2020-05-25
1874Практическое задание
Цель работы – рассмотреть основные понятия и обозначения, изучить схему подключения асинхронного двигателя, изучить компоненты схемы и их принцип работы.
Теоретические сведения
Асинхро́нный электродвигатель — электрический двигатель переменного тока, частота вращения ротора которой не равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.
Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей - статора и ротора. Статор - неподвижная часть, это корпус двигателя с обмоткой, ротор - вращающаяся часть с обмоткой замкнутой с торцов и напоминающих «беличью клетку». Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.
Короткозамкнутый ротор " беличья клетка " 
Контактор магнитный (КМ) – устройство, состоящиее из катушки с встроенным в неё сердечником, контактными площадками и дугогасящими элементами (катушками). Принцип действия такого устройства: под действием электромагнитного поля сердечник втягивается увлекая за собой контакты и замыкая их. При отключении питания от управляющей цепи контактора возвратная пружина поднимает сердечник и силовая часть контактора (контактная площадка) размыкаются.
|
|
|
Реверсивный магнитный пускатель – устройство, состоящее из 2-х контакторов соединенных между собой механическим приводом (блокировкой двойного включения). При включении одного контактора тут же отключается другой, это сделано для того, чтобы при включении на двигателе реверса не произошло межфазного короткого замыкания.
1) 
2
1) Контактор магнитный (КМ) 2) Реверсивный контактор (с
мех.блокировкой 2-го вкл)
Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (контактора).
Условные обозначения:
QF - Выключатель автоматический с теплозащитой (тепловым расцепителем).
КМ 1 и КМ 2 – контакторы магнитные
М – мотор, в нашем случае асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.
А:В:С – фазы.
SF1 – Автомат защищающий управляющие цепи реверсивного пускателя.
SB1 – Контакт нажимной нормально замкнутый.
SB3 и SB2 – контакт нажимной нормально разомкнутый.
13НО и 14НО – контакты отвечающие за «самоподхват».
|
|
|
А1 и А2 – выводы катушки контактора.
КМ 1.2 и КМ 2.2 – контакты соединенные с механическим приводом и отвечающие за защиту от двойного включения.
N – «ноль».
Самоподхват – при нажатии кнопки «Пуск» ток попадает на катушку и замыкает контакты 13НО и 14НО. Эти провода подключаются параллельно кнопке «Пуск». И при её отпускании ток начинает проходить через эти контакты питая катушку и не давая ей отключиться. Отключить контактор можно только кнопкой «Стоп», данная кнопка полностью отключает питание управляющей цепи контактора и последний размыкает силовую часть.
Защита от двойного включения – представляет собой механическое устройство (привод) отвечающее за отключение контактора при включении другого контактора. Данная функция предусматривает защиту от межфазного КЗ.
Реверс на асинхронном электродвигателе включается при переключении 2 –х фаз местами. Например на данной схеме мы можем видеть как фазы B и С поменялись местами и на двигателе включился реверс.
Реверс – обратное вращение ротора двигателя.
Цепь управления – цепь отвечающая за подачу питания на катушки контакторов и те в свою очередь за подачу или отключение питания на электродвигатель.
Силовая часть – состоит из проводов большого сечения (по сравнению с управляющей частью), силовых контактов, тепловых реле, дугогасящих катушек и непосредственно самого мотора.
Дуга – при разрыве цепи автоматическим выключателем электроны стремятся «догнать» отходящий контакт и в результате этого явления появляется дуга с большим напряжением, которую если не загасить может повредить оборудование.
Т.е. дуга это электрический разряд в газе (в нашем случае воздух).
Дугогасящая катушка – (рассмотрим дугогасящую катушку в обычном АВ –автоматическом выключателе) – это приспособление лабиринтообразного типа в которое попадает дуга и проходя данный лабиринт затухает.
Принцип работы данной схемы
При нажатии кнопки «Влево» происходит втягивание сердечника контактора КМ 1 и замыкание его силовой части, двигатель приходит во вращение.
Если необходимо остановить электродвигатель, то нажимаем кнопку «Стоп», которая в свою очередь полностью обесточивает управляющую цепь контактора и он приходит в исходное положение (разрывает контакты силовой части).
Двигатель отключается.
Если же необходимо включить двигатель в обратную сторону (реверс), то при нажатии кнопки «Вправо» привод отключает контакт КМ1.2 или КМ2.2 (в зависимости от ситуации, что раньше было включено), и после отключения задействуется управляющая цепь другого контактора и на двигателе включается реверсивный режим.
ВАЖНО! – при монтаже управляющих цепей необходимо на клавиши подавать фазу а не ноль. Это необходимо делать в целях безопасности. Ведь в случае обслуживания электрических цепей провода будут под фазным потенциалом.
Контакторы, кабеля и автоматические выключатели необходимо выбирать в соответствии с характеристиками электродвигателя (учитывать пусковые и рабочие токи). Данная информация всегда наносится на сам контактор. А характеристики двигателя вы можете найти на технической табличке приделанной к двигателю.
Также необходимо всегда смотреть на какой ток рассчитана катушка контактора во избежании поломки (сгорания).
Необходимо обращать внимание на схему контактора, ведь они имеют как нормально замкнутые так и нормально разомкнутые контакты. (Нормально разомкнутые чаще всего имеют приставки к контакторам, устанавливаемые сверху).
Классы чувствительности автоматических выключателей (АВ).
А – срабатывает при превышении номинального тока на 30% (применяется для защиты управляющих цепей контакторов).
|
|
|
В – срабатывает при превышении номинального тока на 200%.
С - срабатывает при превышении номинального тока в 5 раз от номинального значения автоматического выключателя.
D - срабатывает при превышении номинального тока в 10 раз от номинального значения автоматического выключателя.
Таблица выбора кабеля по току. (Таблица 1)
На управляющие цепи контакторов подойдут кабеля сечением 1.5 мм2 (Cu) и 2.5 (Al).
Выбор (расчёт) нужного сечения кабеля под нагрузку
Расчёт силы тока исходя из мощности и напряжения
Формула - I = W/U.
Практическая часть
Задача №1
Дан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 2 кВт подключенный к трёхфазной сети 380V. Определите силу тока и подберите кабель соответствующего сечения способного выдержать нагрузку электродвигателя.
Дано:
U=380V
W=2кВт
I=?
Варианты:
| Напряжение электродвигателя | Мощность | |
| 1 | 380V | 4kWt |
| 2 | 380V | 6k |
| 3 | 380V | 15kWT |
| 4 | 380V | 20kWt |
| 5 | 380V | 40kWt |
| 6 | 220V | 1.5kWt |
| 7 | 220V | 8kWt |
| 8 | 220V | 18kWt |
| 9 | 220V | 45kWt |
Решение:
Найдём силу тока проходящую через двигатель, переведём киловатты в ватты (1кВт=1000Вт)
1)2кВт*1000Вт = 2000Вт
2) 2000Вт: 380V = 5.26А. (Потребляет асинхронный двигатель в номинальном режиме).
Исходя из Таблицы 1 мы видим, что для нашего двигателя необходим кабель сечением 1.5мм2 (Cu) – (Данный кабель может выдержать 16А при напряжении 380V) или 2.5мм2 (Al) – (Данный кабель может выдержать 19А при напряжении 380V). Оба кабеля способны выдержать нагрузку этого асинхронного двигателя. Кабели выбраны с большим запасом по мощности и способны вынести как номинальный так и пусковой токи.
Задача №2
Дан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. При его подключении электрик соединил его обмотки в треугольник и подключил его к сети, после запуска двигателя амперметр начал показывать значение 200А. Определите, какого сечения кабель использовал электрик чтобы подключить данный двигатель и высчитайте его мощность, а также определите от какой сети запитан двигатель.
|
|
|
Варианты:
| № Варианта | Сила тока (I) | Способ соединения обмоток |
| 1 | 50 | Звезда |
| 2 | 27 | Треугольник |
| 3 | 34 | Треугольник |
| 4 | 58 | Звезда |
| 5 | 96 | Звезда |
| 6 | 44 | Треугольник |
| 7 | 63 | Звезда |
| 8 | 87 | Звезда |
| 9 | 21 | Треугольник |
Решение:
При подключении к сети 380V обмотки соединяются в звезду, а при подключении к сети 220V – в треугольник с включением в обмоточный сектор пускового конденсатора.
Т.к электрик соединил обмотки в звезду, то напряжение поданное на двигатель составляет 380V.
Формула мощности
P=U*I
P=220*200=44000Вт=44kWt
Согласно таблице 1 для двигателя мощностью 44kWt необходим кабель с сечением 70мм2 (Cu) и 120мм2 (Al). Сечение берется с небольшим запасом, чтобы кабель работал не на пределе, а также с учётом температуры окр.среды и способа прокладки.
Задача №3.
На фабрику был доставлен асинхронный двигатель мощностью 13kWT. В щит куда он будет подключен находится под напряжением 380V. Определите тип соединения обмоток в двигателе, силу тока в номинальном режиме и рассчитайте сечение кабеля для подключения двигателя к силовой части реверсивного пускателя.
Варианты:
| № Варианта | Напряжение электродвигателя | Мощность |
| 1 | 380V | 20 kWt |
| 2 | 220V | 29 kWt |
| 3 | 220V | 50 kWt |
| 4 | 380V | 150 kWt |
| 5 | 220V | 2 kWt |
| 6 | 380V | 69 kWt |
| 7 | 220V | 24 kWt |
| 8 | 380V | 100 kWt |
| 9 | 380V | 9 kWt |
Решение:
При подключении к сети 380V обмотки соединяются в звезду, а при подключении к сети 220V – в треугольник с включением в обмоточный сектор пускового конденсатора.
В нашем случае 380V. Значит обмотки соединяются в «звезду».
1кВт-1000Вт
1) 13кВт*1000=13000.
2) 13000: 380 = 34.2А. (Двигатель потребляет в номинальном режиме)
Исходя из Таблицы 1 для асинхронного двигателя потребляющего 34.2 А и работающего от сети 380V необходим кабель сечением 6мм2 (Cu) и 10мм2 (Al).
Вывод: При подключении электродвигателя через реверсивный электромагнитный пускатель необходимо знать схему подключения, знать принцип работы компонентов данной схемы, и уметь делать расчёты для правильного выбора коммутационной аппаратуры (также знать свойства автоматических выключателей), а также для правильной подборки проводника (кабеля).
