Электрическая схема управления двигателем. Аппаратура автоматического управления и простейшие схемы управления электроприводами

Схемы управления и автоматизации электроприводов в общем случае разрабатывают в проектах силового электрического оборудования и электроснабжения промышленных компаний. Но автоматизация большинства объектов неразрывно связана с управлением технологическими механизмами с электроприводами. В данном случае требуется разработка отдельных схем управления этими электроприводами в составе проекта автоматизации технологических
процессов.

В качестве электроприводов устройств автоматизируемого технологического оборудования (насосов, вентиляторов, задвижек, клапанов и т. п.) в главном употребляют реверсивные и нереверсивные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, схемы управления которыми будут в предстоящем рассмотрены. Построение этих схем управления осуществляется в главном на базе релейно-контактных аппаратов. Это обосновано наличием огромного выбора серийно выпускаемой релейно-контактной аппаратуры с контактными устройствами разных выполнений и обмотками, работающими на разных напряжениях.

Анализ схем управления, в том числе и самых сложных, указывает, что схемы
управления электроприводами технологических устройств представляют собой определенные сочетания ограниченного числа типизированных узлов и простых электронных цепей, связывающих эти узлы. Познание типовых решений существенно упрощает чтение определенных схем управления.

Чтение принципных схем управления электроприводами технологических устройств следует начинать с исследования технических требований, предъявляемых к схеме, и установления критерий и последовательности деяния схемы. Принципиальное место при всем этом занимает исследование принятой схемы организации управления электроприводами, на которой целенаправлено тормознуть более тщательно.

Схема организации управления электроприводами

Схема организации управления электроприводами может предугадывать местное, дистанционное и автоматическое управление. Все три вида управления используются
во всех вероятных сочетаниях. Наибольшее распространение получили структуры управления, предусматривающие: местное и дистанционное управление; местное и автоматическое управление; местное, дистанционное и

Автоматическое управление. В неких случаях, обычно, при значимых расстояниях до объекта управления применяется телемеханизированное управление.
Местное управление электроприводом осуществляется оператором при помощи органов управления, к примеру кнопочных постов, расположенных в конкретной близости от механизма. Контроль за работой механизма делается оператором зрительно либо по слуху, а в производственных помещениях, где таковой контроль выполнить нереально, применяется световая сигнализация положения.

При дистанционном управлении запуск и останов электропривода механизма производятся с поста управления. Объект находится вне поля зрения оператора, и его положение контролируется по сигналам: «Включено» - «Отключено», «Открыто» - «Закрыто» и т. п.

Автоматическое управление обеспечивается при помощи средств автоматизации технологических характеристик (регуляторов либо сигнализаторов температуры, давления, расхода, уровня и т. п.), также при помощи разных программных устройств, предусматривающих автоматическое управление электроприводами устройств технологического оборудования с соблюдением данных многофункциональных зависимостей (одновременности, определенной последовательности и т. п.).

Вид управления электроприводом (местное, автоматическое либо дистанционное) выбирают при помощи тумблеров цепей (тумблеров вида управления), которые устанавливают на местных, агрегатных и диспетчерских щитах и пультах управления.

Продолжая чтение схемы, узнают, какие незнакомые средства автоматизации и электроаппаратура участвуют в работе, и изучают принцип их деяния.

Особо серьезно следует подойти к рассмотрению диаграмм и таблиц переключений контактов электронных аппаратов и устройств, поясняющих технологических схем, схем блокировочных зависимостей работы технологического оборудования, таблиц применимости и других поясняющих надписей. От того, как кропотливо и серьезно будут выполнены перечисленные советы, зависит
фуррор всей предстоящей работы по выяснению принципа деяния рассматриваемой схемы.

Каждая электрическая схема состоит из множества элементов, которые, в свою очередь, также включают в свою конструкцию различные детали. Наиболее ярким примером служат бытовые приборы. Даже обычный утюг состоит из нагревательного элемента, температурного регулятора, контрольной лампочки, предохранителя, провода и штепсельной вилки. Другие электроприборы имеют еще более сложную конструкцию, дополненную различными реле, автоматическими выключателями, электродвигателями, трансформаторами и многими другими деталями. Между ними создается электрическое соединение, обеспечивающее полное взаимодействие всех элементов и выполнение каждым устройством своего предназначения.

В связи с этим очень часто возникает вопрос, как научится читать электрические схемы, где все составляющие отображаются в виде условных графических обозначений. Данная проблема имеет большое значение для тех, кто регулярно сталкивается с электромонтажом. Правильное чтение схем дает возможность понять, каким образом элементы взаимодействуют между собой и как протекают все рабочие процессы.

Виды электрических схем

Для того чтобы правильно пользоваться электрическими схемами, нужно заранее ознакомиться с основными понятиями и определениями, затрагивающими эту область.

Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи. Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. В их перечень входят первичные и вторичные цепи, системы сигнализации, защиты, управления и прочие. Кроме того, существуют и широко используются принципиальные и , полнолинейные и развернутые. Каждая из них имеет свои специфические особенности.

К первичным относятся цепи, по которым подаются основные технологические напряжения непосредственно от источников к потребителям или приемникам электроэнергии. Первичные цепи вырабатывают, преобразовывают, передают и распределяют электрическую энергию. Они состоят из главной схемы и цепей, обеспечивающих собственные нужды. Цепи главной схемы вырабатывают, преобразуют и распределяют основной поток электроэнергии. Цепи для собственных нужд обеспечивают работу основного электрического оборудования. Через них напряжение поступает на электродвигатели установок, в систему освещения и на другие участки.

Вторичными считаются те цепи, в которых подаваемое напряжение не превышает 1 киловатта. Они обеспечивают выполнение функций автоматики, управления, защиты, диспетчерской службы. Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Знание этих свойств поможет научиться читать электрические схемы.

Полнолинейные схемы используются в трехфазных цепях. Они отображают электрооборудование, подключенное ко всем трем фазам. На однолинейных схемах показывается оборудование, размещенное лишь на одной средней фазе. Данное отличие обязательно указывается на схеме.

На принципиальных схемах не указываются второстепенные элементы, которые не выполняют основных функций. За счет этого изображение становится проще, позволяя лучше понять принцип действия всего оборудования. Монтажные схемы, наоборот, выполняются более подробно, поскольку они применяются для практической установки всех элементов электрической сети. К ним относятся однолинейные схемы, отображаемые непосредственно на строительном плане объекта, а также схемы кабельных трасс вместе с трансформаторными подстанциями и распределительными пунктами, нанесенными на упрощенный генеральный план.

В процессе монтажа и наладки широкое распространение получили развернутые схемы с вторичными цепями. На них выделяются дополнительные функциональные подгруппы цепей, связанных с включением и выключением, индивидуальной защитой какого-либо участка и другие.

Обозначения в электрических схемах

В каждой электрической цепи имеются устройства, элементы и детали, которые все вместе образуют путь для электрического тока. Они отличаются наличием электромагнитных процессов, связанных с электродвижущей силой, током и напряжением, и описанных в физических законах.

В электрических цепях все составные части можно условно разделить на несколько групп:

1. В первую группу входят устройства, вырабатывающие электроэнергию или источники питания.
2. Вторая группа элементов преобразует электричество в другие виды энергии. Они выполняют функцию приемников или потребителей.
3. Составляющие третьей группы обеспечивают передачу электричества от одних элементов к другим, то есть, от источника питания - к электроприемникам. Сюда же входят трансформаторы, стабилизаторы и другие устройства, обеспечивающие необходимое качество и уровень напряжения.

Каждому устройству, элементу или детали соответствует условное обозначение, применяющееся в графических изображениях электрических цепей, называемых электрическими схемами. Кроме основных обозначений, в них отображаются линии электропередачи, соединяющие все эти элементы. Участки цепи, вдоль которых протекают одни и те же токи, называются ветвями. Места их соединений представляют собой узлы, обозначаемые на электрических схемах в виде точек. Существуют замкнутые пути движения тока, охватывающие сразу несколько ветвей и называемые контурами электрических цепей. Самая простая схема электрической цепи является одноконтурной, а сложные цепи состоят из нескольких контуров.

Большинство цепей состоят из различных электротехнических устройств, отличающихся различными режимами работы, в зависимости от значения тока и напряжения. В режиме холостого хода ток в цепи вообще отсутствует. Иногда такие ситуации возникают при разрыве соединений. В номинальном режиме все элементы работают с тем током, напряжением и мощностью, которые указаны в паспорте устройства.

Все составные части и условные обозначения элементов электрической цепи отображаются графически. На рисунках видно, что каждому элементу или прибору соответствует свой условный значок. Например, электрические машины могут изображаться упрощенным или развернутым способом. В зависимости от этого строятся и условные графические схемы. Для показа выводов обмоток используются однолинейные и многолинейные изображения. Количество линий зависит от количества выводов, которые будут разными у различных типов машин. В некоторых случаях для удобства чтения схем могут использоваться смешанные изображения, когда обмотка статора показывается в развернутом виде, а обмотка ротора - в упрощенном. Таким же образом выполняются и другие .

Также осуществляются упрощенным и развернутым, однолинейным и многолинейным способами. От этого зависит способ отображения самих устройств, их выводов, соединений обмоток и других составных элементов. Например, в трансформаторах тока для изображения первичной обмотки применяется утолщенная линия, выделенная точками. Для вторичной обмотки может использоваться окружность при упрощенном способе или две полуокружности при развернутом способе изображения.

Графические изображения других элементов:

• Контакты. Применяются в коммутационных устройствах и контактных соединениях, преимущественно в выключателях, контакторах и реле. Они разделяются на замыкающие, размыкающие и переключающие, каждому из которых соответствует свой графический рисунок. В случае необходимости допускается изображение контактов в зеркально-перевернутом виде. Основание подвижной части отмечается специальной незаштрихованной точкой.
• . Могут быть однополюсными и многополюсными. Основание подвижного контакта отмечается точкой. У автоматических выключателей на изображении указывается тип расцепителя. Выключатели различаются по типу воздействия, они могут быть кнопочными или путевыми, с размыкающими и замыкающими контактами.
• Плавкие предохранители, резисторы, конденсаторы. Каждому из них соответствуют определенные значки. Плавкие предохранители изображаются в виде прямоугольника с отводами. У постоянных резисторов значок может быть с отводами или без отводов. Подвижный контакт переменного резистора обозначается в виде стрелки. На рисунках конденсаторов отображается постоянная и переменная емкость. Существуют отдельные изображения для полярных и неполярных электролитических конденсаторов.
• Полупроводниковые приборы. Простейшими из них являются диоды с р-п-переходом и односторонней проводимостью. Поэтому они изображаются в виде треугольника и пересекающей его линии электрической связи. Треугольник является анодом, а черточка - катодом. Для других видов полупроводников существуют собственные обозначения, определяемые стандартом. Знание этих графических рисунков существенно облегчает чтение электрических схем для чайников.
• Источники света. Имеются практически на всех электрических схемах. В зависимости от назначения, они отображаются как осветительные и сигнальные лампы с помощью соответствующих значков. При изображении сигнальных ламп возможна заштриховка определенного сектора, соответствующего невысокой мощности и небольшому световому потоку. В системах сигнализации вместе с лампочками применяются акустические устройства - электросирены, электрозвонки, электрогудки и другие аналогичные приборы.

Как правильно читать электрические схемы

Принципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников. Она является основой разработок любых электронных устройств и электрических цепей. Поэтому каждый начинающий электрик должен в первую очередь овладеть способностями чтения разнообразных принципиальных схем.

Именно правильное чтение электрических схем для новичков, позволяет хорошо усвоить, каким образом необходимо выполнять соединение всех деталей, чтобы получился ожидаемый конечный результат. То есть устройство или цепь должны в полном объеме выполнять назначенные им функции. Для правильного чтения принципиальной схемы необходимо, прежде всего, ознакомиться с условными обозначениями всех ее составных частей. Каждая деталь отмечена собственным условно-графическим обозначением - УГО. Обычно такие условные знаки отображают общую конструкцию, характерные особенности и назначение того или иного элемента. Наиболее ярким примером служат конденсаторы, резисторы, динамики и другие простейшие детали.

Гораздо сложнее работать с компонентами, представленными транзисторами, симисторами, микросхемами и т.д. Сложная конструкция таких элементов предполагает и более сложное отображение их на электрических схемах.

Например, в каждом биполярном транзисторе имеется минимум три вывода - база, коллектор и эмиттер. Поэтому для их условного изображения требуются особые графические условные знаки. Это помогает различить между собой детали с индивидуальными базовыми свойствами и характеристиками. Каждое условное обозначение несет в себе определенную зашифрованную информацию. Например, у биполярных транзисторов может быть совершенно разная структура - п-р-п или р-п-р, поэтому изображения на схемах также будут заметно отличаться. Рекомендуется перед тем как читать принципиальные электрические схемы, внимательно ознакомиться со всеми элементами.

Условные изображения очень часто дополняются уточняющей информацией. При внимательном рассмотрении, можно увидеть возле каждого значка латинские буквенные символы. Таким образом обозначается та или иная деталь. Это важно знать, особенно, когда мы только учимся читать электрические схемы. Возле буквенных обозначений расположены еще и цифры. Они указывают на соответствующую нумерацию или технические характеристики элементов.

Электрическая система управления

Современные электрические и смешанные системы дистанционного автоматического управления, в которых передача команд производится при помощи электрических связей, имеют неограниченный радиус действия и практически мгновенную скорость распространения электрического импульса, что позволяет использовать их при управлении на небольших расстояниях.

Электрические системы выполняются по двум основным типам:
1. Автоматические электроприводы непрерывного действия.
2. Автоматические электроприводы прерывистого действия, так называемые контактно-релейные схемы автоматического управления.

Электросхемы автоматики, построенные на бесконтактных элементах, имеют высокую надежность, но дороже и до настоящего времени не получили широкого распространения на речных судах. Имеются системы дистанционного управления двигателями с одним органом управления. В этих схемах в качестве датчиков используются сельсины машинных телеграфов, а в качестве приемников - сельсины, связанные с рукояткой управления. Ток рассогласования усиливается полупроводниковым усилителем и приводит в действие электродвигатель, который через редуктор устанавливает рукоятку в согласованное положение.

Ниже приводится описание следящей контактно-релейной системы для судовых двигателей NVD -48. Автоматизация двигателей этого типа сводится к управлению рядом простейших операций позиционного регулирования «включено-выключено». Пуск и реверс осуществляются средствами пневматики. Для управления этими операциями используются электромагнитные клапаны, а для привода рукояток реверса и пуска - электроприводные механизмы специальной конструкции.

Электрическая система дистанционного автоматического управления двигателем NVD -48

Принципиальная электрическая схема рассматриваемой системы ДАУ для двигателя NVD -48 представлена на рис. 188. Действие системы заключается в следующем. Предположим, что двигатель с заднего хода требуется перевести на передний ход. При установке рукоятки машинного телеграфа в положение «Полный вперед» замыкаются цепи «Реверс - вперед», «Пуск» и «Подача топлива» на «Полный вперед». При этом получает питание катушка реле В и своими контактами включает электродвигатель Д1 механизма привода рукоятки реверса, который переводит рукоятку в положение «Вперед», после чего отключается конечным выключателем 1KB. Одновременно с этим замыкается конечный выключатель ЗКВ в цепи реле реверса PP. Реле РР включает электромагнитный клапан-пилот реверса ЭМР , через который воздух поступает в клапан реверса и открывает его. Воздух через клапан реверса и золотник поступает в реверсивный механизм, передвигающий распределительный вал в положение «Вперед». В этом положении конечным выключателем 5КВ через реле РР размыкается цепь электромагнита. Клапан реверса закрывается, и воздух из трубопровода стравливается в атмосферу. Реверс на этом заканчивается.

Рис. 1. Электрическая схема дистанционного автоматического управления двигателем NVD -48

Если пускается двигатель, который был остановлен в положении «Вперед», то реверсирования при установке рукоятки машинного телеграфа в положение «Полный вперед» не происходит, а сразу выполняется «Пуск», который осуществляется следующим образом. Одновременно с отключением пускового выключателя 5КВ включается путевой выключатель 7КВ в цепи реле пуска РП, которое посредством электромагнитного клапана пуска ЭЭМП открывает главный пусковой клапан. При этом пусковой воздух поступает в цилиндры и начинает раскручивать коленчатый вал.

В двигателях типа NVD -48, прежде чем распределительный вал начнет перемещаться при реверсировании, открываются пусковые клапаны цилиндров. После перестановки распределительного вала пусковые клапаны закрываются. Чтобы пусковой воздух не подавался в цилиндры в период, когда они сообщаются с атмосферой, и не стравливался напрасно, устанавливают механизм задержки пуска.

Для задержки открытия главного пускового клапана до момента закрытия пусковых клапанов цилиндров после реверса служит пневматическое реле, состоящее из емкости и двух невозвратных клапанов. Во время реверса емкость заполняется воздухом, а во время пуска стравливающийся из этой емкости воздух задерживает открытие главного пускового клапана на время, в течение которого закрываются пусковые клапаны.

После того как число оборотов двигателя достигнет необходимой величины, реле РНВ , получающее питание от тахогенератора, связанного с валом главного двигателя, размыкает цепь реле скорости PC. Реле PC размыкает цепь реле Р. В результате прекращается подача пускового воздуха, а рукоятка пуска перемещается в положение «Работа». При этом электродвигатель Д2 рукоятки пуска отключается конечным выключателем 11КВ. Если двигатель не запустился, число его оборотов начинает уменьшаться, реле РНВ замыкает свои контакты, и пуск автоматически повторяется.

При срабатывании реле скорости PC срабатывает также реле Б, которое включает электродвигатель Д3 подачи топлива. Электродвигатель включает насосы на полную подачу топлива и отключается путевым выключателем ПВг. Одновременно с включением и отключением электродвигателя Д3 включается и отключается тормозной электромагнит ТЭМ , освобождающий или затормаживающий электродвигатель Д3.

Двигатель останавливается при установке рукоятки машинного телеграфа в положение «Стоп», после чего он отключается конечным выключателем 9КВ через реле С. Подача топлива прекращается, реле скорости PC замыкает цепь катушки М, и электродвигатель Д3 переводит рукоятку подачи топлива в положение, соответствующее подаче топлива при пуске, а сам отключается пусковым выключателем ПВв.

Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.

Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются . Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.

С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.

Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.

В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.

Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются .

Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.

Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:

схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок "пуск" и "стоп",

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.

Разберем принцип работы всех этих схем.

Схема показана на рисунке.

При нажатии на SB2 "Пуск" на катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем (N) . Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке "Пуск". Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.

Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки "Пуск" катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют "толчковым". Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.

Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 "Стоп". При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.

В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку "Стоп" и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 "Пуск". Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. "нулевую защиту". Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала. Подробнее смотрите здесь - .

Анимация процессов, протекающих в схеме показана ниже.

Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы - A , B , С, а при включении пускателя KM2 - порядок фаз меняется на С, B , A.

Схема показана на рис. 2.

Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1 . При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 "Стоп", двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB 3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку "Стоп".

Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок "Пуск" SB2 - SB 3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки "Пуск" включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.

Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже.

3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)

Схема показана на рисунке.

Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 "Стоп"включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB 3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB 3 - нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 - кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB 3 - нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.

Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку "Стоп", что очень удобно. Кнопка "Стоп" нужна для окончательной остановки двигателя.

Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B . Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.

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

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

Рис. 2.8. с помощью магнитного пускателя: Q – выключатель; F – предохранитель;

КМ – магнитный пускатель, КК1 , КК2 – тепловое реле; SBC – SBT

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

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

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

На рис. 2.9 приведена схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя. Для включения электродвигателя М должен быть включен выключатель Q . Включение электродвигателя для одного направления, условно «Вперед», производится нажатием кнопочного выключателя SBС1 в цепи питания катушки КМ1 магнитного пускателя.При этом катушка (электромагнит включения) магнитного пускателя КМ1 получает питание от сети и замыкает контакты КМ1 в

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

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

Для пуска электродвигателя в противоположном направлении, условно

«Назад», необходимо нажать кнопочный выключатель SBС2 . Кнопочные выключатели SBС1 и SBС2 имеют электрическую блокировку, исключающую возможность одновременного включения катушек КМ1 и КМ2 . Для этого в цепь катушки КМ1 включается вспомогательный контакт пускателя КМ2 , а в цепь катушки КМ2 – вспомогательный контакт КМ1 .

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

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

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

>Рис. 2.10. Схема управления асинхронным двигателем

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

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

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

при включении ступеней пускового реостата; 4 – естественная;

П – точка пуска;

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

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

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

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

Остановка электродвигателя осуществляется кнопочным выключателем SBT.

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

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

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

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

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

Главная » Что выбрать » Электрическая схема управления двигателем. Аппаратура автоматического управления и простейшие схемы управления электроприводами