Circuite de control automat pentru pornirea și oprirea motoarelor de curent continuu

Pornirea oricărui motor este însoțită de anumite comutatoare în circuitul de putere și circuitul de control. În acest caz, se folosesc dispozitive releu-contactor și fără contact. Pentru ca motoarele de curent continuu să limiteze curenti de pornire rezistențele de pornire sunt incluse în circuitul rotorului și armăturii motoarelor, care sunt oprite atunci când motoarele sunt accelerate în trepte. Când pornirea este completă, rezistențele de pornire sunt complet ocolite.

Procesul de frânare al motoarelor poate fi, de asemenea, automatizat. După comanda de oprire, cu ajutorul echipamentului releu-contactor se realizează întrerupătoarele necesare în circuitele de putere. Când se apropie de o viteză apropiată de zero, motorul este deconectat de la rețea. În timpul pornirii, pașii sunt opriți la intervale regulate sau în funcție de alți parametri. Acest lucru modifică curentul și viteza motorului.

Controlul pornirii motorului este efectuat în funcție de EMF (sau viteză), curent, timp și cale.

Subansambluri și circuite tipice pentru controlul automat al pornirii motoarelor de curent continuu

Pornirea unui motor de curent continuu cu excitație paralelă sau independentă se face cu o rezistență introdusă în circuitul armăturii. Este necesar un rezistor pentru a limita curentul de pornire. Pe măsură ce motorul accelerează, rezistența de pornire este treptă. Când pornirea este completă, rezistența va fi ocolită complet și motorul va reveni la caracteristicile sale mecanice naturale (Fig. 1). La pornire, motorul accelerează conform caracteristicii artificiale 1, apoi 2, iar după manevrarea rezistorului - conform caracteristicii naturale 3.

Orez. 1. Caracteristicile mecanice și electromecanice ale unui motor de curent continuu cu excitație paralelă (ω — viteza unghiulară de rotație; I1 M1 — curentul de vârf și cuplul motorului; I2 M2 — curentul și momentul de comutare)

Luați în considerare nodul circuitului de pornire al motorului de curent continuu (DCM) în funcția EMF (Fig. 2).

Orez. 2. Nodul circuitului de pornire al DCT al excitației paralele în funcția EMF

Funcția EMF (sau viteza) este controlată de relee, tensiuni și contactori. Releele de tensiune sunt configurate pentru a funcționa la diferite valori FEM ale armăturii. Când contactorul KM1 este pornit, tensiunea releului KV la momentul pornirii nu este suficientă pentru funcționare. Când motorul accelerează (datorită creșterii emf motorului), releul KV1 este activat, apoi KV2 (tensiunile de activare a releului au valori corespunzătoare); acestea includ contactoarele de accelerație KM2, KMZ, iar rezistențele din circuitul armăturii sunt șuntate (circuitele de comutare a contactoarelor nu sunt prezentate în diagramă; LM este înfășurarea de excitație).

Să ne uităm la schema de pornire a unui motor de curent continuu în funcția EMF (Fig. 3). Viteza unghiulară a motorului este adesea fixată indirect, adicămăsurarea mărimilor legate de viteză. Pentru un motor de curent continuu, o astfel de valoare este EMF. Pornirea se efectuează după cum urmează. Întrerupătorul QF pornește, câmpul motorului este conectat la sursa de alimentare. Releul KA se activează și își închide contactul.

Dispozitivele rămase ale circuitului rămân în poziția inițială. Pentru a porni motorul, trebuie apasa butonul SB1 «Pornire», după care contactorul KM1 este activat și conectează motorul la sursa de alimentare. Contactorul KM1 este autoalimentat. Motorul de curent continuu este accelerat cu rezistorul circuitului de armătură al motorului R.

Pe măsură ce viteza motorului crește, emf-ul acestuia și tensiunea din bobinele releelor ​​KV1 și KV2 cresc. La viteza ω1 (vezi Fig. 1.) releul KV1 este activat. Își închide contactul în circuitul contactor KM2, care declanșează și scurtcircuitează prima treaptă a rezistenței de pornire cu contactul său. La viteza ω2 releul KV2 este alimentat. Cu contactul său, închide circuitul de alimentare al contactorului KMZ, care, la acționare, cu un contact, scurtcircuitează a doua treaptă de pornire a rezistenței de pornire. Motorul își atinge caracteristicile mecanice naturale și termină decolarea.

Orez. 3. Schema pornirii DCT a excitației paralele în funcția EMF

Pentru funcționarea corectă a circuitului, este necesar să setați releul de tensiune KV1 să funcționeze la EMF corespunzător vitezei ω1 și releul KV2 să funcționeze la viteza ω2.

Pentru a opri motorul, apăsați butonul Stop SB2. Pentru a deconecta circuitul electric, deschideți întrerupătorul QF.

Funcția de curent este controlată de un releu de curent. Luați în considerare nodul circuitului de pornire a motorului de curent continuu în funcția de flux. În schema prezentată în fig.4, sunt utilizate relee de supracurent, care se ridică la curentul de pornire I1 și scad la curentul minim I2 (vezi Fig. 1). Timpul de răspuns intern al releelor ​​de curent trebuie să fie mai mic decât timpul de răspuns al contactorului.

Orez. 4. Nodul circuitului de pornire al excitației paralele DCT în funcție de curent

Accelerația motorului începe cu rezistorul introdus complet în circuitul armăturii. Pe măsură ce motorul accelerează, curentul scade, cu curentul I2, releul KA1 dispare și cu contactul său închide circuitul de alimentare al contactorului KM2, care ocolește primul contact al rezistenței de pornire cu contactul său. În mod similar, a doua treaptă de pornire a rezistenței este scurtcircuitată (releu KA2, contactor KMZ). Circuitele de alimentare ale contactorului nu sunt prezentate în diagramă. La sfârșitul pornirii motorului, rezistența din circuitul armăturii va fi conectată.

Considerați circuitul pentru pornirea unui motor de curent continuu ca o funcție de flux (Fig. 5). Rezistențele treptelor de rezistență sunt selectate astfel încât în ​​momentul în care motorul este pornit și treptele sunt șuntate, curentul I1 în circuitul armăturii și momentul M1 să nu depășească nivelul admisibil.

Pornirea unui motor de curent continuu se realizează prin pornirea întreruptorului QF și apăsarea butonului «Start» SB1. În acest caz, contactorul KM1 este activat și își închide contactele. Curentul de pornire I1 trece prin circuitul de putere al motorului, sub influența căruia este activat releul de supracurent KA1. Contactul său se deschide și contactorul KM2 nu primește energie.

Orez. 5. Schema pornirii DCT cu excitație paralelă în funcție de curent

Când curentul scade la valoarea minimă I2, releul de supracurent KA1 scade și își închide contactul.Contactorul KM2 este activat și prin contactul său principal șuntează prima secțiune a rezistenței de pornire și releul KA1. La comutare, curentul crește la valoarea I1.

Când curentul crește din nou la valoarea I1, contactorul KM1 nu pornește, deoarece bobina sa este ocolită de contactul KM2. Sub influența curentului I1, releul KA2 este activat și își deschide contactul. Când în procesul de accelerare curentul scade din nou la valoarea I2, releul KA2 scade și contactorul KMZ se pornește. Pornirea este completă, motorul funcționează cu caracteristicile sale mecanice naturale.

Pentru funcționarea corectă a circuitului este necesar ca timpul de răspuns al releului KA1 și KA2 să fie mai mic decât timpul de răspuns al contactoarelor. Pentru a opri motorul, apăsați butonul «Stop» SB2 și opriți întrerupătorul QF pentru a deconecta circuitul.

Controlul timpului se realizează folosind un releu de timp și contactoare corespunzătoare care scurtcircuitează etapele rezistenței cu contactele lor.

Considerați motorul de curent continuu al nodului circuitului de pornire ca o funcție a timpului (Fig. 6) Releul de timp KT este activat imediat când apare tensiune în circuitul de comandă prin contactul de deschidere KM1. După deschiderea contactului KM1, releul de timp KT își pierde alimentarea și își închide contactul cu o întârziere. Contactorul KM2 după un interval de timp egal cu întârzierea releului de timp primește putere, își închide contactul și oprește rezistența în circuitul armăturii.

Orez. 6. Nodul circuitului de pornire DCT de excitație paralelă în funcție de timp

Avantajele controlului în funcție de timp includ ușurința controlului, stabilitatea procesului de accelerare și decelerare, lipsa întârzierii acționării electrice la viteze intermediare.

Luați în considerare circuitul de pornire a excitației paralele a unui motor de curent continuu în funcție de timp. În fig. 7 prezintă o diagramă a unui motor cu excitație paralelă DC cu pornire ireversibilă. Lansarea are loc în două etape. Circuitul folosește butoanele SB1 «Start» și SB2 «Stop», contactoare KM1 ... KMZ, relee de timp electromagnetice KT1, KT2. Întrerupătorul QF se pornește. În acest caz, bobina releului de timp KT1 primește putere și își deschide contactul în circuitul contactorului KM2. Motorul este pornit prin apăsarea butonului «Start» SB1. Contactorul KM1 primește putere și cu contactul său principal conectează motorul la o sursă de alimentare cu o rezistență în circuitul armăturii.

Orez. 7. Schema pornirii ireversibile a unui motor de curent continuu în funcție de timp

Releul de subcurent KA servește la protejarea motorului de întreruperea circuitului de excitație. În timpul funcționării normale, releul KA se activează și contactul său din circuitul contactorului KM1 se închide, pregătind contactorul KM1 pentru funcționare. Când circuitul de excitație este întrerupt, releul KA se oprește, își deschide contactul, apoi contactorul KM1 se oprește și motorul se oprește. La acţionarea contactorului KM1, contactul său de blocare se închide şi contactul KM1 din circuitul releului KT1 se deschide, care se opreşte şi îşi închide contactul cu întârziere.

După un interval de timp egal cu întârzierea releului KT1, circuitul de alimentare al contactorului de accelerație KM2 este închis, care este declanșat și cu contactul său principal scurtcircuitează o treaptă a rezistenței de pornire. În același timp, releul de timp KT2 ​​este alimentat. Motorul accelerează. După un interval de timp egal cu întârzierea releului KT2, contactul KT2 se închide, contactorul de accelerație KMZ este activat și cu contactele sale principale contactează a doua etapă a rezistenței de pornire din circuitul armăturii. Pornirea este completă și motorul revine la caracteristicile mecanice naturale.

Unități tipice de circuit de comandă a frânelor de curent continuu

Sistemele de control automat al motoarelor de curent continuu folosesc frânarea dinamică, frânarea opusă și frânarea regenerativă.

În frânarea dinamică, este necesară închiderea înfășurării armăturii motorului la o rezistență suplimentară și lăsarea înfășurării de excitație sub tensiune. Această frânare se poate face în funcție de viteză și în funcție de timp.

Controlul în funcție de viteză (EMF) în timpul frânării dinamice se poate face conform schemei prezentate în fig. 8. Când contactorul KM1 este oprit, armătura motorului este deconectată de la rețea, dar există tensiune la bornele sale în momentul deconectării. Releul de tensiune KV funcționează și își închide contactul în circuitul contactorului KM2, care cu contactul său închide armătura motorului la rezistorul R.

La viteze apropiate de zero, releul KV pierde putere. Decelerația ulterioară de la viteza minimă la oprirea completă are loc sub acțiunea unui moment static de rezistență.Pentru a crește eficiența frânării, pot fi aplicate două sau trei etape de frânare.

Orez. 8. Nodul circuitului de control automat al frânării dinamice în funcția EMF: a — circuit de putere; b — circuit de control

Frânarea dinamică constantă excitația independentă a motorului în funcție de timp se realizează conform schemei prezentate în fig. nouă.

Orez. 9. Nodul circuitului de frânare dinamică DCT de excitație independentă în funcție de timp

Când motorul funcționează, releul de timp KT este pornit, dar circuitul contactorului de frână KM2 este deschis. Pentru a opri, trebuie să apăsați butonul „Stop” SB2. Contactorul KM1 și releul de timp KT pierd putere; contactorul KM2 este activat deoarece contactul KM1 din circuitul contactorului KM2 se închide și contactul releului de timp KT se deschide cu întârziere.

Pentru temporizarea releului de timp, contactorul KM2 primește putere, își închide contactul și conectează armătura motorului la rezistența suplimentară R. Se efectuează o oprire dinamică a motorului. La capătul său, releul KT, după un timp, își deschide contactul și deconectează contactorul KM2 de la rețea. Frânarea ulterioară până la oprirea completă se efectuează sub influența momentului de rezistență dna.

În frânarea cu acțiune inversă, EMF-ul motorului și tensiunea de rețea acționează în conformitate. Pentru a limita curentul, în circuit este introdus un rezistor.

Controlul excitației motoarelor de curent continuu

Înfășurarea de câmp a motorului are o inductanță semnificativă și dacă motorul este oprit rapid, poate apărea o tensiune mare pe acesta, ceea ce va duce la ruperea izolației înfășurării. Pentru a preveni acest lucru, puteți utiliza nodurile de circuit prezentate în fig.10. Rezistența de stingere se pornește în paralel cu bobina de excitație prin diodă (Fig. 10, b). Prin urmare, după oprire, curentul trece prin rezistență pentru o perioadă scurtă de timp (Fig. 10, a).

Orez. 10. Nodurile circuitelor de pornire a rezistențelor de stingere: a — rezistența de stingere este conectată în paralel; b — rezistența de stingere este pornită prin diodă.

Protecția împotriva întreruperii circuitului de excitație se realizează folosind un releu de subcurent conform schemei prezentate în fig. unsprezece.

Orez. 11. Protecția împotriva întreruperii circuitului de excitație: a — circuitul de excitație a puterii; b — circuit de control

În cazul unei întreruperi a bobinei de excitare, releul KA dezactivează și deconectează circuitul contactorului KM.