Principi upravljanja automatskim pokretanjem i zaustavljanjem elektromotora

U članku se obrađuju relejno-kontaktorske sheme za automatizaciju pokretanja, reverziranja i zaustavljanja asinkronih motora s faznim rotorom i istosmjernih motora.

Razmotrite sheme za uključivanje početnih otpora i kontakte kontaktora KM3, KM4, KM5 koji ih kontroliraju, prilikom pokretanja indukcijski motor s namotanim rotorom (AD s f. R.) I Neovisno pobuđeni istosmjerni motor DPT NV (slika 1). Ove sheme omogućuju dinamičko kočenje (slika 1, a) i suprotno kočenje (slika 1, b).

Prilikom pokretanja DPT NV ili IM reostata s faznim rotorom, naizmjenično zatvaranje (kratki spoj) stupnjeva početnog reostata R1, R2, R3 provodi se automatski pomoću kontakata kontaktora KM3, KM4, KM5, koji se mogu kontrolira se na tri načina:

• brojanjem vremenskih intervala dt1, dt2, dt3 (slika 2), za što se koriste vremenski releji (upravljanje vremenom);

• praćenjem broja okretaja elektromotora odn EMF (kontrola brzine).Kao EMF senzori koriste se naponski releji ili kontaktori izravno povezani preko reostata;

• korištenje strujnih senzora (strujni releji podesivi za povratnu struju jednaku Imin) koji daju naredbeni impuls kada se struja armature (rotora) smanji tijekom procesa pokretanja na vrijednost Imin (načelo upravljanja strujom).

Razmotrite mehaničke karakteristike istosmjernog motora (DCM) (slika 1) (za indukcijski motor (IM), isto je ako koristite radni dio mehaničke karakteristike) tijekom pokretanja i zaustavljanja, kao i krivulje brzine, momenta (struje) u odnosu na vrijeme.

Riža. 1. Sheme za uključivanje početnih otpora asinkronog motora s faznim rotorom (a) i istosmjernog motora s neovisnom uzbudom (b)

Riža. 2. Karakteristike pokretanja i zaustavljanja (a) i ovisnosti o DPT-u (b)

Pokretanje elektromotora (kontakti KM1 su zatvoreni (slika 1)).

Kada se dovede napon, struja (moment) u motoru jednaka je I1 (M1) (točka A) i motor ubrzava s otporom pokretanja (R1 + R2 + R3).

Kako ubrzanje napreduje, struja se smanjuje i kod struje I2 (točka B) dolazi do kratkog spoja R1, struja raste do vrijednosti I1 (točka C) i tako dalje.

U točki F kod struje I2 dolazi do kratkog spoja zadnjeg stupnja startnog reostata i elektromotor postiže svoju prirodnu karakteristiku (točka G). Ubrzanje se događa do (točke H) koja odgovara struji Ic (ovisno o opterećenju). Ako R1 nije kratko spojen u točki B, tada će motor ubrzati do točke B' i imati konstantnu brzinu.

Dinamičko kočenje (otvoren KM1, zatvoren KM7) dok elektromotor ne prijeđe u točku K, koja odgovara momentu (struji) i čija vrijednost ovisi o otporu Rtd.

Kočenje suprotnošću (KM1 otvoren, KM2 zatvoren) dok elektromotor ide do točke L i počinje vrlo brzo usporavati uz otpor (R1 + R2 + R3 + Rtp).

Nagib ove karakteristike, a time i vrijednost, isti je (paralelan) kao početna karakteristika s otporom (R1 + R2 + R3 + Rtp).

U točki N potreban je kratki spoj Rtp, elektromotor ide u točku P i ubrzava u suprotnom smjeru. Ako Rtp nije kratko spojen u točki N, tada će motor ubrzati do točke N' i raditi tom brzinom.

Sheme automatskog upravljanja za pokretanje DPT

Upravljanje u ovisnosti o vremenu (slika 3) Najčešće se kao vremenski releji u EP krugovima koriste elektromagnetski vremenski releji. Postavljeni su tako da uzimaju u obzir unaprijed postavljena vremenska kašnjenja dt1, dt2,…. Svaki vremenski relej mora sadržavati odgovarajući kontaktor snage.

Riža. 3. Shema automatskog pokretanja DPT-a u funkciji vremena

Upravljanje u ovisnosti o brzini (najčešće se koristi za dinamičko kočenje i suprotno kočenje) Ovaj princip automatizacije upravljanja podrazumijeva korištenje releja koji izravno ili neizravno upravljaju brzinom elektromotora: za istosmjerne motore mjeri se EMF armature, za asinkrone i sinkronih elektromotora, mjeri se EMF ili frekvencija struje.

Korištenje uređaja koji izravno mjere brzinu (relej za kontrolu brzine (RCC) na složenom uređaju) komplicira instalacijski i upravljački krug.RKS se češće koristi za upravljanje kočenjem za isključivanje elektromotora iz mreže pri brzini blizu nule. Češće se koriste neizravne metode.

Pri konstantnom magnetskom toku, EMF armature DPT-a izravno je proporcionalna brzini. Stoga se zavojnica naponskog releja može spojiti izravno na stezaljke armature. Međutim, napon priključka armature Uy razlikuje se od Eya u veličini pada napona na namotu armature.

U ovom slučaju moguće su dvije opcije:

• korištenje naponskih releja KV, koji se mogu prilagoditi različitim naponima aktiviranja (slika 4, a);
• pomoću KM kontaktora spojenih preko startnih otpornika (slika 4, b). Završni kontakti releja KV1, KV2 opskrbljuju naponom zavojnice energetskih kontaktora KM2, KM3.

Riža. 4. Krugovi napajanja za spajanje DPT-a pomoću naponskih releja (a) i kontaktora (b) kao DCS

Riža. 5. Električni krug (a) i upravljački krug (b) DPT s automatizacijom pokretanja ovisnom o brzini. Isprekidane linije prikazuju krug kada se za mjerenje napona koriste naponski releji KV1, KV2.

Kontrola u trenutnoj funkciji. Ovaj princip upravljanja provodi se pomoću podstrujnih releja, koji uključuju kontaktore snage kada struja dosegne vrijednost I1 (slika 6, b). Najčešće se koristi za pokretanje do povećane brzine uz slabljenje magnetskog toka.

Riža. 6. Dijagram spajanja (a) i ovisnost F, Ia = f (t) (b) pri pokretanju istosmjernog motora ovisno o struji

Kada je udarna struja (Rp2 kratko spojena) KA relej je pod naponom i struja se dovodi na svitak KM4 preko KA kontakta.Kada se struja armature smanji na obrnutu struju, kontaktor KM4 se zatvara i magnetski tok se smanjuje (Rreg se uvodi u krug namota polja LOB). U tom slučaju struja armature počinje rasti (brzina promjene struje armature veća je od brzine promjene magnetskog toka).

Kada se Iya = Iav postigne u točki t1, aktiviraju se releji KA i KM4 i manipulira se Rreg. Proces povećanja fluksa i smanjenja Ia započet će u trenutku t2 kada se letjelica i KM4 isključe. Uz sve te komutacije, M> Ms i elektromotor će se ubrzati. Proces pokretanja završava kada se veličina magnetskog toka približi zadanoj vrijednosti određenoj uvođenjem otpora Rreg u krug uzbudnog svitka i kada pri sljedećem odvajanju KA, KM4 struja armature ne dosegne Iav ( točka ti). Ovaj princip upravljanja naziva se vibracija.

DPT automatizacija upravljanja kočnicama

U ovom slučaju vrijede isti principi kao i za automatizaciju pokretanja. Svrha ovih krugova je isključivanje elektromotora iz mreže brzinom jednakom ili blizu nule. Najlakše se rješava dinamičkim kočenjem, po principu vremena ili brzine (slika 7).

Riža. 7. Električni krug (a) i upravljački krug (b) dinamičkog kočenja

Prilikom pokretanja pritisnemo SB2 i napon se dovodi na zavojnicu KM1, dok se: manipulira tipkom SB2 (KM1.2), napon se dovodi na armaturu motora (KM1.1), krug napajanja KV ( KM1.3 ) se otvara.

Pri zaustavljanju pritisnemo SB1 dok je armatura isključena iz mreže, KM1.3 se zatvara i KV relej se aktivira (pošto je u trenutku isključenja približno jednak Uc i opada s padom brzine). Napon se dovodi na svitak KM2, a RT je spojen na armaturu motora. Kada je kutna brzina blizu nule, armatura KV releja nestaje, KM2 se isključuje i RT se isključuje. KV relej u ovom krugu mora imati što manji faktor povratne sprege, jer je jedino tako moguće ostvariti kočenje na najmanju brzinu.

Kada se motor okreće unatrag, koristi se kočenje suprotnom sklopkom, a zadatak kontrolnog kruga je uvesti dodatni stupanj otpora kada se zada naredba za rikverc i premostiti ga kada je brzina motora blizu nule. Najčešće se u te svrhe koristi upravljanje u ovisnosti o brzini (slika 8).

Riža. 8. Električni krug (a), upravljački krug (b) i karakteristike kočenja (c) DPT kočenja unatrag

Razmotrite krug bez bloka za automatizaciju pokretanja. Pustite elektromotor da prirodno radi «naprijed» (uključujući KM1, ubrzanje se ne uzima u obzir).

Pritiskom na tipku SB3 isključuje se KM1 i uključuje KM2. Polaritet napona primijenjenog na armaturu je obrnut. Kontakti KM1 i KM3 su otvoreni, impedancija se uvodi u krug armature. Pojavljuje se udarna struja i motor prelazi na karakteristiku 2 prema kojoj se odvija kočenje. Pri brzini blizu nule, relej KV1 i kontaktor KM3 trebali bi se uključiti. Stupanj Rpr se manipulira i ubrzanje počinje u suprotnom smjeru prema karakteristici 3.

Karakteristike upravljačkih krugova asinkronog motora (IM).

1. Releji za indukcijsku kontrolu brzine (RKS) često se koriste za kontrolu kočenja (osobito za vožnju unazad).

2. Za IM s namotanim rotorom koriste se KV naponski releji, koji se pokreću različitim vrijednostima EMF rotora (slika 9). Ovi se releji uključuju preko ispravljača kako bi se isključio utjecaj frekvencije struje rotora na induktivni otpor zavojnica samog releja (s promjenom XL mijenja se i Iav, Uav), smanjujući koeficijent povrata i povećavajući pouzdanost rada.

Riža. 9. Obrnuta shema zaustavljanja krvnog tlaka

Princip rada: pri velikoj kutnoj brzini rotora elektromotora, EMF induciran u njegovim namotima je mali, budući da je E2s = E2k · s, a klizanje s je zanemarivo (3–10%). KV napon releja nije dovoljan da povuče njegovu armaturu. U obrnutom smjeru (KM1 se otvara, a KM2 zatvara), smjer vrtnje magnetskog polja u statoru je obrnut. KV relej radi, otvara krug napajanja kontaktora KMP i KMT, a otpori pokretanja Rp i kočenja Rp uvode se u krug rotora. Pri brzini blizu nule, KV relej se isključuje, KMT se zatvara, a motor ubrzava u suprotnom smjeru.