Схема электропривода: Схемы управления электроприводами

Содержание

Принципиальная Схема Управления Электроприводом — tokzamer.ru

Чаще реверсирование двигателя выполняется одним реверсивным магнитным пускателем.

В многодвигательных приводах или приводах механизмов, связанных общей технологической зависимостью, должна быть обеспечена определенная очередность включения и отключения электродвигателей. Двигатель останавливается.

Блокировки применяют также при установке ограждений в опасных зонах оборудования. В цепи магнитного пускателя включен контакт, принадлежащий контактору, управляющему двигателем.
Нереверсивная схема магнитного пускателя



Сработавшие замыкающие контакты реле динамического торможения K3.

Если двигатель останавливается, автоматически выключается двигатель. Если же давление в системе смазки компрессора упадет, то замкнется контакт РДМ, создастся замкнутая цепь тревожной сигнализации и сработает звонок на схеме не показан.


Одновременно блок-контакт Л1 размыкается и обесточивает реле РУ1. Управлять асинхронным двигателем можно и с большего числа мест Рисунок 5 — Схема управления электродвигателем с двух мест при наличии соответствующего количества кнопочных станций Рисунок 6 — Схема управления асинхронным двигателем с помощью реверсивного магнитного пускателя: а — силовая цепь; б — цепь управления с электрической блокировкой контактами магнитного пускателя и контактами кнопочной станции; в — цепь управления с электрической блокировкой контактами магнитного пускателя Реверсивные магнитные пускатели комплектуются из двух нереверсивных.

Вспомогательный контакт КМ в цепи управления шунтирует кнопочный выключатель SBС и обеспечивает продолжительную работу привода после снятия нагрузки нажатия с кнопочного выключателя. Схема нереверсивного управления трёхфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором при динамическом торможении.

В приводах, где применяются двигатели с короткозамкнутым ротором, частоту вращения электродвигателя изменяют путем изменения числа пар полюсов. Электродвигатель обладает высоким пусковым моментом и не допускает прямого пуска.


Двухпроводная схема управления стрелкой

Схемы управления электроприводами

Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью магнитной станции П При включённом трёхполюсном, выключателе Q1, выполненном в виде рубильника, нажатие пусковой кнопки S2 приводит к присоединению катушки линейного контактора K1 к источнику питания и включению главными замыкающими контактами K1. Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном неавтоматическом управлении.

При снижении температуры до установленной ДОТ размыкается и компрессор выключается. Схема последовательного включения двигателей Пример 5.

Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.

Точка П является точкой трогания. Один асинхронный низковольтный электродвигатель, предназначенный для привода компрессора.


Защита двигателя при реверсивном управлении такая же, как и при нереверсивном. При реверсировании двигателя на ходу вначале происходит торможение от данной скорости до нулевой, а затем разгон в другом направлении.

В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой частоты вращения должна быть вновь нажата кнопка SВЗ, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Средства для ингаляционного наркоза : Наркоз наступает в результате вдыхания ингаляции средств, которое осуществляют или с помощью маски


Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. Частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать изменением частоты тока питающей сети, числа пар полюсов статорной обмотки, введением в цепь ротора сопротивления, вызывающего увеличение скольжения.
Схемы управления магнитным пускателем

Нереверсивная схема управления асинхронного двигателя.

В случае, если одна из электрифицированных задвижек окажется неисправной, промежуточное реле PIT разрывает цепи автоматического управления насосными агрегатами гидроэлеваторов. Такой пускатель состоит из двух простых пускателей, подвижные части которых между собой связаны механически с помощью устройства в виде коромысла.

При включённом трёхполюсном, выключателе Q1, выполненном в виде рубильника, нажатие пусковой кнопки S2 приводит к присоединению катушки линейного контактора K1 к источнику питания и включению главными замыкающими контактами K1. Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Простейшая схема управления электродвигателем может иметь только неавтоматический выключательQи предохранителиF или автоматический выключатель.

Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном неавтоматическом управлении. В приводах, где применяются двигатели с короткозамкнутым ротором, частоту вращения электродвигателя изменяют путем изменения числа пар полюсов. Мощность электродвигателя 29,5 кВт, пуск автоматизирован.


По истечении некоторого времени контакты К размыкаются и замыкаются контакты КУ. Начинается разгон через ограничивающие резисторы R1—R4.


Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК рис. Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Типовые схемы управления электроприводами с асинхронными двигателями


Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике. Он срабатывает и своими главными контактами К подключает двигатель на трехфазное питание Л1, Л2, Л3. Принципиальная схема силовой части нереверсивного электропривода по системе ТП-Д Рис.

Электрические блокировки для предотвращения одновременного включения двух контакторов осуществляются с помощью размыкающих контактов КM1 и КM2 рисунок 6, б. В результате блокировочными связями световая сигнализация обеспечивает контроль над направлением вращения двигателя при реверсе. Одновременно контактор своим замыкающим вспомогательным контактом осуществляет самоблокировку, а размыканием другого вспомогательного контакта отключает катушки. При этом срабатывает контактор малой скорости, который обеспечивает главными замыкающими контактами K1. Нажатие остановочной кнопки S1 размыкает цепь катушки линейного контактора K1 и его главные контакты K1.

Так как привод конвейеров производится электродвигателями, то более подходящими для данного случая будут электрические или механические ЛЭ. После разбега двигателя до низкой частоты вращения может быть осуществлен его разгон до высокой частоты вращения. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения Rд2, а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. При использовании автотрансформаторов см. При этом речь может идти о потоках энергии различного вида: электрической, механической, тепловой и других.
Как подключить магнитный пускатель. Схема подключения.

Наша группа «ВКонтакте»

В многодвигательных приводах или приводах механизмов, связанных общей технологической зависимостью, должна быть обеспечена определенная очередность включения и отключения электродвигателей.

Для включения электродвигателя М должен быть включен выключатель Q.

Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике.

Схема нереверсивного управления трёхфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором при торможении противовключением. Этот контактор шунтирует вторую ступень пускового резистора и своим вспомогательным контактом с выдержкой времени включает обмотку третьего контактора, который шунтирует последнюю ступень пускового резистора. Для отключения электродвигателя от сети при его вращении в любом направлении необходимо нажать на кнопочный выключатель SBТ.

В цепи магнитного пускателя включен контакт, принадлежащий контактору, управляющему двигателем. Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку SВ1, при этом отключаются пускатель КМ и двигатель М.

Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение В. Современные высокие требования к качеству технологического процесса и производительности различных механизмов могут быть обеспечены только на основании применения автоматизированных электроприводов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ

Управление электродвигателями с фазным ротором. Катушка электромагнит включения магнитного пускателя КМ получает питание от сети и замыкает контакты КМ в главной цепи и в цепи управления. Пуск начинается после перемещения контактной щетки на вывод 1. При вращении двигателя, например вправо, горит лампа HL1, включаемая контактом KM1.

Во многих случаях при управлении электроприводом необходимо изменять направление вращения электродвигателя. После замыкания выключателя управления В получает питание катушка реле Р1.
Реверсивная схема подключения магнитного пускателя

Типовые схемы управления электроприводом

Типовые схемы управления электроприводов с АД

АД с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. Схемы управления АД с фазным ротором средней и большой мощности должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора.

Рhello_html_m69a3f2e.pngеверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором приведена на рисунке 8.9.

 

 

Рис. 8.9. Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором

 

Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактораКМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.

В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FA). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1и КМ2).

Пуск двигателя при включенном автоматическом выключателе QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.

Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка SB3, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ1), после чего нажимается кнопка SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет направление вращения на противоположное, и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.

В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой скорости должна быть вновь нажата кнопка SB3, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка SB3 нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.

Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и наоборот.

Отметим, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании, как это может иметь место при установке предохранителей, а также он не требует замены элементов (как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки).

Схема управления АД, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени, приведена на рис. 8.10.

hello_html_m13cef463.png

 

Рис. 8.10. Схема пуска и динамического торможения АД

 

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1, после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.

Для остановки двигателя нажимается кнопка SB3, контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор Rт и переводу двигателя в режим динамического торможения.

Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.

Интенсивность динамического торможения регулируется резистором Rт, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.

Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.

Схема управления пуском и торможением противовключением АД с фазным ротором в функции ЭДС приведена на рисунке 8.11.

 

hello_html_m243b87d2.png

 

Рис. 8.11. Схема управления пуском и торможением противовключением АД

с фазным ротором

 

После подачи напряжения включается реле времени КТ, которое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМ3, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.

Включение двигателя производится нажатием кнопки SB1, после чего включается контактор КМ1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз YB растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения Rд2, а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ3, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор Rд1 в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.

Управление торможением обеспечивает реле торможения KV, контролирующее уровень ЭДС (скорости) ротора. С помощью резистора Rр оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0 < S < 1, наводимая в роторе ЭДС будет недостаточна для включения, а в режиме противовключения, когда 1 < S < 2, уровень ЭДС достаточен для его включения.

Для осуществления торможения двигателя нажимается сдвоенная кнопка SB2, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушки контактора КМ1. После этого двигатель отключается от сети и разрывается цепь питания контактора КМ4, и замыкается цепь питания реле КТ. В результате этого контакторы КМ3 и КМ4 отключаются, и в цепь ротора двигателя вводится сопротивление Rд1 + Rд2.

Нажатие кнопки SB2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Двигатель переходит в режим торможения противовключением. Реле RY срабатывает и после отпускания кнопки SB2 будет обеспечивать питание контактора КМ2 через свой контакт и замыкающий контакт этого аппарата.

В конце торможения, когда скорость будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2. Последний, потеряв питание, отключит двигатель от сети, и схема придет в исходное положение. После отключения КМ2 тормоз УВ, потеряв питание, обеспечит фиксацию (торможение) вала двигателя.

На рисунке 8.12. приведена схема панели типа ПДУ 6220.

Панель типа ПДУ 6220 входит в состав нормализованной серии панелей управления двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором и обеспечивает пуск двигателей в две ступени и динамическое торможение по принципу времени.

При подаче на схему напряжений 220 В и переменного тока 380 В (замыкание рубильников QS1 и QS2 и автомата QF) включается реле времени КТ1, чем подготавливается двигатель к пуску с полным пусковым резистором в цепи ротора. Одновременно с этим, если рукоятка командоконтроллера находится в нулевой (средней) позиции и максимально-токовые реле FА1-FА3 не включены, включится реле защиты КV от понижения питающего напряжения и подготовит схему к работе.

hello_html_m78451fc3.png

Рис. 8.12. Схема панели типа ПДУ 6220

 

Пуск двигателя осуществляется по любой из двух искусственных характеристик или естественной характеристике, для чего рукоятка SА должна устанавливаться соответственно в положение 1, 2 или 3. При переводе рукоятки в любое из указанных положений SА включается линейный контактор КМ2, подключающий двигатель к сети, контактор управления тормозом КМ5, подключающий к сети катушку YА электромагнитного тормоза, который при этом растормаживает двигатель и реле времени КТ3, управляющее процессом динамического торможения. При переводе SА в положение 2 или 3 включаются контакторы ускорения КМ3 и КМ4, и двигатель начинает разгоняться.

Торможение двигателя происходит при переводе рукоятки SА в нулевое (среднее) положение. При этом отключатся контакторы КМ2 и КМ5 и включится контактор динамического торможения КМ1, который подключит двигатель к источнику постоянного тока. В результате этого будет идти интенсивный процесс комбинированного (механического и динамического) торможения двигателя, который закончится после отсчета реле КТ3 своей выдержки времени, соответствующей времени торможения.

Схема асинхронного электропривода с тиристорным пусковым устройством приведена на рисунке 8.13.

hello_html_273114b1.pngк ак

Рис. 8.13. Схема асинхронного ЭП 
с тиристорным пусковым устройством

 

Эффективным методом формирования желаемых графиков изменения тока и момента двигателя в переходных режимах является регулирование напряжения на его статоре с помощью тиристорных пусковых устройств (ТПУ). Чаще всего это делается для ограничения тока и момента двигателя при пуске («мягкий» способ пуска), хотя с помощью этих устройств можно обеспечить и повышение момента двигателя при пуске («жесткий» способ пуска).

Тиристорное пусковое устройство включается между источником питания (сетью переменного тока) с напряжением U1 и статором двигателя. В нереверсивном ТПУ его силовую часть образуют три пары встречно-параллельно включенных тиристоров VS1-VS6, управление которыми осуществляется импульсами напряжения, поступающими на них от системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Ограничение тока и момента осуществляется за счет снижения подводимого к двигателю напряжения, что достигается соответствующим изменением во времени угла управления тиристорами. Напряжение при пуске может изменяться по различным законам – линейно нарастать от нуля до сетевого, быть пониженным в течение всего времени пуска или изменяться по так называемому бустерному варианту, при котором для облегчения пуска двигателя на него вначале подается скачком некоторое напряжение, которое затем продолжает нарастать уже по линейному закону. В замкнутой системе может быть обеспечено и поддержание тока статора на заданном уровне.

8.6. Регулирование координат асинхронного двигателя 
с помощью резисторов

Данный способ регулирования координат, называемый часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи АД (см. рис. 8.14). Он привлекает в первую очередь простотой своей реализации, отличаясь в то же время невысокими показателями качества регулирования и экономичностью.

hello_html_18375b36.png

 

Рис. 8.14. Схемы включения АД с фазным ротором (а) 
и с короткозамкнутым ротором (б)

 

Включение добавочных резисторов R в цепь статора применяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента АД с короткозамкнутым ротором.

Все искусственные электромеханические характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холостого хода ω0 при включении R не изменяется, получаемые искусственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых (рис.8.15 а).

 

hello_html_5d2b8472.png

а) б)

 

 

Рис.8.15. Электромеханические (а) и механические (б) характеристики АД 
при регулировании координат с помощью резисторов в цепи статора

 

Характеристики 2–4 расположены ниже естественной характеристики 1, построенной при R = 0, причем большему значению R соответствует больший наклон искусственных характеристик 2-4.

Механические характеристики АД представлены на рисунке 8.15 б.

Координаты точки экстремума Мк и Sк изменяются при варьировании R, а именно: в соответствии с (8.15) и (8.16) при увеличении R критический момент Мк и критическое скольжение Sк уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент.

В то же время искусственные механические характеристики (рис. 8.15б) мало пригодны при регулировании скорости АД: они обеспечивают небольшой диапазон изменения скорости; жесткость характеристик АД и его перегрузочная способность, характеризуемая критическим моментом, по мере увеличения Rснижается; способ отличает и низкая экономичность. В силу этих недостатков регулирование скорости АД с помощью активных резисторов в цепи его статора применяется редко [2].

Включение добавочных резисторов R в цепь ротора применяется как с целью регулирования тока и момента АД, так и его скорости (рис. 8.14а).

Искусственные электромеханические характеристики при R = var имеют вид, показанный на рисунке 8.15а, и могут использоваться для регулирования (ограничения ) пускового тока Iкз = Iп .

Скорость идеального холостого хода АД ω0 и максимальный (критический) момент двигателя Мкв соответствии с [2] остаются неизменными при регулировании R , а критическое скольжение Sк , как это следует из [2], изменяется.

Выполненный анализ позволяет построить естественную 1 (R = 0) и искусственные 2–3 (R2д3> R2д2) характеристики (рис. 8.16) и сделать заключение, что за счет изменения R имеется возможность повышать пусковой момент АД вплоть до критического момента Мк без снижения перегрузочной способности двигателя, что весьма важно при регулировании его скорости.

 

hello_html_c9ae986.png

 

Рис. 8.16. Механические характеристики при различных сопротивлениях R добавочного резистора в цепи ротора

 

В остальном рассматриваемый способ характеризуется такими же показателями, что и для ДПТ НВ. Диапазон регулирования скорости небольшой – около 2–3 – из-за снижения жесткости характеристик и роста потерь по мере его увеличения. Плавность регулирования скорости, которая изменяется только вниз от основной, определяется плавностью изменения добавочного резистора R.

Затраты, связанные с созданием данной системы ЭП, невелики, так как для регулирования обычно используются простые и дешевые ящики металлических резисторов. В то же время эксплуатационные затраты оказываются значительными, поскольку велики потери в ПД.

С увеличением скольжения S возрастают потери в роторной цепи, поэтому реализация большого диапазона регулирования скорости приводит к значительным потерям энергии и снижению КПД ЭП.

Регулирование скорости этим способом осуществляется при небольшом диапазоне регулирования скорости или кратковременной работе на пониженных скоростях. Этот способ нашел широкое применение например, в ЭП подъемно-транспортных машин и механизмов.

Расчет сопротивления добавочного резистора R может быть выполнен несколькими способами в зависимости от формы задания требуемой искусственной механической характеристики.

Если искусственная характеристика определена полностью, то сопротивление добавочного резистора (например, R2д1) можно определить по выражению [2,4]:

hello_html_m4cf6cac9.png, (8.30)

где hello_html_1cf90de3.png– сопротивление фазы ротора АД.

Если искусственная характеристика задана своей рабочей частью, то можно использовать метод отрезков, для чего на рисунке 8.16 проведена вертикальная линия, соответствующая номинальному моменту Мном, и отмечены характерные точки: а, b, c, d, e. Сопротивление искомого резистора R2д1 определяется как [2,4]

R2д1 = R2номаb/ас, (8.31)

где hello_html_74bbd382.png номинальное сопротивление АД; hello_html_1b86ccb3.png ЭДС ротора при S = 1; hello_html_m239ae39a.pngноминальный ток ротора.

http://life-prog.ru/1_17774_tormoznie-rezhimi-ad.html

Схемы управления электроприводами | Электротехника и электрооборудование

Страница 27 из 39

Электропривод машин, применяемых на строительстве или на предприятиях строительной индустрии, может быть ручным неавтоматизированным или автоматизированным.
Неавтоматизированным называют электропривод, управление которым при всех режимах работы производят аппаратами ручного управления.

Автоматизированным электроприводом называют такой, в котором управление переходными режимами — пуском, регулированием скорости, торможением, остановкой и т. п. — производят автоматически, после того, как подан первый командный импульс.
В настоящее время на строительных машинах широко применяют релейно-контакторное управление электроприводами, осуществляемое электромагнитными контакторами, реле и командоаппаратами.

Электрической схемой называют чертеж, показывающий функциональные, электрические, магнитные и другие связи между частями электрической установки. Объем и характер сведений, содержащихся в электрической схеме, определяются ее назначением.
Схемы электрических устройств трехфазного тока могут быть трехлинейными и однолинейными.  На трехлинейных схемах каждый провод вычерчивается отдельно, на однолинейных — три провода трехфазной проводки изображают одной линией. Иногда на проводах однолинейных схем делаются черточки, количество которых соответствует количеству проводов. Различают схемы первичной и вторичной коммутации. На схемах первичной коммутации показывают электрические машины и аппараты, шины и провода, т. е. элементы и электрические цепи электроустановки, по которым проходит поток передаваемой и распределяемой электроэнергии. На схемах вторичной коммутации показывают вспомогательные цепи: управления, сигнализации, измерения, защиты и т. п. Электрические схемы подразделяются на принципиальные и монтажные. 

Рис. 13.6. Элементная схема управления электродвигателя с помощью магнитного пускателя

Принципиальные схемы обычно выполняют однолинейными для указания основных принципиальных данных, характеризующих электроустановку: мощность электромашин, принятые способы управления ими, применяемые при этом приборы измерения и т. п.
Существенные особенности имеют принципиальные схемы вторичной коммутации, в частности схемы управления и сигнализации в устройствах автоматизированного электропривода машин и механизмов. Эти схемы выполняются в виде так называемых элементных или развернутых схем, в которых приборы и аппараты изображены не как единое целое, а разобранными на составные элементы; катушки электромагнитов, главные контакты, вспомогательные блок-контакты, кнопки управления и т. п. Каждый элемент показывают отдельно и ставят в ту электрическую цепь, в которой он действует. На рис. 13.6 приведена элементная схема управления электродвигателем при помощи магнитного пускателя.  Схема дана в двух вариантах: а — в совмещенном виде с показом силовых цепей и цепей управления и сигнализации; б — развернутая схема только цепей управления и сигнализации. Сложные схемы вторичной коммутации, как правило, изображают именно таким образом: все элементы располагают между двумя параллельными линиями, изображающими источник питания вторичных цепей, в данном случае две фазы трехфазной сети (могут быть также фаза и нуль четырехпроводной сети трехфазного тока или два полюса сети постоянного тока). В обозначениях на схеме все элементы одного аппарата имеют общую первую букву — на указанной схеме буква П — пускатель. На схеме рис. 13.6 кнопка «пуск» в положении «не включено», электродвигатель не работает, горит зеленая сигнальная лампа Лзел, питаемая через размыкающий в нормальном положении замкнутый контакт пускателя ПК2. При нажатии кнопки «пуск» замыкается цепь катушки электромагнита пускателя ПК, замыкаются главные контакты пускателя в цепи электродвигателя П — двигатель начинает работать, одновременно замыкается блок-контакт ПК1 и размыкается блок-контакт ПК2, в результате чего зеленая лампа гаснет, загорается красная, сигнализируя о том, что электродвигатель находится в работе. Кнопку «пуск» можно отпустить; она вернется в свое исходное положение, контакты ее разомкнутся, но ток в цепи управления будет по-прежнему проходить через катушку контактора, так как блок-контакт ПК1 теперь замкнут и создает обход цепи тока (принято говорить, что блок-контакт шунтирует кнопку «пуск»).

Для остановки электродвигателя достаточно нажать кнопку «стоп». Контакты ее разомкнутся, цепь тока, питающего катушку электромагнита контактора пускателя, разорвется, якорь электромагнита под действием пружины отойдет от сердечника, разрывая при этом главные контакты и блок-контакт. Электродвигатель останавливается. В случае перегрузки работающего электродвигателя тепловые реле 1РТ и 2РТ, нагреватели которых включены в силовую цепь электродвигателя, размыкают свои контакты 1РТК и 2РТК, включенные в цепь управления; контактор пускателя отключается, электродвигатель останавливается. В случае короткого замыкания в электродвигателе мгновенно сгорают плавкие вставки предохранителей, отключая двигатель от сети. Магнитный пускатель отключает также электродвигатель от сети при исчезновении напряжения или понижении его ниже 50—70% номинального (электромагнит контактора при этих условиях не может удержать якорь в притянутом к сердечнику положений). Так же читаются и более сложные развернутые схемы.
Монтажные электрические схемы предназначены для использования при изготовлении отдельных устройств, а также для наладки и эксплуатации электрических установок. Монтажные схемы показывают все электрические соединения между выводами отдельных аппаратов данного устройства, а также марку, сечения, способ прокладки проводов, которыми выполняются соединения. Внутренние соединения аппаратов, составляющих устройство, показываются при необходимости.

Основные положения правильного начертания полных принципиальных схем сводятся к следующему:
а) на схеме изображаются рабочие элементы всех аппаратов, входящих в нее;

Таблица 13.2
Некоторые условные обозначения в электрических схемах управления электроприводами

(выдержки из ГОСТ 2725—68, 2727—68, 2728—68, 2730—68, 2732—68)

Наименование

Обозначение по ГОСТу

1. Катушка индуктивности, дроссель без сердечника

2. Дроссель с ферромагнитным сердечником

8. Вентиль полупроводниковый

4. Сопротивление нерегулируемое

5. Сопротивление регулируемое

6. Сопротивление, регулируемое без разрыва цепи

7. Конденсатор нерегулируемый. Сопротивление емкостное нерегулируемое

8. Конденсатор регулируемый. Сопротивление емкостное регулируемое

9. Обмотка реле, контактора и магнитного пускателя. Общее обозначение

б) отдельные элементы различных аппаратов размещаются не в соответствии с их действительным (территориальным) размещением, а исключительно с точки зрения последовательности действия, наглядности схемы и удобства общей обозреваемости;
в) все элементы одного и того же аппарата обозначаются одинаковыми буквами и цифрами; для отличия разных элементов одного н того же аппарата вводятся различные графические символы;

г) все главные (силовые) цепи вычерчиваются толстыми линиями, а цепи вспомогательные — тонкими;
д) все элементы аппаратов, входящих в схему, изображаются в нормальном положении. Нормальным условно принято считать такое положение, при котором обмотки (катушки) аппаратов не обтекаются током.

В соответствии с этим, участвующие в схеме контакты делятся на замыкающие (з. к.), размыкающие (р. к.) и переключающие (п. к.). При разработке схемы следует учитывать, что при обтекании током обмотки какого-либо аппарата или реле все управляемые ими контакты изменяют свое положение.
В табл. 13.2 приведены основные наиболее часто применяемые условные обозначения элементов аппаратов. В обозначениях контактов условно принято, что при механическом и электрическом воздействии на аппарат (т. е. при переходе аппарата из нормального положения в рабочее) подвижные части контактов движутся сверху вниз или слева направо.

Дальше приводятся примеры схем неавтоматизированного и автоматизированного управления электроприводами строительных машин.
В системах неавтоматизированного электропривода переключения в цепях двигателей осуществляются с помощью аппаратуры ручного управления. Для этой цели используются рубильники, пакетные выключатели, воздушные автоматы, а также контроллеры и другие аппараты.

 Продолжение табл. 13.2

При повороте контроллера в направлении «вперед» замыканием контактов К I и К III соединяется провод Л1 с клеммой двигателя С3 и замыканием контактов KV и KVI — провод Л11 с зажимом С1. При повороте контроллера в направлении «назад» замыканием контактов ΚΙ и КН соединяются Л11 и 2С1 и замыканием KIV и KVI соединяются Л31 и С3. Отключение двигателя производится поворотом контроллера в нулевое положение. Двигатель останавливается также при разрыве цепи аварийного выключателя АВ или при наезде на один из конечных выключателей. При снижении напряжения линейный контактор отпадает и также отключается двигатель от сети (нулевая защита). Схема после этого может быть включена в работу лишь предварительным возвращением контроллера в нулевое положение (нулевая блокировка). Защита двигателя и цепей управления осуществлена плавкими предохранителями и максимальным реле.
Управление неавтоматизированным электроприводом с двигателями переменного и постоянного тока небольшой мощности часто ограничивается включением и отключением вручную пускового аппарата; для ограничения пусковых токов двигателей средней и большой мощности применяются реостаты, а для изменения скорости и направления вращения — контроллеры. Из способов управления такими электроприводами наиболее сложным является способ с применением контроллера.

Схема управления одиночным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью контроллера НТ-53 приведена на рис. 13.7.
В нулевом положении контроллера при замкнутом рубильнике Р кнопкой КР (пусковая кнопка) производится включение линейного контактора Л (создается вспомогательная цепь 11—12— 1—2—14—21). Затем кнопка КР может быть отпущена, и ток будет протекать по параллельной цепи 12—18—5—4— 2—14 —15—16— 21 или 11—18 —3—4 —2—14—15— 16—21. Если механизм не находится в одном из крайних предельных положений, то возможно движение двигателя в обоих направлениях; если же один из конечных выключателей (КВ или КН) разомкнут, то движение возможно лишь в одном направлении, так как при разомкнутом КВ разрывается цепь 18—5—4, а при разомкнутом КН — цепь 18—3—4.  

Рис. 13.7. Схема управления, асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью контроллера НТ-53

Вся защитная аппаратура, а именно: линейный контактор Л, однополюсное максимальное электромагнитное реле РМО, предохраняющее привод от коротких замыканий, кнопка КР, рубильник Р и плавкие предохранители ПР1 и ПР2 — собраны на одной защитной панели. Параллельно двигателю может быть включен тормозной магнит или электрогидравлический толкатель. В некоторых случаях (тихоходные механизмы со скоростью ниже 30 м/мин) тормозные магниты могут отсутствовать.
В системах автоматического управления электроприводами выполняются весьма разнообразные операции. К основным функциям систем автоматического управления электроприводами можно отнести следующие: пуск электродвигателей в ход, регулирование скорости вращения, реверсирование, торможение и остановка электродвигателей; защита электродвигателей и приводимых ими механизмов от различного рода перегрузок и аварийных режимов; осуществление определенной последовательности операций; сигнализация состояния системы электропривода; автоматическая стабилизация скорости и других параметров электропривода; синхронизация движения отдельных элементов производственных механизмов.

К простейшим схемам автоматического управления электроприводами относятся управление ими с помощью магнитных пускателей. Схема управления асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателя приведена на рис. 12.13 и там же приведено описание его действия.
На рис. 12.14 представлена схема управления электродвигателем при помощи реверсивного магнитного пускателя.

Более сложные схемы автоматизированного электропривода строятся на основе принципов управления электродвигателями; в функциях времени, скорости, тока, пути. Причем в зависимости от принятого принципа выбирают соответствующие схемы и аппараты. Как пример, приводим на рис. 13.8 схему управления электродвигателем с фазным ротором в функции тока. Схемой не предусматривается реверсирования и электрического торможения. Настройка реле ускорения 1РУ, 2РУ и ЗРУ производится таким образом, чтобы токи, при которых соответствующие реле отключаются, удовлетворяли неравенству
Для пуска электродвигателя нажимается кнопка «пуск», вследствие чего включается контактор КЛ, который подает питание на статор электродвигателя, своим замыкающим блок-контактом (з. б. к.) КЛ он шунтирует пусковую кнопку.

Через з. б. к. КЛ получает питание реле РБ, контакты которого, замыкаясь, подсоединяют к сети цепь катушек контакторов ускорения. Однако контакторы ускорения при этом не включаются немедленно, так как размыкающий контакт (р. к.) 1РУ будет открыт до тех пор, пока пусковой ток в роторной цепи не снизится до величины, соответствующей уставке реле 1РУ. После того как контакт 1РУ закроется, сработает контактор ускорения 1У и зашунтирует своими силовыми контактами первую ступень сопротивления в роторной цепи. Аналогично будет работать реле ускорения 2РУ и ЗРУ при меньших уставках тока и соответственно включатся контакторы ускорения 2У и ЗУ, которые выведут вторую и третью ступени сопротивления в роторной цепи, после чего двигатель начнет работать с полной скоростью (естественная характеристика).
тактов реле ускорения, возможной при значениях токов в катушках реле, близких к токам уставок.


Рис. 13.8. Схема управления асинхронным двигателем с контактными кольцами в функции тока

Рис. 13.9. Схема управления асинхронным двигателем с динамическим торможением

В рассматриваемой схеме предусмотрено шунтирование р. к. реле ускорения блок-контактами 1У, 2У, 3У во избежание вибрации, необходимой для того, чтобы ток в роторной цепи достиг значения, при котором реле ускорения открыли бы свои р. к.

На рис. 13.9 приведена схема автоматического управления асинхронным электродвигателем с динамическим торможением.
Динамическое торможение электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется включением обмотки статора двигателя в сеть постоянного тока: при этом магнитный поток, создаваемый постоянным током, взаимодействуя с током ротора, создает тормозной момент. Для этого замыкают рубильники (см. схему). Кнопкой «пуск» подается напряжение на катушку контактора КЛ, и электродвигатель включается в сеть; при этом з. б. к. КЛ замыкает цепь питания катушки реле времени РВ, присоединяя ее к сети постоянного тока.

При включении катушки реле РВ з. к. РВ мгновенно замыкаются в цепи катушки К, но включению контактора К препятствуют разомкнутые р. б. к. КЛ.
Торможение двигателя Д начинается после отключения последнего нажатием кнопки «стоп». При этом: а) катушка КЛ теряет питание и р. к. КЛ замыкается, включая катушку контактора торможения К’, б) катушка реле РВ обесточивается из-за размыкания з. б. к. КЛ и з. к. РВ размыкается с выдержкой времени, по истечении которого происходит автоматическое отключение электродвигателя от сети постоянного тока.

Включению контактора КЛ во время торможения препятствует р. к. К, установленные в цепи питания катушки КЛ.
Сопротивление rт предназначается для ограничения тока намагничивания.

Для торможения электродвигателей в некоторых случаях используется механический колодочный тормоз, управляемый электромагнитом.
Электромагнит получает питание одновременно с двигателем; усилие притяжения якоря преодолевает силу сопротивления пружины тормоза и освобождает колодки, сжимающие шкив двигателя. При отключении электродвигателя катушка электромагнита также обесточивается и тормоз под действием пружины, освобождаемой при опускании якоря, способствует остановке двигателя.

Дистанционное автоматизированное управление сложными электроприводами, в том числе приводами по системе Г-Д (генератор-двигатель, см. § 8.7), применяемыми в механизмах крупных строительных машин, осуществляется с помощью комплектных устройств, называемых станциями управления. Такая станция состоит из отдельных аппаратов управления и защиты: контакторов, автоматов, реле, плавких предохранителей, сопротивлений и др., смонтированных на изоляционных плитах и электрически связанных между собой по той или иной схеме. Станции управления (прежнее название — магнитные станции) поставляются промышленностью в готовом смонтированном виде. Для переключения цепей контакторов станций управления служат или специальные контроллеры облегченного типа, называемые командоконтроллерами, или другие командные аппараты (например, кнопки управления). Комплект из станции управления и командоконтроллера к ней носит название магнитного контроллера.
На рис. 13.10 в качестве примера приведена упрощенная принципиальная схема контакторного управления (регулирования скорости) электропривода по системе Г-Д. Для увеличения напряжения, подаваемого генератором к двигателю, служат контакты КЗ и К4 в цепи обмотки возбуждения (ОВГ) генератора (при их замыкании напряжение и вместе с ним скорость вращения двигателя увеличиваются). Дополнительное регулирование скорости двигателя может производиться c помощью контактов К1 и К2 в цепи возбуждения его обмотки. Изменение направления вращения двигателя достигается изменением направления напряжения генератора переключением контактов IB, 2В (вперед) и 1Н и 2И (назад).

Следует отметить, что электропривод по системе ГД c каждым годом все больше вытесняется такой системой привода, где регулируемое в широких пределах напряжение постоянного тока получается не от машинных преобразователей (двигатель-генераторов), а от управляемых выпрямителей (см. § 11.8). Если для этих целей используется Ионный выпрямитель — на тиратронах или управляемый ртутный, —

то электропривод называют ионным; если же применяется полупроводниковый выпрямитель — на управляемых кремниевых вентилях — тиристорах, то привод называют тиристорным.
В строительстве в последние годы начали применять тиристорный электропривод для механизмов крупных машин. Такой привод по сравнению с приводом по системе Г-Д имеет меньшие размеры и вес. Кремниевые вентили — тиристоры весьма надежны в эксплуатации и не требуют особого ухода. Недостатком тиристорного привода является пониженный коэффициент мощности (cos φ).

Рис. 13.10. Схема системы Г-Д с контакторным управлением

Рис. 13.11. Упрощенная схема тиристорного электропривода

На рис. 13.11 приведена упрощенная принципиальная схема ти· ристорного электропривода. Тиристорный выпрямитель показан работающим по трехфазной «нулевой» (с нулевым выводом) схеме. Между выпрямителем и электродвигателем включен дроссель (для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения).
Управление напряжением на электродвигателе осуществляется специальным устройством, обозначенным на схеме буквами АУ, которое подает напряжение на управляемый электрод, как это указано в § 9.11.

Схема Управления Электрическим Двигателем — tokzamer.ru

После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет. Типовые схемы управления АДс фазным ротором.

Схема управления асинхронным двигателем с использованием динамического торможения.


Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки. При достижении заданного уровня реле снова сработает и разомкнет контакт РДmax.
Схемы управления магнитным пускателем



Контактор К обеспечивает минимальную защиту по напряжению.


Остановка двигателя производится нажатием кнопки SВ3, что вызовет отключение всех контакторов от сети и торможение двигателя выбегом.


Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу. На рис.

Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

Сервопривод Устройство позволяет точно контролировать угловое положение, скорость и ускорение исполнительного механизма посредством управления синхронным электродвигателем обычно СДПМ. Регулирование скорости рабочего органа машины или механизма.

схема подключения двигателя по реверсивной схеме

Наша группа «ВКонтакте»

К недостаткам можно отнести риск короткого замыкания при подаче на два входа; двойным H-мостом, собранным на маломощной микросхеме. Но реле не сразу отпускает свой якорь, это произойдет после истечения выдержки времени. Автоматический выключатель F1 исключает возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это бывает при установке предохранителей рис.

Принципы действия схем см. При перегрузках в цепи двигателя возникает повышенный ток, который проходит через тепловые реле РТ1, РТ2.

Схема возвращается в исходное положение.

Именно этот способ сочетает в себе легкость выполнения и достаточные показатели мощности, но не предполагает одновременную подачу на две единицы. Одновременно срабатывает реле Р7, которое своим контактом запитывает соленоидный вентиль СВ — происходит сообщение полости компрессора с магистралью.


Из схемы следует, что в цепь контактора К включен резистор Rэ, он уменьшает напряжение на катушке К и тем самым уменьшает ее нагрев после срабатывания контактора напряжение на нем можно понизить. Фото схем электродвигателя Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей.

Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.

Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий.
Определение начала и конца обмоток трехфазного электродвигателя (простой способ)

См. также: Энергетический паспорт потребителя топливно энергетических ресурсов

Типовые схемы управления электроприводами с асинхронными двигателями

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки.

Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки SВ2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов. После запуска двигателя M1 должны установиться нормальные параметры рассола и охлаждающей воды, о чем сигнализируют контакты: ДТР датчик температуры рассола ; РР реле расхода рассола ; РД реле давления, размыкает свой контакт в том случае, если давление в магистрали слишком понизится или повысится.

При этом отключается и выключатель М2. Для управления приводами применяются электрические коммутационные аппараты, такие как автоматические и неавтоматические выключатели, контакторы и магнитные пускатели.

Схемы автоматизированного управления На рис. Электрические блокировки для предотвращения одновременного включения двух контакторов осуществляются с помощью размыкающих контактов КM1 и КM2 рисунок 6, б. Вторым замкнувшимся контактом Р1 включается электромагнитный клапан продувания ЭМП.

Воздушный зазор между индуктором и якорем составляет всего 1 мм. В нормальном отключенном состоянии ротор электродвигателя расторможен под действием пружинного привода. Точка П является точкой трогания. В случае остановки электродвигателя М1 этот же контакт произведет автоматическое отключение двигателя М2.

Поиск по блогу

При перегрузках реле максимального тока РМ срабатывает и своим контактом выключает Л1, Л2. Схема одноступенчатого пуска АД в функции тока и динамического торможения в функции частоты вращения Схема рис.

Эта защита называется нулевой или нулевым блокированием. При снижении уровня жидкости в расходной цистерне ниже минимального замыкается реле РДmin.

При необходимости самостоятельного пуска электродвигателя при опробовании механизма в цепи управления имеется выключатель Q3, который необходимо предварительно замкнуть. На фото — схема подключения такого электродвигателя к питанию В через простой замыкающий выключатель. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи в раз больше номинального и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.
Схема управления двигателем с двух и трех мест

Схемы управления электроприводами

Cхема электропривода холодильной фреоновой установки На рис.

В случае, если одна из электрифицированных задвижек окажется неисправной, промежуточное реле PIT разрывает цепи автоматического управления насосными агрегатами гидроэлеваторов.

Для подключения к сети с одной фазой необходимо наличие переходного конденсатора, но в этом случае будут потери мощности и скорости оборотов двигателя. На выходе логической схемы включены командные реле, которые подают команды в схему управления электроприводами механизмов автоматического штабелера. В конце торможения, когда частота вращения будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2.

Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления. Двигатель получает пониженное напряжение. При этом отключается и выключатель М2. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции.

См. также: Электролаборатория регистрация

Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков. После запуска двигателя M1 должны установиться нормальные параметры рассола и охлаждающей воды, о чем сигнализируют контакты: ДТР датчик температуры рассола ; РР реле расхода рассола ; РД реле давления, размыкает свой контакт в том случае, если давление в магистрали слишком понизится или повысится. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Если температура в помещениях поднимается выше установленной, замыкается контакт ДОТ, срабатывает реле Р2 и происходит пуск компрессора.

При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления. Нажатие кнопки SВ2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Пуск начинается после перемещения контактной щетки на вывод 1.

Также рекомендуем прочесть

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Для этого в цепь управления магнитного пускателя КМ2, осуществляющего пуск и остановку электродвигателя М2, включен замыкающий вспомогательный контакт КМ1, связанный с пускателем КМ1. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Одновременно НО контакт реле РП сигнализирует на диспетчерский пункт. Для его ускорения ванну печи поворачивают относительно оси на 40 влево и вправо и в каждом из крайних положений производят проплавле-ние новых колодцев, что в конечном итоге приводит к обвалу шихты в печи и ускорению наиболее тяжелого с энергетической точки зрения режима расплавления шихты. При нажатии на кнопку первым отключается размыкающий контакт, а затем включается замыкающий. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B. Переключатель может иметь несколько положений для выбора различных способов подключения электродвигателя, что может позволить уменьшить пусковое напряжение, выбирать направление и скорость вращения.
Как читать Элекрические схемы

Автоматическое управление электроприводом

Основная функция автоматического управления электроприводом — запуск электродвигателя, остановка, торможение, реверсирование, поворот на определенный угол механизма в зависимости от времени или пути. В практике управления электроприводами известно большое количество схем, которые отражают многообразие требований, предъявляемых к электроприводу различных производственных машин. Однако различия в схемах часто не являются принципиальными, так как даже самые сложные из них представляют собой сочетание некоторого ограниченного числа стандартных узлов и простейших цепей, связывающих эти узлы.

1. Управление включением асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Схема управления с помощью магнитного пускателя (рис. 1). Магнитные пускатели широко применяют для пуска асинхронных электродвигателей мощностью до 75 кВт. Они обеспечивают дистанционный пуск, остановку, нулевую защиту и, с помощью теплового реле, защиту от перегрузок двигателя. При нажатии кнопки «Пуск» главные контакты ПМ включают двигатель; блок — контакты ПМ шунтируют кнопку «Пуск»; для отключения нужно нажать кнопку «Стоп».

Схема управления с помощью реверсивного магнитного пускателя (рис. 2). В тех случаях, когда в процессе работы необходимо изменять направление вращения электродвигателя, применяют реверсивные магнитные пускатели. Такой пускатель состоит из двух нереверсивных, помещенных в один кожух и имеющих блокировку (размыкающие контакты Н и В) от возможности одновременного включения главных контактов в цепи двигателя.

Для лучшей блокировки от возможности одновременного включения обеих пускателей применяются кнопки с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами. При нажатии кнопки «Вперед» одновременно размыкаются контакты «Назад» (рис. 3).

Схема управления с динамическим торможением (рис. 4). Для быстрого торможения в обмотку статора подается постоянный ток. При нажатии кнопки «Стоп» отключается контактор П и включается контактор Т. С последним связано маятниковое реле, которое с выдержкой времени размыкает свой размыкающий контакт. Контактор Т отключает питание двигателя постоянным током.

Схема управления с переключением при пуске обмотки со «звезды» на «треугольник» (рис. 5). При нажатии кнопки «Пуск» включается линейный контактор КЛ и получает питание катушка реле времени РВ, размыкающий блок-контакт которого включает катушку контактора К3.

Рис. 1. Схема управления асинхронным электродвигателем при помощи магнитного пускателя

Рис. 2. Схема управления асинхронным электродвигателем при помощи реверсивного магнитного пускателя

Рис. 3. Схема управления реверсивным пускателем с блокировочными кнопками

Рис. 4. Схема управления асинхронным электродвигателем с динамическим торможением

При этом размыкается блок-контакт К3 в цепи катушки КТ. Двигатель разгоняется при включении обмоток цепи в «звезду». Через 5—10 с (в зависимости от установленной выдержки времени) размыкается замыкающий контакт реле времени РВ. Это приводит к отключению контактора К3 и включению контактора КТ. Одновременное включение контакторов К3 и КТ исключается размыкающим блок-контактом К3.

Рис. 5. Схема управления асинхронным электродвигателем с переключением при пуске обмотки статора со «звезды» на «треугольник»

Рис. 6. Электрическая схема управления двухскоростным асинхронным электродвигателем

Схема управления двухскоростным асинхронным электродвигателем (рис. 6). Конструкция многоскоростного асинхронного электродвигателя позволяет изменять число полюсов обмотки статора. Изменение числа пар полюсов меняет скорость вращения асинхронного электродвигателя. Для производственных механизмов, требующих две скорости вращения, отличающиеся в два раза, применяют двухскоростные асинхронные электродвигатели. Нажимая кнопку «Пуск», включают контактор К, который своими главными контактами подготавливает цепь включения статора двигателя. Воздействуя на кнопку

«Пуск медленно», включают контактор , который подключает обмотку статора, соединенную в треугольник. Если необходимо увеличить скорость, нажимают кнопку «Пуск быстро». Образуется замкнутая цепь питания параллельно включенных катушек и 3К. При этом число пар полюсов уменьшается вдвое, и электродвигатель вращается с большей скоростью.

Схема управления реверсивным двухскоростным электродвигателем (рис. 7). Нажатием кнопок «Пуск 1» или «Пуск 2» устанавливают необходимую частоту вращения при соединениях обмоток двигателя в «треугольник» или в «двойную звезду». Контакторы В или Н включаются нажатием кнопок

«Пуск вперед» или «Пуск назад». Двухцепные кнопки позволяют осуществить дополнительную блокировку, исключающую одновременное включение контакторов В, Н и 1К, 2К.

Торможение асинхронного электродвигателя противовключением (рис. 8). При торможении противовключением электродвигатель включается на время торможения в сеть с соединением обмоток статора с противоположным направлением вращения. При этом необходимо, чтобы двигатель отключился от сети в момент достижения скорости вращения, близкой к нулю.

Рис. 7. Схема управления реверсивным двухскоростным электродвигателем

Рис. 8. Торможение асинхронного короткозамкнутого электродвигателя противовключением

Для этого в цепь катушки контактора включены замыкающие контакты реле контроля скорости РС, работающего от вала двигателя. При работе двигателя эти контакты замкнуты, а размыкающие контакты контактора разомкнуты и контактор торможения отключен. В режиме торможения, когда нажата кнопка «Стоп», катушка обесточивается, электродвигатель отключается от сети. Одновременно размыкающий дополнительный контакт замыкается и включает контактор торможения . При достижении скорости, близкой нулю, реле РС срабатывает, его контакт отключает цепь питания контактора и двигатель затормаживается.

Схема управления реверсивным электродвигателем с торможением противовключением и использованием реле контроля скорости (рис. 9). При нажатии кнопок «Вперед» или «Назад» замыкаются соответственно цепи катушек контакторов В или Н, срабатывают их контакты, статор двигателя подключается к сети, ротор начинает вращаться.

Рис. 9. Схема управления реверсивным электродвигателем с торможением противовключением

Одновременно с началом вращения приводится в действие вал реле контроля скорости и замыкаются соответствующие контакты реле РКСВ или РКСН, которые подготавливают цепи катушек контакторов «Вперед» или «Назад» к работе (при работе двигателя в режиме «Вперед» подготавливается к работе цепь катушки контактора

«Назад», и наоборот). При остановке двигателя, когда нажата кнопка «Стоп», разрывается цепь работающей катушки («Вперед» или «Назад»), главные контакты отключают двигатель от сети, а блок-контакты замыкают цепь катушки контактора «Назад» в том случае, когда двигатель работал вращаясь «Вперед», и наоборот. Таким образом, двигатель переключается в реверсивный режим, однако по инерции продолжает вращаться в прежнем направлении, работая в тормозном режиме противовключения. Из-за действия тормозного момента частота вращения ротора постепенно снижается и при достижении частоты, близкой к нулю, контакты реле контроля скорости размыкают цепи катушек контакторов

«Вперед» или «Назад» и отключают статор двигателя от сети.

2. Управление электроприводами с асинхронными электродвигателями с фазным ротором

Схема управления в функции времени (рис. 10). Эта схема является типичной для двигателей длительного режима с использованием маятниковых реле времени. При нажатии кнопки «Пуск» включается контактор Л. При включении контактора Л начинает работать маятниковое реле, которое через заданный промежуток времени включит своими контактами контактор . Далее процесс повторяется. Замыкающий блок-контакт Л (1—2) предназначен для облегчения работы контактов маятникового реле.

Схема управления в функции времени с несколькими реле времени (рис.11).

Рис. 10. Схема управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором в функции времени

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором пускают с помощью пусковых реостатов, состоящих из нескольких ступеней, включаемых в фазы обмоток ротора.

При нажатии на кнопку «Пуск» катушка магнитного пускателя ПМ получает питание, и электродвигатель включается на полное сопротивление пускового реостата. Одновременно включается реле времени 1РВ, которое через выдержку времени, достаточную для разгона двигателя на этой ступени, включает контактор , и он своими контактами закорачивает первую ступень пускового реостата. Блок-контакты контактора блокируют катушку и отключают реле времени 1РВ.

Включается одновременно с катушкой реле времени 2РВ, которое через заданную выдержку времени включает второй контактор , а он отключает вторую ступень пускового реостата. Третья ступень пускового реостата отключается аналогично.

Необходимо обеспечивать выбор правильных выдержек времени реле 1РВ, 2РВ и 3РВ. Чрезмерно большие выдержки времени затягивают процесс пуска, а заниженные — не обеспечивают разгон до нужной скорости и вызывают повышенные броски тока. При нажатии на кнопку «Стоп» электродвигатель отключается, и все ступени пускового реостата включаются по фазам ротора.

Схема управления в функции тока (рис. 12). В роторную цепь включены катушки токовых реле ускорения 1РУ, 2РУ, 3РУ, настроенные на срабатывание при токах I1РУ, I2РУ, I3РУ. Контактор включается при спаде силы пускового тока в роторной цепи до значения, соответствующего уставке реле 1РУ.

Рис. 11. Электрическая схема управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

При большей силе тока в цепи ротора размыкающий контакт 1РУ будет разомкнут. Реле ускорения 2РУ и 3РУ, контакторы и работают так же. Из-за возможности вибраций размыкающих контактов реле ускорения 1РУ, 2РУ и 3РУ предусмотрено их шунтирование размыкающими блок-контактами 1У, 2У и . Реле блокировки РБ создает выдержку времени, пока сила тока в роторной цепи не достигнет значения, при котором сработает реле ускорения.

Схема управления в функции частоты (рис. 13). Работа этой схемы обеспечивается с помощью частотных реле 1ЧР, 2ЧР и 3ЧР, катушки которых включены в цепь ротора. Магнитный поток реле создается совместным действием магнитодвижущих сил катушки и короткозамкнутого витка (гильзы). При пуске, т.е. при большой частоте переменного тока в роторе двигателя, размагничивающее действие тока, протекающего по витку, будет велико, и магнитный поток реле будет относительно мал. При уменьшении частоты тока в роторе магнитный поток реле возрастает, так как происходит уменьшение тока в короткозамкнутом витке. При каком-то определенном значении частоты якорь притягивается и замыкает контакты реле частоты (1ЧР, 2ЧР и 3ЧР) в цепи контактора ускорения (1У, 2У и ). При оживлении током катушки контактора ускорения происходит шунтирование его контактами соответствующей ступени пускового сопротивления, включенного в цепь ротора. Частотные реле должны быть настроены на определенные частоты.

Рис. 12. Схема управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором в функции силы тока

Рис. 13. Схема управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором в функции частоты

Тема 10. Разомкнутые схемы управления электропривода — Студопедия.Нет

Занятие 20(2 часа) Электрические аппараты ручного и дистанционного управления

Общее описание разомкнутых схем управления электроприводом.

К разомкнутым относятся электрические схемы, в которых для управления ЭП не используются обратные связи по его координа­там или технологическим параметрам приводимых в движение ра­бочей машины или производственного механизма. Эти схемы, от­личаясь простотой своей реализации, широко применяются там, где не требуется высокое качество управления движением ЭП, напри­мер, для пуска, реверса и торможения двигателей.

Разомкнутые схемы, осуществляя управление ЭП, обеспечива­ют и защиту самого ЭП, питающей сети и технологического обору­дования при возникновении различных ненормальных режимов ра­боты — коротких замыканий, перегрузок двигателей, исчезновения питающего напряжения или обрыва фазы питающей сети и др. Для такой защиты применяются соответствующие аппараты и устрой­ства, находящиеся во взаимодействии с устройствами управления двигателями.

В разомкнутых схемах управления главным образом используется релейно-контакторная аппаратура, в состав которой входят командные маломощные аппараты, силовые коммутацион­ные аппараты с ручным и дистанционным управлением, а также реле управления и защиты.

 

Электрические аппараты ручного управления.

К аппаратам ручного управления относятся:


  • командные мало­мощные устройства — кнопки и ключи управления,
  • командоаппараты и силовые коммутационные аппараты (рубильники, пакетные выключатели и силовые контроллеры).

Кнопки управленияпредназначены для подачи оператором уп­равляющего воздействия на ЭП.

 Они различаются

  • по размерам нормальные и малогабаритные,
  • по числу замыкающих и размыкаю­щих контактов,
  • по форме толкателя.

Две, три или более кнопок, смон­тированных в одном корпусе, образуют кнопочную станцию.

Выпускаются кнопки серий КУ 120 и КЕ, предназначенные для работы в цепях переменного тока с напряже­нием до 500 В и постоянного тока с напряжением до 220 В и токами до 4 А.

Рис. 20.1.Обозначение контактов кнопок

 

Рис.20.2. Кнопки управления и кнопочные станции

 

Ключи управления (универсальные переключатели)предназначе­ны для подачи управляющего воздействия на ЭП и имеют два или более фиксированных положений рукоятки и несколько замыкаю­щих и размыкающих контактов . В среднем поло­жении рукоятки (позиция 0) замкнут контакт SM1, что обозначает­ся точкой на схеме, а контакты SM2 и SM3 разомкнуты. В положе­нии 1 рукоятки замыкается контакт SM2 и размыкается SML Чис­ло контактов ключей и диаграмма их работы могут быть самыми различными.

 

Рис. 20.3. Обозначение контактов ключа управления

 

Ключи управления серии ПЕ рассчитаны на те же напряжения и токи, что и кнопки управления КЕ. Универсальные переключатели серий УП 5300, УП 5400 и ПКУ 3 используются для коммутации це­пей катушек контакторов, масляных выключателей, управления многоско­ростными АД и в ряде других случа­ев. Они могут коммутировать до 32 цепей и иметь до восьми положений (позиций) рукоятки управления.



                      

             

Рис. 20.4. Ключи и переключатели

Командоконтроллеры (командоаппараты)служат для коммутаций нескольких маломощных (ток нагрузки до 16 А) электрических це­пей. Эти аппараты, имеющие ручное управление от рукоятки или педали с несколькими положениями, находят широкое применение в схемах управления ЭП крановых механизмов, металлургического оборудования, на транспорте.

Командоаппараты классифицируются

  • по числу коммутируемых цепей,
  • по виду привода контактной системы,
  • по числу рабочих положе­ний рукоятки (педали),
  • по диаграммам включения и выключения кон­тактов.

Их электрическая схема изображается аналогично схеме ключей управления и переключателей

Командоаппараты общепромышленного назначения серий серий КА 410 А, КА 420 А, КА 4000, КА 4100, КА 4200, КА 4500, КА 4600, КА 11 предназначены для коммутации цепей постоянного тока напря­жением до 440 В и переменного тока напряжением до 500 В. Командоконтроллеры серий ККП 1000 и ККП 423 используются для управле­ния ЭП

крановых механизмов и металлургического оборудования.

 

 

 

Рис. 20.5. Командноконтроллеры

 

Рубильникиэто простейшие силовые коммутационные аппа­раты, которые в основном предназначены для неавтоматического нечастого замыкания и размыкания силовых электрических цепей двигателей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В и током до 5000 А.

Они различаются:

  • по силе коммутируемого тока,
  • по числу полюсов (коммутируемых цепей),
  • по виду привода рукоятки
  • по числу положений рукоятки (два или три).

Рубильники серий Р и РА рас­считаны на токи 100…600 А, напряжения 220…660 В и имеют 1 …3 полюса.

Пакетные выключатели— это разновидность рубильников. Их контактная система набирается из отдельных пакетов по числу по­люсов (коммутируемых цепей). Пакет состоит из изолятора, в па­зах которого находятся неподвижный контакт с винтовыми зажи­мами для подключения проводов и пружинный подвижный контакт с устройством искрогашения.

Выпускаемые пакетные выключатели серий ПВМ, ППМ, ПУ, УП, ОКП, ПВП 11 предназначены для коммутации электрических цепей постоянного тока до 400 А напряжением до 220 В и перемен­ного тока до 250 А напряжением до 380 В.

Контроллеры— это многопозиционные электрические аппараты с ручным или ножным приводом для непосредственной коммутации силовых цепей двигателей постоянного и переменного тока. В ЭП используются контроллеры двух видов — кулачковые и магнитные.

В кулачковых контроллерахразмыкание и замыкание контактов обеспечивается смонтированными на барабане кулачками, поворот которых осуществляется с помощью рукоятки, маховичка или пе­дали. За счет профилирования кулачков обеспечивается необходи­мая последовательность коммутации контактных элементов.

В крановых ЭП используются кулачковые контроллеры серии ККТ-60А для управления асинхронными двигателями, рассчитанны­ми на напряжение до 380 В, и серии KB 100 для управления двигате­лями постоянного тока напряжением до 440 В. Такие контроллеры имеют до 12 силовых контактов, рассчитанных на номинальные токи до 63 А, а также маломощные контакты для коммутации цепей уп­равления. Число позиций их рукояток (маховиков) может достигать шести в каждую сторону от среднего (нулевого) положения.

Магнитные контроллерыпредставляют собой коммутационные устройства, в состав которых входят командоконтроллер и сило­вые электромагнитные аппараты — контакторы. Командоконтрол­лер с помощью своих контактов управляет катушками контакто­ров, которые в свою очередь осуществляют коммутацию силовых цепей двигателей. Применение такого контроллера вместо кулач­кового позволяет повысить степень автоматизации ЭП, а следова­тельно, и производительность рабочей машины или механизма, и улучшить условия труда оператора, так как управление ЭП с помо­щью командоконтроллера или кнопочной станции не потребует от него приложения больших усилий. Магнитные контроллеры нашли основное применение в ЭП кра­новых механизмов, работа которых характеризуется частым вклю­чением двигателей. В ЭП крановых механизмов для металлурги­ческого производства применяются магнитные контроллеры серий К, рассчитанные на номинальные токи контакторов до 250 А, и КС, рассчитанные на токи до 400 А, а в кранах общего назначения -контроллеры серий ТА (токи до 160 А) и ТСА (токи до 250 А).

Главная цепь контроллеров рассчитывается на переменный ток напряжением 220 и 380 В, а цепи управления — на постоянный ток напряжением 220 В (серии К и КС) и на переменный ток с напряже­нием силовой цепи (серии ТА и ТСА).

Типовые схемы управления электроприводами с асинхронными двигателями

Типовые
схемы релейно-контакторного управления
асинхронными двигателями (АД) строятся
по тем же принципам, что
и
схемы управления двигателями постоянного
тока.

    1. Типовые схемы управления ад с короткозамкнутым ротором

Двигатели
этого типа малой
и
средней
мощности
обычно пускаются прямым подключением
к сети без
ограничения
пусковых токов. В этих случаях они
управляются с
помощью
магнитных пускателей, которые одновременно
обеспечивают
и
некоторые виды их защиты.

Схема
управления асинхронным двигателем с
использованием
магнитного
пускателя (рис. 2.1) включает в себя
магнитный пускатель,
состоящий
из контактора КМ
и
трех встроенных в него
тепловых
реле защиты КК.
Схема
обеспечивает прямой (без ограничения
тока
и момента) пуск двигателя, отключение
его от
сети, а
также защиту от коротких замыканий
(предохранители FА)
и
перегрузки
(тепловые реле КК).

Рис.
2.1.
Схема
управления АД с использованием

нереверсивного
магнитного пускателя

Для
пуска двигателя замыкают выключатель
QF
и
нажимают
кнопку
пуска SВ1.
Получает
питание катушка контактора КМ,
который,
включившись, своими главными силовыми
контактами в цепи статора двигателя
подключает его к источнику питания,
а
вспомогательным контактом шунтирует
кнопку SВ1.
Происходит
разбег двигателя по его естественной
характеристике. Для отключения двигателя
нажимается кнопка остановки SВ2,
контактор
КМ
теряет
питание и отключает двигатель от сети.
Начинается процесс торможения двигателя
выбегом под действием момента нагрузки
на его валу.

    1. Реверсивная схема управления ад.

Основным
элементом этой схемы является реверсивный
магнитный пускатель, который включает
в себя два линейных контактора КМ1
и
КМ2
и
два тепловых реле защиты КК
(рис.
2.2). Схема обеспечивает прямой пуск и
реверс двигателя, а также торможение
противовключением при ручном
(неавтоматическом) управлении.

Рис.
2.2. Схема управления АД с использованием
реверсивного магнитного пускателя

В
схеме предусмотрена защита от перегрузок
двигателя (реле КК)
и
коротких замыканий в цепи статора
(автоматический выключатель QF)
и
управления (предохранители FА).
Кроме
того, схема управления обеспечивает и
нулевую защиту от исчезновения (снижения)
напряжения сети (контакторы КМ1
и
КМ2).

Пуск
двигателя при включенном QF
в условных направлениях «Вперед» или
«Назад» осуществляется нажатием
соответственно кнопок SВ1
или
SВ2.
Это
приводит к срабатыванию контактора КМ1
или
КМ2,
подключению
двигателя к сети и его разбегу.

Для
реверса или торможения двигателя вначале
нажимается кнопка SВЗ,
что
приводит к отключению включенного до
сих пор контактора (например, КМ1),
после
чего нажимается кнопка SВ2.

Это
приводит к включению контактора КМ2
и
подаче на АД
напряжения
источника питания с другим порядком
чередования фаз. Магнитное поле двигателя
изменяет свое направление вращения на
противоположное, что приводит к началу
процесса реверса. Этот процесс состоит
из двух этапов: торможения противовключением
и разбега в противоположную сторону.

В
случае необходимости только торможения
двигателя при достижении им нулевой
частоты вращения должна быть вновь
нажата кнопка SВЗ,
что
приведет к отключению двигателя от сети
и возвращению схемы в исходное положение.
Если кнопка SВЗ
нажата
не будет, то это приведет к разбегу
двигателя в другую сторону, т.е. к его
реверсу.

Во
избежание короткого замыкания в цепи
статора, которое может возникнуть в
результате одновременного ошибочного
нажатия кнопок SВ1
и
SВ2,
в
реверсивных магнитных пускателях иногда
предусматривается специальная
механическая блокировка. Она представляет
собой рычажную систему, которая
предотвращает втягивание одного
контактора, если включен другой. В
дополнение к механической блокировке
в схеме используется типовая электрическая
блокировка, применяемая в реверсивных
схемах управления. Она предусматривает
перекрестное включение размыкающих
контактов аппарата КМ1
в
цепь катушки аппарата КМ2
и,
наоборот.

Следует
отметить, что повышению надежности и
удобства в эксплуатации способствует
использование в схеме воздушного
автоматического выключателя
QF.
Его наличие исключает возможность
работы привода при обрыве одной фазы,
при однофазном коротком замыкании.

    1. Схема
      управления
      многоскоростным
      АД.

Эта
схема (рис. 2.3) обеспечивает получение
двух скоростей двигателя путем соединения
секций (полуобмоток) обмотки статора в
треугольник или двойную звезду, а также
его реверсирование. Защита электропривода
осуществляется тепловыми реле КК1
и
КК2
и
предохранителями FА.

Рис.
2.3.
Схема
управления двухскоростным АД

Для
пуска двигателя на низкую частоту
вращения нажимается кнопка SВ4,
после
чего срабатывает контактор КМ2
и
блокировочное
реле КV.
Статор
двигателя оказывается включенным по
схеме треугольника, а реле КV,
замкнув
свои контакты в цепях катушек аппаратов
КМЗ
и
КМ4,
подготавливает
подключение двигателя к источнику
питания. Далее нажатие кнопки SВ1
или
SВ2
приводит
к включению соответственно в направлении
«Вперед» или «Назад».

После
разбега двигателя до низкой частоты
вращения может быть осуществлен его
разгон до высокой частоты вращения. Для
этого нажимается кнопка SВ5,
что
приведет к отключению контактора КМ2
и
включению
контактора КМ1,
обеспечивающему
переключение секций обмоток статора с
треугольника на двойную звезду.

Остановка
двигателя производится нажатием кнопки
SВ3,
что
вызовет отключение всех контакторов
от сети и торможение двигателя выбегом.

Применение
в схеме двухцепных кнопок управления
не допускает одновременного включения
контакторов КМ1
и
КМ2,
КМ
3
и
КМ4.
Этой
же цели служит перекрестное включение
размыкающих блок-контактов контакторов
КМ1
и
КМ2,
КМ
3
и
КМ4
в
цепи их катушек.

    1. Схема
      управления АД, обеспечивающая прямой
      пуск и динамическое торможение в
      функции времени

Пуск
двигателя осуществляется нажатием
кнопки SВ1
(рис.
2.4), после чего срабатывает линейный
контактор КМ,
подключающий
двигатель к источнику питания. Одновременно
с этим замыкание контакта КМ
в
цепи
реле времени КТ
вызовет
его срабатывание и замыкание его контакта
в цепи контактора торможения КМ1.
Однако
последний не срабатывает, так как перед
этим разомкнулся в этой цепи размыкающий
контакт КМ.

Рис.
2.4.
Схема
управления пуском и динамическим
торможением АД с короткозамкнутым
ротором

Для
остановки двигателя нажимается кнопка
SВ2,
Контактор
КМ
отключается,
размыкая свои контакты в цепи статора
двигателя и отключая тем самым его от
сети переменного тока. Одновременно с
этим замыкается контакт КМ
в
цепи
аппарата КМ1
и
размыкается контакт КМ
в
цепи реле КТ.
Это
приводит к включению контактора
торможения КМ1,
подаче
в обмотки статора постоянного тока от
выпрямителя V
через
резистор Rт
и переводу двигателя в режим динамического
торможения.

Реле
времени КТ,
потеряв
питание, начинает отсчет выдержки
времени. Через интервал времени,
соответствующий времени останова
двигателя, реле КТ
размыкает
свой контакт в цепи контактора КМ1,
тот
отключается, прекращая подачу постоянного
тока в цепь статора. Схема возвращается
в исходное положение.

Интенсивность
динамического торможения регулируется
резистором Rт,
с
помощью которого устанавливается
необходимый постоянный ток в статоре
двигателя.

Для
исключения возможности одновременного
подключения статора к источникам
переменного и постоянного тока в схеме
использована типовая блокировка с
помощью размыкающих контактов КМ
и
КМ
1,
включенных
перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.

Типовые
схемы управления АДс фазным ротором
.
Схемы
управления двигателя с фазным ротором,
которые рассчитаны в основном на среднюю
и большую мощность, должны предусматривать
ограничение токов при их пуске, реверсе
и торможении с помощью добавочных
резисторов в цепи ротора. За счет
включения резисторов в цепь ротора
можно также увеличить момент при пуске
вплоть до уровня критического
(максимального) момента.

    1. Схема
      одноступенчатого пуска АД в функции
      времени и торможения противовключением
      в функции
      ЭДС

После
подачи напряжения включается реле
времени КТ
(рис.
2.5), ко­торое своим размыкающим контактом
разрывает цепь питания контактора КМ3,
предотвращая
тем самым его включение и преждевременное
закорачивание пусковых резисторов в
цепи ротора.

Рис.2.5.
Схема управления пуском и торможением
противовключением АД с фазным ротором

Включение
двигателя производится нажатием кнопки
SВ1,
после
чего включается контактор КМ1.
Статор
двигателя подсоединяется к сети,
электромагнитный тормоз YВ
растормаживается,
и начинается разбег двигателя. Включение
КМ1
одновременно
приводит к срабатыванию контактора
КМ4,
который
своим контактом шунтирует ненужный при
пуске резистор противовключения Rд2,
а также разрывает цепь катушки реле
времени КТ.
Последнее,
потеряв питание, начинает отсчет выдержки
времени, после чего замыкает свой контакт
в цепи катушки контактора КМ3,
который
срабатывает и шунтирует пусковой
резистор Rд1,
в цепи ротора, и двигатель выходит на
свою естественную характеристику.

Управление
торможением обеспечивает реле торможения
KV,
контролирующее
уровень ЭДС (частоты вращения) ротора.
С помощью резистора Rp,
оно
отрегулировано таким образом, что при
пуске, когда скольжение двигателя 0 <
s
< 1, наводимая в роторе ЭДС будет
недостаточна для включения, а в режиме
противовключения, когда 1 < s
< 2, уровень ЭДС достаточен для его
включения.

Для
осуществления торможения двигателя
нажимается сдвоенная кнопка SВ2,
размыкающий
контакт которой разрывает цепь питания
катушки контактора КМ1.
После
этого двигатель отключается от сети и
разрывается цепь питания контактора
КМ4
и
замыкается цепь питания реле КТ.
В
результате этого контакторы КМ3
и
КМ4
отключаются
и в цепь ротора двигателя вводится
сопротивление Rд1
+ Rд2.

Нажатие
кнопки SВ2
приводит
одновременно к замыканию цепи питания
катушки контактора КМ2,
который,
включившись, вновь подключает двигатель
к сети, но уже с другим чередованием фаз
сетевого напряжения на статоре. Двигатель
переходит в режим торможения
противовключением. Реле КV
срабатывает
и после отпускания, кнопки SВ2
будет
обеспечивать питание контактора КМ2
через
свой контакт и замыкающий контакт этого
аппарата.

В
конце торможения, когда частота вращения
будет близка к нулю и ЭДС ротора
уменьшится, реле КV
отключится
и своим размыкающим контактом разомкнет
цепь катушки контактора КМ2.
Последний,
потеряв
питание,
отключит двигатель от сети, и схема
придет в исходное состояние. После
отключения КМ2
тормоз
YВ,
потеряв
питание,
обеспечит
фиксацию (торможение) вала двигателя.

    1. Схема
      одноступенчатого пуска АД в функции
      тока и динамического торможения в
      функции частоты вращения

Схема
(рис.
2.6)
включает
в
себя контакторы КМ1,
КМ2
и
КМ3;
реле
тока
КА;
реле
контроля частоты вращения SR,
промежуточное
реле KV;
понижающий трансформатор для динамического
торможения Т;
выпрямитель
VD.
Максимальная
токовая защита осуществляется
предохранителями FA1
и
FA2,
защита
от перегрузки двигателя – тепловыми
реле КК1
и
КК2.

Рис.
2.6. Схема управления пуском и динамическим
торможением АД с фазным ротором

Схема
работает следующим образом. После подачи
с помощью автоматического выключателя
QFнапряжения
для пуска двигателя нажимается кнопка
SВ1,
включается
контактор КМ1,
силовыми
контактами которого статор двигателя
подключается к сети. Бросок тока в цепи
ротора вызовет включение реле тока КА
и
размыкание цепи контактора ускорения
КМ2.
Тем
самым разбег двигателя начнется с
пусковым резистором Rд2
в цепи ротора.

Включение
контактора КМ1
приводит
также к шунтированию кнопки SВ1,
размыканию
цепи катушки контактора торможения КМ3
и
включению промежуточного реле напряжения
КV,
что,
тем не менее, не приведет к включению
контактора КМ2,
так
как до этого в этой цепи разомкнулся
контакт реле КА.

По
мере увеличения частоты вращения
двигателя уменьшаются ЭДС и ток в роторе.
При некотором значении тока в роторе,
равном току отпускания реле КА,
оно
отключится и своим размыкающим контактом
замкнет цепь питания контактора КМ2.
Тот
включится, зашунтирует пусковой резистор
Rд2,
и двигатель выйдет на свою естественную
характеристику.

Следует
отметить, что вращение двигателя вызовет
замыкание контакта реле частоты вращения
SR
в цепи контактора КМ3,
однако
он не сработает, так как до этого
разомкнулся контакт контактора КМ1.

Для
перевода двигателя в тормозной режим
нажимается кнопка SВ2.
Контактор
КМ1
теряет
питание и отключает АД
от
сети переменного тока. Благодаря
замыканию контактов КМ1
включится
контактор торможения КМ3,
контакты
которого замкнут цепь питания обмотки
статора от выпрямителя VD),
подключенного
к трансформатору Т,
и
тем самым двигатель переводится в режим
динамического торможения. Одновременно
с этим потеряют питание аппараты КV
и
КМ
2,
что
приведет к вводу в цепь ротора резистора
Rд2.
Двигатель
начинает тормозиться.

При
частоте вращения двигателя, близкой к
нулю, реле контроля частоты вращения
SR
разомкнет свой контакт в цепи катушки
контактора КМ3.
Он
отключится и прекратит торможение
двигателя. Схема придет в исходное
положение и будет готова к последующей
работе.

Принцип
действия схемы не изменится, если катушку
реле тока КА
включить
в фазу статора, а не ротора.

Что такое электрический тяговый привод? Определение, услуги, особенности и рабочий цикл

Определение: Привод, который использует электроэнергию для движения вперед, такой тип привода называется тяговым электрическим приводом. Одно из основных применений электропривода — это транспортировка людей и материалов из одного места в другое. Тяговые приводы в основном подразделяются на два типа: однофазный тяговый привод переменного тока и тяговый привод постоянного тока.

Электротяга

Услуги электрической тяги в целом можно отнести к

  1. Электропоезда
    • Магистральные поезда
    • Пригородные поезда
  2. Электробусы, трамваи и троллейбусы.
  3. Транспортные средства на аккумуляторах и солнечных батареях

Услуги по электротяге подробно описаны ниже.

1. Электропоезда

Электропоезд, курсирующий по фиксированным рельсам, далее классифицируется как магистральный и пригородный поезд.

Магистральные поезда — В поездах такого типа питание двигателя осуществляется двумя способами: либо от воздушной линии в электровозе, либо через дизель-генераторную установку в тепловозе.

В электровозе приводной двигатель размещен в локомотиве. Воздушная линия электропередачи прокладывается вдоль рельса или над ним. Токосъемник прикреплен к локомотиву и имеет полоску, которая скользит по питающему проводу. Таким образом, поддерживайте контакт между питанием и локомотивом. Питающий провод обычно известен как контактный провод. Для обеспечения хорошего контакта между токосъемником и питающим проводом используются контактный кабель и подводящие провода.

transmission-arrangement

В высокоскоростном поезде используется коллектор пантографа. Коллектор имеет форму пятиугольника и поэтому называется пантографным коллектором. Коллектор имеет токопроводящую полосу, которая прижимается пружинами к контактному проводу. Коллекторная полоса обычно изготавливается из стали и поддерживает постоянное давление между полосой коллектора и контактным проводом для предотвращения вертикальных колебаний.

pantograph-compressor

Однофазное питание проложено по всей трассе, а ток через коллектор попадает в локомотив.Мощность поступает через первичную обмотку понижающего трансформатора и возвращается на землю через колеса локомотива. Вторичная обмотка силового трансформатора питает силовой модулятор, который, в свою очередь, приводит в действие приводной двигатель. Вторичная обмотка трансформатора также питает вентилятор молнии, кондиционер и т. Д.

Пригородные поезда — Пригородные поезда используются для передвижения на небольшие расстояния. Этот поезд еще называют пригородным, пригородный поезд имеет последовательные остановки на гораздо меньшем расстоянии.Этот поезд состоит из моторизованных вагонов для увеличения соотношения веса на ведущих колесах и общей массы поезда, за счет чего увеличивается ускорение и замедление поезда.

Каждый вагон оборудован электроприводом и пантографным коллектором. Обычная схема использования силовых и немоторизованных тренеров — соотношение 1: 2. Для поездов большой мощности это соотношение может быть увеличено с 1: 1. Поезд, в котором используются автобусы с электроприводом и прицепами, также известен как поезд с электроприводом.Электроснабжение пригородного поезда такое же, как и в главном поезде, за исключением метро.

В поезде метро используется источник постоянного тока, поскольку для системы питания постоянного тока требуется меньший зазор от питающего провода корпуса поезда. Кроме того, модулятор мощности становится проще и дешевле. Поезда метрополитена не используют воздушную линию электропередачи, и, следовательно, энергия подается по ходовым рельсам или с одной стороны туннеля.

2. Электробусы, трамваи и троллейбусы

Такой тип привода обычно представляет собой однодвигательный автобус.Он получает питание от воздушной линии низкого напряжения постоянного тока, которая проходит вдоль дороги. Поскольку ток, как правило, невелик, коллектор состоит из стержня, на конце которого находится колесо с канавками или два стержня, соединенных контактной дугой. Система коллектора обладает достаточной гибкостью, а также обеспечивает дополнительный проводник для возврата тока. .

current-collector-for-an-electric-bus

Трамваи — это электрические автобусы, которые ходят по рельсам и состоят из одного автобуса. Иногда добавляются два или более немоторизованных или прицепных вагона.Их нынешняя система сбора аналогична автобусам, и ее возврат может осуществляться через одну из рельсов. Трамваи ходят по рельсам, и их путь по дороге фиксированный.

Электрические тележки используются для транспортировки материалов на шахтах и ​​фабриках. Ездят в основном по рельсам. Они похожи на трамваи; только форма другая.

Важные характеристики тяговых электроприводов

Ниже описаны важные особенности тяговых электрических приводов.

  1. Тяговому приводу требовался большой крутящий момент при трогании с места и ускорении для разгона тяжелой массы.
  2. По экономическим причинам в тяге переменного тока используется однофазное питание.
  3. Подача напряжения имеет резкие колебания, в том числе прерывания, когда локомотив переходит от одного участка питания к другому.
  4. Гармоники, вводимые в источник, как при тяге переменного, так и постоянного тока, могут вызывать помехи в телефонных линиях и сигналах.
  5. Тяговый привод в основном использовал динамическое торможение. Механический тормоз также используется при неподвижном приводе.

Рабочий цикл электропривода

Рабочий цикл тягового привода поясняется ниже с помощью кривой «скорость-время» и временной диаграммы крутящего момента.Рассмотрим движение привода между двумя последовательными станциями на ровной дороге. Поезд ускоряется с максимально возможным крутящим моментом, а мощность увеличивается линейно со скоростью.

speed-time-curve

В момент времени t 1 достигается базовая скорость и максимально допустимая мощность. Дальнейшее ускорение происходит при постоянной мощности. Крутящий момент и ускорение уменьшаются с увеличением скорости. В момент времени t 2 крутящий момент привода равен крутящему моменту нагрузки, и достигается установившаяся скорость. Ускорение от 0 до 2 состоит из двух частей.От 0 до t 1 ускорение имеет постоянный крутящий момент, а при t 1 до t 2 ускорение имеет постоянную мощность.

torque-and-power-time-curve-compressor

От 2 т и 3 т поезд движется с постоянной скоростью и постоянной мощностью привода. Эта продолжительность называется свободным запуском. В подходящий момент t 4 включается тормоз, чтобы остановить поезд на следующей станции.

.

Что такое привод двигателя постоянного тока? Определение, типы, методы управления торможением и скоростью

Определение : Привод двигателя постоянного тока — это тип усилителя или модулятора мощности, который объединяет контроллер и двигатель постоянного тока. Он принимает низкий ток, а затем преобразует его в высокий ток, подходящий для двигателя. Привод двигателя постоянного тока также обеспечивает высокий текущий крутящий момент, на 400% превышающий номинальный постоянный крутящий момент. Важными областями применения приводов двигателей постоянного тока являются прокатные станы, бумажные фабрики, шахтные подъемники, подъемники, станки, тяга, печатные машины, текстильные фабрики, экскаваторы и краны.

Типы приводов постоянного тока

  1. Безрегенеративный привод постоянного тока — Этот привод вращается только в одном направлении и, следовательно, также называется одноквадрантным приводом. Безрегенеративный привод двигателя постоянного тока не имеет собственной тормозной способности. Двигатель отключается только после отключения питания. Такой тип привода используется в помещениях, где требуется высокая фрикционная нагрузка или сильный естественный тормоз.
  2. Регенеративный привод постоянного тока — это четырехквадрантный привод, который регулирует скорость, направление и крутящий момент двигателя.В условиях торможения этот привод преобразует механическую энергию и нагрузку в электрическую энергию, которая возвращается к источнику питания.

Торможение приводов двигателей постоянного тока

Торможение — это явление снижения скорости двигателя постоянного тока. При торможении привод двигателя постоянного тока работает как генератор. Он развивает крутящий момент обратной последовательности, который противодействует движению привода. Торможение двигателя постоянного тока в основном подразделяется на три типа. то есть рекуперативное торможение, динамическое торможение и закупоривание.

Рекуперативное торможение

При рекуперативном торможении генерируемая энергия передается от источника. Для рекуперативного торможения должно быть выполнено следующее условие.

E> V и отрицательный I a .

dc-motor-drive Рекуперативное торможение возможно только тогда, когда частота вращения ротора больше номинальной. Характеристика крутящего момента для двигателя с независимым возбуждением показана на рисунке ниже. Рекуперативное торможение возможно только тогда, когда мощность нагрузки меньше, чем регенерированная мощность, и вся регенерированная мощность не будет поглощаться нагрузкой.

Динамическое торможение

При динамическом торможении вращение рычага вызывает торможение. Якорь двигателя отключается от источника и подключается через сопротивление. Рисунок последовательного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением показан на рисунке ниже.

dynamic-braking-of-dc-motor Последовательная машина работает как самовозбуждающийся генератор, и соединение поля меняется на противоположное, так что поле способствует остаточному магнетизму. Кривая, показанная ниже, показывает кривую крутящего момента скорости и переход от двигателя к торможению.

dynamic-braking-speed-torque-curves Заглушка

При включении торможение осуществляется изменением напряжения питания отдельно возбужденного двигателя. Таким образом, двигатель помогает обратной ЭДС направлять ток якоря в обратном направлении. Сопротивление также подключено последовательно с якорем для ограничения тока. Подключение обеспечивает быстрое торможение по сравнению с генеративным и динамическим торможением.

Методы управления скоростью приводов двигателей постоянного тока

Скорость двигателей постоянного тока можно регулировать любым из следующих методов.

Контроль напряжения якоря

Этот метод предпочтительнее, потому что он имеет высокую эффективность, хорошую переходную характеристику и хорошее регулирование скорости. Он обеспечивает регулирование скорости только ниже номинальной, поскольку напряжение якоря не может превышать номинальное значение.

armature-voltage-control

Управление магнитным потоком

Этот метод используется для управления скоростью выше номинального значения. Обычно максимальная скорость двигателя в два раза превышает номинальную скорость, а в специальном двигателе она в шесть раз превышает номинальную скорость.

field-flux-control

Контроль сопротивления якоря

В этом методе скорость изменяется за счет потерь мощности на внешнем резисторе, который включен последовательно с якорем. Этот метод в основном используется в приложениях с альтернативной нагрузкой, где продолжительность работы на низкой скорости составляет лишь небольшую часть от общего времени работы.

speed-torque-curve-of-dc-motor

Контроль напряжения якоря заменил этот метод в различных приложениях.

.

Что такое бесщеточный привод двигателя постоянного тока? Определение и типы

Определение: Саморегулирующийся частотно-регулируемый привод, в котором используется двигатель с синусоидальным постоянным магнитом переменного тока (PMAC), называется бесщеточным приводом постоянного тока. Бесщеточные двигатели постоянного тока обладают рядом преимуществ, например, они практически не требуют обслуживания и имеют длительный срок службы. У них также низкая частота, низкая инерция и трение, а также низкие радиочастотные помехи и шум. Единственный минус приводов — они имеют высокую стоимость и низкий пусковой момент.

Бесщеточный привод двигателя постоянного тока используется в проигрывателях, ленточных накопителях для записывающих устройств, приводе шпинделя в жестких дисках для компьютеров и маломощных приводах в периферийных устройствах компьютеров и системах управления. Они также могут применяться в аэрокосмической, биомедицинской, приводной охлаждающих вентиляторах и т. Д.

Поперечное сечение трехфазного двухполюсного двигателя с трапециевидным двигателем PMAC показано на рисунке ниже. Этот привод имеет ротор с постоянными магнитами с широкой полюсной дугой. Статор привода имеет трехполюсную обмотку, которая смещена на 120 °, а длина обмотки каждой фазы составляет 60 ° с каждой стороны.

cross-section-pmac-motor

На рисунке ниже показано индуцируемое напряжение в трех фазах. Причина получения трапециевидной формы волны заключается в том, что, когда ротор вращается против часовой стрелки, затем до поворота на 120º от положения, все верхние проводники фазы A будут соединять южный полюс, а все нижние части фазы A будут соединяться. Северный полюс.

voltage-waveforms

Напряжение, индуцируемое в фазе A, будет одинаковым при вращении на 120 ° и за пределами 120 ° для некоторых проводов на северном полюсе верхней линии связи, а для других — на южном полюсе.Аналогичным образом возникает напряжение в нижних проводниках. Волновое напряжение индуцирует в фазе A линейно обратное движение при следующем повороте на 60 °. Аналогичным образом возникает напряжение в фазах B и C.

В бесщеточном двигателе постоянного тока используется инвертор источника напряжения и двигатель с трапецеидальным двигателем PMAC, показанные на рисунке ниже. Обмотки статора соединены звездой. Форма волны фазного напряжения для двигателя с трапецеидальным PMAC показана на рисунке ниже.

brushless-dc-motor-drive-diagram-1

На обмотку статора подается импульс тока, каждый из которых имеет длительность 120º и расположен в области, где наведенное напряжение является постоянным и максимальным.Полярность импульса тока такая же, как у индуцированного напряжения. Поток через воздушный зазор постоянен, а индуцированное напряжение пропорционально скорости вращения ротора.

brushless-dc-motor-drive-equation-1

В течение каждых 60º внутренний ток входит в одну фазу и выходит из другой фазы, поэтому мощность, подаваемая на двигатель в каждом таком интервале, выражается как

brushless-dc-motor-drive-equation-2

Крутящий момент, развиваемый двигателем

brushless-dc-motor-drive-equation-3

Форма кривой крутящего момента представлена ​​на рисунке, показанном ниже.Крутящий момент пропорционален току, протекающему в цепях питания постоянного тока. Рекуперативное отключение привода достигается реверсированием фазного тока и, следовательно, источник тока I d также реверсируется. Мощность течет от машины к инвертору и от инвертора к источнику постоянного тока.

torque-waveform

Когда скорость привода меняется на противоположную, полярность индукционных напряжений меняется на противоположную, и привод дает рекуперативное торможение, а когда направление тока меняется на противоположное, получается моторный режим.Осциллограммы тока показаны на рисунке ниже.

current-waveform

Типы бесщеточных двигателей постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока в основном подразделяются на два типа: недорогие бесщеточные двигатели постоянного тока и однофазные бесщеточные двигатели постоянного тока. Их типы подробно описаны ниже.

Недорогой бесщеточный привод постоянного тока

Этот привод имеет только три транзистора и трехдиодный преобразователь, который может подавать только положительный ток или напряжение на трехфазный двигатель.Индуцированное напряжение и ток, подаваемые на двигатель для движения и торможения. Когда на двигатель подаются положительные импульсы тока 120º, то движение осуществляется в направлении против часовой стрелки. Когда эти импульсы сдвигаются на 180º, то тормозное действие получается

low-cost-three-phase-brushless-dc-motor-drive Ток фазы А регулируется тиристором T r1 и диодом D 1 . Когда T r1 находится на источнике, V d подключен к обмотке A, и скорость изменения I A положительна.Когда T r1 выключен, ток i A выбегает через диод D 1 и скорость изменения i A отрицательная. Таким образом, в период от 0 до 120º T r1 может попеременно включаться и выключаться. Таким образом, ток I A должен следовать за прямоугольным опорным током i A в пределах диапазона гистерезиса.

Однофазный бесщеточный двигатель постоянного тока

Однофазный бесщеточный двигатель постоянного тока показан на рисунке ниже.Допустим, двигатель питается от однофазного полумостового преобразователя с прямоугольной формой волны тока, как показано на рисунке.

single-phase-brushless-dc-motor-drive

Крутящий момент, создаваемый двигателем, имеет большую пульсацию. Когда двигатель работает на большой скорости, пульсации крутящего момента будут отфильтрованы инерцией системы нагрузки двигателя, которая обеспечивает равномерную скорость.

.

Применение приводных систем SR на электромобилях

Стоимость и характеристики привода SRM были определены множеством изобретенных топологий преобразователя, и, в отличие от традиционной индукционной машины с инвертируемым питанием, приводы SRM сильно зависят от используемой топологии преобразователя. нырнуть SRM. Асимметричная топология преобразователя полумостового принимаются в SRM приводе 3-фазе для EV, который показал на рисунке 8. Основные электрической цепи составляет батарей питания электрических свинцово-кислотного U сек, поддержка конденсатора C с, асимметричная половины мостовые IGBT от V11 к V62 и диоды свободного хода от VD11 к VD62.Он позволяет управлять отдельными фазами полностью независимо друг от друга и, таким образом, дает самую широкую свободу управления. При нормальной работе электромагнитный поток в двигателе SR непостоянен и должен создаваться для каждого хода. В период движения эти ходы соответствуют положению ротора, когда полюса ротора приближаются к соответствующему полюсу статора возбужденной фазы. В случае фазы A, показанной на рисунке 8, ход можно установить, активировав переключатели V11 и V42.При низкоскоростной работе широтно-импульсная модуляция (ШИМ), применяемая к соответствующим переключателям, модулирует уровень напряжения. Когда переключатели V11 и V42 выключаются в одно и то же время, создавая электродвижущую силу трансформатора в диодах свободного хода VD11 и VD42 в фазе A, ток фазы A после этого течет через VD11, VD42 и Cs. Каждый из V11 со своим антипараллельным диодом VD11 и V12 со своим антипараллельным диодом VD12 представляет собой асимметричную полумостовую структуру в одном модуле IGBT.KDC — это контактор постоянного тока, который подает питание на систему привода и управляется ключом автомобиля, который изначально запускает двигатель.

3.1. Выбор параметров главной цепи

Мощность привода U s состоит из 25 свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, номинальное напряжение 12 В и емкость 85 Ач. Таким образом, весь объем U s составляет 300 В. Поскольку безопасное рабочее напряжение отдельной батареи составляет от 10,5 В до 14,4 В, фактическое рабочее напряжение группы батарей составляет от 262 В.От 5 В до 360 В. При выборе максимального напряжения на шине постоянного тока 360 В в асимметричной полумостовой главной цепи главный выключатель IGBT будет нести максимальное напряжение постоянного тока от шины. Учитывая удвоенную избыточную емкость, напряжение вывода IGBT находится в уравнении 8.

Ur = 2Usmax = 2 × 360 В = 720VE8

Эффективное номинальное значение фазного тока для разработанного SRM составляет 88,6784 А с учетом тока перегрузки привода. системы, кратной фазному току, эффективное номинальное значение тока IGBT находится в уравнении (9).S = 2 × 2 × qIN = 434,3553AE10

В уравнении (9) m — номер фазы SRM, который в системе равен 3. Фактически параметры преобразователя мощности, участвующие в разработанном двигателе SR привода приведены в таблице 4. Чтобы подвести итог, главный выключатель цепи IGBT может быть выбран в качестве BSM300GA120DLC из EUPEC, который имеет 1200В мишку напряжение (TC = 80C0), 300А эффективное значение тока, 600А пиковое значение тока (tp = 1 мс).

Электрические параметры Значения
Средний ток главного выключателя 46.1426 A
Эффективный ток главного выключателя 84,7971A
Пиковый ток главного выключателя 188 A
Средний ток двухдиода после потока 11,878A
Эффективный ток после диод потока 27,0406 A
Пиковый ток бидиода вторичного потока 138A

Таблица 4.

Расчетные параметры приводного двигателя SR

3.2. Конструкция привода IGBT и упреждающих электронных схем

IGBT — это просто переключатели, управляемые напряжением, поскольку их изолированный затвор ведет себя как конденсатор. И наоборот, переключатели, такие как симисторы, тиристоры и биполярные транзисторы, управляются по току так же, как и PN-диоды. Поскольку состояние привода затвора IGBT тесно связано с его статическими и динамическими характеристиками. Напряжение включения, время переключения, потери переключения, устойчивость к коротким замыканиям и т. Д. Обычно зависят от положительного и отрицательного напряжения (V GE и — V GE ) между затвором и эмиттером, сопротивления электрода затвора (R G ).Разумно спроектированная схема привода и защиты очень важна.

3.2.1. Условия привода IGBT

Конкретные требования к схеме привода IGBT перечислены в расцвете.

(1) Поскольку IGBT является типом модуля управления напряжением, он имеет пороговое значение напряжения от 2,5 В до 5,0 В и имеет емкостное входное сопротивление. IGBT очень тонко относится к накоплению электрического заряда электрода затвора, поэтому схема возбуждения должна быть очень надежной, чтобы обеспечить наличие разрядной петли с низким сопротивлением, а именно.между схемой и IGBT провод как можно короче.

(2) Зарядка и разрядка оксидной емкости затвора с малым источником питания межсопротивления для того, чтобы гарантировать, что управляющее напряжение электрода затвора имеет достаточно крутой передний и обратный фронт. Поскольку IGBT имеет нелинейный емкостный характер, драйвер должен иметь достаточный мгновенный ток поглощения. Таким образом, напряжение электрода затвора может быть установлено или скоро исчезнет, ​​чтобы снизить потери переключения.С другой стороны, после включения IGBT драйвер электрода затвора должен выдавать достаточно энергии, чтобы избежать его разрушения из-за насыщения на выходе. Межсопротивление возбуждения не может быть ниже заданного R G , в противном случае между паразитной индуктивностью и емкостью электрода затвора в контуре возбуждения будет недемпфирование гармонического движения. Между тем, импульсный ток увеличивается за короткое время переключения. Это вызывает ненадежность кабины в главной цепи и нарушения в цепи управления.

(3) Хотя чем выше + V GE , тем выше становится предел тока, + V GE должен оставаться ниже максимального номинального напряжения G-E, + V GES = + 20V. Причина в том, что при перегрузке по току или коротком замыкании, чем выше + V GE , тем выше ток, тем больше вероятность разрушения IGBT, потому что время выдерживания коротких токов уменьшается. Обычно значение + V GE считается от 12 до 15 В.

(4) Установите достаточное значение напряжения обратного смещения затвора (-V GE ) на IGBT.В то время как IGBT находится в выключенном состоянии, в цепи электрода затвора присутствуют некоторые высокочастотные колебательные сигналы, потому что другие схемы все еще работают. Эти сигналы могут позволить IGBT находиться в микровключенном состоянии, что приводит к увеличению потерь мощности IGBT. Поэтому рекомендуемое значение -V GE для IGBT составляет от -5 В до -10 В (максимальное значение напряжения обратного смещения затвора составляет -V GES = -20 В), так что IGBT может быть надежно отключен, даже если есть шумы переключения. в электроде затвора IGBT.

(5) Сопротивление электрода затвора влияет R G на потери переключения, скорость переключения и даже влияет на то, возникают ли колебания в схеме возбуждения, а электрод коллектора генерирует импульсный ток. Обычно значение R G не может быть выбрано так, чтобы оно превышало рекомендованное производителем значение более чем в 10 раз. На практике R G следует настраивать осторожно. R G следует располагать близко к электроду затвора.

(6) Должна быть схема ограничения амплитуды электрода затвора, чтобы избежать пробоя электрода затвора.

(7) Цепь возбуждения должна быть изолирована от цепи управления, чтобы при выходе из строя IGBT другие компоненты не могли быть повреждены. Когда IGBT сгорает, высокое напряжение коллекторного электрода обычно пробивает схему возбуждения через разрушенный электрод затвора, а затем разрушает некоторые компоненты в схеме возбуждения. Схема управления затворным электродом по возможности должна быть простой и актуальной. Гораздо лучше, чтобы сам IGBT имел защиту и очень сильную помехоустойчивость.Когда IGBT находится в состоянии короткого замыкания нагрузки или перегрузки по току, IGBT может автоматически предотвращать ток короткого замыкания за счет постепенного снижения напряжения электрода затвора для мягкого отключения IGBT. Это сделано для предотвращения очень высокого di / dt, вызванного током короткого замыкания из-за быстрого отключения IGBT. Высокое значение di / dt может привести к возникновению высокого скачка напряжения под действием паразитной индуктивности, в результате чего IGBT станет невыносимым и поврежденным. По тому же правилу процесс мягкого выключения схемы управления не должен происходить при исчезновении входного сигнала.Схема возбуждения должна иметь логическое время для функции управления напряжением на затворе. Когда есть перегрузка по току, независимо от того, есть ли входной сигнал, цепь возбуждения должна быть отключена безоговорочно.

3.2.2. Конструкция электрических цепей привода IGBT

В преобразователе мощности электромобиля используется гидридная ИС EXB841 с приводом от IGBT, произведенная Fuji Electric. Он может управлять модулем IGBT на 300 А / 1200 В или 400 А / 600 В, а задержка сигнала возбуждения достигает 1,5 мкс, максимальная скорость переключения составляет 40 кГц.Схема возбуждения показана на рисунке 9 вокруг EXB841, на котором C1 и C2 представляют собой два электролитических конденсатора для поглощения изменения напряжения питания. MC1413, LED, R1, R2 состоят из линии привода от цепи управления до EXB841. V3 и V4 — это два стабилизирующих напряжение диода для ограничения амплитуды выходного напряжения возбуждения EXB841, чтобы избежать повышения напряжения возбуждения и разрушения IGBT. V3 и V4 — это два диода стабилизации напряжения, которые включены последовательно и подключены параллельно с коллекторным и эмиттерным электродами.Схема защиты от перегрузки по току для IGBT состоит из R3, E1, R4, V1 и V2, в которых V1 и V2, подключаемые к шестому выводу EXB841, завершают контроль напряжения на коллекторном электроде. V1 — это диод с быстрым восстановлением ERA 34-10 производства Fuji Electric. V2 — это стабилизирующий напряжение диод, который может изменять контролируемую точку токовой защиты, регулируя значение стабилизации напряжения диода. Теоретически, если срабатывает защита EXB841 от сверхтока, вывод EXB841 выводит низкий электрический уровень, когда напряжение коллекторного электрода, контролирующее шесть контактов, больше 7.5В. Затем оптрон, показанный на рисунке, выдает сигнал неисправности на плату управления, который представляет собой сигнал OC высокого уровня. Сигнал вызывает прерывание на плате и управляет ЦП, чтобы блокировать пусковой импульс для IGBT. Теоретическое защитное значение 7,5 В EXB841 — это рабочая точка, при которой напряжение питания строго контролируется на уровне 20 В. Когда напряжение питания имеет пульсации или ошибку, защитное значение изменится. Когда напряжение питания больше 20 В, защитное значение увеличивается на 1 В вместе с напряжением питания.Когда напряжение питания EXB841 составляет 20 В, напряжение привода при включении IGBT составляет 15 В. Согласно профилю коммутационных потерь IGBT-инвертора BSM300GA120DLC, можно получить кривую зависимости тока коллекторного электрода от переключения IGBT при падении напряжения V CE . Падение напряжения между затвором и эмиттерным электродом можно рассчитать с помощью следующего уравнения и рисунка 10.

VCE = RIC + V0E11

Рисунок 9.

Схема управления IGBT

Согласно рисункам 10 и 11, когда Tvj = 125 ° C, выходную кривую IGBT можно линеаризовать по линии y = Ax + B .Известны три точки на кривой, соответственно они (2,0,208), (2,5,325), (3,0,465). Используя точки (2,0,208) и (2,5,325), уравнение представлено в 12.

VCE = 0,0042735IC + 1,01282E12

Принимая IC = 480A, VCE = 3,0641 В, ошибка В CE и процент ошибок указаны в следующих уравнениях.

ΔVCE = 3,0641−3,06 = 0,0041E13

η = 0,00413,06 × 100% = 0,133% E14

Рисунок 10.

IGBT BSM300GA120DLC Выходная кривая при разном напряжении

При поданном напряжении привода IGBT включается 15 В. , ток коллекторного электрода 600А, падение напряжения при переключении IGBT V CE составляет около 3.5V рассчитывается по 12 и на рисунке 10. Тогда значение диода стабилизации напряжения V2 выбирается равным 9V. Из таблицы 5 можно выбрать значение сопротивления затвора 3,3 Ом.

Рисунок 11.

Кривая положительной выходной характеристики силовых устройств

Номинал IGBT 600 В 200A 300A 400A
1200V 200A 150A 200A 300A
R G 12 Ом 8.2 Ом 5 Ом 3,3 Ом
Icc 5 кГц 20 мА 22 мА 23 мА 27 мА
10 кГц 24 мА 27 мА 30 мА 37 мА
15 кГц 27 мА 32 мА 37 мА 47 мА

Таблица 5.

Рекомендуемое сопротивление затвора R G и потери тока

3.2.3. Конструкция упреждающих электронных схем на БТИЗ

При использовании силового электронного устройства буферная электронная схема должна быть спроектирована так, чтобы подавлять соответственно di / dt и dv / dt при включении и выключении устройства. Цель состоит в том, чтобы изменить местоположение переключения устройства, чтобы избежать одновременного появления максимального значения V CE и i C . Таким образом уменьшаются потери при переключении и повышается надежность.Электронная схема с ограничителем IGBT уделяет особое внимание поглощению и сдерживанию напряжения во включенном состоянии. Это связано с тем, что рабочая частота переключения IGBT очень высока, крошечная индуктивность в электронной схеме может вызвать очень большие L di / dt и вызвать перенапряжение, что поставит под угрозу безопасность IGBT. Часто используется компенсирующая электронная схема УЗО, изображенная на рисунке 12. Мосты УЗО соединяют каждый модуль IGBT, соединяющий два конца источника питания. Выбор значения емкости и сопротивления гораздо больше связан с демпфирующим напряжением в демпфирующей электронной схеме.Если выбор будет неправильным, это повлияет на поглощение напряжения настолько, что вызовет колебания в цепи.

В процессе выключения IGBT ток устройства быстро падает, ток в цепи с ограничителем тока увеличивается при той же мощности изменения. Магнитная энергия, запасенная в паразитной индуктивности в основной электронной схеме, полностью переходит в электрическую энергию в поглощающей способности. Предполагая, что ток, протекающий по главному переключающему устройству, падает линейно при выключении, ток, протекающий по предохранительной цепи, линейно возрастает, поскольку процесс выключения очень короткий.Эти два тока можно выразить следующими уравнениями.

iT = (1 − ttf) IE15

iC = I − iT = ttfIE16

В уравнениях i T — ток в главном выключателе; i C — зарядный ток в поглощающей способности; t f время сброса при выключении. I — средний ток в линии шины постоянного тока. Следовательно, напряжение емкости двух концов выражается уравнением 17.

UCS = 1C∫0tfiCdt = 1C∫0tfttfIdt = Itf2CE17

Рис. 12.

БТИЗ транзисторная электронная схема.

Емкостное напряжение U CS обычно можно выбрать от 10 до 50 процентов напряжения питания U DC при т f . Например, если выбратьUCS = 0,5UDC, емкость C будет в следующем уравнении.

C≥ItfUDCE18

Значение поглощающей способности можно выбрать равным 0.47 мкФ согласно уравнению 18 и опытному значению. Правило выбора сопротивления R состоит в том, чтобы высвободить электрический заряд, накопленный в демпфированной емкости, до того, как поступит сигнал отключения IGBT. Если значение R слишком велико, время разрядки емкости C будет меньше. Но если R слишком мал, ток разряда слишком большой и быстрый при включении IGBT, это может поставить под угрозу безопасность устройства и вызвать колебания.Таким образом, период ( T ) коммутационного устройства в 1 или 2 раза равен 3 RC . Таким образом, значение сопротивления R можно рассчитать по уравнению 19.

R≤16 × C × fE19

R , рассчитанное по уравнению 19, не может быть больше 41,72 Ом, в УЗО выбирается 39 Ом. пренебрежительный контур. Максимальные потери мощности на поглощающем сопротивлении можно вычислить, как в уравнении 20.

PR = 12CΔV2f = 20WE20

Диод быстрого восстановления выбран как FR607.Помимо конструкции привода IGBT и упреждающих электронных схем, необходимо разработать схему коммутируемого источника питания и схему управления. Из-за длины главы содержание не может охватывать все основы. Как показано на рисунке 13, представлена ​​структура цепи управления системы SRD. С MICM2002 (Motor Intelligent Module) на базе DSP и единственного чипа AT89C51 реализована следующая стратегия управления. Когда электромобиль запитан, контроллер переходит в рабочее состояние. Управляющий сигнал от всех видов сигналов неисправности и операционной системы драйвера кодируется и загружается в AT89C51 через предыдущий кодер.Если система проверена на отсутствие неисправностей и операций, система находится в режиме ожидания. Когда драйвер дает сигнал запуска и дросселирования, в соответствии с сигналом положения ротора SRM от датчика положения, одиночный чип отправляет сигнал включения / выключения фазы, а MCIM выдает сигнал PWM, затем система объединяет защитный и сигналы прерывания тока для подачи сигнала возбуждения IGBT главной цепи и управления силовой главной цепью для подачи электричества на обмотки SRM и перемещения двигателя.В соответствии с настройкой положительного и отрицательного вращения и информацией о положении двигателя, одиночный чип управляет последовательностью включения обмоток. Когда двигатель вращается с низкой скоростью, можно использовать режим управления прерыванием тока. Во-первых, микросхема дает верхнее ограничение сигнала прерывания тока и передает его в MICM через цифро-аналоговый преобразователь; во-вторых, MICM сравнивает ограничение тока с фазовым током, измеренным датчиком тока, затем вычисляет, оптимизирует и отправляет сигнал прерывания.Когда скорость двигателя превышает базовую, режим управления переключается на регулирование угла с контроля прерывания тока. Когда водитель изменяет рабочий сигнал, схема управления изменяет рабочую логику и реализует соответствующее требование погружения через силовую цепь. Если есть неисправность в работе двигателя, схема управления блокирует пусковой импульс IGBT и защищает IGBT, а также отображает и предупреждает с помощью схемы дисплея. Между тем он связывается с модулем CAN и отправляет сигнал неисправности на видеосистему водителя.

Рисунок 13.

Структура цепей управления системами SRD

.