относительно друга каждой из трёх систем трёхфазного тока на угол, равный 120 градусам.
Обмотки статора для подключения к напряжению сети 220В соединены треугольником (Рис.8). В зависимости от типа обмотки ротора, машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. Несмотря на то, что двигатель с фазным ротором обладает лучшими пусковыми и регулировочными свойствами, двигатель с короткозамкнутым ротором проще и надёжнее в эксплуатации, а также дешевле. Я выбрал двигатель с короткозамкнутым ротором, так как в настоящее время большинство изготовляемых промышленностью двигателей являются двигателями с короткозамкнутым ротором. Обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса, в пазы ротора заливают под давлением горячий алюминий. Проводники обмотки ротора соединены, образуя трёхфазную систему. Двигатель приводит в движение вентилятор. Вентиляторы, применяемые на судах, различают в зависимости от создаваемого ими напора. Смонтированный в схеме вентилятор является вентилятором низкого давления. Обычно вентиляторы не регулируются и не реверсируются, поэтому их привод имеет простейшую схему управления, которая сводится к пуску, остановке и защите.
Принципиальная электрическая схема нереверсивного управления трёхфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором посредством автоматического выключателя и магнитного пускателя с двухполюсным тепловым реле представлена на рисунке 2.
От силового щита питание подаётся на автоматический выключатель с тепловыми и электромагнитными расцепителями максимального тока. Схема магнитного пускателя составлена с соблюдением рекомендуемых условных графических обозначений элементов схем автоматического управления двигателем. Здесь все элементы одного и того же аппарата обозначены одинаковыми буквами.
Рис.2.Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутой обмоткой ротора.
Так, главные замыкающие контакты линейного трёхполюсного контактора, находящиеся в силовой цепи, его катушка и вспомогательные замыкающие контакты, находящиеся в цепи управления, обозначены буквами КЛ. Нагревательные элементы теплового реле, включённые в силовую цепь, и остающиеся размыкающие контакты с ручным возвратом этого же реле в исходное положение, которые находятся в цепи управления, обозначены буквами РТ. При включенном трёхполюсном выключателе после нажатия пусковой кнопки КнП включается катушка линейного трёхполюсного контактора КЛ и его главные замыкающие контакты КЛ присоединяют обмотку статора трёхфазного асинхронного двигателя АД к питающей сети в результате чего ротор приходит во вращение. Одновременно замыкаются вспомогательные замыкающие контакты КЛ, шунтирующие пусковую кнопку КнП, что позволяет её отпустить. Нажатие остановочной кнопки КнС отключает цепь питания катушки КЛ, вследствие чего якорь контактора выпадает, главные замыкающие контакты КЛ размыкаются и обмотка статора двигателя отключается от питающей сети.
Основные элементы схемы и их назначение
Автоматический выключатель — аппарат для нечастой ручной коммутации электрических цепей и автоматической защиты их при коротких замыканиях и длительной перегрузке. Назначение автоматического выключателя, применённого в схеме, описано в таблице 1.
Таблица1. Область применения автоматического выключателя.
Как видно из таблицы 1 автомат не отключается при резком снижении напряжения, так как расцепитель минимального напряжения в применяемом автоматическом выключателе отсутствует. Защиту при значительном снижении или исчезновении напряжения питающей сети осуществляет магнитный пускатель.
Автоматы используют при напряжении до 660В на номинальные токи от 15 до 600А, в помещениях с нормальной окружающей средой, так как они не приспособлены для работы в средах с едкими парами и газами, во взрывоопасных и незащищённых от попадания воды местах. Автоматы необходимо не реже 1 раза в год осматривать, чистить, смазывать шарнирные механизмы приборным маслом. Для своей схемы я выбрал автоматический выключатель серии АП-50. Внешний вид автомата показан на рисунке 3.
1- кнопка выключения, 2-кнопка включения, 3- реле, 4-искрогасительные камеры, 5-пластмассовый кожух
Рис3. Внешний вид и устройство автомата АП-50.
Он предназначен для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания при U питающей сети до 500В, 50 гц на переменном токе, для ручного включения и отключения цепей, а главное для пуска и защиты трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Выключатель защищён пластмассовым кожухом. Наличие буквы Б в серии АП-50Б означает универсальное исполнение, при котором ввод и вывод проводов снизу и сверху через сальники типа СКВрт-33. Маркировка АП-50Б-3МТ означает наличие электромагнитных и тепловых расцепителей и число полюсов равное трём.
Магнитный пускатель — коммутационный аппарат дистанционного управления, для частых включений и отключений электрооборудования, которым управляют с помощью отдельно расположенной кнопки. Это устройство для пуска, остановки и защиты электродвигателей. Назначение магнитного пускателя, применённого в схеме, представлено в таблице 2.
Типовые схемы управления электроприводов с АД
АД с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. Схемы управления АД с фазным ротором средней и большой мощности должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора.
Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором приведена на рисунке 8.9.
Рис. 8.9. Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором
Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактораКМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.
В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FA). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1и КМ2).
Пуск двигателя при включенном автоматическом выключателе QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.
Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка SB3, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ1), после чего нажимается кнопка SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет направление вращения на противоположное, и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.
В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой скорости должна быть вновь нажата кнопка SB3, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка SB3 нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.
Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и наоборот.
Отметим, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании, как это может иметь место при установке предохранителей, а также он не требует замены элементов (как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки).
Схема управления АД, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени, приведена на рис. 8.10.
Рис. 8.10. Схема пуска и динамического торможения АД
Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1, после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.
Для остановки двигателя нажимается кнопка SB3, контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор Rт и переводу двигателя в режим динамического торможения.
Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.
Интенсивность динамического торможения регулируется резистором Rт, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.
Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.
Схема управления пуском и торможением противовключением АД с фазным ротором в функции ЭДС приведена на рисунке 8.11.
Рис. 8.11. Схема управления пуском и торможением противовключением АД
с фазным ротором
После подачи напряжения включается реле времени КТ, которое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМ3, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.
Включение двигателя производится нажатием кнопки SB1, после чего включается контактор КМ1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз YB растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения R д2 , а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ3, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор R д1 в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.
Управление торможением обеспечивает реле торможения KV, контролирующее уровень ЭДС (скорости) ротора. С помощью резистора R р оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0
Для осуществления торможения
двигателя нажимается сдвоенная кнопка SB2, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушки контактора КМ1. После этого двигатель отключается от сети и разрывается цепь питания контактора КМ4, и замыкается цепь питания реле КТ. В результате этого контакторы КМ3 и КМ4 отключаются, и в цепь ротора двигателя вводится сопротивление R д1 + R д2 .Нажатие кнопки SB2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Двигатель переходит в режим торможения противовключением. Реле RY срабатывает и после отпускания кнопки SB2 будет обеспечивать питание контактора КМ2 через свой контакт и замыкающий контакт этого аппарата.
В конце торможения, когда скорость будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2. Последний, потеряв питание, отключит двигатель от сети, и схема придет в исходное положение. После отключения КМ2 тормоз УВ, потеряв питание, обеспечит фиксацию (торможение) вала двигателя.
На рисунке 8.12. приведена схема панели типа ПДУ 6220.
Панель типа ПДУ 6220 входит в состав нормализованной серии панелей управления двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором и обеспечивает пуск двигателей в две ступени и динамическое торможение по принципу времени.
При подаче на схему напряжений 220 В и переменного тока 380 В (замыкание рубильников QS 1 и QS 2 и автомата QF) включается реле времени КТ1, чем подготавливается двигатель к пуску с полным пусковым резистором в цепи ротора. Одновременно с этим, если рукоятка командоконтроллера находится в нулевой (средней) позиции и максимально-токовые реле FА1-FА3 не включены, включится реле защиты КV от понижения питающего напряжения и подготовит схему к работе.
Рис. 8.12. Схема панели типа ПДУ 6220
Пуск двигателя осуществляется по любой из двух искусственных характеристик или естественной характеристике, для чего рукоятка SА должна устанавливаться соответственно в положение 1, 2 или 3. При переводе рукоятки в любое из указанных положений SА включается линейный контактор КМ2, подключающий двигатель к сети, контактор управления тормозом КМ5, подключающий к сети катушку YА электромагнитного тормоза, который при этом растормаживает двигатель и реле времени КТ3, управляющее процессом динамического торможения. При переводе SА в положение 2 или 3 включаются контакторы ускорения КМ3 и КМ4, и двигатель начинает разгоняться.
Торможение двигателя происходит при переводе рукоятки SА в нулевое (среднее) положение. При этом отключатся контакторы КМ2 и КМ5 и включится контактор динамического торможения КМ1, который подключит двигатель к источнику постоянного тока. В результате этого будет идти интенсивный процесс комбинированного (механического и динамического) торможения двигателя, который закончится после отсчета реле КТ3 своей выдержки времени, соответствующей времени торможения.
Схема асинхронного электропривода с тиристорным пусковым устройством приведена на рисунке 8.13.
к ак
Рис. 8.13. Схема асинхронного ЭП
с тиристорным пусковым устройством
Эффективным методом формирования желаемых графиков изменения тока и момента двигателя в переходных режимах является регулирование напряжения на его статоре с помощью тиристорных пусковых устройств (ТПУ). Чаще всего это делается для ограничения тока и момента двигателя при пуске («мягкий» способ пуска), хотя с помощью этих устройств можно обеспечить и повышение момента двигателя при пуске («жесткий» способ пуска).
Тиристорное пусковое устройство включается между источником питания (сетью переменного тока) с напряжением U 1 и статором двигателя. В нереверсивном ТПУ его силовую часть образуют три пары встречно-параллельно включенных тиристоров VS1-VS6, управление которыми осуществляется импульсами напряжения, поступающими на них от системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Ограничение тока и момента осуществляется за счет снижения подводимого к двигателю напряжения, что достигается соответствующим изменением во времени угла управления тиристорами. Напряжение при пуске может изменяться по различным законам – линейно нарастать от нуля до сетевого, быть пониженным в течение всего времени пуска или изменяться по так называемому бустерному варианту, при котором для облегчения пуска двигателя на него вначале подается скачком некоторое напряжение, которое затем продолжает нарастать уже по линейному закону. В замкнутой системе может быть обеспечено и поддержание тока статора на заданном уровне.
8.6. Регулирование координат асинхронного двигателя
с помощью резисторов
Данный способ регулирования координат, называемый часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи АД (см. рис. 8.14). Он привлекает в первую очередь простотой своей реализации, отличаясь в то же время невысокими показателями качества регулирования и экономичностью.
Рис. 8.14. Схемы включения АД с фазным ротором (а)
и с короткозамкнутым ротором (б)
1д в цепь статора применяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента АД с короткозамкнутым ротором.
Все искусственные электромеханические характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холостого хода ω 0 при включении R 1д не изменяется, получаемые искусственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых (рис.8.15 а).
а) б)
Рис.8.15. Электромеханические (а) и механические (б) характеристики АД
при регулировании координат с помощью резисторов в цепи статора
Характеристики 2–4 расположены ниже естественной характеристики 1, построенной при R 1д = 0, причем большему значению R 1д соответствует больший наклон искусственных характеристик 2-4.
Механические характеристики АД представлены на рисунке 8.15 б.
Координаты точки экстремума М к и S к изменяются при варьировании R 1д , а именно: в соответствии с (8.15) и (8.16) при увеличении R 1д критический момент М к и критическое скольжение S к уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент.
В то же время искусственные механические характеристики (рис. 8.15б) мало пригодны при регулировании скорости АД: они обеспечивают небольшой диапазон изменения скорости; жесткость характеристик АД и его перегрузочная способность, характеризуемая критическим моментом, по мере увеличения R 1д снижается; способ отличает и низкая экономичность. В силу этих недостатков регулирование скорости АД с помощью активных резисторов в цепи его статора применяется редко .
Включение добавочных резисторов R 2д в цепь ротора применяется как с целью регулирования тока и момента АД, так и его скорости (рис. 8.14а).
Искусственные электромеханические характеристики при R 2д = var имеют вид, показанный на рисунке 8.15а, и могут использоваться для регулирования (ограничения) пускового тока I кз = I п .
Скорость идеального холостого хода АД ω 0 и максимальный (критический) момент двигателя М к в соответствии с остаются неизменными при регулировании R 2д , а критическое скольжение S к , как это следует из , изменяется.
Выполненный анализ позволяет построить естественную 1 (R 2д = 0) и искусственные 2–3 (R 2д3 > R 2д2 ) характеристики (рис. 8.16) и сделать заключение, что за счет изменения R 2д имеется возможность повышать пусковой момент АД вплоть до критического момента М к без снижения перегрузочной способности двигателя, что весьма важно при регулировании его скорости.
Рис. 8.16. Механические характеристики при различных сопротивлениях R 2д добавочного резистора в цепи ротора
В остальном рассматриваемый способ характеризуется такими же показателями, что и для ДПТ НВ. Диапазон регулирования скорости небольшой – около 2–3 – из-за снижения жесткости характеристик и роста потерь по мере его увеличения. Плавность регулирования скорости, которая изменяется только вниз от основной, определяется плавностью изменения добавочного резистора R 2д .
Затраты, связанные с созданием данной системы ЭП, невелики, так как для регулирования обычно используются простые и дешевые резисторов. В то же время эксплуатационные затраты оказываются значительными, поскольку велики потери в ПД.
С увеличением скольжения S возрастают потери в роторной цепи, поэтому реализация большого диапазона регулирования скорости приводит к значительным потерям энергии и снижению КПД ЭП.
Регулирование скорости этим способом осуществляется при небольшом диапазоне регулирования скорости или кратковременной работе на пониженных скоростях. Этот способ нашел широкое применение например, в ЭП подъемно-транспортных машин и механизмов.
Расчет сопротивления добавочного резистора R 2д может быть выполнен несколькими способами в зависимости от формы задания требуемой искусственной механической характеристики.
Если искусственная характеристика определена полностью, то сопротивление добавочного резистора (например, R 2д1 ) можно определить по выражению :
, (8.30)
где – сопротивление фазы ротора АД.
Если искусственная характеристика задана своей рабочей частью, то можно использовать метод отрезков, для чего на рисунке 8.16 проведена вертикальная линия, соответствующая номинальному моменту М ном , и отмечены характерные точки: а, b, c, d, e. Сопротивление искомого резистора R 2д1 определяется как
R 2д1 = R 2ном аb/ас, (8.31)
где – номинальное сопротивление АД; – ЭДС ротора при S = 1; – номинальный ток ротора.
http://life-prog.ru/1_17774_tormoznie-rezhimi-ad.html
15.09.2014Для управления асинхронными электродвигателями используются релейно-контакторные аппараты, которые реализуют типовые схемы пуска, реверса, торможения, остановки электропривода.
На базе типовых схем релейно-контакторного управления разрабатываются схемы управления электроприводами производственных механизмов. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется обычно при помощи магнитных пускателей. В данном случае магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока, двух встроенных в него электротепловых реле.
Простейшая схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Схема использует питание силовых цепей и цепей управления от источника одного и того же напряжения (рис. 4.9). Для повышения надежности работы релейных контакторных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, и для повышения безопасности эксплуатации применяются схемы с питанием цепей управления от источника пониженного напряжения.
Если рубильник S1 включен, то для пуска электродвигателя необходимо нажать на кнопку S2 («пуск»). При этом катушка контактора K1M получит питание, замкнутся главные контакты К1(1-3)М в силовой цепи и статор двигателя присоединится к сети. Электродвигатель начнет вращаться. Одновременно в цепи управления закроется замыкающий вспомогательный контакт K1A, шунтирующий кнопку S2 («пуск»), после чего эту кнопку не нужно удерживать в нажатом состоянии, так как цепь катушки контактора KlM остается замкнутой. Кнопка S2 с самовозвратом и за счет действия пружины возвращается в исходное разомкнутое состояние.
Для отключения электродвигателя от сети нажимается кнопка S3 («стоп»). Катушка контактора K1M обесточивается и замыкающие контакты K1(1-3)M отключают обмотки статора от сети. Одновременно размыкается вспомогательный контакт K1A. Схема приходит в исходное, нормальное состояние. Вращение электродвигателя прекращается.
Схема предусматривает защиту двигателя и цепи управления от коротких замыканий плавкими предохранителями F 1(1-3), защиту от перегрузки двигателя двумя электротепловыми реле F2(1-2). Пружинный привод контактов магнитного пускателя К 1(1-3)М, K1A на размыкание реализует так называемую нулевую защиту, которая при исчезновении или значительном снижении напряжения отключают двигатель от сети. После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет.
Более четкая защита от снижения или исчезновения напряжения может быть выполнена при помощи реле пониженного напряжения, катушка которого присоединяется к двум фазам силовой цепи, а его замыкающий контакт включен последовательно с катушкой контактора. В этих схемах вместо установки на вводе рубильников с предохранителями применяют воздушные автоматы.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием магнитного пускателя и воздушного автоматического выключателя.
Автоматический выключатель F1 исключает возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это бывает при установке предохранителей (рис. 4.10). Нет необходимости заменять элементы в предохранителях при сгорании их плавкой вставки.
В схемах управления электродвигателями применяются автоматы с электромагнитными расцепителями либо с расцепителями электромагнитным и электротепловым. Расцепители электромагнитного типа характеризуются нерегулярной отсечкой, равной десятикратному току, и служат для защиты от токов короткого замыкания, Электротепловые расцепители обладают обратнозависимой характеристикой времени от тока. Так, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при 1,5-кратной нагрузке через 1 ч, а при 4-кратной — через 20 с. Электротепловые расцепители не защищают двигатель от перегрева при перегрузках на 20 — 30%, но могут защитить двигатель и силовую цепь от перегрева пусковым током при застопоривании приводного механизма. Поэтому для защиты электродвигателей от длительных перегрузок при использовании автомата с электротепловым расцепителем такого типа применяются дополнительные электротепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем. Многие выключатели, например АП-50, защищают электродвигатель одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузок. Принципы действия схем (см. рис. 4.9, 4.10) для пуска и останова аналогичны. Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков.
Схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с реверсивным магнитным пускателем. Эта схема применяется в случаях, когда необходимо изменять направления вращения электропривода (рис. 4.11), например в приводе электролебедок, рольгангов, механизмов подачи станков и т.д. Управление двигателями осуществляется реверсивным магнитным пускателем. Включение двигателя для вращения «вперед» осуществляется нажатием кнопки S1. Катушка контактора K1M будет под напряжением, и замыкающие главные контакты К1(1-3)M присоединят электродвигатель к сети. Для переключения электродвигателя необходимо нажать на кнопку S3 («стоп»), а затем на кнопку S2 («назад»), что вызовет отключение контактора K1M и включение контактора К2М. При этом, как видно из схемы, две фазы на статоре переключатся, т.е. произойдет реверс вращения электродвигателя. Во избежание короткого замыкания в цепи статора между первой и третьей фазой вследствие ошибочного одновременного нажатия на обе пусковые кнопки S1 и S2 реверсивные магнитные пускатели имеют рычажную механическую блокировку (на схеме не показана), которая препятствует втягиванию одного контактора, если включен другой. Для повышения надежности кроме механической блокировки в схеме предусмотрена электрическая блокировка, которая осуществляется при помощи размыкающих вспомогательных контактов К1А.2 и К2А.2. Обычно реверсивный магнитный пускатель состоит из двух контакторов, заключенных в один корпус.
В практике применяется также схема реверса асинхронных короткозамкнутых электродвигателей с использованием двух отдельных нереверсивных магнитных пускателей. Ho для устранения возможности короткого замыкания между первой и третьей фазой силовой цепи от одновременного включения обоих пускателей применяют двухцепные кнопки. Например, при нажатии кнопки S1 («вперед») цепь катушки контакторов K1M замыкается, а цепь катушки К2М при этом дополнительно размыкается. (Принцип действия двухцепных кнопок показан на рис. 4.12.) Реверс электродвигателей постоянного тока осуществляется изменением полярности напряжения силовой цепи.
Схема управления двухскоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Такая схема приведена на рис. 4.12. Привод может иметь две скорости. Пониженная скорость получается при соединении обмоток статора на треугольник, что осуществляется нажатием двухцепной кнопки S3 и включением контактора КЗ с замыканием трех силовых контактов К3. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и размыкается К3А — вспомогательный контакт в цепи катушки К4.
Повышенная скорость получается при соединении обмоток на двойную звезду, что реализуется нажатием двухцепной кнопки S4. При этом катушка контактора К3 обесточивается, контакты КЗ в силовой цепи размыкаются, размыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и замыкается вспомогательный контакт К3А в цепи катушки К4.
При дальнейшем нажатии (перемещении) кнопки S4 замыкается цепь катушки контактора К4, замыкаются пять контактов К4 в силовой цепи, обмотка статора будет подключена на двойную звезду. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К4А, шунтирующий кнопку S4 и размыкается вспомогательный контакт К4А в цепи катушки контактора К3. Обычно контакторы переменного тока имеют три силовых контакта, в схеме подключения статора на двойную звезду показано пять силовых контактов К4. В этом случае параллельно катушке контактора К4 включается катушка дополнительного контактора.
После предварительного соединения обмоток статора производится пуск двигателя при помощи контакторов K1 и К2 для вращения вперед или назад. Включение контакторов K1 или К2 осуществляется соответственно нажатием кнопки S1 или S2. Применение двухцепных кнопок позволяет осуществить дополнительную электрическую блокировку, исключающую одновременное включение контакторов K1 и К2, а также К3 и К4.
В схеме предусмотрена возможность переключения с одной скорости на другую при вращении электродвигателя вперед или назад без нажатия кнопки S5 («стоп»). При нажатии кнопки S5 катушки включенных контакторов обесточиваются и схема приходит в исходное, нормальное состояние.
Рассмотренная схема является основой построения схем управления электродвигателями двухскоростных транспортеров подачи раскряжевочных агрегатов, сортировочных конвейеров и т.п.
Рассмотрим вопросы торможения электродвигателей. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции. Для устранения этого явления в приводах с асинхронными электродвигателями в зависимости от их мощности и назначения применяется торможение противовключением, фрикционное торможение и динамическое торможение.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием торможения противовключением.
Такая схема изображена на рис. 4.13. В схемах торможения противовключением используется реле контроля скорости (PKC) ЕМ, механически связанное с валом двигателя; его замыкающий контакт EA при определенной угловой скорости двигателя закрывается. При неподвижном роторе двигателя и скорости его вращения менее 10…15% от номинальной контакт реле EA разомкнут. Нажатием кнопки SI включается контактор K1M, замыкаются силовые контакты К1(1-3)M и двигатель пускается в ход, замыкается вспомогательный контакт K1A.1, шунтирующий кнопку S1. Размыкающий вспомогательный контакт А7А.2 одновременно разрывает цепь питания катушки контактора К2М, а несколько позднее с увеличением скорости вращения двигателя замыкается контакт реле скорости EA. Поэтому контактор К2М в этот период не включается.
Отключение электродвигателя от сети с торможением противовключением производится нажатием кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются силовые контакты К1(1-3)М, размыкается шунтирующий пусковую кнопку S1 вспомогательный контакт K1A.1. Одновременно замыкается размыкающий вспомогательный контакт К1А.2. При этом двигатель вращается по инерции и контакт реле EA замкнут, следовательно, катушка контактора К2А получит питание, замкнутся главные контакты К2(1-3)М, разомкнется вспомогательный контакт К2А в цепи катушки K1M. Обмотки статора будут подключены к сети на реверс вращения ротора. Ротор мгновенно затормаживается и при скорости вращения, близкой к нулю, контакт реле скорости EA размыкается, катушка контактора К2М обесточивается, главные контакты К2(1-3)М размыкаются, замыкается вспомогательный контакт К2А. Двигатель остановлен и отключен от сети. Схема будет в исходном положении.
Рассмотренная типовая схема торможения противовключением является основой построения схем управления электродвигателями станков заточки цепных, круглых, рамных пил, схем обрезных станков и др. Торможение противовключением обеспечивает жесткий, мгновенный останов привода и применяется обычно для электродвигателей небольшой мощности.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя грузоподъемного механизма. Такая схема представлена на рис. 4.14. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены.
На упрощенной схеме условно показан односторонний колодочный тормоз Tс пружинным приводом зажима тормозного шкива.
При пуске электродвигателя нажимается кнопка S1 («пуск»), катушка контактора K1M будет под напряжением, замкнутся три контакта К1(1-3)М в силовой цепи и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Электромагнит Y одновременно отведет колодочный тормоз от шкива и создаст деформацию пружины. Двигатель вращается расторможенным.
Нажатием кнопки S2 («стоп») обесточивается катушка контактора K1M, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита У отключаются от сети, колодочный тормоз с пружинным приводом жестко фиксирует ротор электродвигателя с механизмом подъема. Применение реверсивного магнитного пускателя дает возможность получить схему фрикционного торможения электропривода механизма и на подъем, и на опускание груза.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя станочного оборудования. Такая схема показана на рис. 4.15. В нормальном (отключенном) состоянии ротор электродвигателя расторможен под действием пружинного привода. Это позволяет проводить смену инструмента, наладку станка с легким поворотом приводного вала и ротора электродвигателя.
Электродвигатель подключается к сети при помощи кнопки S1, контакта K1A и силовых контактов К1(1-3)М. Остановка электропривода станка производится нажатием двухцепной кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Электродвигатель отключается от сети, продолжая вращаться по инерции.
При дальнейшем нажатии на кнопку S2 замыкается цепь катушки контактора К2М, замыкаются контакты К2(1-2)М, электромагнит Y затягивает колодочный тормоз. Кнопка S2 освобождается и принимает исходное положение, контактор К2М обесточивается, контакты К2(1-2)М размыкаются. Статор двигателя и электромагнит отключены от сети, привод остановлен и расторможен. Эта простейшая схема является базой разработки схем фрикционного торможения электродвигателей станочного оборудования, в которых учитывается необходимость реверса, защитных ограждений, сигнализации.
Схема управления асинхронным двигателем с использованием динамического торможения. Такая схема приведена на рис. 4.16. Динамическое торможение, в отличие от торможения противовключением и фрикционного метода, является плавным, мягким торможением. Включение электродвигателя в сеть осуществляется при нажатии кнопки SI («пуск»). Контактор K1M будет включен, замкнутся три главных контакта К1(1-3)М в силовой цепи, замкнется вспомогательный контакт K1А.1, разомкнется контакт К1А.2, замкнется контакт К1А.З, после чего включится реле времени Д1М и замкнет свой контакт РДТ в цепи катушки контактора К2М, которую несколько раньше разомкнул контакт К1А.2.
Отключение статора электродвигателя от сети переменного тока и торможение осуществляется нажатием кнопки S2 («стоп»). Контактор К1М теряет питание, главные контакты К1(1-3)М размыкаются, размыкаются вспомогательные контакты K1A.1, К1А.3, и замыкается контакт К1А.2. Катушка реле времени Д1M теряет питание, однако замыкающий контакт РДТ, будучи ранее замкнутым, разомкнется с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. При замыкании контакта К1А.2 катушка контактора К2М получит питание, разомкнется вспомогательный контакт блокировки К2А и замкнутся контакты К2(1-2)М. В обмотку статора подается постоянный ток. Обмотка создает неподвижный в пространстве магнитный поток. Во вращающемся по инерции роторе индуцируются ЭДС.
Взаимодействие токов ротора, вызванных этими ЭДС, с неподвижным магнитным потоком создает тормозной момент двигателя
где Mн — номинальный момент двигателя; nс — синхронная скорость двигателя; I»р — приведенный к статору ток ротора; R»р — полное активное сопротивление ротора, приведенное к статору; nд — относительная скорость двигателя, nд = n/nс.
После размыкания контакта реле времени РДТ схема приходит в исходное состояние, двигатель плавно останавливается. Для ограничения постоянного тока служит дополнительный резистор Rт. На базе этой схемы созданы схемы управления электродвигателями лесопильных рам, шпалорезных и других крупных круглопильных станков.
Схема тиристорного управления пуском и торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такая схема изображена на рис. 4.17. В типовой схеме разомкнутого управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в качестве силовых элементов, включенных в статорную цепь двигателя, используются тиристоры в сочетании с релейно-контактными аппаратами в цепи управления. Тиристоры выполняют роль силовых коммутаторов и, кроме того, легко позволяют осуществлять необходимый темп изменения напряжения на статоре двигателя регулированием угла включения тиристоров.
При пуске плавное изменение угла включения тиристоров дает возможность изменять приложенное к статору напряжение от нуля до номинального, тем самым ограничивать токи и момент двигателя. Схема содержит устройство динамического торможения в виде демпфирующего контура. Применение шунтирующего тиристора, замыкающего цепь тока между двумя фазами, приводит к увеличению постоянной составляющей тока, что создает достаточный тормозной момент в области высокой угловой скорости.
Рассмотрим типовую схему комплектного устройства, состоящего в силовой части из группы включенных встречно-параллельно тиристоров VS1…VS4 в фазах А и С и одного короткозамкнутого тиристора между фазами А и В — V5 для управления асинхронным двигателем М. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления.
Нажатием кнопки S1 включается реле K1M и К2М, на управляющие электроды тиристоров VS1…VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3M с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами реле К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети.
Для остановки двигателя нажимается кнопка S3, обесточивается релейная схема управления, тиристоры VS1…VS4 и напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счет энергии, запасенной конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры VS2 и VS5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение.
Сила тока, а следовательно, и время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема также имеет шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле K5M, которое своими контактами KS.3 и К5.4 включает тиристоры VS2 и VS5. В этом случае по фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле K5M и тиристоры VS2 и VS5; при этом на короткое время за счет энергии, запасенной в конденсаторе Сб, включается реле, которое своим контактом К6.2 включает тиристор VS3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота примерно на такой же угол результирующего вектора потока статора.
Шаг поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация пошагового режима работы двигателя проводится после его остановки, так как реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов K1.5, К4.1. Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.
Схема управления асинхронными электродвигателями с фазным ротором в функции времени. Такая схема представлена на рис. 4.18. Защита силовых цепей двигателя от токов короткого замыкания осуществляется с помощью реле максимального тока FI, F2, F3; защита от перегрузок — электротепловыми реле F4(1-2), нагревательные элементы которых включены через трансформаторы тока TT1, ТТ2. Цепи управления защищаются автоматическим выключателем F5, имеющим максимальную токовую защиту.
При включении рубильника SI и автоматического выключателя FS получит питание реле времени Д1М и замыкающие контакты его Д1А.1, Д1А.2 закроются, тем самым подготовится цепь включения реле времени Д2М и контактора K1M. Размыкающий контакт Д1А.3 разомкнется и выключит цепь катушек контакторов ускорения К2М, R3М, К4М.
При последующем нажатии кнопки S2 («пуск») через замкнувшийся ранее контакт Д1А.2 включится контактор K1M, замкнутся главные контакты К1(1-3) M в силовой цепи, в обмотку статора двигателя M будет подано напряжение. В обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы. Начинается пуск двигателя на первой реостатной характеристике. Одновременно закроется вспомогательный контакт K1A.3, шунтирующий пусковую кнопку, и замкнется контакт K1A.2, через который подается питание в цепь катушек реле времени Д2М, Д3М. Размыкающий вспомогательный контакт K1A.1 отключит цепь реле Д1М, которое отпускает якорь с выдержкой времени при отключении его катушки. Поэтому Д2М не сразу включится и его размыкающий контакт Д2А.1 будет открыт.
Следует отметить, что размыкающий контакт Д1А.З остается еще открытым; по истечении времени выдержки реле Д1М его замыкающий контакт Д1А.1 (а также Д1А.2) откроется, а размыкающий Д1А.З — закроется. В результате этих переключений в схеме управления включится контактор К2М и будет шунтирована первая пусковая ступень резистора — двигатель с первой реостатной характеристики перейдет на вторую, разогнавшись до большей угловой скорости. Кроме того, выключится реле времени Д2М и его размыкающий контакт с выдержкой времени Д2А.1 замкнет цепь катушки контактора К3М, который сработает и замкнет свои контакты К3(1-2)М, т.е. шунтируется вторая пусковая ступень резистора — двигатель переходит на третью реостатную характеристику.
Наконец, после размыкания с выдержкой времени замыкающего контакта Д2А.1 выключится реле Д3М — с выдержкой времени, на которое настроено реле Д3М (соответственно времени пуска двигателя на последней реостатной характеристике), замкнется его контакт Д3А.1, включится контактор К4М и замкнет свои контакты К4(1-3)М. Обмотка ротора будет замкнута накоротко и двигатель будет заканчивать свой разгон в соответствии с его естественной характеристикой. Этим и заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени Д1М, Д2М, Д3М.
Останов двигателя производится нажатием кнопки S3. Схема используется для привода механизмов, не требующих реверса, длительность торможения которых после отключения двигателя не имеет существенного значения. В частности, на базе этой схемы создаются схемы управления главным электродвигателем лесопильных рам.
Для управления силовым электрооборудованием в электрических цепях используют разнообразные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующие на коммутационные аппараты его включения и отключения или регулирования.
На рис.5.4 приведена принципиальная схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Данная схема широко используется на практике при управлении приводами насосов, вентиляторов и многих других.
Перед началом работы включают автоматический выключатель QF. При нажатии кнопки SВ2 включается пускатель КМ и запускается двигатель М. Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку SВ1, при этом отключаются пускатель КМ и двигатель М.
Рис.5.4. Схема включения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
При перегрузке электродвигателя М срабатывает электротепловое реле КК, размыкающее контакты КК:1 в цепи катушки КМ. Пускатель КМ отключается, двигатель М останавливается.
В общем случае схемы управления могут осуществлять торможение электропривода, его реверсирование, изменять частоту вращения и т.д. В каждом конкретном случае используется своя схема управления.
В системах управления электроприводами широко используются блокировочные связи. Блокировкой обеспечивают фиксацию определенного состояния или положения рабочих органов устройства или элементов схемы. Блокировка обеспечивает надежность работы привода, безопасность обслуживания, необходимую последовательность включения или отключения отдельных механизмов, а также ограничение перемещения механизмов или исполнительных органов в пределах рабочей зоны.
Различают механическую и электрическую блокировки.
Примером простейшей электрической блокировки, применяемой практически во всех схемах управления, является блокировка кнопки «Пуск» SB2 (рис. 5.4.) контактом КМ2. Блокировка этим контактом позволяет после включения двигателя кнопку SB2 отпустить, не прерывая цепи питания катушки магнитного пускателя КМ, которое идет через блокировочный контакт КМ2.
В схемах реверсирования электродвигателей (при обеспечении движения механизмов вперед-назад, вверх-вниз и т.д.), а также при торможении применяются реверсивные магнитные пускатели. Реверсивный магнитный пускатель состоит из двух нереверсивных. При работе реверсивного пускателя необходимо исключить возможность их одновременно включения. Для этого в схемах предусматриваются и электрическая, и механическая блокировки (рис. 5.5). Если реверсирование двигателя выполняется двумя нереверсивными магнитными пускателями, то роль электрической блокировки играют контакты КМ1:3 и КМ2:3, а механическая блокировка обеспечивается кнопками SВ2 и SВ3, каждая из которых состоит из двух контактов, связанных между собой механически. При этом один из контактов-замыкающий, другой — размыкающий (механическая блокировка).
Схема работает следующим образом. Предположим что при включении пускателя КМ1 двигатель М вращается по часовой стрелке и против часовой — при включении КМ2. При нажатии кнопки SВ3 сначала размыкающий контакт кнопки разорвет цепь питания пускателя КМ2 и только потом замыкающий контакт SВ3 замкнет цепь катушки КМ1.
Рис.5.5. Механическая и электрическая блокировки при реверсировании привода
Пускатель КМ1 включается, запускается с вращением по часовой стрелке двигатель М. Контакт КМ1:3 размыкается, осуществляя электрическую блокировку, т.е. пока включен КМ1, цепь питания пускателя КМ2 разомкнута и его нельзя включить. Для осуществления реверса двигателя необходимо его остановить кнопкой SВ1, а затем, нажав кнопку SВ2, запустить в обратную сторону. При нажатии SВ2 сначала размыкающим контактом SВ2 разрывается цепь питания катушки КМ1 и далее замыкается цепь питания катушки КМ2 (механическая блокировка). Пускатель КМ2 включается и реверсирует двигатель М. Контакт КМ2:3, размыкаясь, осуществляет электрическую блокировку пускателя КМ1.
Чаще реверсирование двигателя выполняется одним реверсивным магнитным пускателем. Такой пускатель состоит из двух простых пускателей, подвижные части которых между собой связаны механически с помощью устройства в виде коромысла. Такое устройство называется механической блокировкой, не позволяющей силовым контактом одного пускателя КМ1 одновременно замыкаться силовым контактам другого пускателя КМ2 (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Механическая блокировка «коромыслом» подвижных частей двух пускателей единого реверсивного магнитного пускателя
Электрическая схема управления реверсом двигателя при помощи двух простейших пускателей единого реверсивного магнитного пускателя такая же, как и электрическая схема управления реверсом двигателя с использованием двух нереверсивных магнитных пускателей (рис. 5.5), с применением в электрической схеме таких же электрических и механических блокировок.
При автоматизации электроприводов поточных линий, конвейеров и т.п. применяется электрическая блокировка, которая обеспечивает пуск электродвигателей линии в определенной последовательности (рис. 5.7). При такой схеме, например, включение второго двигателя М2 (рис. 5.7) возможно только после включения первого двигателя М1, включение двигателя М3 – после включения М2. Такая очередность пуска обеспечивается блокировочными контактами КМ1:3 и КМ2:3.
Рис.5.7. Схема последовательного включения двигателей
Пример 5.1. Используя электрическую схему (рис. 5.4) управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, необходимо включить в эту схему дополнительные контакты, обеспечивающие автоматическую остановку электродвигателя рабочего механизма в одной и в двух заданных точках.
Решение. Требование задачи обеспечить остановку электродвигателя в одной заданной точке может быть выполнено путевым выключателем SQ1 с нормально закрытым контактом, установленным последовательно с блок-контактом KM2, шунтирующим кнопку SB2. Для остановки электродвигателя рабочего механизма в двух заданных точках последовательно с контактом путевого выключателя SQ1 размещают контакт второго путевого выключателя SQ2. На рис. 5.8 приведены электрические схемы остановки электродвигателя в одной и в двух заданных точках. После пуска двигателя механизм приходит в движение и при достижении места остановки нажимает на путевой выключатель, например SQ1, и электродвигатель останавливается. После выполнения необходимой технологической операции вновь нажимаем на кнопку SB2, и механизм продолжает движение до следующего путевого выключателя SQ2, где технологическая операция заканчивается.
Рис. 5.8 К примеру 5.1
Пример 5.2. В электрическую схему (рис. 5.5) управления реверсом короткозамкнутого асинхронного двигателя с помощью блокировочных связей следует ввести элементы световой сигнализации для контроля направления вращения двигателя.
Решение. Схема световой сигнализации контроля направления вращения двигателя при реверсе, совмещённая со схемой управления реверсом двигателя, приведена на рис. 5.9. При вращении двигателя, например вправо, горит лампа HL1, включаемая контактом KM1.4 магнитного пускателя KM1, при этом лампа HL2 погашена, т.к. магнитный пускатель KM2 не включён. При вращении двигателя влево горит лампа HL2, включённая контактом KM2.4 магнитного пускателя KM2. Таким образом, лампа HL1 сигнализирует о вращении двигателя вправо, а лампа HL2 — о вращении двигателя влево. В результате блокировочными связями световая сигнализация обеспечивает контроль над направлением вращения двигателя при реверсе.
Рис. 5.9 К примеру 5.2
ВАЖНО! Перед подключением электродвигателя необходимо убедится в правильности в соответствии с его .
- Условные обозначения на схемах
(далее — пускатель) — коммутационный аппарат предназначенный для пуска и остановки двигателя. Управление пускателем осуществляется через электрическую катушку, которая выступает в качестве электромагнита, при подаче на катушку напряжения она воздействует электромагнитным полем на подвижные контакты пускателя которые замыкаются и включают электрическую цепь, и наоборот, при снятии напряжения с катушки пускателя — электромагнитное поле пропадает и контакты пускателя под действием пружины возвращаются в исходное положение размыкая цепь.
У магнитного пускателя есть силовые контакты предназначенные для коммутации цепей под нагрузкой и блок-контакты которые используются в цепях управления.
Контакты делятся на нормально-разомкнутые — контакты которые в своем нормальном положении, т.е. до подачи напряжения на катушку магнитного пускателя или до механического воздействия на них, находятся в разомкнутом состоянии и нормально-замкнутые — которые в своем нормальном положении находятся в замкнутом состоянии.
В новых магнитных пускателях имеется три силовых контакта и один нормально-разомкнутый блок-контакт. При необходимости наличия большего количества блок-контактов (например при сборке ), на магнитный пускатель сверху дополнительно устанавливается приставка с дополнительными блок-контактами (блок контактов) которая, как правило, имеет четыре дополнительных блок-контакта (к примеру два нармально-замкнутых и два нормально-разомкнутых).
Кнопки для управления электродвигателем входят в состав кнопочных постов, кнопочные посты могут быть однокнопочные, двухкнопочные, трехкнопочные и т.д.
Каждая кнопка кнопочного поста имеет по два контакта — один из них нормально-разомкнутый, а второй нормально-замкнутый, т.е. каждая из кнопок может использоваться как в качестве кнопки «Пуск» так и в качестве кнопки «Стоп».
- Схема прямого включения электродвигателя
Данная схема является самой простой схемой подключения электродвигателя, в ней отсутствует цепь управления, а включение и отключение электродвигателя осуществляется автоматическим выключателем.
Главными достоинствами данной схемы является дешевизна и простота сборки, к недостаткам же данной схемы можно отнести то, что автоматические выключатели не предназначены для частого коммутирования цепей это, в сочетании с пусковыми токами, приводит к значительному сокращению срока службы автомата, кроме того в данной схеме отсутствует возможность устройства дополнительной защиты электродвигателя.
- Схема подключения электродвигателя через магнитный пускатель
Эту схему так же часто называют схемой простого пуска электродвигателя , в ней, в отличии от предыдущей, кроме силовой цепи появляется так же цепь управления.
При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1, при отпускании кнопки SB-2 ее контакт снова размыкается, однако катушка магнитного пускателя при этом не обесточивается, т.к. ее питание теперь будет осуществляться через блок-контак KM-1.1 (т.е. блок-контак KM-1.1 шунтирует кнопку SB-2). Нажатие на кнопку SB-1 (кнопка «СТОП») приводит к разрыву цепи управления, обесточиванию катушки магнитного пускателя, что приводит к размыканию контактов магнитного пускателя и как следствие, к остановке электродвигателя.
- Реверсивная схема подключения электродвигателя (Как изменить направление вращения электродвигателя?)
Что бы поменять направление вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две питающие его фазы:
При необходимости частой смены направления вращения электродвигателя применяется :
В данной схеме применяется два магнитных пускателя (KM-1, KM-2) и трехкнопочный пост, магнитные поскатели применяемые в данной схеме кроме нормально-разомкнутого блок-контакта должны так же иметь и нормально замкнутый контакт.
При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК 1») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1 который шунтирует кнопку SB-2 и размыкает свой блок-контакт KM-1.2 который защищает электродвигатель от включения в обратную сторону (при нажатии кнопки SB-3) до его предварительной остановки, т.к. попытка запуска электродвигателя в обратную сторону без предварительного отключения пускателя KM-1 приведет к короткому замыканию. Что бы запустить электродвигатель в обратную сторону необходимо нажать кнопу «СТОП» (SB-1), а затем кнопку «ПУСК 2» (SB-3) которая запитает катушку магнитного пускателя KM-2 и запустит электродвигатель в обратную сторону.
10Блоки управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором модульные серий БМ5030, БМД5030
Блоки управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором серии БМ5030, БМД5030 (блоки) предназначены для управления двигателями с короткозамкнутым ротором (пуск двигателя и отключение вращающегося двигателя), работающими в продолжительном режиме, мощностью до 300 кВт.
Общие сведения
Возможно применение блоков для кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы.
Блоки разработаны в модульном конструктиве на базе аналогичных блоков Б5030, применяемых в реечной конструкции низковольтных комплектных устройств (НКУ), и применяются в сочетании с сериями модульных НКУ аналогичных конструкций. Защита двигателей в блоках осуществляется тепловыми реле (БМ5030) или реле защиты двигателем (БМД5030).
Питание цепей управления предусмотрено фазным напряжением ~220 В от собственной силовой цепи ~380 В по схеме «фаза-нуль».
В случае необходимости питания цепей управления линейным напряжением ~380 В или от независимого источника ~110 В или ~220 В, блок изготавливается с пускателем или контактором на необходимое напряжение. При этом схема управления не меняется.
Принципиальные схемы представляют собой традиционные схемы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с помощью пускателей (контакторов).
Для блоков до 75 кВт в качестве коммутационных аппаратов применены пускатели серии ПМ12 с исполнением по коммутационной износостойкости «В», до 125 кВт – вакуумные контакторы КВТ-1, КВ1, до 300 кВт – контакторы серии КТ6000.
Защита главной цепи от коротких замыканий осуществляется автоматическими выключателями с комбинированным расцепителем серий ВА21-29, ВА25-29, ВА04-36, ВА55-39.
Защита двигателя от перегрузки в блоках серии БМ5030 осуществляется тепловыми реле. Защита двигателя от перегрузки и обрыва фазы в блоках серии БМД5030 осуществляется с помощью реле защиты электродвигателей РЗД-1.
Защита цепей управления от коротких замыканий в блоках БМ5030Х, БМД5030Х осуществляется плавким предохранителем в фазном проводе или автоматическим выключателем, в блоках БМД5030ХД – дифференциальным выключателем. В блоках на ток до 20 А предохранитель или автоматический выключатель отсутствует, поскольку в них данная защита обеспечена выключателем главной цепи.
В блоках до 30 кВт, в отличие от базовой серии Б5030, предусмотрены дополнительные клеммники: силовой клеммник на ток 63 А для подвода питания к блоку и дополнительный (резервный) клеммник для цепей управления
Климатическое исполнение и категория размещения блоков – УХЛ4 по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1.
Реверсивная схема управления асинхронным двигателем
08 Апр 2014г | Раздел: Электрика
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем разбираться с магнитным пускателем и сегодня мы рассмотрим еще одну классическую схему подключения магнитного пускателя, которая обеспечивает реверс вращения эл. двигателя.
Такая схема используется в основном, где нужно обеспечить вращение эл. двигателя в обе стороны, например, сверлильный станок, подъемный кран, лифт и т.д.
На первый взгляд может показаться, что эта схема намного сложнее, чем схема с одним пускателем, но это только на первый взгляд.
В схему добавилась еще одна цепь управления, состоящая из кнопки SB3, магнитного пускателя КМ2, и немного видоизменилась силовая часть подачи питания на эл. двигатель. Названия кнопок SB2 и SB3 даны условно.
Для защиты от короткого замыкания в силовой цепи, перед катушками пускателей добавились два нормально-замкнутых контакта КМ1.2 и КМ2.2, взятые от контактных приставок, установленных на магнитных пускателях КМ1 и КМ2.
Для удобства понимания схемы, цепи управления и силовые контакты пускателей раскрашены в разные цвета. А чтобы визуально не усложнять схему, цифробуквенные обозначения пар силовых контактов пускателей не указываются. Ну а если возникнут вопросы или сомнения, прочитайте еще раз предыдущую часть статьи о подключении магнитного пускателя.
1. Исходное состояние схемы.
При включении автоматического выключателя QF1 фазы «А», «В», «С» поступают на верхние силовые контакты магнитных пускателей КМ1 и КМ2 и там остаются дежурить.
Фаза «А», питающая цепи управления, через автомат защиты цепей управления SF1 и кнопку SB1 «Стоп» поступает на контакт №3 кнопок SB2 и SB3, вспомогательный контакт 13НО пускателей КМ1 и КМ2, и остается дежурить на этих контактах. Схема готова к работе.
На рисунке ниже показана часть реверсивной схемы, а именно, монтажная схема цепей управления с реальными элементами.
2. Работа цепей управления при вращении двигателя влево.
При нажатии на кнопку SB2 фаза «А» через нормально-замкнутый контакт КМ2.2 поступает на катушку магнитного пускателя КМ1, пускатель срабатывает и его нормально-разомкнутые контакты замыкаются, а нормально-замкнутые размыкаются.
При замыкании контакта КМ1.1 пускатель встает на самоподхват, а при замыкании силовых контактов КМ1 фазы «А», «В», «С» поступают на соответствующие контакты обмоток эл. двигателя и двигатель начинает вращение, например, в левую сторону.
Здесь же, нормально-замкнутый контакт КМ1.2, расположенный в цепи питания катушки пускателя КМ2, размыкается и не дает включиться магнитному пускателю КМ2 пока в работе пускатель КМ1. Это так называемая «защита от дурака», и о ней чуть ниже.
На следующем рисунке показана часть схемы управления, отвечающая за команду «Влево». Схема показана с использованием реальных элементов.
3. Работа цепей управления при вращении двигателя вправо.
Чтобы задать двигателю вращение в противоположную сторону достаточно поменять местами любые две питающие фазы, например, «В» и «С». Вот этим, как раз, и занимается пускатель КМ2.
Но прежде чем нажать кнопку «Вправо» и задать двигателю вращение в обратную сторону, нужно кнопкой «Стоп» остановить прежнее вращение.
При этом разорвется цепь и управляющая фаза «А» перестанет поступать на катушку пускателя КМ1, возвратная пружина вернет сердечник с контактами в исходное положение, силовые контакты разомкнутся и отключат двигатель М от трехфазного питающего напряжения. Схема вернется в начальное состояние или ждущий режим:
Нажимаем кнопку SB3 и фаза «А» через нормально-замкнутый контакт КМ1.2 поступает на катушку магнитного пускателя КМ2, пускатель срабатывает и через свой контакт КМ2.1 встает на самоподхват.
Своими силовыми контактами КМ2 пускатель перебросит фазы «В» и «С» местами и двигатель М станет вращаться в другую сторону. При этом контакт КМ2.2, расположенный в цепи питания пускателя КМ1, разомкнется и не даст пускателю КМ1 включиться пока в работе пускатель КМ2.
4. Силовые цепи.
А теперь посмотрим на работу силовой части схемы, которая и отвечает за переброс питающих фаз для осуществления реверса вращения эл. двигателя.
Обвязка силовых контактов пускателя КМ1 выполнена так, что при их срабатывании фаза «А» поступает на обмотку №1, фаза «В» на обмотку №2, и фаза «С» на обмотку №3. Двигатель, как мы определились, получает вращение влево. Здесь переброс фаз не осуществляется.
Обвязка силовых контактов пускателя КМ2 выполнена таким-образом, что при его срабатывании фазы «В» и «С» меняются местами: фаза «В» через средний контакт подается на обмотку №3, а фаза «С» через крайний левый подается на обмотку №2. Фаза «А» остается без изменений.
А теперь рассмотрим нижний рисунок, где показан монтаж всей силовой части на реальных элементах.
Фаза «А» белым проводом заходит на вход левого контакта пускателя КМ1 и перемычкой заводится на вход левого контакта пускателя КМ2. Выхода обоих контактов пускателей также соединены перемычкой, и уже от пускателя КМ1 фаза «А» поступает на обмотку №1 двигателя М — здесь переброса фазы нет.
Фаза «В» красным проводом заходит на вход среднего контакта пускателя КМ1 и перемычкой заводится на правый вход пускателя КМ2. С правого выхода КМ2 фаза перемычкой заводится на правый выход КМ1, и тем самым, встает на место фазы «С». И теперь на обмотку №3, при включении пускателя КМ2 будет подаваться фаза «В».
Фаза «С» синим проводом заходит на вход правого контакта пускателя КМ1 и перемычкой заводится на средний вход пускателя КМ2. С выхода среднего контакта КМ2 фаза перемычкой заводится на средний выход КМ1, и тем самым, встает на место фазы «В». Теперь на обмотку №2, при включении пускателя КМ2 будет подаваться фаза «С». Двигатель будет вращаться в правую сторону.
5. Защита силовых цепей от короткого замыкания или «защита от дурака».
Как мы уже знаем, что прежде чем изменить вращение двигателя, его нужно остановить. Но не всегда так получается, так как никто не застрахован от ошибок.
И вот представьте ситуацию, когда нет защиты.
Двигатель вращается в левую сторону, пускатель КМ1 в работе и с его выхода все три фазы поступают на обмотки, каждая на свою. Теперь не отключая пускатель КМ1 мы включаем пускатель КМ2. Фазы «В» и «С», которые мы поменяли местами для реверса, встретятся на выходе пускателя КМ1. Произойдет межфазное замыкание между фазами «В» и «С».
А чтобы этого не случилось, в схеме используют нормально-замкнутые контакты пускателей, которые устанавливают перед катушками этих же пускателей, и таким-образом исключается возможность включения одного магнитного пускателя пока не обесточится другой.
6. Заключение.
Конечно, все это с первого раза понять трудно, я и сам, когда начинал осваивать работу эл. приводов, не с первого раза понял принцип реверса. Одно дело прочитать и запомнить схему на бумаге, а другое дело, когда все это видишь в живую. Но если собрать макет и несколько дней посвятить изучению схемы, то успех будет гарантирован.
И уже по традиции посмотрите видеоролик о подключении реверсивного магнитного пускателя.
А у нас еще осталось разобраться с электротепловой защитой эл. двигателя и тема о магнитных пускателях может быть смело закрыта.
Продолжение следует.
Удачи!
Электромагнитный пускатель являет собой низковольтное комбинированное электромеханическое приспособление, специализированное для запуска трёхфазных электродвигателей, для обеспечения их постоянной работы, для отключения питания, а в некоторых случаях и для охраны цепей электродвигателя и иных подключённых цепей. Определённые двигатели обладают функцией реверса мотора.
По сущности, электромагнитный пускатель — это улучшенный, изменённый контактор. Но более компактный, нежели контактор в обычном понятии: легче по весу и рассчитан непосредственно для работы с двигателями. Определённые модификации магнитных пускателей опционально оборудованы тепловым микрореле аварийного отключения и защитой от обрывания фазы.
Для управления запуском мотора путём замыкания контактов устройства предназначается клавиша или слаботочная группа контактов:
- с катушкой на определённое напряжение;
- в некоторых случаях — и то и другое.
В пускателе за коммутирование силовых контактных отвечает непосредственно катушка в металлическом сердечнике, к которой прижимается якорь, давящий на контакты и замыкающий цепь. При выключении питания катушки возвратная пружинка перемещает якорь в противоположное положение — цепь размыкается. Каждый контакт находится в дугогасительной специальной камере.
Реверсивные и нереверсивные пускатели
Устройства бывают различных видов и выполняют все поставленные задачи.
Пускатели бывают двух типов:
В реверсивном пускателе в одном корпусе существуют два единичных магнитных устройства, имеющих электрическое подсоединение между собой и прикреплённых в совокупном основании, но функционировать может только один из данных пускателей — или только первый, или только второй.
Реверсивный прибор вводится через естественно-закрытые блокировочные контакты, роль которых — устранить синхронное включение двух групп контактов — реверсивной и нереверсивной, для того чтобы не случилось межфазного замыкания. Определённые модификации реверсивных пускателей для предоставления этой же функции имеют защиту. Фазы питания возможно переключать по очереди для того, чтобы выполнялась главная функция реверсивного пускателя — перемена направления вращения электродвигателя. Изменился порядок чередования фаз — поменялось и направление ротора.
Возможности пускателей
Для лимитирования пускового тока трёхфазного двигателя его обмотки могут связываться «звездой», затем, если мотор вышел на номинальные обороты, перейти в «треугольник». При этом магнитные пускатели могут быть: раскрытыми и в корпусе, реверсивными и нереверсивными, с защитой от перегрузок и без защиты от нагрузки.
Каждый электромагнитный пускатель имеет блокировочные и силовые контакты. Силовые коммутируют нагрузки. Блокировочные контакты нужны для управления работой контактов. Блокировочные и силовые контакты бывают естественно-незамкнутыми либо нормально-закрытыми. В принципиальных схемах контакты изображают в их нормальном состоянии.
Удобство использования реверсивных пускателей невозможно пересмотреть. Это и эксплуатационное управление трёхфазными асинхронными моторами разных станков и насосов, и управление системой вентиляции, арматурой, вплоть до замков и вентилей отопительной системы. Особенно примечательна вероятность удалённого управления пускателями, если электрический источник дистанционного управления коммутирует катушки пускателей аналогично реле, а последние безопасно связывают силовые цепи.
Конструкция реверсивного магнитного двигателя
Распространение этих модификаций становится все обширнее с каждым годом, так как они помогают управлять асинхронным двигателем на дистанции. Это приспособление даёт возможность как включать, так и отключать мотор.
Корпус реверсивного пускателя состоит из таких следующих частей:
- Контактор.
- Тепловое микрореле.
- Кожух.
- Инструменты управления.
После того как поступила команда «Пуск», цепь замыкается. Далее ток начинает передаваться на катушку. В это же время действует механическое блокирующее приспособление, которое не дает запуститься ненужным контактам. Здесь нужно отметить, что механическая блокировка также закрывает и контакты клавиши, это дает возможность не удерживать её надавленной постоянно, а спокойно освободить. Еще одна важная часть состоит в том, что вторая клавиша этого устройства совместно с пуском всего аппарата будет размыкать электрическую цепь. Благодаря этому даже надавливание не дает практически никакого результата, формируя дополнительную безопасность.
Особенности функционирования модели
При нажатии клавиши «Вперед» действует катушка, и вводятся контакты. Вместе с этим выполняется операция пусковой клавиши постоянно разомкнутыми контактами устройства КМ 1.3, благодаря чему при непосредственном отпускании клавиши питание на катушку действует по шунтированию.
После введения первого пускателя размыкаются именно контакты КМ 1.2, что отключает катушку К2. В итоге при непосредственном нажатии в клавишу «Назад» ничего не происходит. Для того чтобы ввести мотор в обратную сторону необходимо надавить «Стоп» и обесточить К1. Все блокировочные контакты возвратиться могут в противоположное состояние, после этого возможно ввести мотор в противоположном направлении. Аналогично при этом вводится К2 и отключается блок с контактами. Происходит включение катушки 2 пускателя К1. К2 содержит силовые контакты КМ2, а К1- КМ1. К кнопкам для подсоединения от пускателя следует провести пятижильный провод.
Правила подключения
В любой установке, в которой требуется пуск электродвигателя в прямом и в противоположном направлении, непременно существует электромагнитный прибор реверсивной схемы. Подсоединение подобного элемента не считается столь непростой задачей, как может показаться на первый взгляд. К тому же нужность подобных задач возникает довольно часто. К примеру, в сверловочных станках, отрезных конструкциях либо же лифтах, если это не касается домашнего применения.
Принципиальным различием трехфазной схемы от одинарной считается наличие дополнительной цепочки управления и несколько модифицированной энергосиловой части. Кроме того, для реализации переключения подобная установка оборудована клавишей. Подобная система, как правило, защищена от замыкания. Для этого перед самими катушками в цепи предусмотрено присутствие двух нормально-замкнутых силовых контактов (КМ1.2 и КМ2.2), помещённых в позиции (КМ1 и КМ2).
Реверсивное подключение трехфазного двигателя
При работе выключателя QF1, одновременно все без исключения три фазы прилегают к контактам пускателя (КМ1 и КМ2) и находятся в таком состоянии. При этом первая стадия, представляющая собой питание для цепочки управления, протекая через аппарат защиты схемы управления SF1 и клавишу выключения SB1, непосредственно подаёт напряжение в контакты под третьим номером, который относится к SB2, SB3. При этом существующий контакт 13НО приобретает значение основного дежурного. Подобным способом система считается целиком готовой к работе.
Переключение системы при противоположном вращении
Задействовав клавишу SB2, направляем напряжение первой фазы в катушку, что относится к пускателю КМ1. Уже после этого совершается введение нормально-разомкнутых контактов и выключение нормально-замкнутых. Подобным образом, замыкая имеющийся контакт КМ1, совершается эффект самозахвата магнитного устройства. При этом все без исключения три фазы поступают в нужной обмотке двигателя, который, в свою очередь, начинает формировать вращательное перемещение.
Созданная модель предусматривает наличие одного рабочего приспособления. К примеру, может функционировать только лишь КМ1 либо же, напротив, КМ2. Отмеченная цепь обладает действительными элементами.
Изменение поворотного движения
Теперь для придания противоположного направления перемещения вам следует поменять состояние силовых фаз, что удобно совершить при помощи переключателя КМ2. Все совершается благодаря размыканию первой фазы. При этом все без исключения контакты вернутся в исходное состояние, обесточив обмотку мотора. Эта фаза считается ждущим режимом.
Задействование клавиши SB3 приводит в работу электромагнитный пускатель КМ2, который в свою очередь изменяет положение второй и третьей фазы. Это влияние вынуждает мотор вращаться в противоположном направлении. Теперь КМ2 будет ведущим, и пока не случится его разъединение, КМ1 будет не задействован.
Защита цепей от короткого замыкания
Как уже было заявлено прежде, прежде чем осуществить процесс перемены фазности, необходимо прекратить вращение мотора. Для этого в системе учтены нормально-замкнутые контакты. Поскольку при их нехватке невнимательность оператора привела бы к межфазному непосредственному замыканию, которое может случиться в обмотке мотора второй и третьей фазы. Предложенная модель считается оптимальной, поскольку допускает работу только лишь одного магнитного пускателя.
Схема подсоединения реверсивного магнитного пускателя считается ядром управления, так как много электрооборудования функционирует на реверсе, и непосредственно этот аппарат меняет направление верчения мотора.
Реверсивные схемы электромагнитных пускателей устанавливают там, где они на самом деле нужны, поскольку существуют подобные устройства, а обратный процесс недопустим и может вызвать серьёзную поломку автоматического характера.
Типовые узлы и схемы релейно-контакторного управления асинхронными двигателями строятся по тем же принципам, что и схемы управления двигателями постоянного тока.
Типовые схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.
Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рис. 3.8) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск двигателя, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FA) и перегрузки (тепловые реле КК).
Для пуска двигателя замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SB1. Получает питание катушка контактора КМ, который, включившись, своими главными силовыми контактами в цепи статора двигателя подключает его к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку SB1. Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике. Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки SB2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу.
Рис. 3.8. Схема управления асинхронным двигателем с использованием нереверсивного магнитного пускателя
Реверсивная схема управления асинхронным двигателем. Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМI и КМ2 и два тепловых реле защиты КК (рис. 3.9). Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение про- тивовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.
В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FA). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1 и КМ2).
Пуск двигателя при включенном автоматическом выключателе QFв условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.
Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка SB3, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, KMI), после чего нажимается кнопка SB2.
Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет свое направление вращения на противоположное, и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.
Рис. 3.9. Схема управления асинхронным двигателем с использованием реверсивного магнитного пускателя
В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой скорости должна быть вновь нажата кнопка SB3, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка SB3 нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.
Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и, наоборот.
Отметим, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автомати- юз
ческого выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании, как это может иметь место при установке предохранителей, а также он не требует замены элементов (как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки).
Схема управления многоскоростным асинхронным двигателем. Эта схема (рис. 3.10) обеспечивает получение двух скоростей двигателя путем соединения секций (полуобмоток) обмотки статора в треугольник или двойную звезду, а также его реверсирование. Защита электропривода осуществляется тепловыми реле КК1 и КК2 и предохранителями FA.
Рис. 3.10. Схема управления двухскоростным асинхронным двигателем
Для пуска двигателя на низкую скорость вращения нажимается кнопка SB4, после чего срабатывает контактор КМ2 и блокировочное реле KV. Статор двигателя оказывается включенным по схеме треугольника, а реле KV, замкнув свои контакты в цепях катушек аппаратов КМЗ и КМ4, подготавливает подключение двигателя к источнику питания. Далее нажатие кнопки SB1 или SB2 приводит к включению соответственно в направлении «Вперед» или «Назад».
После разбега двигателя до низкой скорости может быть осуществлен его разгон до высокой скорости. Для этого нажимается кнопка SB5, что приведет к отключению контактора КМ2, включению контактора КМI и пересоединению тем самым секций обмоток статора с треугольника на двойную звезду.
Остановка двигателя производится нажатием кнопки SB3, что вызовет отключение всех контакторов от сети и торможение двигателя выбегом.
Применение в схеме двухцепных кнопок управления не допускает одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2, КМЗ и КМ4. Этой же цели служит перекрестное включение размыкающих блок-контактов контакторов КМ 1 и КМ2, КМЗ и КМ4 в цепи их катушек.
Схема управления асинхронным двигателем, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени. Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SBI (рис. 3.11), после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения KMI. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.
Рис. 3.11. Схема управления пуском и динамическим торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Для остановки двигателя нажимается кнопка SB3. Контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ 1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя Кчерез резистор Д. и переводу двигателя в режим динамического торможения.
Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.
Интенсивность динамического торможения регулируется резистором Rт, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.
Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.
Типовые схемы управления асинхронным двигателем с фазным ротором. Схемы управления двигателя с фазным ротором, которые рассчитаны в основном на среднюю и большую мощность, должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора. За счет включения резисторов в цепь ротора можно также увеличить момент при пуске вплоть до уровня критического (максимального) момента.
Схема одноступенчатого пуска асинхронного двигателя в функции времени и торможения противовключением в функции ЭДС. После подачи напряжения включается реле времени КТ (рис. 3.12), которое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМЗ, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.
Включение двигателя производится нажатием кнопки SB1, после чего включается контактор КМ1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз YB растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения R&, а также разрывает цепь катушки реле времени КТ Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМЗ, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор R:il в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.
Управление торможением обеспечивает реле торможения KV, контролирующее уровень ЭДС (скорости) ротора. С помощью резистора оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0 = 0,87, скольжение sHOM = 0,02, кратность пускового тока IJInoiA = l, кратности максимального и пускового моментов MmJMH0M = 2,7, Мп/Мном= 1,7.
При длительном режиме работы двигателя требуется:
- • выбрать магнитный пускатель с тепловыми реле защиты;
- • выбрать автоматический выключатель;
- • рассчитать параметры предохранителей и выбрать их по каталогу;
- • рассчитать уставки тепловых реле.
Задача 3.8. Схема электропривода приведена на рис. 3.11. Требуется выбрать по каталогу контакторы КМ и КМ1. К каким последствиям в работе электропривода приведет обгар контакта аппарата КМ в цепи катушки контактора КМ 11
Задача 3.9. Составить схему управления, которая обеспечивает пуск асинхронного двигателя с фазным ротором в две ступени в функции времени и торможение противовключением в функции скорости (с использованием реле контроля скорости).
Задача 3.10. Составить схему управления, которая обеспечивает прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и его торможение противовключением в функции времени.
Пример 3.2. Схема электропривода приведена на рис. 3.12, двигатель имеет данные, представленные в задаче 3.7. Суммарный момент инерции электропривода /=0,7 кгм 2 , момент нагрузки равен номинальному моменту. Определить соотношение сопротивлений пускового резистора Ял] и обмотки ротора Я2, при котором пусковой момент двигателя будет равен максимальному (критическому), и выдержку реле времени.
Рассчитываем величину критического скольжения двигателя на естественной характеристике, используя его паспортные данные:
Находим требуемое соотношение сопротивлений, учитывая, что на искусственной характеристике при заданном условии критическое скольжение sKp и = 1:
Определяем величину критического момента двигателя:
Принимая искусственную характеристику двигателя в первом квадранте линейной и полагая момент переключения на 15% превышающим номинальный момент, оценим механическую постоянную времени и выдержку реле времени:
Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель)
Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель) — это низковольтное электромагнитное (электромеханическое) комбинированное устройство распределения и управления, предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Пускатель представляет собой контактор, комплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.
Категории применения пускателей
a) Контакторы переменного тока
- АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка;
- АС-2 – пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением;
- АС-3 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке;
- АС-4 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей. Торможение противовключением.
б) Контакторы постоянного тока
- ДС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка;
- ДС-2 – пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения;
- ДС-3 – пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора;
- ДС-4 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения;
- ДС-5 — пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.
Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя
На рис. 1 показана электрическая принципиальная схема включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.
Рис 1. Схема включения нереверсивного магнитного пускателя
электрическая принципиальная
Принцип действия схемы включения нереверсивного магнитного пускателя
Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт, что создаст параллельную цепь питания катушки магнитного пускателя. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то магнитный пускатель отключается и его вспомогательный контакт размыкается.
Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют управление с использованием магнитных пускателей.
Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки магнитного пускателя.
Схема подключения реверсивного магнитного пускателя
В том случае, когда необходимо использовать два направления вращения электродвигателя, применяют реверсивный магнитный пускатель, принципиальная схема которого изображена на рис.2.
Рис. 2. Схемы включения реверсивного магнитного пускателя
Принцип действия схем включения реверсивного магнитного пускателя
Для изменения направления вращения асинхронного электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз статорной обмотки.
В реверсивном магнитном пускателе используют два контактора: КМ1 и КМ2. Из схемы видно, что при случайном одновременном включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет короткое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой.
Если после нажатия кнопки SB3 «Вперед» к включения контактора КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст питание в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электродвигателя.
Полезные ссылки
Практическая работа №13 Управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором | Учебно-методический материал:
Практическая работа №13
Управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
Цель работы: ознакомиться с устройством асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором; изучить методику испытания электродвигателя;
Оборудование: лабораторный стенд, электроизмерительные приборы, материалы
Приборы и инструмент: отвертка, кусачики, тестер.
Основные понятия и определения
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 10.1. и 10.2) состоит из следующих основных частей: статор с трехфазной обмоткой, ротор с короткозамкнутой обмоткой и остов. Обмотка ротора выполнена бесконтактной (она не соединена ни с какой внешней цепью), что определяет высокую надежность такого двигателя.
Магнитная система.Асинхронная машина в отличие от машины постоянного тока не имеет явно выраженных полюсов. Такую магнитную систему называютнеявнополюсной. Число полюсов в машине определяется числом катушек в обмотке статора и схемой их соединения. Вчетырехполюсной машине (рис. 10.3) магнитная система состоит из четырех одинаковых ветвей, по каждой из которых проходит половина магнитного потока Фп одного полюса, в двухполюсной машине таких ветвей две, вшестиполюсной — шесть и т. д. Так как через все элементы магнитной системы проходит переменный магнитный поток, то не только ротор 1, нои статор 2 выполняют из листов электротехнической стали (рис. 10.4), изолированных один от другого изоляционной лаковой пленкой, окалиной и пр. В результате этого уменьшается вредное действие вихревых токов, возникающих в стали статора и ротора при вращении магнитного поля. Листы статора и ротора имеют пазы открытой, полузакрытой или закрытой формы, в которых располагаются проводники соответствующих обмоток. В статоре чаще всего применяют полузакрытые пазы прямоугольной или овальной формы, в машинах большой мощности — открытые пазы прямоугольной формы.
Рис. 10.1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: 1 — остов; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — стержни обмотки ротора; 5 — подшипниковый щит; 6 — вентиляционные лопатки ротора; 7 — вентилятор; 8 — коробка выводов
Рис. 10.2. Электрическая схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (а) и его условное графическое изображение (б): 1 — статор; 2 — ротор
Рис. 10.3. Магнитное поле четырехполюсной асинхронной машины
Рис. 10.4. Листы ротора (а) и статора (б)
Рис. 10.5. Пакет собранного статора (а) и статор с обмоткой (б)
Сердечник статора 1 (рис. 10.5, а) запрессовывают в литой остов 3 и укрепляют стопорными винтами. Сердечник ротора напрессовывают на вал ротора, который вращается в шариковых подшипниках, установленных в двух подшипниковых щитах. Воздушный зазор между статором и ротором имеет минимальный размер, допускаемый с точки зрения точности сборки и механической жесткости конструкции. В двигателях малой и средней мощности воздушный зазор обычно составляет несколько десятых миллиметра. Такой зазор обеспечивает уменьшение магнитного сопротивления магнитной цепи машины, а следовательно, и уменьшение намагничивающего тока, требуемого для создания в двигателе магнитного потока. Снижение намагничивающего тока позволяет повысить коэффициент мощности двигателя.
Обмотка статора. Она выполнена в виде ряда катушек из проволоки круглого или прямоугольного сечения. Проводники, находящиеся в пазах, соединяются, образуя ряд катушек 2 (рис. 10.5,б). Катушки разбивают на одинаковые группы по числу фаз, которые располагают симметрично вдоль окружности статора (рис. 10.6, а) или ротора. В каждой такой группе все катушки электрически соединяются, образуя одну фазу обмотки, т. е. отдельную электрическую цепь. При больших значениях фазного тока или при необходимости переключения отдельных катушек фазы могут иметь несколько параллельных ветвей. Простейшим элементом обмотки является виток (рис. 10.6,б), состоящий из двух проводников 1 и 2, размещенных в пазах, находящихся друг от друга на некотором расстоянии -у. Это расстояние приблизительно равно одному полюсному делению т, под которым понимают длину дуги, соответствующую одному полюсу.
Рис. 10.6. Расположение катушек трехфазной обмотки на статоре асинхронного двигателя (а) и виток из двух проводников (б)
Обычно витки, образованные проводниками, лежащими в одних и тех же пазах, объединяют в одну или две катушки. Иногда их называют секциями. Их укладывают таким образом, что в каждом пазу размещается одна сторона катушки или две стороны — одна над другой. В соответствии с этим различают одно- и двухслойные обмотки. Основным параметром, определяющим распределение обмотки по пазам, является число пазов q на полюс и фазу.
В обмотке статора двухполюсного двигателя (см. рис. 10.6, а) каждая фаза (А-Х; B-Y; C-Z) состоит из трех катушек, стороны которых расположены в трех смежных пазах, т. е. q = 3. Обычно q > 1, такая обмотка называется распределенной.
Наибольшее распространение получили двухслойные распределенные обмотки. Их секции 1 (рис. 10.7, а) укладывают в пазы 2 статора в два слоя. Проводники обмотки статора укрепляют в пазах текстолитовыми клиньями 5 (рис. 10.7,б), которые закладывают у головок зубцов.
Стенки паза покрывают листовым изоляционным материалом 4 (электрокартоном, лакотканью и пр.). Проводники, лежащие в пазах, соединяют друг с другом соответствующим образом с торцовых сторон машины. Соединяющие их провода называют лобовыми частями. Так как лобовые части не принимают участия в индуцировании э. д. с, их выполняют как можно короче.
Отдельные катушки обмотки статора могут соединяться «звездой» или «треугольником». Начала и концы обмоток каждой фазы выводят к шести зажимам двигателя.
Обмотка ротора. Обмотка ротора выполнена в виде беличьей клетки (рис. 10.8,а). Она сделана из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами (рис. 10.8,б). Стержни этой обмотки вставляют в пазы ротора без какой-либо изоляции, так как напряжение в короткозамкнутой обмотке ротора равно нулю.
Рис. 10.7. Двухслойная обмотка статора асинхронного двигателя: 1 — секция; 2 — паз; 3 — проводник; 4 — изоляционный материал; 5 — клин; 6 — зубец
Рис. 10.8. Короткозамкнутый ротор: а — беличья клетка; б — ротор с беличьей клеткой из стержней; в — ротор с литой беличьей клеткой; 1 — короткозамыкающие кольца; 2— стержни; 3— вал; 4 — сердечник ротора; 5 — вентиляционные лопасти; 6 — стержни литой клетки
Пазы короткозамкнутого ротора обычно выполняют полузакрытыми, а в машинах малой мощности — закрытыми (паз имеет стальной ободок, отделяющий его от воздушного зазора). Такая форма паза позволяет хорошо укрепить проводники обмотки ротора, хотя и несколько увеличивает ее индуктивное сопротивление.
В двигателях мощностью до 100 кВт стержни беличьей клетки обычно получают путем заливки расплавленного алюминия в пазы сердечника ротора (рис. 10.8, в). Вместе со стержнями беличьей клетки отливают и соединяющие их торцовые короткозамыкающие кольца.
Для этой цели пригоден алюминий, так как он обладает малой плотностью, достаточно высокой электропроводностью и легко плавится.
Обычно двигатели имеют вентиляторы, насаженные на вал ротора. Они осуществляют принудительную вентиляцию нагретых частей машины (обмоток и стали статора и ротора), позволяя получить от двигателя большую мощность. В двигателях с короткозамкнутым ротором лопасти вентилятора часто отливают совместно с боковыми кольцами беличьей клетки (см. рис. 256, в).
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором просты по конструкции, надежны в эксплуатации. Их широко применяют для привода металлообрабатывающих станков и других устройств, которые начинают работать без нагрузки. Однако сравнительно малый пусковой момент у этих двигателей и большой пусковой ток не позволяют использовать их для привода таких машин и механизмов, которые должны пускаться в ход сразу под большой нагрузкой (с большим пусковым моментом). К таким машинам относятся грузоподъемные устройства, компрессоры и др.
Двигатели с повышенным пусковым моментом.Короткозамкнутые асинхронные двигатели с повышенным пусковым моментом имеют специальную конструкцию ротора (обозначаются АП). К ним относятся двигатели с двойной беличьей клеткой и двигатели с глубокими пазами.
Ротор 3 (рис. 10.9,а) двигателя с двойной беличьей клеткой имеет две короткозамкнутые обмотки. Наружная клетка 1 является пусковой. Она обладает большим активным и малым реактивным сопротивлениями. Внутренняя клетка 2 является основной обмоткой ротора; она, наоборот, обладает незначительным активным и большим реактивным сопротивлениями. В начальный момент пуска ток проходит, главным образом, по наружной клетке, которая создает значительный вращающий момент. По мере увеличения частоты вращения ток переходит во внутреннюю клетку, и по окончании процесса пуска машина работает как обычный короткозамкнутый двигатель с одной (внутренней) клеткой. Вытеснение тока в наружную клетку в начальный момент пуска объясняется действием, э. д. с. самоиндукции, индуцируемой в проводниках ротора. Чем ниже расположен в пазу проводник, тем большим магнитным потоком рассеяния 6 он охватывается и тем большая э. д. с. самоиндукции в нем индуцируется (рис. 10.9, в), следовательно, тем большее он будет иметь индуктивное сопротивление.
Вытеснение тока в верхние проводники ротора сильно сказывается при неподвижном роторе, когда частота тока, индуцируемого в обеих клетках ротора, велика. При этом индуктивные сопротивления обеих клеток значительно больше активных и ток распределяется между ними обратно пропорционально их индуктивным сопротивлениям, т. е. проходит в основном по наружной клетке с большим активным сопротивлением.
По мере возрастания частоты вращения ротора частота тока в нем будет уменьшаться (вращающееся магнитное поле будут пересекать проводники ротора с меньшей частотой), и ток начнет проходить по обеим клеткам в соответствии с их активными сопротивлениями, т. е., главным образом, через внутреннюю клетку.
Таким образом, процесс пуска двигателя с двойной беличьей клеткой имеет сходство с процессом пуска асинхронного двигателя с фазным ротором, когда в начале пуска в цепь обмотки ротора вводится добавочное активное сопротивление (пусковой реостат), а по мере разгона это сопротивление выводится. Точно так же и в рассматриваемом двигателе ток в начале пуска проходит по наружной клетке с большим активным сопротивлением, а затем по мере разгона постепенно переходит во внутреннюю клетку с малым активным сопротивлением.
Рис. 10.9. Конструкция роторов асинхронных двигателей с повышенным пусковым моментом: с двойной беличьей клеткой (а), с глубокими пазами (б) и разрезы их пазов (в и г)
Для повышения активного сопротивления пусковой клетки стержни ее изготовляют из маргацовистой латуни или бронзы. Стержни рабочей клетки выполняют из меди, обладающей малым удельным сопротивлением, причем площадь поперечного сечения их больше, чем у пусковой клетки. В результате этого активное сопротивление пусковой клетки увеличивается в 4—5 раз по сравнению с рабочей. Между стержнями обеих клеток имеется узкая щель 5, размеры которой определяют индуктивность рабочей клетки. Двухклеточный двигатель на 20—30% дороже короткозамкнутого двигателя обычной конструкции. Для упрощения технологии изготовления ротора двухклеточные двигатели небольшой и средней мощности выполняют с литой алюминиевой клеткой.
Действие двигателей с глубокими пазами (рис. 10.9, б) также основано на использовании явления вытеснения тока. В этих двигателях стержни 4 беличьей клетки выполнены в виде узких медных шин, заложенных в глубокие пазы ротора 3 (высота паза в 10— 12 раз больше его ширины). Нижние слои стержней, расположенные дальше от поверхности ротора, охватываются значительно большим числом магнитных линий потока рассеяния 6, чем верхние (рис. 10.9,г), поэтому они имеют во много раз большую индуктивность. В начале пуска в результате увеличенного индуктивного сопротивления нижних частей стержней ток проходит, главным образом, по их верхним частям. При этом используется только небольшая часть поперечного сечения каждого стержня, что приводит к увеличению его активного сопротивления, а следовательно, и к возрастанию активного сопротивления всей обмотки ротора.
При увеличении частоты вращения ротора вытеснение тока в верхние части стержней уменьшается (по той же причине, что и в двигателе с двойной беличьей клеткой), и после окончания пуска ток равномерно распределяется по площади их поперечного сечения.
Порядок проведения работы
1. В данной работе исследуется асинхронный электродвигатель переменного тока М1 (см. рис. 10.10). При выключенном стенде с помощью измерительных приборов производится замер сопротивлений обмоток статора электродвигателя (тестером) и сопротивлений изоляции измеряется мегометром или при его отсутствии с помощью тестера и сравнивается с требуемыми.
Рис. 10.10.
2. Для проверки параметров работы на холостом ходу смонтировать схему управления двигателем по рис. 10.11.
Рис. 10.11.
3. Проверить правильность монтажа при помощи тестера. После проверки схемы преподавателем запитать стенд от сети и подать в схему напряжение (поочередно включить сетевой выключатель стенда, затем автомат QF1). Проверить работу схемы. Нажатием черной кнопки кнопочного поста SB1 запустить двигатель. Замерить ток двигателя и его скорость. Остановка двигателя производится нажатием красной кнопки поста SB1. Записать показания приборов.
Эти значения должны соответствовать паспортным значениям.
4. Сделать вывод о проделанной работе. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
- Каков принцип работы двигателя переменного тока.
- В чем преимущества двигателей переменного тока по сравнению с двигателями постоянного тока.
- Каково основное отличие характеристик двигателей переменного тока от двигателей постоянного тока.
Тиристорное управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
Для
управления асинхронным двигателем могут использоваться тиристоры в
сочетании с релейно-контакторными аппаратами. Тиристоры применяются в
качестве силовых элементов и включаются в статорную цепь,
релейно-контакторные аппараты включаются в цепь управления. Используя
тиристоры в качестве силовых коммутаторов, можно на статор при пуске
подавать напряжение от нуля до номинального значения, ограничивать токи и
моменты двигателя, осуществлять эффективное торможение либо шаговый
режим работы …
Для управления асинхронным двигателем могут использоваться тиристоры в сочетании с релейно-контакторными аппаратами. Тиристоры применяются в качестве силовых элементов и включаются в статорную цепь, релейно-контакторные аппараты включаются в цепь управления.
Используя тиристоры в качестве силовых коммутаторов, можно на статор при пуске подавать напряжение от нуля до номинального значения, ограничивать токи и моменты двигателя, осуществлять эффективное торможение либо шаговый режим работы. Такая схема приведена на рис. 1.
Силовая часть схемы состоит из группы тиристоров VS1…VS4, включенных встречно-параллельно в фазы А и С. Между фазами А и В включен короткозамыкающий тиристор VS5. Схема состоит из силовой цепи (рис. 1, а), цепи управления (рис. 1, б) и блока управления тиристорами — БУ (рис. 1, в).
Для пуска двигателя включается автоматический выключатель QF, нажимается кнопка SB1 «Пуск», в результате чего включаются контакторы КМ1 и КМ2. На управляющие электроды тиристоров VS1…VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К статору двигателя прикладывается пониженное напряжение, что приводит к снижению пускового тока и пускового момента.
Рис. 1. Тиристорное управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
Размыкающий контакт КМ1 отключает реле KV1 с выдержкой времени, которая определяется резистором R7 и конденсатором С4. Размыкающими контактами реле KV1 шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления, и на статор подается полное напряжение сети.
Для торможения нажимается кнопка SB2 «Стоп». Схема управления теряет питание, отключаются тиристоры VS1…VS4. Это приводит к тому, что на период торможения включается реле KV2 за счет энергии, запасенной конденсатором С5, и своими контактами включает тиристоры VS2 и VS5. Через фазы А и В статора проходит постоянный ток, который регулируется резисторами R1 и R3. Обеспечивается эффективное динамическое торможение.
10.12.2016 Без рубрики
Пусковые трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором
ЦЕЛИ
• указать назначение поперечного магнитного пускового выключателя.
• описать основную конструкцию и работу поперечной стартер.
• укажите номинальные характеристики предохранителей максимального размера, необходимые для обеспечения защита от пуска двигателей в различных группах кодовой маркировки.
• опишите, что подразумевается под защитой от перегрузки.
• Нарисуйте схему соединений для поперечного магнитного пускателя. с возможностью реверсирования.
Двигатели переменного тока не требуют сложного пускового оборудования. которые должны использоваться с двигателями постоянного тока. Самый трехфазный, беличья клетка асинхронные двигатели мощностью до 10 лошадиных сил подключаются напрямую по полному линейному напряжению. В некоторых случаях двигатели с номинальными характеристиками выше более 10 лошадиных сил также могут быть подключены напрямую через всю линию Напряжение.Поперечный пуск обычно осуществляется с помощью магнитного пусковой выключатель, управляемый с кнопочного поста.
Электрика регулярно вызывают для установки и обслуживания магнитных стартеры двигателя. Поэтому электрик должен хорошо разбираться в подключения, работы и устранения неисправностей этих пускателей. В Национальный электрический кодекс (NEC) предоставляет информацию о запуске и работе. защита от перегрузки для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.Комплексный изучение моторных регуляторов рассматривается в другом месте на этом веб-сайте.
НАПРЯЖЕННЫЙ МАГНИТНЫЙ СТАРТЕР
В простейшем пусковом устройстве трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором подключается к полному линейному напряжению для работы в одном направлении вращение. Магнитный выключатель, используемый для запуска, имеет три тяжелых контакта, один вспомогательный контакт, три реле перегрузки двигателя и рабочая катушка. Магнитный выключатель называется пускателем двигателя, если он имеет защиту от перегрузки.Старые пускатели двигателей, уже находящиеся в эксплуатации, могли использовать два реле перегрузки. Национальным электротехническим кодексом теперь требуется три реле перегрузки. в новых установках.
Схема подключения типичного поперечного магнитного пускателя показана с током 1 А. Три тяжелых контакта находятся в трех линейных выводах. питание мотора. Вспомогательный контакт действует как уплотнительный контур вокруг нормально разомкнутую кнопку пуска при работающем двигателе. Как результат, реле остается под напряжением после отпускания кнопки пуска.Четыре Контакты линейного магнитного пускателя работают от магнитного Катушка стартера управляется с помощью кнопочной станции, как показано на 1 Б.
ill 2A показывает типичную кнопочную станцию. Размещены две кнопки в штампованном стальном ящике. Кнопка пуска нормально разомкнута, а кнопка останова кнопка нормально замкнута, как показано на схеме (2 B).
ЗАЩИТА ЗАПУСКА (ЗАЩИТА ОТВЕТСТВЕННЫХ ЦЕПЕЙ)
В fgr1A выключатель с номинальным двигателем установлен перед магнитный пускатель.Выключатель безопасности — трехполюсный, одноходовой, закрытый. выключатель. Он имеет быстродействующую пружину и работает от внешнего источника. Выключатель цепи двигателя содержит три патронных предохранителя, которые служат пусковая защита двигателя. Эти предохранители должны иметь достаточное способность выдерживать пусковой скачок тока на двигатель. Предохранители защитить установку от возможных повреждений в результате неисправности проводка или неисправности обмоток двигателя. Эта комбинация может быть доступна в одном корпусе (3).(См. Статью 430 NEC.)
Вкратце, Национальный электротехнический кодекс дает следующую информацию по пусковой защите асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
1. Предохранители максимального размера, разрешенные для защиты двигателей, рассчитаны на 300 процентов от тока полной нагрузки двигателя для плавких предохранителей без выдержки времени и 175 процентов для предохранителей с выдержкой времени.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если требуемый размер предохранителя определяется путем применения указанных процентов не соответствует стандартным размерам имеющихся предохранителей, и если указанной защиты от перегрузки по току недостаточно, чтобы справиться с пусковой ток двигателя, а затем предохранитель следующего более высокого номинала может быть использовано.Размер предохранителя ни в коем случае не может превышать 400 процентов полной нагрузки. ток двигателя для предохранителей без выдержки времени и 225 процентов полной нагрузки ток для предохранителей с выдержкой времени. (См. Национальный электротехнический кодекс.)
ил. 1A: Схема подключения тонкого магнитного
стартер.
ил. 1B: Элементарная схема цепи управления для
стартер
ил. 2А: Старт-стопный пост управления общего назначения.
ил. 2B: A кнопочная станция и схема подключения.
ил. 3 : Комбинированный пускатель с плавким выключателем
Система маркировки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором была разработана Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA). Обратите внимание, что предохранители, используемые для защиты двигателей с разными буквенными обозначениями варьируется от 150 до 300 процентов от номинального тока полной нагрузки, Таблица NEC 430-152.Разница заключается в скачках пускового тока и обусловлена различиями в конструкции и конструкции ротора.
Роторы имеют разные характеристики. Ill 4 шоу различные типы конструкции ротора и соответствующие буквенные обозначения. Также указано применение двигателей с этими буквенными обозначениями. В конструкция ротора влияет на количество тока, необходимого для производства магнитное поле ротора. Буквенный код A имеет высокий пусковой крутящий момент и относительно низкий пусковой ток.Таблица кодовой книги 430-7 (b) будет указывать на то, что кодовая буква Двигатель будет иметь меньшую кВА с заторможенным ротором, чем другие моторы. Этот расчет показывает, что пусковой ток для такое же напряжение для двигателя с кодом. Таблица в 4 дает некоторые общие категории двигателей. От A, B до E, от F до V.
Магнитный пускатель переменного тока показан на рисунке 5. Пускатель состоит из силовые контакты, которые используются для размыкания и замыкания цепи двигателя. Когда переменный ток подается на магнитную катушку, магнит замыкает контакты и подключает сетевое питание к мощности двигателя.Помимо подключения сетевое питание, магнитный пускатель имеет надстройку внизу для обеспечения защиты от перегрузки. См. Блок 16 для получения подробной информации работа магнитного пускателя.
Пример 1 . Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с кодовая буква F на паспортной табличке рассчитана на 5 л.с., 230 вольт. В соответствии в соответствии с Национальными правилами установки электрооборудования, этот двигатель имеет ток полной нагрузки на клемма 15,2 ампера.Стартовая защита не должна превышать 300 процент от номинального тока для двигателей с короткозамкнутым ротором без выдержки времени предохранители. Таким образом, пусковая защита составляет 15,2 х 3 = 45,6 ампера.
ил. 4 Различные типы пластин ротора:
Этот тип двигателя имеет ротор с высоким сопротивлением и небольшими стержнями ротора. поверхность ротора. двигатель th2s имеет высокий пусковой крутящий момент и низкий пусковой Текущий. Области применения : ножницы по металлу.Пробивные прессы и по металлу волочильное оборудование
Этот тип двигателя имеет ротор с высоким реактивным сопротивлением и низким сопротивлением.
Этот двигатель имеет относительно низкий пусковой ток и только хороший пуск. крутящий момент. Он имеет более крупные проводники глубоко в железе ротора. Приложения : мотор-генераторные установки, вентиляторы, воздуходувки, центробежные насосы или любое другое применение где не требуется высокий пусковой крутящий момент.
Этот тип двигателя имеет относительно низкое сопротивление и низкую индуктивность. ротор.Этот двигатель имеет высокий пусковой ток и хороший пусковой момент. Он имеет большие проводники у поверхности ротора.
Области применения : мотор-генераторные установки, вентиляторы, нагнетатели, центробежные. насосы или любое другое приложение, в котором не требуется высокий пусковой крутящий момент.
ил. 5: A) Магнитный пускатель включает контактор и устройство защиты от перегрузки.
раздел. B) Реверсивный магнитный пускатель переменного тока. Элементарная схема
стартера показано на рисунке 8 ниже.
Поскольку невозможно получить предохранитель на 45,6 А (см. Раздел 240-6 NEC), Далее следует использовать предохранитель большего размера (50 ампер). Для параллельной цепи двигателя защиты, ток двигателя указан в соответствующей таблице национального стандарта. Следует использовать электрические правила. Ток полной нагрузки, указанный на паспортная табличка двигателя, не используется для этой цели.
ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ
Во многих пускателях двигателей, установленных в США, используются пускатели теплового типа. сборка перегрузки.Узел обычно располагается под контактором и присоединяется непосредственно к магнитному контактору. Мониторинг перегрузки Система предназначена для измерения силы тока, протекающего к двигателю. через контактор. Это делается путем подключения термодатчиков, называемых нагреватели последовательно с током двигателя. Нагреватели рассчитаны на производство определенное количество тепла с заданным током через них. Они есть откалиброван, чтобы вызвать размыкание термического переключателя при длительном нагревать.Тепло вызвано слишком большим током, протекающим к двигателю, что указывает на двигатель заклинивает или работает слишком сильно и перегружен. Тепловой датчики различны, как показано на 6. Датчики нагревателя с изображены соответствующие реле отключения-перегрузки. Национальный электротехнический кодекс требует использования трех блоков тепловой перегрузки в качестве защиты от перегрузки. Хотя для новых установок требуется три реле перегрузки, электрик будет работать на многих старых установках, у которых есть только два реле перегрузки.Они были установлены до того, как стали требоваться три реле перегрузки. эффективный. Блок реле перегрузки может состоять из трех отдельных блоков, или общий блок, содержащий три нагревателя и только один выключатель контактный блок, реагирующий от любого из нагревателей.
Эти перегрузочные нагреватели изготовлены из специального сплава. Ток двигателя через эти устройства генерируется тепло. В одном виде небольшой биметаллический полоса расположена рядом с каждым из двух блоков нагревателя.Когда перегрузка на двигателе продолжается примерно от одной до двух минут, чрезмерное тепло, выделяемое нагревательными элементами, вызывает биметаллический полосы для расширения. Поскольку каждая биметаллическая полоса расширяется, это вызывает обычно замкнутые контакты в цепи управления разомкнуты. Обмотка главного реле обесточивает и отключает двигатель, открывая главный и вспомогательный контакты. Также обычно используются плавящиеся сплавы с перегрузкой (ванны для припоя). Тепло, выделяемое при перегрузке, расплавляет ванну с припоем и освобождает трещотку. который размыкает контакты цепи управления.Предусмотрено множество пускателей двигателей. с электронными реле перегрузки. Датчики на самом деле являются трансформаторами тока. которые измеряют точный ток, протекающий к двигателю, и обеспечивают сигнал отключения магнитного пускателя, если ток слишком велик длинный.
ил. 6 Реле тепловой перегрузки. Показан биметаллический диск,
стиль плавления сплава и биметаллическая лента. НАГРЕВАТЕЛЬ: БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИСК, ПЛАВЛЕНИЕ
СПЛАВ, ПЛАВИЛЬНЫЙ СПЛАВ
Перед перезапуском двигателя на кнопочной станции происходит перегрузка. контактам в цепи управления необходимо дать остыть перед повторным включением. (сброс настроек).При нажатии кнопки сброса в магнитном пускателе контакты перегрузки в цепи управления сбрасываются в нормально замкнутые должность. Затем двигателем можно управлять с кнопочной станции.
Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы защита от перегрузки в каждой фазе быть рассчитанным не более чем на 125 процентов от тока полной нагрузки номинальное значение для двигателей, которые имеют маркировку с превышением температуры не более более 40 градусов Цельсия (см. статью 430 NEC, часть C).
Пример 2. Использование номинального тока двигателя при полной нагрузке, указанного на паспортной табличке. данные, определить максимальную токовую защиту для трехфазной, 5 л.с., Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 230 В с номинальным током полной нагрузки 14,5 ампер и повышение температуры на 40 градусов по Цельсию. Пробег Максимальная токовая защита составляет 14,5 х 1,25 = 18,1 ампер.
Для этого двигателя блоки защиты от перегрузки нагревателя рассчитаны на отключение при 18,5 ампер. требуется для магнитного пускателя.Где так выбрано реле перегрузки недостаточно для запуска этого двигателя, следующее реле перегрузки большего размера разрешено, но не должно превышать 140 процентов от тока полной нагрузки двигателя. рейтинг. Фактические токи двигателя, указанные на паспортной табличке, используются для определения защита нагрузки.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОНТАКТЫ
В дополнение к стандартным контактам пускатель может быть снабжен внешними присоединенные вспомогательные контакты, иногда называемые электрическими блокировками (7).Эти вспомогательные контакты могут использоваться в дополнение к удерживающим контактам. контакты цепи, а также главные или силовые контакты, на которых установлен двигатель. Текущий. Вспомогательные контакты рассчитаны только на токи цепи управления. 0-15 ампер, немоторные токи. Доступны версии либо с нормально разомкнутые или нормально замкнутые контакты. Среди широкого спектра приложений, вспомогательные контакты используются для:
• управлять другими магнитными устройствами, если требуется последовательная работа.
• электрически предотвратить подачу питания на другой контроллер в то же время (например, при обратном пуске), называемое блокировкой.
• замыкающие и размыкающие цепи показывающих или сигнальных устройств, например, пилота. огни, колокольчики или другие сигналы.
Вспомогательные контакты упакованы в виде набора и могут быть легко добавлены в поле.
МАГИСТРАЛЬНЫЙ СТАРТЕР ДВИГАТЕЛЯ С РЕВЕРСИВНОЙ ВОЗМОЖНОСТЬЮ
Направление вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором должно быть изменено на противоположное. для некоторых промышленных применений.Чтобы изменить направление вращения трехфазных двигателей меняют местами любые два из трех линейных проводов.
ил. 7: Выключатель электрической блокировки (вспомогательные контакты)
контрольные огни в этой цепи.
ил. 8 — это простая электрическая схема пускателя двигателя, имеющего возможность реверсирования. Когда три контакта обратного питания замкнуты, последовательность фаз на клеммах двигателя отличается от того, когда три силовых передних контакта замкнуты.Подача двух проводов к двигателю меняются местами, когда замыкаются три обратных силовых контакта.
Схема управления имеет кнопочную станцию с кнопками вперед, назад, и остановить толчок. Схема управления требует механического и электрического система блокировки, обеспечиваемая кнопками. Электрическая блокировка означает, что если одно из устройств в цепи управления находится под напряжением, цепь ко второму устройству разомкнута и не может быть замкнута до первого устройство отключено.Механические блокировки показаны пунктирными линиями в 8 используются между катушками прямого и обратного хода и кнопками.
Обратите внимание на 8, что когда нажимается передняя кнопка, она ломается. контактирует с выводами 4 и 5, размыкая цепь обратной катушки, и замыкает контакт между контактами клеммы размыкается. Поскольку кнопка реверса нажав дальше, он замыкает контакт между клеммами 5 и 6 и подает напряжение на катушку R. Теперь все обратные контакты замкнуты, и двигатель вращается. в обратном направлении.Если кнопка остановки нажата, контакт между клеммы 3 и 4 разомкнуты, цепь управления прервана, и двигатель отключен от трехфазного источника. Национальная электротехническая Применяемые нормативные требования для защиты от пуска и работы от перегрузки к пускателю двигателя с поперечной цепью также относятся к пускателю этого типа.
ill 8 и 9 — это фактически один и тот же контроллер мотора. больной 8 изображена на элементарной схеме. Он имеет цепь управления в схематический стиль, который показывает электрическую взаимосвязь компонентов.На нем показан силовой контакт магнитного пускателя под схемой и электрическая взаимосвязь компонентов управления двигателем. больной 9 показаны те же компоненты, но в приблизительном физическом расположении. компонентов. Такой стиль оттаивания называется монтажной схемой. Многие Электрики находят, что проще подключить панель по электрической схеме поскольку он показывает физическое местоположение, а также общую проводку. Многие электрики легче найти неисправность с помощью схематической или элементарной схемы, поскольку он более четко показывает электрическую последовательность работы.Это важно что вы умеете читать оба типа рисунков и уметь передавать от одного к другому.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ РЕВЕРСИВНОГО БАРАБАНА
Реверсивный переключатель барабана (10A) может использоваться для изменения направления вращения. вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Двигатель запускается в прямом направлении перемещением ручки переключатель реверсирования барабана из выключенного положения в переднее (F) положение. Подключения для этого барабанного контроллера как в прямом, так и в обратном направлении. позиции показаны в 11.В переднем положении переключатель соединяет линию 1 с клеммой 1 двигателя, линию 2 с клеммой 2 двигателя и линию 3 к клемме двигателя 3.
Для изменения направления вращения рукоятка барабанного переключателя перемещается. в обратное (R) положение. В обратном положении линия 1 все еще подключена к клемме двигателя 1. Однако линия 2 теперь подключена к клемме двигателя. 3, а линия 3 подключена к клемме двигателя 2. Когда ручка барабанный переключатель переведен в положение выключения, все три линейных провода отключены от мотора.
ил. 9 : Панель или электрическая схема поперечного магнитного
стартер с возможностью реверса.
ил. 10 A) Реверсивный барабанный переключатель B) Бакелитовая секция
барабанный переключатель C) Бакелитовая секция со снятой крышкой.
ил. 11 Разъемы для реверсивного переключателя барабана. Левый, обратный правый,
вперед.
РЕЗЮМЕ
Многие двигатели с короткозамкнутым ротором запускаются с помощью пускателя двигателя.Двигатель и параллельная цепь должны иметь защиту от короткого замыкания, например как предохранители или автоматические выключатели. Двигатель также должен иметь перегрузку при работе. защита. Эта защита обычно находится в стартере и находится в в виде нагревателей с тепловой перегрузкой и связанного с ними реле перегрузки. Реле перегрузки предназначено для размыкания цепи управления двигателем. стартер в случае продолжительной перегрузки двигателя. Моторы могут быть автоматически регулируется с помощью магнитного пускателя или может ручное управление с использованием барабанного контроллера.В любом случае трехфазный двигатель можно реверсировать, поменяв местами два из трехполюсных подключения к двигателю.
ОБЗОР / ВИКТОРИНА :
1. Для чего нужна пусковая защита трехфазного двигателя?
2. С какой целью работает защита от перегрузки для трехфазного мотор?
3. Что подразумевается под буквенным обозначением беличьей индукции? моторы?
4. Перечислите некоторые из промышленных применений индукции с короткозамкнутым ротором. двигатели с буквенным обозначением классификации A.__________
5. Перечислите некоторые из промышленных применений индукции с короткозамкнутым ротором. двигатели с кодовыми буквами от B до E. _______
6. Перечислите некоторые из промышленных применений индукции с короткозамкнутым ротором. двигатели с буквенными обозначениями от F до V. _________
7. Трехфазный двигатель (кодовая буква J) имеет номинальный ток полной нагрузки. 40 ампер и повышение температуры 40 ° C.
а. Предохранители какого максимального размера можно использовать для параллельной цепи? защита?
г.Нагреватели какого размера будут использоваться для защиты от перегрузки по току?
8. Какая максимальная пусковая защита разрешена Национальным электротехническим ведомством? Код?
Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей
Асинхронный двигатель похож на многофазный трансформатор, вторичная обмотка которого короткозамкнута. Таким образом, при нормальном напряжении питания, как в трансформаторах, начальный ток, потребляемый первичной обмоткой, на короткое время очень велик. В отличие от двигателей постоянного тока большой ток при пуске связан с отсутствием обратной ЭДС.Если асинхронный двигатель напрямую включается от источника питания, он потребляет в 5-7 раз больше тока полной нагрузки и развивает крутящий момент, который всего в 1,5-2,5 раза превышает крутящий момент полной нагрузки. Этот большой пусковой ток вызывает большое падение напряжения в линии, что может повлиять на работу других устройств, подключенных к той же линии. Следовательно, не рекомендуется запускать асинхронные двигатели более высоких мощностей (обычно выше 25 кВт) непосредственно от сети.Ниже описаны различные способы пуска асинхронных двигателей .
Пускатели прямого включения (DOL)
Небольшие трехфазные асинхронные двигатели можно запускать непосредственно от сети, что означает, что номинальное питание подается непосредственно на двигатель. Но, как упоминалось выше, здесь пусковой ток будет очень большим, обычно в 5-7 раз больше номинального тока. Пусковой крутящий момент, вероятно, будет в 1,5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Асинхронные двигатели могут быть запущены непосредственно в сети с помощью пускателя DOL, который обычно состоит из контактора и устройства защиты двигателя, такого как автоматический выключатель.Пускатель DOL состоит из контактора с катушкой, которым можно управлять с помощью кнопок пуска и останова. Когда нажимается кнопка запуска, контактор включается и замыкает все три фазы двигателя на фазы питания одновременно. Кнопка останова обесточивает контактор и отключает все три фазы, чтобы остановить двигатель.Чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в линии питания из-за большого пускового тока, пускатель прямого запуска обычно используется для двигателей мощностью менее 5 кВт.
Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором
Пусковой пусковой ток в двигателях с короткозамкнутым ротором регулируется путем подачи пониженного напряжения на статор. Эти методы иногда называют методами пониженного напряжения для запуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором . Для этого используются следующие методы:- С использованием первичных резисторов
- Автотрансформатор
- Выключатели звезда-треугольник
1. Использование первичных резисторов:
Очевидно, что первичные резисторы предназначены для снижения напряжения и подачи пониженного напряжения на статор.Учтите, пусковое напряжение снижено на 50%. Тогда по закону Ома (V = I / Z) пусковой ток также будет уменьшен на такой же процент. Из уравнения крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя, пусковой крутящий момент приблизительно пропорционален квадрату приложенного напряжения. Это означает, что если приложенное напряжение составляет 50% от номинального значения, пусковой крутящий момент будет только 25% от его нормального значения напряжения. Этот метод обычно используется для плавного пуска малых асинхронных двигателей .Не рекомендуется использовать метод пуска с резисторами первичной обмотки для двигателей с высокими требованиями к пусковому моменту.Резисторы обычно выбираются таким образом, чтобы на двигатель можно было подавать 70% номинального напряжения. Во время пуска полное сопротивление последовательно соединено с обмоткой статора и постепенно уменьшается по мере увеличения скорости двигателя. Когда двигатель достигает соответствующей скорости, сопротивления отключаются от цепи, и фазы статора подключаются непосредственно к линиям питания.
2. Автотрансформаторы:
Автотрансформаторы также известны как автостартеры. Их можно использовать как для двигателей с короткозамкнутым ротором, так и с соединением звездой или треугольником. По сути, это трехфазный понижающий трансформатор с различными ответвлениями, которые позволяют пользователю запускать двигатель, скажем, при 50%, 65% или 80% сетевого напряжения. При пуске автотрансформатора ток, потребляемый из линии питания, всегда меньше тока двигателя на величину, равную коэффициенту трансформации. Например, когда двигатель запускается с ответвлением 65%, приложенное к двигателю напряжение будет 65% от линейного напряжения, а приложенный ток будет 65% от начального значения линейного напряжения, а линейный ток будет 65. % от 65% (т.е. 42%) от начального значения сетевого напряжения. Эта разница между линейным током и током двигателя связана с действием трансформатора. Внутренние соединения автозапуска показаны на рисунке. При запуске переключатель находится в положении «пуск», и на статор подается пониженное напряжение (которое выбирается с помощью ответвителя). Когда двигатель набирает подходящую скорость, скажем, до 80% от его номинальной скорости, автотрансформатор автоматически отключается от цепи, когда переключатель переходит в положение «работа».Переключатель, изменяющий соединение из положения пуска в положение пуска, может быть типа воздушного прерывателя (малые двигатели) или масляного (большие двигатели) типа. Также предусмотрены условия для обесточивания и перегрузки с цепями выдержки времени на автостартере.
3. Пускатель звезда-треугольник:
Этот метод используется в двигателях, которые предназначены для работы на статоре, соединенном треугольником. Двухпозиционный переключатель используется для соединения обмотки статора по схеме звезды при пуске и по схеме треугольника при работе с нормальной скоростью. Когда обмотка статора соединена звездой, напряжение на каждой фазе двигателя будет уменьшено в 1 / (кв.3) для обмотки, соединенной треугольником. Пусковой крутящий момент будет в 1/3 раза больше, чем для обмотки, соединенной треугольником. Следовательно, пускатель со звезды на треугольник эквивалентен автотрансформатору с соотношением 1 / (квадрат 3) или пониженным напряжением на 58%.Пуск электродвигателей с фазным ротором
Электродвигатели с контактным кольцом запускаются с полным линейным напряжением, так как внешнее сопротивление может быть легко добавлено в цепь ротора с помощью контактных колец. Реостат, соединенный звездой, соединен последовательно с ротором через контактные кольца, как показано на рис.Введение сопротивления в ток ротора уменьшит пусковой ток в роторе (и, следовательно, в статоре). Кроме того, улучшается коэффициент мощности и увеличивается крутящий момент. Подключенный реостат может быть ручным или автоматическим.Поскольку введение дополнительного сопротивления в ротор улучшает пусковой момент, электродвигатели с фазным ротором могут запускаться под нагрузкой.
Вводимое внешнее сопротивление предназначено только для запуска и постепенно отключается по мере увеличения скорости двигателя.
Методы регулирования скорости асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель практически представляет собой двигатель с постоянной скоростью, что означает, что для всего диапазона нагрузок изменение скорости двигателя довольно мало.Скорость параллельного двигателя постоянного тока можно очень легко изменять с хорошим КПД, но в случае асинхронных двигателей снижение скорости сопровождается соответствующей потерей эффективности и низким коэффициентом мощности. Поскольку асинхронные двигатели широко используются, регулирование их скорости может потребоваться во многих приложениях. Различные методы управления скоростью асинхронного двигателя объясняются ниже.Регулировка скорости асинхронного двигателя со стороны статора
1. Путем изменения подаваемого напряжения:
Из уравнения крутящего момента асинхронного двигателя,Сопротивление ротора R 2 постоянно, и если скольжение s небольшое, то (sX 2 ) 2 настолько мало, что им можно пренебречь.Следовательно, T ∝ sE 2 2 , где E 2 — ЭДС, индуцированная ротором, а E 2 ∝ V
Таким образом, T ∝ sV 2 , что означает, что если подаваемое напряжение уменьшается, развиваемый крутящий момент уменьшается. Следовательно, для обеспечения того же момента нагрузки скольжение увеличивается с уменьшением напряжения, и, следовательно, скорость уменьшается. Этот метод является наиболее простым и дешевым, но используется редко, поскольку для относительно небольшого изменения скорости требуется большое изменение напряжения питания.
2. Изменяя применяемую частоту
Синхронная скорость вращающегося магнитного поля асинхронного двигателя определяется по формуле. где f = частота питания и P = количество полюсов статора.
Следовательно, синхронная скорость изменяется с изменением частоты питания. Фактическая скорость асинхронного двигателя определяется как N = Ns (1 — s) .Однако этот метод не получил широкого распространения. Его можно использовать там, где асинхронный двигатель питается от специального генератора (так что частоту можно легко изменять, изменяя скорость первичного двигателя). Кроме того, при более низкой частоте ток двигателя может стать слишком большим из-за пониженного реактивного сопротивления. А если частота превышает номинальное значение, максимальный развиваемый крутящий момент падает, а скорость увеличивается.
3. Постоянное регулирование U / F асинхронного двигателя
Это самый популярный метод управления скоростью асинхронного двигателя.Как и в описанном выше методе, если частота питания снижается при сохранении номинального напряжения питания, поток воздушного зазора будет стремиться к насыщению. Это вызовет чрезмерный ток статора и искажение магнитной волны статора. Следовательно, напряжение статора также должно быть уменьшено пропорционально частоте, чтобы поддерживать постоянный магнитный поток в воздушном зазоре. Величина потока статора пропорциональна отношению напряжения статора к частоте. Следовательно, если отношение напряжения к частоте остается постоянным, магнитный поток остается постоянным.Кроме того, при поддержании постоянного V / F развиваемый крутящий момент остается приблизительно постоянным. Этот метод дает более высокую эффективность во время выполнения. Поэтому в большинстве приводов переменного тока для управления скоростью используется метод постоянного напряжения / частоты (или метод переменного напряжения и переменной частоты). Наряду с широким диапазоном регулирования скорости, этот метод также предлагает возможность «плавного пуска».4. Изменение количества полюсов статора
Из приведенного выше уравнения синхронной скорости можно увидеть, что синхронная скорость (и, следовательно, скорость движения) может быть изменена путем изменения количества полюсов статора.Этот метод обычно используется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, поскольку ротор с короткозамкнутым ротором адаптируется к любому количеству полюсов статора. Смена полюсов статора достигается двумя или более независимыми обмотками статора, намотанными на разное количество полюсов в одинаковых пазах.Например, статор намотан с двумя 3-фазными обмотками, одна на 4 полюса, а другая на 6 полюсов.
для частоты питания 50 Гц
i) синхронная скорость при подключении 4-х полюсной обмотки, Ns = 120 * 50/4 = 1500 об / мин
ii) синхронная скорость при подключении 6-полюсной обмотки, Ns = 120 * 50/6 = 1000 об / мин
Регулировка скорости со стороны ротора:
1.Регулировка реостата ротора
Этот метод аналогичен управлению реостатом якоря параллельного двигателя постоянного тока. Но этот метод применим только к электродвигателям с фазным ротором, так как добавление внешнего сопротивления в ротор электродвигателей с короткозамкнутым ротором невозможно.2. Каскадный режим
В этом методе регулирования скорости используются два двигателя. Оба установлены на одном валу, поэтому оба работают с одинаковой скоростью. Один двигатель питается от трехфазного источника питания, а другой двигатель получает питание от наведенной ЭДС в первом двигателе через контактные кольца.Расположение показано на следующем рисунке.Двигатель A называется основным двигателем, а двигатель B — вспомогательным двигателем.
Пусть, N s1 = частота двигателя A
N s2 = частота двигателя B
P 1 = количество полюсов статора двигателя A
P 2 = количество полюсов статора двигателя B
N = скорость установки и одинаковая для обоих двигателей
f = частота питания
Теперь скольжение двигателя A, S 1 = (N s1 — N) / N s1 .
частота ЭДС, индуцированная ротором в двигателе A, f 1 = S 1 f
Теперь на вспомогательный двигатель B подается ЭДС индукции ротора
, следовательно, N s2 = (120f 1 ) / P 2 = (120S 1 f) / P 2 .
теперь ставим значение S 1 = (N s1 — N) / N s1
я.е. N = N с2 .
из приведенных выше уравнений можно получить, что
С помощью этого метода можно получить четыре различных скорости.
1. когда работает только двигатель A, соответствующая скорость = .Ns1 = 120f / P 1
2. когда работает только двигатель B, соответствующая скорость = Ns2 = 120f / P 2
3. Если выполнено коммутационное каскадирование, скорость набора = N = 120f / (P 1 + P 2 )
4. Если выполняется дифференциальное каскадирование, скорость установки = N = 120f (P 1 — P 2 )
3.Путем подачи ЭДС в цепь ротора
В этом методе скорость асинхронного двигателя регулируется путем подачи напряжения в цепь ротора. Необходимо, чтобы подаваемое напряжение (ЭДС) имело ту же частоту, что и частота скольжения. Однако ограничений по фазе вводимой ЭДС нет. Если мы подаем ЭДС, которая находится в противофазе с ЭДС, индуцированной ротором, сопротивление ротора будет увеличиваться. Если мы введем ЭДС, которая находится в фазе с ЭДС, индуцированной ротором, сопротивление ротора уменьшится.Таким образом, изменяя фазу инжектируемой ЭДС, можно управлять скоростью. Основным преимуществом этого метода является широкий диапазон регулирования скорости (как выше нормы, так и ниже нормы). ЭДС может быть введена различными методами, такими как система Крамера, система Шербиуса и т. Д.Конструкция, работа и классификация
Машина, преобразующая электрическую энергию в механическую, называется электродвигателем. Они просты по конструкции, просты в использовании, дешевы, имеют высокую эффективность, низкие эксплуатационные расходы и надежность.Трехфазные асинхронные двигатели являются одним из типов и отличаются от других типов электродвигателей. Основное отличие состоит в том, что обмотка ротора не имеет электрического подключения к какому-либо источнику питания. Необходимый ток и напряжение в цепи ротора обеспечивается индукцией от обмотки статора. Это повод назвать именно асинхронным двигателем. В этой статье описывается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который является одним из типов трехфазных асинхронных двигателей.
Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
Определение: Двигатель с короткозамкнутым ротором — это один из типов асинхронных двигателей.Чтобы вызвать движение, он укрепляет электромагнетизм. Поскольку выходной вал соединен с внутренним компонентом ротора, который имеет вид клетки. Отсюда и название беличьей клетки. Двухсторонние колпачки, то есть круглой формы, соединены стержнями ротора. Они действуют на основе ЭДС, то есть генерируемой статором. Эта ЭДС также генерируется внешним корпусом, который изготовлен из многослойных металлических листов и намотки проволоки. Двумя основными частями асинхронного двигателя любого типа являются статор и ротор. Беличья клетка — это простой метод устранения эффекта электромагнитной индукции.4-полюсный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором показан ниже.
Асинхронный двигательс короткозамкнутым ротором
Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает по принципу электромагнетизма. Когда на обмотку статора подается трехфазный переменный ток, он создает вращающееся магнитное поле (RMF) со скоростью, называемой синхронной скоростью. Этот RMF вызывает индуцирование напряжения в стержнях ротора. Итак, ток короткого замыкания протекает через него. Из-за этих токов ротора создается собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора.Теперь по принципу поле ротора начинает противодействовать своей причине. когда RMF улавливает момент ротора, ток ротора падает до нуля. Тогда не было бы относительного момента между ротором и RMF.
Следовательно, нулевая касательная сила действует на ротор и на мгновение уменьшается. После этого уменьшения момента ротора ток ротора снова индуцируется восстановлением относительного движения между RMF и ротором. Таким образом, тангенциальная сила вращения ротора восстанавливается и начинается после RMF.В этом случае ротор поддерживает постоянную скорость, которая меньше скорости RMF и синхронной скорости. Здесь разница между скоростью RMF и ротора измеряется в виде скольжения. Конечная частота ротора может быть получена умножением скольжения и частоты питания.
Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Части, необходимые для конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, включают статор, ротор, вентилятор, подшипники. Статор состоит из механически и электрически разнесенной на 120 градусов трехфазной обмотки с металлическим корпусом и сердечником.Чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением для магнитного потока, создаваемого переменным током, обмотка установлена на многослойном железном сердечнике.
Детали двигателяРотор преобразует заданную электрическую энергию в механическую мощность. Вал, сердечник, короткозамкнутые медные шины являются частями ротора. Во избежание гистерезиса и возникновения вихревых токов, приводящих к потере мощности, ротор имеет многослойное покрытие. И я для предотвращения зазубрин, проводники перекошены, что также помогает обеспечить хороший коэффициент трансформации.
Конструкция двигателя
Вентилятор, прикрепленный к задней части ротора для теплообмена, помогает поддерживать заданную температуру двигателя. Для плавного вращения в двигателе предусмотрены подшипники.
Разница между асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и асинхронными двигателями с контактным кольцом.
| Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором | Асинхронный двигатель с контактным кольцом |
| Конструкция индукционного двигателя с короткозамкнутым ротором проста и надежна. | Конструкция асинхронных двигателей с контактным кольцом требует контактных колец, щеток, устройства короткого замыкания и т. Д. |
| Этот тип двигателя имеет меньший вылет и лучший коэффициент использования пазов. | Эти двигатели имеют самый большой вылет и малый коэффициент использования пазов. |
| Стоимость и обслуживание меньше. | Стоимость дороже. |
| Более высокий КПД (для машин, не рассчитанных на высокий пусковой момент) | Низкий КПД и большие потери меди. |
| Небольшие потери в меди и лучший коэффициент мощности. | Низкий коэффициент мощности, его можно улучшить с самого начала. |
| Коэффициент охлаждения выше благодаря неизолированным концевым кольцам и наличию большего места для роторных вентиляторов. | Коэффициент охлаждения не очень эффективен. |
| Эти двигатели имеют лучшее регулирование скорости, простой запуск и низкий пусковой момент с высоким пусковым током. | Плохое регулирование скорости при работе с внешними сопротивлениями в цепи ротора.Двигателю необходимы контактные кольца, щеточный редуктор, устройство короткого замыкания, пусковые резисторы и т. Д. Возможность увеличения пускового момента за счет внешних сопротивлений в цепи ротора. |
| Низкий коэффициент мощности при запуске | Коэффициент мощности можно улучшить. |
| Нет возможности регулирования скорости. | Регулирование скорости возможно путем вставки внешних резисторов в цепь ротора. |
| Взрывозащищенный от защиты. | Взрывозащищенный от защиты. |
Классификация асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
Для удовлетворения промышленных требований используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью до 150 кВт при различных стандартных частотах, напряжениях и скоростях. В соответствии с их электрическими характеристиками эти двигатели делятся на 6 типов, как описано ниже:
Класс A
Двигатели этого типа имеют низкое сопротивление, реактивное сопротивление, скольжение и более высокий КПД при полной нагрузке.Основным недостатком является высокий пусковой ток, который в 5-8 раз превышает ток полной нагрузки при номинальном напряжении. Эти двигатели широко используются в станках малой мощности, центробежных насосах, вентиляторах, воздуходувках и т. Д.
Класс B
Эти двигатели имеют высокое реактивное сопротивление и работают в диапазоне 5–150 кВт. Эти двигатели могут быть заменены двигателями класса A для новых установок, поскольку их характеристики аналогичны двигателям класса A и имеют такой же пусковой ток. (примерно в 5 раз больше тока полной нагрузки при номинальном напряжении).
Конструкция класса C
Эти двигатели известны как двухклеточные двигатели, обеспечивающие высокий пусковой момент при низком пусковом токе. Применения двигателей класса C: привод воздушных компрессоров, конвейеров, поршневых насосов, дробилок, смесителей, больших холодильных машин и т. Д.
Тип D
Эти двигатели представляют собой двигатели с короткозамкнутым ротором и высоким сопротивлением. Следовательно, они обеспечивают высокий пусковой момент при низком пусковом токе. Эти двигатели имеют низкий КПД и ограничены возможностью приводить в действие прерывистые нагрузки, связанные с высоким ускорением и высокими ударными нагрузками, такими как штамповочные прессы, ножницы, бульдозеры, небольшие подъемники и т. Д.
Конструкция класса E
Эти двигатели работают с низким пусковым моментом, нормальным пусковым током, а также малым скольжением при номинальной нагрузке.
Конструкция класса F
Эти двигатели работают с низким пусковым моментом, низким пусковым током и нормальным скольжением.
Преимущества
Преимущества асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором заключаются в следующем.
- Простая и прочная конструкция.
- Низкие начальные затраты, а также затраты на обслуживание.
- Поддерживает постоянную скорость.
- Высокая перегрузочная способность.
- Простое пусковое устройство.
- Высокий коэффициент мощности.
- Низкие потери меди в роторе.
- Высокая эффективность.
Недостатки
К недостаткам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно отнести следующее.
- Двигатель
- Высокий пусковой ток
- Очень чувствителен к колебаниям напряжения питания
- Низкий коэффициент мощности при малых нагрузках.
- Очень сложно регулировать скорость
- Очень низкий пусковой крутящий момент из-за низкого сопротивления ротора.
Приложения
Применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором включает следующее.
- Подходит для промышленных приводов малой мощности, где не требуется регулирование скорости, например, для типографского оборудования, мукомольных заводов и других валовых приводов малой мощности.
- Центробежные насосы, вентиляторы, воздуходувки и т. Д.
- В приводных воздушных компрессорах, конвейерах, поршневых насосах, дробилках, смесителях, больших холодильных машинах и т. Д.
- Пробивные прессы, ножницы, бульдозеры, малые подъемники и т. Д.
Часто задаваемые вопросы
1) Почему он называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором?
Поскольку он имеет ротор, имеющий форму беличьей клетки, он называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.
2) В чем разница между двигателем с короткозамкнутым ротором и асинхронным двигателем?
Разница между асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и асинхронным двигателем заключается в типе ротора, который используется в конструкции.
3) Для чего нужен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
Используется для увеличения пускового момента двигателя и уменьшения времени разгона.
4) Является ли двигатель с короткозамкнутым ротором переменным или постоянным током?
Это асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.
5) Почему в двигателях используется пластина?
Для уменьшения вихревых токов в двигателях используется пластина.
Таким образом, это все об асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором — определение, работа, принцип работы, конструкция, различия между асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и контактным кольцом, классификация, преимущества, недостатки и области применения.Вот вам вопрос: «Как работают асинхронные двигатели с контактным кольцом?»
Стандартные схемы управления двигателем — журнал IAEI
Время считывания: 6 минутОднофазные и трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором нуждаются в некоторой цепи для запуска функции запуска или остановки. Обычно однофазные двигатели и трехфазные двигатели меньшей мощности могут запускаться при полном напряжении в сети. Однако трехфазные двигатели большей мощности требуют методов пуска с пониженным напряжением.
Силовые цепи и цепи управления
Обычно в управлении двигателем используются два типа цепей — цепь напряжения линии и цепь управления . Силовая цепь при пуске от сети при полном напряжении состоит из устройства защиты от сверхтоков (OCPD), будь то предохранители или автоматический выключатель; линейные проводники, заканчивающиеся на выводах L1, L2 и L3; магнитный пускатель двигателя или твердотельное устройство; и проводники нагрузки, которые заканчиваются на клеммах T1, T2 и T3.
Цепь управления состоит из компонентов лестничной диаграммы, таких как кнопки пуска и останова, катушки реле, контрольные лампы и любые другие разнообразные устройства замыкания контактов, такие как концевые выключатели, реле давления, контроллеры температуры, датчики приближения или поплавковые выключатели. Схема управления может быть дополнительно классифицирована как двухпроводная или трехпроводная в зависимости от области применения. Также важно отметить, что мощность силовой цепи рассчитана в соответствии с номинальным напряжением нагрузки двигателя: 115 В, 200 В, 230 В, 460 В или 575 В.Схема управления может работать при том же напряжении, что и силовая цепь, но также может работать и при более низких напряжениях, используя трансформатор станка для понижения напряжения до более безопасных уровней.
Схема типичной цепи запуска при полном напряжении через линию показана на рисунке 1. На этой схеме показаны как силовая цепь , так и схема управления . Обратите внимание, что схема управления представляет собой схему управления с трехпроводной лестничной схемой, которая хорошо работает с трехфазными двигателями меньшей мощности.Электроэнергетика будет иметь правила, определяющие, насколько большой двигатель может быть запущен через линию. Если мощность двигателя превышает это значение, необходимо использовать методы пуска с пониженным напряжением. Двигатели — индуктивные нагрузки; поэтому они имеют очень высокие пусковые токи в диапазоне от 2,5 до 10 раз превышающие рабочий ток двигателя при полной нагрузке. Этот чрезмерный пусковой ток, также называемый током заторможенного ротора, вызывает колебания напряжения в линиях. Вы, вероятно, наблюдали эффект броска тока всякий раз, когда свет в здании опускается при подключении оборудования HVAC.Когда этот чрезмерный пусковой ток потребляется от источника напряжения в течение нескольких секунд, он вызывает падение напряжения. Это падение напряжения означает, что для оборудования доступно более низкое напряжение; и осветительные приборы, в частности, будут мерцать.
Рисунок 1. Трехпроводное управление полным напряжением
Пускатели пониженные
Существует шесть основных типов пускателей пониженного напряжения: первичный резистор, реактор, автотрансформатор, неполная обмотка, звезда-треугольник и твердотельный. Твердотельные пускатели пониженного напряжения очень распространены, поскольку они хорошо взаимодействуют с частотно-регулируемыми приводами (VFD) и программируемыми логическими контроллерами (PLC).
Пускатели с первичным резистором используют резисторы, включенные последовательно с выводами двигателя во время функции пуска. Поскольку теперь это последовательная цепь, приложенное напряжение падает между последовательным резистором и обмоткой двигателя, вызывая более низкий пусковой ток. Реле времени управляет реле управления, контакты которого замыкают последовательные резисторы после запуска.
Пускатели реакторов работают аналогично, за исключением того, что вместо резисторов используются реакторы.Пускатели реакторов встречаются гораздо реже, чем раньше.
В пускателях автотрансформатора используются автотрансформаторы с ответвлениями, причем ответвления обычно устанавливаются на 50%, 65% от 80% доступного сетевого напряжения. Опираясь на концепцию «коэффициента трансформации» в трансформаторе, этот тип пускателя допускает меньшие токи на стороне сети, с точки зрения электросети, и большие токи на стороне нагрузки, с точки зрения двигателя во время запуска. Автотрансформатор отличается от двухобмоточного трансформатора тем, что он не обеспечивает гальванической развязки между первичной и вторичной обмотками.Повышающий автотрансформатор часто называют «повышающим» автотрансформатором, а понижающий автотрансформатор — «компенсирующим» автотрансформатором.
Помните «коэффициент трансформации» трансформатора? Когда вы смотрите на напряжение, вы полагаетесь на следующую формулу:
В первичный / В вторичный = N первичный / N вторичный
Для тока вы полагаетесь на эту формулу:
I первичный / I вторичный = N вторичный / N первичный
Давайте рассмотрим простой пример.Трансформатор на 1 кВА имеет первичную обмотку 240 В и вторичную обмотку 120 В. Первичный ток составляет 4,17 А при 240 В, а вторичный ток — 8,33 А при 120 В. Трансформатор имеет соотношение 2: 1. Напряжение понижается в два раза, а ток увеличивается в два раза. Этот принцип позволяет работать пускателю автотрансформаторного типа.
Пускатель с частичной обмоткой предназначен для работы с электродвигателем с частичной обмоткой, который имеет два набора идентичных обмоток. Вы можете использовать двигатели с двойным напряжением 230/460 В, но вы должны проявлять особую осторожность.Идея заключается в том, что двигатель 230/460 В работает от 230 В с параллельными обмотками. Следовательно, половина обмоток двигателя находится в цепи во время пуска; затем, через несколько секунд, в цепь подключается другая половина обмоток двигателя. Серьезные проблемы могут возникнуть, если схема синхронизации не подключает другую половину обмоток двигателя сразу после запуска.
Пускатель звезда-треугольник работает, позволяя двигателю запускаться по схеме «звезда», а затем работать по схеме «треугольник».Использование этой конфигурации позволяет снизить пусковой ток во время запуска при сохранении пускового момента примерно на 33%. Разомкнутый переход — важное соображение, о котором следует помнить при использовании пускателей по схеме звезда-треугольник, потому что между конфигурацией звезды для пуска и конфигурацией треугольником для работы будет промежуток времени, когда обмотки двигателя будут отключены. Пускатели с закрытым переходом преодолевают этот недостаток, но имеют гораздо более высокую стоимость.
Твердотельные пускатели часто называют пускателями с плавным пуском, потому что они используют кремниевые выпрямители (SCR) для выполнения этой задачи.Газонаполненные вакуумные лампы, называемые тиратронами, были ранней версией семейства твердотельных тиристоров, которое включает тиристоры, симисторы, диаки и UJT (однопереходные транзисторы). SCR состоит из трех элементов: анода, катода и затвора. Подавая сигнал на элемент затвора точно в нужное время, вы можете контролировать, какой ток SCR будет пропускать или блокировать в течение цикла; это известно как фазовый контроль. Способность этого устройства обеспечивать частичную или полную проводимость в течение цикла дает проектировщику большую гибкость.Эта возможность позволяет точно контролировать ток нагрузки двигателя во время запуска.
Релейные схемы управления
Обычно используются два типа лестничных цепей управления: двухпроводная схема управления и трехпроводная схема управления. Двухпроводная схема управления использует устройства с поддерживаемым контактом для управления пускателем магнитного двигателя. В трехпроводной схеме управления используются устройства с мгновенным контактом, управляющие магнитным пускателем двигателя.
Двухпроводная схема управления показана на рисунке 2.Он состоит из нормально разомкнутого устройства с поддерживаемыми контактами, которое при замыкании приводит в действие катушку магнитного пускателя двигателя, которая, в свою очередь, питает подключенную нагрузку двигателя. Двухпроводная схема управления обеспечивает так называемый «расцепитель низкого напряжения». В случае сбоя питания магнитный пускатель двигателя отключится. После восстановления питания магнитный пускатель двигателя автоматически возобновит подачу питания при условии, что ни одно из поддерживаемых контактных устройств не изменило свое состояние. Это может быть очень полезно в таких приложениях, как охлаждение или кондиционирование воздуха, где вам не нужно, чтобы кто-то перезапускал оборудование после сбоя питания.Однако это может быть чрезвычайно опасно в приложениях, где оборудование запускается автоматически, подвергая опасности оператора.
Рисунок 2. Двухпроводное управление полным напряжением
Трехпроводная схема управления показана на рисунке 1. Она состоит из нормально замкнутой кнопки останова (СТОП), нормально разомкнутой кнопки пуска (ПУСК), уплотнительного контакта (М) и катушки пускателя магнитного двигателя. При нажатии нормально разомкнутой кнопки пуска катушка магнитного пускателя двигателя (M) находится под напряжением.Вспомогательный контакт (M) уплотняется вокруг кнопки пуска, обеспечивая фиксацию цепи. Нажатие нормально замкнутой кнопки останова нарушает цепь. Трехпроводная схема управления обеспечивает так называемую «защиту от низкого напряжения». В случае сбоя питания магнитный пускатель двигателя отключится. Однако в этом случае, как только питание будет восстановлено, магнитный пускатель двигателя не включится автоматически. Оператор должен нажать кнопку пуска, чтобы снова запустить последовательность операций.
По сравнению с двухпроводной схемой управления трехпроводная схема управления обеспечивает гораздо большую безопасность для оператора, поскольку оборудование не запускается автоматически после восстановления подачи электроэнергии. На рисунке 3 показана схема управления с несколькими кнопками пуска и останова. В этой схеме несколько нормально замкнутых кнопок останова размещены последовательно, а несколько нормально разомкнутых пусковых кнопок размещены параллельно для управления пускателем магнитного двигателя. Это обычное применение трехпроводной схемы управления, в которой вам необходимо запускать и останавливать один и тот же двигатель из разных мест на предприятии.Трехпроводная схема управления может использоваться различными способами для соответствия конкретному применению схемы.
Рисунок 3. Схема управления несколькими остановками / пусками
Управление двигателями переменного тока— очень интересный и специализированный сегмент нашей отрасли. Электромеханические магнитные пускатели двигателей были стандартом на протяжении многих лет. Твердотельные устройства позволили лучше контролировать параметры схемы, обеспечивая при этом полную интеграцию с частотно-регулируемыми приводами и программируемыми логическими контроллерами.
% PDF-1.3 % 670 0 объект > эндобдж xref 670 103 0000000016 00000 н. 0000002430 00000 н. 0000002643 00000 н. 0000002784 00000 н. 0000002815 00000 н. 0000002872 00000 н. 0000003625 00000 н. 0000003880 00000 н. 0000003947 00000 н. 0000004086 00000 н. 0000004192 00000 н. 0000004348 00000 п. 0000004408 00000 н. 0000004529 00000 н. 0000004709 00000 п. 0000004875 00000 н. 0000004992 00000 п. 0000005104 00000 п. 0000005229 00000 н. 0000005382 00000 п. 0000005477 00000 н. 0000005635 00000 п. 0000005737 00000 н. 0000005869 00000 н. 0000006012 00000 н. 0000006161 00000 п. 0000006294 00000 н. 0000006434 00000 н. 0000006575 00000 н. 0000006694 00000 н. 0000006806 00000 н. 0000006936 00000 н. 0000007101 00000 п. 0000007206 00000 н. 0000007340 00000 п. 0000007447 00000 н. 0000007593 00000 н. 0000007787 00000 н. 0000007885 00000 н. 0000008026 00000 н. 0000008190 00000 п. 0000008319 00000 н. 0000008476 00000 н. 0000008584 00000 н. 0000008681 00000 п. 0000008778 00000 н. 0000008898 00000 н. 0000008993 00000 н. 0000009089 00000 н. 0000009182 00000 п. 0000009275 00000 н. 0000009369 00000 н. 0000009463 00000 п. 0000009557 00000 н. 0000009651 00000 п. 0000009745 00000 н. 0000009839 00000 н. 0000009933 00000 н. 0000010027 00000 п. 0000010121 00000 п. 0000010215 00000 п. 0000010309 00000 п. 0000010404 00000 п. 0000010498 00000 п. 0000010593 00000 п. 0000010772 00000 п. 0000010972 00000 п. 0000012059 00000 п. 0000013162 00000 п. 0000013355 00000 п. 0000013644 00000 п. 0000013875 00000 п. 0000013940 00000 п. 0000014166 00000 п. 0000016036 00000 п. 0000016246 00000 п. 0000017337 00000 п. 0000017728 00000 п. 0000017974 00000 п. 0000018342 00000 п. 0000018365 00000 п. 0000018575 00000 п. 0000019670 00000 п. 0000020351 00000 п. 0000021500 00000 н. 0000021522 00000 п. 0000022580 00000 п. 0000022603 00000 п. 0000023725 00000 п. 0000023748 00000 п. 0000024881 00000 п. 0000024903 00000 п. 0000025914 00000 п. 0000025936 00000 п. 0000026142 00000 п. 0000026825 00000 п. 0000027872 00000 н. 0000027894 00000 н. 0000028963 00000 п. 0000028985 00000 п. 0000029125 00000 п. 0000002913 00000 н. 0000003603 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 671 0 объект > эндобдж 672 0 объект a_
Моделирование и проверка метода устранения неисправностей в системах асинхронного электродвигателя с использованием эквивалентных магнитных цепей
% PDF-1.7 % 1 0 obj > эндобдж 2 0 obj > поток 2016-06-22T23: 43: 13-07: 002016-06-22T23: 43: 13-07: 002016-06-22T23: 43: 13-07: 00Appligent AppendPDF Pro 5.5uuid: 83549e3c-a336-11b2-0a00- 782dad000000uuid: 835501d9-a336-11b2-0a00-30bad2b7ff7fapplication / pdf