1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическая схема управления двигателя с фазным ротором

Шкафы управления электродвигателями с фазным ротором серии ШУ УПТФ

Преобразователь серии ШУ УПТФ является цифровым комплектным пусковым устройством, предназначенным для плавного пуска низковольтных и высоковольтных асинхронных электродвигателей с фазным регулированием по цепи ротора для приводов конвейеров, мельниц, дробилок, дымососов, вентиляторов, насосов и других производственных механизмов.

ШУ УПТФ путем введения сопротивления в цепь ротора ограничивает пусковой ток двигателя и увеличивает пусковой момент, чем при полностью закороченном роторе. По мере разгона двигателя и включением соответствующей резистивной ступени достигается оптимальная тахограмма пуска двигателя. Переход на соответствующую резистивную ступень выполнен за счет тиристоров. Исключение контакторов в цепи переключения ступеней повышает надежность устройства. При достижении скорости, близкой к номинальной скорости механизма, ШУ УПТФ закорачивает цепь ротора.

Варианты ШУ УПТФ

ШУ УПТФ изготавливаются в двух вариантах – с нерегулируемым и с регулируемым выпрямительным мостом в цепи ротора. Применение регулируемого выпрямительного моста позволяет обеспечить более плавное поддержание момента на валу электродвигателя.

Номинальное напряжение питающей сети собственных нужд – 380В, 50 Гц.

Диапазон номинальных напряжений ротора двигателя – до 1500 В.

Диапазон номинальных токов ротора – до 2000 А.

Функциональные возможности

Цифровая система управления ШУ УПТФ обеспечивает:

  • выбор и хранение до 4-х комплектов параметров с разными настройками на разные двигатели, что дает возможность более гибкой и быстрой настройки преобразователя по заданным требованиям;
  • расширенный набор защит;
  • мониторинг основных параметров;
  • архив последних событий;
  • ввод и визуализация параметров управления посредством сенсорной панели оператора;
  • местное/дистанционное управление преобразователем;
  • обмен данными с АСУ ТП по каналу RS-485 Modbus RTU.

Защиты

ШУ УПТФ имеет следующий набор защит:

  • От неготовности и пропадания питания собственных нужд;
  • От превышения тока ротора;
  • От пробоя тиристоров в выпрямительном мосте;
  • От превышения температуры резисторов ступеней;
  • От превышения температуры тиристоров;
  • От перенапряжения в цепи ротора;
  • От затянутого пуска;
  • От неразворота ротора;
  • Защитное отключение статора при аварийной ситуации в роторе, в том числе при отключении шунтирующего контактора в роторе.

Конструктивное исполнение

Устройство на лицевой панели имеет:

  • сенсорная панель оператора для отображения и настройки основных параметров устройства, индикации аварийных и предупредительных сообщений;
  • Амперметр тока ротора двигателя;
  • Кнопка «Пуск»;
  • Кнопка «Стоп»;
  • Кнопка «Сброс защит»;
  • Кнопка «Аварийный стоп»;
  • Переключатель выбора поста управления «Местн./Дистанц.»
  • Сигнальная лампа состояния сети собственных нужд;
  • Сигнальная лампа состояния статорного выключателя;
  • Сигнальная лампа «Готовность»;
  • Сигнальная лампа «Работа»;
  • Сигнальная лампа «Авария»;
  • Сигнальная лампа «Пуск завершен» (состояние шунтирующего контактора).

По согласованию с Заказчиком возможно изготовление устройств с другим набором органов управления и индикации.

Конструктивно устройство ШУ УПТФ выполнено в виде шкафа одностороннего/двустороннего обслуживания со степенью защиты до IP54 с подводом кабеля снизу.

Комплект поставки

  • шкаф управления ШУ УПТФ;
  • комплект ЗИП;
  • эксплуатационная документация;
  • пульт дистанционного управления*;
  • электродвигатель асинхронный с фазным ротором*

* — не входит в комплект поставки. Поставка осуществляется по заказу.

Условное обозначение

Шкаф управления электродвигателем с фазным ротором

1 – шкаф управления, устройство пусковое тиристорное, для электродвигателей с фазным ротором
2 – количество управляемых от шкафа двигателей
3 – номинальный ток ротора электродвигателя, А
4 – номинальное напряжение ротора электродвигателя, В
5 – климатическое исполнение и категория размещения

Пример условного обозначения шкафа управления электродвигателем с фазным ротором по схеме УПТФ на номинальный ток ротора 400 А, номинальное напряжение ротора – 900 В:

Шкаф управления электродвигателем с фазным ротором ШУ УПТФ-1-400-900-УХЛ4 ШЕДК.650300.001ТУ

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

Читать еще:  Что такое клапан егр на бензиновом двигателе

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.
  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня поговорим про управление асинхронным двигателем, а так же рассмотрим три простые схемы, которые применяются наиболее часто.

Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.

Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.

С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.

В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.

Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.

Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.

Электромагнитный пускатель

Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:

схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок «пуск» и «стоп»,

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.

Разберем принцип работы всех этих схем.

1. Управление асинхронным двигателем с помощью одного магнитного пускателя

Схема показана на рисунке.

Управление асинхронным двигателем с помощью магнитного пускателя

При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем ( N) . Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке «Пуск». Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.

Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки «Пуск» катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют «толчковым». Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.

Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 «Стоп». При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.

В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку «Стоп» и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 «Пуск». Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. «нулевую защиту». Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала.

2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей

Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы — A , B , С, а при включении пускателя KM2 — порядок фаз меняется на С, B , A.

Читать еще:  Двигатель ауди avk что за двигатель

Схема показана на рис. 2.

Управление асинхронным двигателем с помощью двух магнитных пускателей

Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1 . При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 «Стоп», двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB 3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку «Стоп».

Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок «Пуск» SB2 — SB 3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки «Пуск» включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.

Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.

3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)

Схема показана на рисунке.

Управление асинхронным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)

Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 «Стоп»включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB 3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB 3 — нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 — кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB 3 — нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.

Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку «Стоп», что очень удобно. Кнопка «Стоп» нужна для окончательной остановки двигателя.

Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B . Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.

Особенности различных исполнений и их возможности

Известны две разновидности приборов, используемых в составе линейных трехфазных систем: фазные реле тока и коммутаторы напряжения. Они имеют типовое исполнение, определяемое требованиями нормативной документации. Интерес представляет сравнительная оценка двух разновидностей модульных устройств.

Плюсы токовых реле

Классическая схема подключения прибора контроля фаз и напряжения в цепь управления трехфазным мотором

Бесспорными преимуществами токовых защитных реле (ТР) при их сравнении с устройствами контроля напряжения являются:

  • независимость от ЭДС, постоянно возникающей при фазных сбоях в случае перегрузки электродвигателя;
  • возможность определения отклонений в поведении электрической машины;
  • допустимость контроля не только самой линии (перед ответвлением), но и подключенной к ней нагрузки.

В отличие от ТР приборы контроля напряжения не позволяют реализовать большинство из перечисленных функций. Они предназначаются в основном для установки в линейные цепи.

Обнаружение фазного сбоя

Сбой из-за обрыва фазы – рядовое явление, связанное со сгоревшим предохранителем или механическим повреждением в сети. В схожих условиях 3-хфазный двигатель, например, при пропадании одной из фаз продолжает работать за счет мощности, отбираемой от оставшихся двух. Любая попытка запустить его вновь при отсутствии одной из фаз будет безуспешной.

Длительность ее обнаружения (реакция на перегрузку) бывает настолько продолжительной, что за это время тепловая защита просто не успевает отключить агрегат. В ее отсутствии реле обрыва фазной жилы срабатывает из-за перегрева обмоток электродвигателя. Но это случается далеко не всегда, что объясняется особенностями работы недогруженного по одной из фаз устройства. В этом случае в нем начинает действовать так называемая «обратная ЭДС».

Обнаружение реверса

Использование защитных реле – это обеспечение безопасности рабочего персонала: 1 – оборванная фаза; 2 – шаговое напряжение

Возможность обнаружения реверса фазы востребована в следующих ситуациях:

  • на двигателе проводится техобслуживание;
  • в систему распределения энергоносителя внесены существенные изменения;
  • после восстановления показателя мощности меняется фазовая последовательность.

Необходимость в использовании реле смены чередования фаз связана с недопустимостью реверса двигателя, который способен повредить сам механизм, а также угрожает обслуживающему персоналу. Положениями ПУЭ предписывается применение этого устройства для любого оборудования, включая транспортеры, эскалаторы, лифты и другие движущиеся системы.

Выявление дисбаланса

Выявление дисбаланса в электроцепи

Несбалансированность в электросетях обычно проявляется как значительное различие амплитуд фазных напряжений, поступающих с районной подстанции. Такой дисбаланс наблюдается в ситуациях, когда на стороне потребителя нарушено равномерное распределение нагрузок по каждой из фаз. Его наличие в системе приводит к разбросу токов в отдельных линиях, что заметно сокращает срок службы подключенного оборудования (электродвигателей, например).

Читать еще:  Двигатель e23 ssangyong характеристики

Объясняется это тем, что так называемое «слипание» фаз в линиях индуктивных нагрузок вызывает дополнительный нагрев проводов и способствует разрушению изоляции. Все это является обоснованием необходимости установки в действующие электросети указанной модели реле защиты фазы.

Реверсивная схема подключения магнитного пускателя

Приветствую вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info!

Для того, чтобы запускать электродвигатель в прямом и обратном направлении применяется реверсивная схема управления на магнитном пускателе.

В этой статье подробно рассмотрена пошаговая работа схемы. Схему, в которой двигатель работает только в одном направлении, без реверса, смотрите в статье нереверсивная схема подключения магнитного пускателя.

В заключении этой статьи смотрите видео, демонстрирующее детальную работу схемы реверсного пуска двигателя.

Вначале рассмотрим реверсивную схему подключения с катушкой магнитного пускателя на 220В, а затем работу схемы.

Фазы А,В и С питающего напряжения подводятся к клеммам асинхронного двигателя через:

— 3-х полюсный автоматический выключатель, который защищает всю схему и позволяет отключать питающее напряжение;

— поочередно через три пары силовых контактов магнитных пускателей КМ1 и КМ2;

— тепловое реле Р, которое служит для защиты от перегрузок.

Для того, чтобы изменить направление вращения трехфазного электродвигателя, необходимо поменять местами подключение любых двух фаз!

Для этого в цепь обмотки двигателя включены силовые контакты от двух пускателей, которые подключаются поочередно, меняя чередование фаз. В нашей схеме при вращении вперед последовательность фаз такая — А, В, С. При вращении назад — С, В, А. Т.е. чередование фаз А и С меняется местами.

Катушки магнитных пускателей с одной стороны подключены к нулевому рабочему проводнику N через нормально-замкнутый контакт теплового реле Р, с другой, через кнопочный пост к фазе С.

Кнопочный пост состоит из 3-х кнопок:

1) нормально-разомкнутой кнопки ВПЕРЕД ;

2) нормально-разомкнутой кнопки НАЗАД ;

3) нормально-замкнутой кнопки СТОП .

К кнопке ВПЕРЕД параллельно подключен нормально-разомкнутый вспомогательный контакт пускателя КМ1, и соответственно, к кнопке НАЗАД — нормально-разомкнутый вспомогательный контакт пускателя КМ2.

Также в цепь питания обмотки пускателя КМ1 включен нормально-замкнутый контакт пускателя КМ2, а в цепь обмотки пускателя КМ2, включен нормально-замкнутый контакт пускателя КМ1. Это сделано для блокировки, чтобы предотвратить запуск двигателя назад, когда он вращается вперед, и наоборот. Т.е. запустить двигатель в любую из сторон можно только из положения останова.

Работа схемы

Переводим рычаг трехполюсного автоматического выключателя во включенное положение , его контакты замыкаются, схема готова к работе.

Запуск вперед

Нажимаем кнопку ВПЕРЕД . Цепь питания обмотки магнитного пускателя КМ1 замыкается, якорь катушки втягивается, замыкает силовые контакты КМ1 и вспомогательный нормально-открытый контакт КМ1, который шунтирует кнопку ВПЕРЕД .

Одновременно вспомогательный нормально-замкнутый контакт КМ1 размыкает цепь управления магнитным пускателем КМ2, блокируя тем самым возможность запуска реверса двигателя.

Три питающих фазы в последовательности А,В,С подаются на обмотки двигателя и он начинает вращаться вперед.

Отпускаем кнопку ВПЕРЕД , она возвращается в исходное нормально-разомкнутое состояние. Теперь питание на обмотку пускателя КМ1 подается через замкнутый вспомогательный контакт КМ1. Двигатель запущен и вращается вперед.

Останов двигателя из положения ВПЕРЕД

Для остановки двигателя или для запуска в другую сторону, необходимо сначала нажать кнопку СТОП . Питание цепи управления размыкается. Якорь магнитного пускателя КМ1 под действием пружины возвращается в исходное состояние. Силовые контакты размыкаются, отключая питающее напряжение от электродвигателя. Двигатель останавливается.

Одновременно с этим размыкается вспомогательный контакт КМ1 в цепи питания обмотки пускателя КМ1 и замыкается вспомогательный контакт КМ1 в цепи питания пускателя КМ2.

Отпускаем кнопку СТОП . Она возвращается в исходное, нормально-замкнутое положение. Но поскольку вспомогательный контакт КМ1 разомкнут, питание на обмотку пускателя КМ1 не подается, двигатель остается выключенным и схема готова к следующему запуску.

Реверс двигателя

Чтобы запустить двигатель в обратном направлении, нажимаем кнопку НАЗАД .

Питание подается на обмотку пускателя КМ2. Он срабатывает, замыкая силовые контакты КМ2 в цепи питания двигателя, и вспомогательный контакт КМ2, который шунтирует кнопку НАЗАД . Одновременно с этим, другой вспомогательный контакт КМ2 разрывает цепь питания пускателя КМ1.

На обмотки двигателя подаются три фазы в порядке С,В,А, он начинает вращаться в другую сторону.

Отпускаем кнопку НАЗАД . Она возвращается в исходное положение, но питание на обмотку пускателя КМ2 продолжает поступать через замкнутый вспомогательный контакт КМ2. Двигатель продолжает вращаться в обратном направлении.

Останов двигателя из положения НАЗАД

Для останова повторно нажимаем кнопку СТОП . Цепь питания обмотки пускателя КМ2 размыкается. Якорь возвращается в исходное положение, размыкая силовые контакты КМ2. Двигатель останавливается. Одновременно с этим, вспомогательные контакты КМ2 возвращаются в исходное состояние.

Отпускаем кнопку СТОП , схема готова к следующему пуску.

Защита от перегрузок

Работу теплового реле Р и назначение предохранителя FU я подробно рассмотрел в статье Нереверсивная схема пускателя, поэтому в этой статье описание опускаю. Для пускателей с обмотками, рассчитанными на 380В, схема подключения будет следующая.

Обмотки пускателей подключается к любым двум фазам, на схеме к фазам В и С.

Для большей наглядности я записал видео, в котором поэтапно показан весь процесс работы схемы.

Если видео понравилось, не забывайте нажать НРАВИТЬСЯ при просмотре на YouTube. Подписывайтесь на мой канал, узнайте первым о выходе новых интересных видео по электрике!

Рекомендую также прочитать:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector