Схема автоматического управления пуском асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени

Схема автоматического управления динамическим торможением асинхронного двигателя.

Чтобы осуществить режим динамического торможения для асинхронного двигателя, необходимо его статорную обмотку отключить от сети трехфазного напряжениями любые две фазы этой обмотки подключить к сети постоянного напряжения. Схема (рис 4.1) позволяет реализовать этот режим автоматически.

Для подготовки системы к работе включают автоматические выключатели SA1 и SA2. Таким образом, подаются соответствующие напряжения на силовую схему и схемы управления. Система готова к работе.

Чтобы включить двигатель, достаточно нажать на кнопку SB1 («Пуск»). Последова­тельность замкнутых контактов (SB2, SB1 - кнопка нажата, и КМ2) образует цепь питания катушки контактора КМ1, контактор срабатывает и замыкает свои замыкающие контакты и размыкает размыкающие. При этом: замыкаются силовые контакты КМ1 в цепи асин­хронного двигателя, его статорная обмотка подключается к трехфазному напряжению и двигатель начинает работать; замыкается замыкающий блок- контакт самоподхвата кноп­ки «Пуск»; размыкается размыкающий блок-контакт в цепи катушки контактора КМ2 (бло­кировка от одновременного срабатывания контакторов КМ1 и КМ», что недопустимо, т.к. в двигателе будут действовать одновременно два момента- двигательный, от вращающе­гося электромагнитного поля и тормозной, от постоянного магнитного поля) замыкается замыкающий контакт КМ1 в цепи контактора торможения КТ и подключает его к сети по­стоянного напряжения, контактор срабатывает и включает свой замыкающий контакт в цепи контактора КМ2 подготавливая эту цепь к работе.

Двигатель работает в номинальном режиме на естественной характеристике в соот­ветствии с некоторым рабочим циклом.

Для останова двигателя нажимают кнопку SB2 («Стоп»), разрывается цепь питания ка­тушки контактора КМ1, контактор отключается и размыкая свои силовые контакты отклю­чает статорную обмотку двигателя от трехфазной сети питания, выключает блокировки кнопки SB1 и цепи питания контактора КМ2, а также отключает контактор торможения КТ. Однако цепь питания контактора КМ2 остается замкнутой, т.к. контакт КТ замыкающий контакт с выдержкой времени на размыкание. Контактор КМ2 срабатывает, блокирует цепь питания контактора КМ1 и своими замыкающими контактами КМ2 подключает по­стоянное напряжение в две фазы статорной обмотки, происходит динамическое тормо­жение асинхронного двигателя (рис 4.2).

Тормозной момент, а следовательно и ток в цепи, фиксируемый амперметром А и устанавливаемый сопротивлением К, определяют интенсивность динамического тор­можения. При необходимости шкала амперметра может быть проградуирована непо­средственно в секундах.

Установка выдержки времени контактора КТ выбирается несколько большей, чем процесс торможения двигателя и при отключении временного контакта КТ система при­ходит в исходное положение, т.е. полностью обесточиваются все аппараты.

Автоматизация реверса.

Реверс двигателя включает в себя два последовательных этапа: торможение в режиме противовключения и последующий пуск двигателя в противоположную сторону. Для ограничения тока и момента двигателя при торможении в режиме противовключения пускового сопротивления r₁ оказывается недостаточно и в цепь якоря дополнительно включается сопротивление противовключенияr₂.

Переключение сопротивлений при реверсе двигателя производится в следующем се. Предположим, что двигатель работает с моментом М=М_С и скоростью n_с (рис. 5.2)При реверсе вместо контактора В под действием кнопки «пуск назад» включается контактоктор Н, а в цепь якоря вводится как пусковое сопротивление r₁, так и сопротивление противовключенияr₂. Указанным сопротивлениям соответствует характеристика 1, на которую и переходит двигатель при скорости n_с. Под действием тормозного момента скорость двигателя сравнительно быстро уменьшается. При скорости n примерно равной 0 сопротивление r₂ выключается, после чего начинается пуск в противоположную сторону впорядке, рассмотренном выше.

Процесс реверса автоматизируется с помощью реле противовключения РПВ и РПН, через контакты которых получает питание контактор П.

Очевидно, реле противовключения должны срабатывать при пуске (при п=0), когда в сопротивлении r₂ нет необходимости, но не должны срабатывать при реверсе, пока двигатель не снизит скорость до n=0, работая в режиме противовключения.

Чтобы решить вопрос о выборе реле РПВ и РПН и точки А их присоединения к сопротивлениямr₁ и r₂, обратимся к выражениям напряжений на обмотках реле (см. рис. 5.1 ), которые могут быть получены с помощью II закона Кирхгофа для соответствующих контуров:

где U - напряжение сети,

r₁ и r₂ - сопротивления, характеризующие точку А присоединения реле РПВ и РПН.

Как следует из уравнений, напряжения обмоток реле зависят от скорости вращения вала двигателя и те точки их присоединения к сопротивлениям (точка А).

Выбрав точку присоединения таким образом, чтобы r₁=r₂, получим следующие уравнения:

Графики U_РПВ(n) и U_РПН(n) при r₁=r₂, приведены на рис. 5.3.

Если подобрать реле РПВ и РПН с напряжением срабатывания U_cp=0,5U, то при r₁=r₂ реле будут работать в требуемом порядке.

Предположим, что двигатель пускается в направлении «вперёд». В этом случае замыкающим контактом В подключается обмотка реле РПВ. Так как при n=0 U_РПВ⁼0,5U=U_ср, то реле РПВ срабатывает. При увеличении скорости в процессе разгона двигателя напряжение U_РПВ возрастает, и поэтому реле РПВ остаётся включённым. Если при вращении двигателя «вперёд» нажать кнопку Н (пуск «назад»), то вместо обмотки реле РПВ будет подключена обмотка реле РПН. Однако, так как в начале реверса n=n₀, то U_РПН⁼0 (см. рис. 5.2 и 5.3) и реле РПН сработать не может. По мере снижения скорости в процессе торможения напряжение U_РПНвозрастает. При n=0 напряжение U_РПН достигает 0,5 U= U_cp и реле РПН срабатывает. При разгоне двигателя в противоположном направлении «назад» реле РПН остаётся включённым, так как U_РПН при этом возрастает.

Схема автоматического управления пуском асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени

К недостатам прямого пуска асинхронного двигателя относятся: 1) относительно малый пусковой момент: относительно большой пусковой ток: .

Из-за первого недостатка иногда приходиться выбирать двигатель большей мощности, чем это требуется по условиям работы при установившемся режиме, что экономически нецелесообразно.

Большой ток в период пуска двигателя может вызвать значительное падение напряжения в питающей сети, что неблагоприятного скажется на работе других потребителей.

Большой пусковой ток ограничивает допустимое число пусков (включений) двигателя в час, так как может привести к его перегреву и выходу из строя.

Исключить вышеперечисленные сложности пуска позволяет асинхронный двигатель с фазным ротором (контактивными кольцами).

Введение добавочного сопротивления в цель ротора при пуске асинхронного двигателя с контактными кольцами позволяет увеличить пусковой момент вплоть до максимального значения и одновременно значительно снизить пусковой ток.

В системах автоматического управления (рис. 1.1), где пуск осуществляется дистанционно, пусковое сопротивления R_дпо мере разгона двигателя уменьшается ступенями с помощью релейно-контактной схемы в функции времени.

Перед пуском двигателя контакты контакторов КМ1 и КМ2 разомкнуты и в цепь ротора включено пусковое сопротивление, равное сумме R_д1иR_д2 , которому соответствует реостатная характеристика 1 (рис. 1.2).

При включении автоматических выключателей АВ1 и АВ2 подается питание в силовую схему и в схему управления. Система готова к работе.

Для того, чтобы включить двигатель, достаточно нажать на кнопку "Пуск"(П). Образуется цепь питания обмотки контактора К, контактор срабатывает и замыкает свои замыкающие контакты в силовой цепи статорной обмотки асинхронного двигателя (АД), на статор подается трехфазное напряжение, двигатель начинает работать на характеристику 1, как было сказано выше.

Одновременно с этим в цепи управления замыкающий контакт К шунтирует кнопку (П), осуществляя самоподхват (т.е. можно отпустить кнопку, а цепь контактора останется замкнутой). Обмотка реле времени РВ1 также получат питание через замыкающий контакт К и начинается отсчет времени (выдержка времени равная уставке на реле), в течение которой двигатель разгоняется по характеристике 1.

По истечению установочного времени реле времени срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт РВ1 в цепи обмотки контактора К1, обмотка получается срабатывает и замыкает свои замыкающие контакты К1 в роторной цепи (АД), шунтируя сопротивления R_д1 и двигатель переходит на реостатную характеристику 2 (из точки а в точку в).

Одновременно с этим обмотка реле времени РВ2 получает питание через замыкающий контакт контактора К1 и начинает отсчет времени равный соответствующий уставке, в течение которого двигатель разгоняется по характеристике 2 из точки б в точку в.

По истечению установочного времени реле РВ2 срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт РВ2 в цепи обмотки контактора К2, обмотка получает питание, контактора К2, он срабатывает и замыкает свои замыкающие контакты К2 в роторной цепи АД, шунтируя сопротивления R_д2 двигатель переходит на естественную характеристику 3 (из точки в в точку г ).

Даже под действием нагрузочного момента М_сдвигатель приходит в точку п_уст., в которой продолжает работу в установившемся режиме.

Координаты реостатных характеристик определяются их уравнения движения привода.

Для остановки двигателя достаточно нажать на кнопку "Стоп" (С) при этом все аппараты схемы управления и статорная обмотка АД отключается от сети питания и готовы к новой работе.