Automatski upravljački krugovi za pokretanje i zaustavljanje istosmjernih motora

Pokretanje bilo kojeg motora popraćeno je određenim prekidačima u strujnom krugu i upravljačkom krugu. U ovom slučaju koriste se relejni kontaktor i beskontaktni uređaji. Za DC motore za ograničenje startne struje U krug rotora i armature motora uključeni su startni otpornici, koji se isključuju kada se motori ubrzavaju u koracima. Kada je pokretanje završeno, otpornici za pokretanje potpuno su premošteni.

Proces kočenja motora također se može automatizirati. Nakon naredbe za zaustavljanje, uz pomoć relejno-kontaktorske opreme, izvode se potrebne sklopke u strujnim krugovima. Kada se brzina približi nuli, motor se isključuje iz mreže. Tijekom pokretanja, koraci se isključuju u pravilnim intervalima ili ovisno o drugim parametrima. Ovo mijenja struju i brzinu motora.

Kontrola pokretanja motora izvodi se kao funkcija EMF (ili brzine), struje, vremena i putanje.

Tipični podsklopovi i sklopovi za automatsko upravljanje pokretanjem istosmjernih motora

Pokretanje istosmjernog motora s paralelnom ili neovisnom uzbudom vrši se otpornikom uvedenim u armaturni krug. Potreban je otpornik za ograničavanje udarne struje. Kako motor ubrzava, startni otpornik je stepenasti. Kada je pokretanje završeno, otpornik će biti potpuno premošten i motor će se vratiti na svoje prirodne mehaničke karakteristike (slika 1). Prilikom pokretanja, motor ubrzava prema umjetnoj karakteristici 1, zatim 2, a nakon manevriranja otpornikom - prema prirodnoj karakteristici 3.

Riža. 1. Mehaničke i elektromehaničke karakteristike istosmjernog motora s paralelnom uzbudom (ω — kutna brzina vrtnje; I1 M1 — vršna struja i moment motora; I2 M2 — struja i moment sklopke)

Razmotrite čvor pokretačkog kruga istosmjernog motora (DCM) u EMF funkciji (slika 2).

Riža. 2. Čvor početnog kruga DCT paralelne pobude u EMF funkciji

Funkcijom EMF (ili brzinom) upravljaju releji, naponi i kontaktori. Naponski releji su konfigurirani za rad na različitim vrijednostima emf armature. Kada je kontaktor KM1 uključen, napon KV releja u trenutku pokretanja nije dovoljan za rad. Kada se motor ubrza (zbog povećanja emf motora), aktivira se relej KV1, zatim KV2 (naponi za aktiviranje releja imaju odgovarajuće vrijednosti); uključuju kontaktore za ubrzanje KM2, KMZ, a otpornici u krugu armature su šantirani (sklopni krugovi kontaktora nisu prikazani na dijagramu; LM je uzbudni namot).

Pogledajmo shemu za pokretanje istosmjernog motora u EMF funkciji (slika 3). Kutna brzina motora često je fiksna neizravno, tj.mjerenje veličina vezanih uz brzinu. Za istosmjerni motor takva vrijednost je EMF. Start se provodi na sljedeći način. Uključuje se QF prekidač, polje motora je spojeno na napajanje. KA relej se aktivira i zatvara svoj kontakt.

Preostali uređaji kruga ostaju u svom izvornom položaju. Da biste pokrenuli motor, morate pritisni gumb SB1 «Start», nakon čega se aktivira kontaktor KM1 i spaja motor na izvor napajanja. Kontaktor KM1 ima vlastito napajanje, istosmjerni motor se ubrzava pomoću otpornika kruga armature motora R.

Kako se brzina motora povećava, njegova emf i napon u zavojnicama releja KV1 i KV2 rastu. Pri brzini ω1 (vidi sliku 1.) aktivira se relej KV1. Zatvara svoj kontakt u strujnom krugu kontaktora KM2, koji svojim kontaktom isključuje i kratko spaja prvi stupanj startnog otpornika. Pri brzini ω2 relej KV2 je pod naponom. Svojim kontaktom zatvara strujni krug napajanja KMZ sklopnika, koji pri aktiviranju kontaktom kratko spaja drugi stupanj pokretanja otpornika za pokretanje. Motor postiže svoje prirodne mehaničke karakteristike i prekida polijetanje.

Riža. 3. Shema pokretanja DCT paralelne pobude u EMF funkciji

Za ispravan rad kruga potrebno je naponski relej KV1 namjestiti da radi na EMF koja odgovara brzini ω1, a relej KV2 da radi na brzini ω2.

Za zaustavljanje motora pritisnite tipku Stop SB2. Za odspajanje električnog kruga, otvorite QF prekidač.

Strujnom funkcijom upravlja strujni relej. Razmotrite čvor strujnog kruga pokretača istosmjernog motora u funkciji fluksa. U dijagramu prikazanom na sl.4, koriste se nadstrujni releji, koji se aktiviraju pri udarnoj struji I1 i ispuštaju pri minimalnoj struji I2 (vidi sliku 1). Interno vrijeme odziva strujnih releja mora biti manje od vremena odziva kontaktora.

Riža. 4. Čvor početnog kruga paralelne pobude DCT ovisno o struji

Ubrzanje motora počinje kada je otpornik potpuno umetnut u armaturni krug. Kako se motor ubrzava, struja se smanjuje, s strujom I2, relej KA1 nestaje i svojim kontaktom zatvara krug napajanja kontaktora KM2, koji svojim kontaktom zaobilazi prvi kontakt startnog otpornika. Slično, drugi početni stupanj otpornika je kratko spojen (relej KA2, kontaktor KMZ). Strujni krugovi sklopnika nisu prikazani na dijagramu. Na kraju pokretanja motora, otpornik u krugu armature će biti premošten.

Razmotrite krug za pokretanje istosmjernog motora kao funkciju toka (slika 5). Otpori koraka otpornika odabrani su tako da u trenutku kada je motor uključen i koraci su skretani, struja I1 u krugu armature i trenutak M1 ne prelaze dopuštenu razinu.

Pokretanje istosmjernog motora izvodi se uključivanjem QF prekidača i pritiskom na tipku «Start» SB1. U tom slučaju kontaktor KM1 se aktivira i zatvara svoje kontakte. Ulazna struja I1 prolazi kroz strujni krug motora, pod čijim utjecajem se aktivira nadstrujni relej KA1. Njegov kontakt se otvara i kontaktor KM2 ne prima napajanje.

Riža. 5. Shema DCT pokretanja paralelne pobude u ovisnosti o struji

Kada struja padne na minimalnu vrijednost I2, nadstrujni relej KA1 pada i zatvara svoj kontakt.Aktivira se kontaktor KM2 i preko svog glavnog kontakta spaja prvu sekciju startnog otpornika i releja KA1. Pri preklapanju struja raste do vrijednosti I1.

Kada se struja ponovno poveća na vrijednost I1, kontaktor KM1 se ne uključuje, jer je njegov svitak premošten kontaktom KM2. Pod utjecajem struje I1, relej KA2 se aktivira i otvara svoj kontakt. Kada u procesu ubrzanja struja ponovno padne na vrijednost I2, relej KA2 pada i kontaktor KMZ se uključuje. Start je završen, motor radi sa svojim prirodnim mehaničkim karakteristikama.

Za ispravno funkcioniranje kruga potrebno je da vrijeme odziva releja KA1 i KA2 bude manje od vremena odziva kontaktora. Za zaustavljanje motora, pritisnite tipku «Stop» SB2 i isključite QF prekidač kako biste odspojili strujni krug.

Vremenska kontrola se ostvaruje pomoću vremenskog releja i odgovarajućih kontaktora koji svojim kontaktima kratko spajaju otporničke stupnjeve.

Razmotrite čvor pokretačkog kruga istosmjernog motora kao funkciju vremena (slika 6).Vremenski relej KT aktivira se odmah kada se u upravljačkom krugu pojavi napon kroz otvoreni kontakt KM1. Nakon otvaranja kontakta KM1, vremenski relej KT gubi napajanje i zatvara svoj kontakt s vremenskom odgodom. Kontaktor KM2 nakon vremenskog intervala jednakog vremenskom kašnjenju vremenskog releja prima napajanje, zatvara svoj kontakt i ranžira otpor u krugu armature.

Riža. 6. DCT pokretački čvor paralelne pobude u funkciji vremena

Prednosti upravljanja u funkciji vremena uključuju jednostavnost upravljanja, stabilnost procesa ubrzanja i usporavanja, nedostatak kašnjenja električnog pogona na međubrzinama.

Razmotrite krug za pokretanje paralelne pobude istosmjernog motora kao funkciju vremena. Na sl. Slika 7 prikazuje dijagram istosmjernog motora s paralelnom pobudom nepovratnog pokretanja. Lansiranje se odvija u dvije faze. Krug koristi tipke SB1 «Start» i SB2 «Stop», kontaktore KM1 ... KMZ, elektromagnetske vremenske releje KT1, KT2. Uključuje se QF prekidač. U ovom slučaju, zavojnica vremenskog releja KT1 prima napajanje i otvara svoj kontakt u krugu kontaktora KM2. Motor se pokreće pritiskom na tipku «Start» SB1. Kontaktor KM1 prima napajanje i svojim glavnim kontaktom spaja motor na izvor napajanja s otpornikom u krugu armature.

Riža. 7. Shema ireverzibilnog pokretanja istosmjernog motora u ovisnosti o vremenu

Podstrujni relej KA služi za zaštitu motora od prekida uzbudnog kruga. Tijekom normalnog rada, KA relej se aktivira i njegov kontakt u krugu kontaktora KM1 se zatvara, pripremajući kontaktor KM1 za rad. Kada se pobudni krug prekine, KA relej se isključuje, otvara kontakt, zatim se kontaktor KM1 isključuje i motor se zaustavlja. Kada se aktivira kontaktor KM1, njegov kontakt za blokiranje se zatvara i otvara se kontakt KM1 u krugu releja KT1, koji se isključuje i zatvara svoj kontakt s vremenskom odgodom.

Nakon vremenskog intervala jednakog vremenskom kašnjenju releja KT1, zatvara se krug napajanja ubrzajućeg kontaktora KM2, koji se aktivira i svojim glavnim kontaktom kratko spaja jedan stupanj otpornika za pokretanje. Istodobno, vremenski relej KT2 je pod naponom. Motor ubrzava. Nakon vremenskog intervala jednakog kašnjenju KT2 releja, kontakt KT2 se zatvara, aktivira se KMZ kontaktor za ubrzanje i sa svojim glavnim kontaktnim kontaktima drugi stupanj startnog otpornika u krugu armature. Start je završen i motor se vraća svojim prirodnim mehaničkim karakteristikama.

Tipične jedinice upravljačkog kruga istosmjerne kočnice

Sustavi automatske kontrole istosmjernog motora koriste dinamičko kočenje, suprotno kočenje i regenerativno kočenje.

Kod dinamičkog kočenja potrebno je armaturni namot motora zatvoriti na dodatni otpor, a uzbudni namot ostaviti pod naponom. Ovo kočenje može se izvesti kao funkcija brzine i kao funkcija vremena.

Upravljanje u funkciji brzine (EMF) tijekom dinamičkog kočenja može se izvršiti prema shemi prikazanoj na sl. 8. Kada je kontaktor KM1 isključen, armatura motora je odvojena od mreže, ali na njegovim stezaljkama u trenutku isključenja postoji napon. Naponski relej KV radi i zatvara svoj kontakt u krugu kontaktora KM2, koji svojim kontaktom zatvara armaturu motora na otpornik R.

Pri brzinama blizu nule, KV relej gubi snagu. Daljnje usporavanje od minimalne brzine do potpunog zaustavljanja događa se pod djelovanjem statičkog momenta otpora.Za povećanje učinkovitosti kočenja mogu se primijeniti dva ili tri stupnja kočenja.

Riža. 8. Čvor sklopa za automatsko upravljanje dinamičkim kočenjem u funkciji EMF: a — strujni krug; b — upravljački krug

Dinamička kočna konstantna pobuda motora neovisna o vremenu provodi se prema shemi prikazanoj na sl. devet.

Riža. 9. Čvor DCT dinamičkog kočnog kruga neovisne pobude u ovisnosti o vremenu

Kada motor radi, vremenski relej KT je uključen, ali krug kočionog kontaktora KM2 je otvoren. Za zaustavljanje morate pritisnuti tipku "Stop" SB2. Kontaktor KM1 i vremenski relej KT gube snagu; aktivira se kontaktor KM2 jer se kontakt KM1 u krugu sklopnika KM2 zatvara i kontakt vremenskog releja KT otvara s vremenskom zadrškom.

Za tajming vremenskog releja, kontaktor KM2 prima napajanje, zatvara svoj kontakt i spaja armaturu motora na dodatni otpornik R. Izvodi se dinamičko zaustavljanje motora. Na svom kraju, KT relej nakon nekog vremena otvara svoj kontakt i isključuje kontaktor KM2 iz mreže. Daljnje kočenje do potpunog zaustavljanja provodi se pod utjecajem momenta otpora Ms.

Kod povratnog kočenja EMF motora i mrežni napon djeluju u skladu. Da bi se ograničila struja, u strujni krug je umetnut otpornik.

Upravljanje uzbudom istosmjernih motora

Namot polja motora ima značajan induktivitet i ako se motor brzo isključi, na njemu se može pojaviti veliki napon, što će uzrokovati proboj izolacije namota. Da biste to spriječili, možete koristiti čvorove kruga prikazane na sl.10. Otpor za gašenje uključuje se paralelno s uzbudnim svitkom kroz diodu (slika 10, b). Stoga, nakon isključivanja, struja kratko vrijeme prolazi kroz otpor (slika 10, a).

Riža. 10. Čvorovi strujnih krugova za uključivanje otpora za gašenje: a — otpor za gašenje spojen je paralelno; b — otpor gašenja se uključuje preko diode.

Zaštita od prekida uzbudnog kruga provodi se pomoću podstrujnog releja prema shemi prikazanoj na sl. jedanaest.

Riža. 11. Zaštita od prekida uzbudnog kruga: a — strujni uzbudni krug; b — upravljački krug

U slučaju prekida uzbudnog svitka, relej KA isključuje struju i odvaja krug kontaktora KM.