Узлы пуска и торможения электродвигателей, работающих по принципу тока

Управление электроприводами при помощи релейно-контакторной аппаратуры

Типовые узлы электрических схем СУЭП, осуществляющие пуск, торможение и реверсирование электродвигателя и необходимо рассмотреть принципы, по которым они работают. Наиболее часто выделяют принципы времени, скорости (ЭДС), тока, и др.

Узлы пуска и торможения электродвигателей, работающие по принципу

Времени

Управление в функции времени предполагает, что в схеме управления есть аппараты,

контролирующие время (т.е. реле времени) настраиваемые на отсчёт наперед заданных

выдержек времени. Каждое реле включает соответствующий контактор ускорения,

который закорачивает главным контактом нужную ступень пускового сопротивления.

Современные реле могут обеспечить выдержки времени от сотых долей секунды до нескольких часов.

Рисунок 1- Схема пуска ЭП в функции времени

Принцип действия схемы: после подачи напряжения на главные цепи и цепи управления срабатывает электромагнитное реле К2, которое открывает свой размыкающий нормально закрытый контакт и тем самым не даёт возможности преждевременно включится контакторам ускорения К3 и К4.Далее нажатие на кнопку SB2 приводит к включению контактора К1, который замыкает свой главный контакт в цепи якоря двигателя, замыкающим блок - контактом закорачивает пусковую кнопку SB2, а вторым замыкающим блок-контактом размыкает цепь катушки реле К2.

Реле К5 срабатывает и открывает свой размыкающий контакт, магнитный поток в сердечнике К2 после отключения катушки от сети уменьшается по экспоненциальному закону, в результате создаётся выдержка времени равная времени разгона двигателя на 1-ой ступени ускорения. По истечении необходимой выдержки времени, реле К2 замыкает свой контакт и включает контактор К3 закорачивающий 1-ую ступень сопротивления.

Начинается разгон двигателя согласно 2-ой искусственной характеристикой и отсчёт

выдержки времени вторым реле ускорения, катушка которого закорочена контактом К3, а

магнитный поток в стальном сердечнике уменьшается также по экспоненте. Отсчитав

нужную выдержку времени, реле К5 замкнёт свой замыкающий контакт в цепи катушки К4,который включившись закорачивает контакт цепи катушки контакта К4, который

включившись закорачивает 2-ую ступень пускового реостата двигатель начинает работать на своей естественной хар-ке. Уставка реле времени К2 определяется, как разность между

временем разгона двигателя согласно 1-ой искусственной МХ и собственных времён

включения контактора К3.

Большее применение такой узел имеет при автоматическом управлении торможением

Рисунок 2 – Схема торможения двигателя.

В исходном положении ни один аппарат не срабатывает. При нажатии SB2 включается

контактор К1, двигатель подключается к сети через пусковое сопротивление R1 и разгоняется. В нужный момент включается контактор К4, т.е. привод вышел на естественную характеристику. При нажатии SB1 отключается контактор К1, включается релеК3, и контактор К2. Начинается динамическое торможение.

Рисунок 3- Схема динамического торможения

Предположим, что двигатель работает с установившейся скоростью, тогда контакторы

К1 и К4 включены и реле торможения К2 замкнуло свой контакт. Однако катушка тормозного контактора К3 не обтекается током т.к. в её цепи разомкнут размыкающий блок контакт К1. Для динамического торможения нажимается кнопка SB1 – “Стоп”, отключающая контактор К1, который своими главными контактами отключает двигатель от сети. Замыкающий блок контакт контактора К1 размыкает цепь катушки реле К2 и оно

начинает отсчёт времени торможения. Размыкающий контакт контактора К1 замыкает цепь катушки контактора К3. Последний включается и замыкает якорь двигателя на тормозное сопротивление R2, что необходимо для начала динамического торможения. Уставка времени реле К2 должна быть приблизительно равна или превосходить время торможения.

Преимуществами управления пуском, торможением и реверсом по принципу времени

является примерное постоянство времени пуска, торможения и реверса даже при

значительных изменениях момента инерции, напряжений питающей сети, температуры катушек электромагнитных реле времени и пусковых сопротивлений, а также простота и надёжность. Недостаток такого управления: значительное возрастание толчков пускового тока, момента при соответствующем увеличении статического момента и момента инерции на валу двигателя.

Узлы пуска и торможения двигателей работающих по принципу скорости.

Управление по принципу скорости требует контроля скорости с последующим автоматическим воздействием на соответствующий аппарат управления. Скорость можно

контролировать при помощи центробежных реле, но в схемах управления пуском двигателя они применяются редко. Они сложны, дороги, недостаточно точные и ненадежны.

Применение тахогенераторов не следует считать достаточно экономичными для простой

схемы управления. Наиболее часто и просто в таких схемах скорость двигателя можно контролировать косвенным путём, т.е. через его ЭДС (для машин постоянного тока) или через ЭДС и частоту тока в роторе для асинхронных и синхронных машин.

Контролировать скорость ДПТ через его ЭДС можно благодаря тому, что при постоянном магнитном потоке в якоре возникает ЭДС пропорциональная скорости якоря.

Катушки реле ускорения можно включать на напряжение якоря превышающее ЭДС только на величину падения напряжения в якоре (I*Rя). При определенных значениях напряжения поочерёдно срабатывает реле (контакторы) ускорения, закорачивая ступени пускового сопротивления, значит контакторы ускорения в данном случае являются также и аппаратами контролирующими ЭДС якоря двигателя. На рисунке приведены схема автоматического пуска ДПТ параллельного или независимого возбуждения.

Рисунок 4 – Схема пуска ЭП по принципу скорости

В начале пуска напряжение на катушках контакторов К1, К2, К3 мало и равно падению напряжения на якоре. Поэтому контакторы не могут сработать и в цепь якоря введено сопротивление всех трех ступеней R1,R2,R3. По мере увеличения скорости ЭДС возрастает, т.е. последовательно выключаются сопротивления и двигатель выходит на естественную характеристику

Недостатки схемы: 1) двигатель практически пускается в различных условиях, что меняет скорости, при которых закорачиваются сопротивления; 2) изменение скоростей переключения ступеней пускового сопротивления и бросков тока при колебаниях подводимого напряжения; 3) значительное различие напряжений втягивания контакторов ускорения, требующие различные регулировки контакторов для различного исполнения их катушек.

Недостатки: зависимость времени пуска и торможения от величины статического момента, момента инерции, напряжения питающей сети, температуры сопротивлений и катушек, а также возможность задержки процесса пуска на промежуточной скорости вращения и перегревания пусковых сопротивлений, а также трудность настройки контакторов на различные напряжения втягивания.

Достоинства узлов схем работающих по принципу скорости: простота и дешевизна.

Применение:

1. в схемах автоматического пуска ЭП нажимных устройств прокатных станов;

2. в ЭП металлорежущих станов малой мощности.

Узлы пуска и торможения электродвигателей, работающих по принципу тока.

Управление в функции тока реализуется применением реле минимального тока. Эти реле включают контакторы ускорения в моменты достижения током двигателя заданного

значения I2.

После замыкания контакта линейного контактора К1 в главной цепи начинает протекать пусковой ток, постоянно уменьшающийся от значения I1. Реле ускорения К2 имеет токовую катушку и срабатывает в начале пуска, размыкая свой размыкающийся контакт в цепи катушки контактора КЗ. Ток втягивания этого реле меньше I1, а ток отпускания равен току переключения I2.

В цепи катушки контактора ускорения имеется замыкающий контакт блокировочного реле К4, не позволяющий контактору ускорения включиться сразу после включения контактора К1. Собственное время включения реле К4 выбирается большим или равным собственному времени включения реле ускорения К2. Контакт реле К2 закорачивается контактом контактора КЗ, следовательно, при втором броске пускового тока контактор КЗ остается включенным.

Принцип тока нашел довольно широкое применение при управлении полем двигателя

независимого возбуждения в режимах автоматического пуска, торможения и реверсирования.

В исходном положении обмотка возбуждения L(М) обтекается максимальным током, и

двигатель имеет номинальный магнитный поток Фн. Нажатие на кнопку SВ2 (пуск) приводит к включению якоря двигателя с последовательным сопротивлением R1 на напряжение сети. Начинается пуск двигателя, и реле управления полем К2 закрывает свой замыкающийся контакт в цепи возбуждения двигателя. При определенной скорости вращения включается контактор ускорения КЗ, после чего двигатель работает в соответствии со своей естественной характеристикой. Когда ток якоря уменьшится до тока "отпадания"реле К2, открывает свой контакт и начинается процесс ослабления поля. Если при этом ток в якоре достигнет тока втягивания, то реле К2 закроет свой контакт и начнет возрастание магнитного потока при одновременном увеличении скорости двигателя, т.к. ток якоря превышает ток, вызываемый моментом сопротивления в установившемся режиме. Реле К2 может срабатывать несколько раз, прежде чем двигатель достигнет скорости, заданной регулятором возбуждения R4. Сложный характер кривой тока объясняется следующими обстоятельствами.

1. Непрерывным изменением электромагнитной постоянной времени обмотки возбуждения за время процесса ослабления поля, начиная с минимальных значений при ненасыщенной машине и до максимальных при насыщенной.

2. Изменениями значений этой постоянной времени после каждого срабатывания реле К2, снижением постоянной при введении в цепь обмотки сопротивления регулятора возбуждения и увеличением при его закорачивании.

3. Изменением собственного времени срабатывания реле К2 и др.

Вопросы самоконтроля:

1. Перечислите элементы схемы управления ЭП