Principiile controlului automat de pornire și oprire a motoarelor electrice

Articolul tratează scheme relee-contactor pentru automatizarea pornirii, inversării și opririi motoarelor cu inducție cu rotor de fază și motoare DC.

Luați în considerare schemele de pornire a rezistențelor de pornire și contactele contactoarelor KM3, KM4, KM5 care le controlează, la pornire motor cu inductie cu rotor bobinat (AD cu f. R.) Și Motor DC excitat independent DPT NV (Fig. 1). Aceste scheme prevăd frânarea dinamică (Fig. 1, a) și frânarea opusă (Fig. 1, b).

La pornirea unui reostat DPT NV sau IM cu un rotor de fază, închiderea alternativă (scurtcircuit) a treptelor reostatului de pornire R1, R2, R3 se realizează automat folosind contactele contactoarelor KM3, KM4, KM5, care pot fi controlat prin trei moduri:

• prin numărarea intervalelor de timp dt1, dt2, dt3 (Fig. 2), pentru care se folosesc relee de timp (gestionarea timpului);

• prin monitorizarea vitezei motorului electric sau EMF (control de viteza).Releele de tensiune sau contactoarele conectate direct prin reostate sunt utilizate ca senzori EMF;

• utilizarea senzorilor de curent (relee de curent reglabile pentru un curent de retur egal cu Imin) care dau un impuls de comandă atunci când curentul de armătură (rotor) scade în timpul procesului de pornire până la valoarea Imin (controlul principiului curentului).

Luați în considerare caracteristicile mecanice ale unui motor de curent continuu (DCM) (Fig. 1) (pentru un motor cu inducție (IM), este același lucru dacă utilizați secțiunea de funcționare a caracteristicii mecanice) în timpul pornirii și opririi, precum și curbele a vitezei, cuplului (curent) în funcție de timp.

Orez. 1. Scheme de pornire a rezistențelor de pornire ale unui motor cu inducție cu un rotor de fază (a) și un motor DC cu excitație independentă (b)

Orez. 2. Caracteristici de pornire și oprire (a) și dependențe DPT (b)

Pornirea motorului electric (contactele KM1 sunt închise (Fig. 1)).

Când se aplică tensiune, curentul (cuplul) din motor este egal cu I1 (M1) (punctul A) și motorul accelerează cu rezistența de pornire (R1 + R2 + R3).

Pe măsură ce accelerația progresează, curentul scade și la curentul I2 (punctul B) R1 este scurtcircuitat, curentul crește până la valoarea I1 (punctul C) și așa mai departe.

În punctul F, la curentul I2, ultima treaptă a reostatului de pornire este scurtcircuitată și motorul electric atinge caracteristica naturală (punctul G). Accelerația are loc la (punctul H) care corespunde curentului Ic (dependent de sarcină). Dacă R1 nu este scurtcircuitat în punctul B, atunci motorul va accelera până la punctul B' și va avea viteză constantă.

Frânare dinamică (deschis KM1, închis KM7) până când electromotorul merge în punctul K, care corespunde momentului (curentului) și valoarea acestuia depinde de rezistența Rtd.

Frânare prin opoziție (KM1 deschis, KM2 închis) în timp ce electromotorul merge în punctul L și începe să decelereze foarte repede cu rezistență (R1 + R2 + R3 + Rtp).

Panta acestei caracteristici și, prin urmare, valoarea, este aceeași (paralelă) cu caracteristica inițială cu rezistența (R1 + R2 + R3 + Rtp).

În punctul N este necesar un scurtcircuit Rtp, motorul electric merge în punctul P și accelerează în sens opus. Dacă Rtp nu este scurtcircuitat în punctul N, atunci motorul va accelera până la punctul N' și va funcționa la acea viteză.

Scheme de control automat pentru pornirea DPT

Control în funcție de timp (Fig. 3) Cel mai adesea, releele de timp electromagnetice sunt utilizate ca relee de timp în circuitele EP. Sunt setate să țină cont de întârzierile prestabilite dt1, dt2,.... Fiecare releu de timp trebuie să includă un contactor de putere corespunzător.

Orez. 3. Schema pornirii automate a DPT în funcție de timp

Controlul în funcție de turație (utilizat cel mai adesea pentru frânarea dinamică și frânarea opusă) Acest principiu al automatizării controlului presupune utilizarea unor relee care controlează direct sau indirect turația motorului electric: pentru motoarele de curent continuu se măsoară fem-ul armăturii, pentru asincrone. și motoare electrice sincrone, se măsoară EMF sau frecvența curentului.

Utilizarea dispozitivelor care măsoară direct viteza (releul de control al vitezei (RCC) pe un dispozitiv complex) complică circuitul de instalare și control.RKS este folosit mai des pentru controlul frânării pentru a deconecta motorul electric de la rețea la o viteză apropiată de zero. Metodele indirecte sunt mai des folosite.

La flux magnetic constant, FEM armăturii DPT este direct proporțională cu viteza. Prin urmare, bobina releului de tensiune poate fi conectată direct la bornele armăturii. Cu toate acestea, tensiunea terminalului armăturii Uy diferă de Eya prin mărimea căderii de tensiune pe înfășurarea armăturii.

În acest caz, sunt posibile două opțiuni:

• utilizarea releelor ​​de tensiune KV, care pot fi reglate la diferite tensiuni de acționare (Fig. 4, a);
• folosind contactoare KM conectate prin rezistențe de pornire (Fig. 4, b). Contactele de închidere ale releului KV1, KV2 de alimentare cu tensiune la bobinele contactoarelor de putere KM2, KM3.

Orez. 4. Circuite de alimentare pentru conectarea DPT folosind relee de tensiune (a) și contactoare (b) ca DCS

Orez. 5. Circuit electric (a) și circuit de comandă (b) DPT cu automatizare de pornire în funcție de turație. Liniile întrerupte arată circuitul când releele de tensiune KV1, KV2 sunt utilizate pentru măsurarea tensiunii.

Control în funcția curentă. Acest principiu de control este implementat folosind relee de subcurent, care pornesc contactoarele de putere atunci când curentul atinge valoarea I1 (Fig. 6, b). Cel mai adesea este folosit pentru a porni cu o viteză crescută cu o slăbire a fluxului magnetic.

Orez. 6. Schema de conectare (a) și dependența lui Ф, Ia = f (t) (b) la pornirea unui motor de curent continuu în funcție de curent

Când curentul de pornire (Rp2 este scurtcircuitat), releul KA este alimentat și puterea este aplicată bobinei KM4 prin contactul KA.Când curentul de armătură scade la curentul invers, contactorul KM4 se închide și fluxul magnetic scade (Rreg este introdus în circuitul de înfășurare a câmpului LOB). În acest caz, curentul de armătură începe să crească (rata de schimbare a curentului de armătură este mai mare decât rata de modificare a fluxului magnetic).

Când Iya = Iav este atins în punctul t1, releele KA și KM4 sunt activate și Rreg este manipulat. Procesul de creștere a fluxului și de scădere a Ia va începe cu timpul t2 când nava spațială și KM4 se vor opri. Cu toate aceste comutații, M> Ms și motorul electric vor accelera. Procesul de pornire se încheie când mărimea fluxului magnetic se apropie de valoarea stabilită determinată de introducerea rezistenței Rreg în circuitul bobinei de excitație și când, la următoarea deconectare a KA, KM4, curentul de armătură nu ajunge la Iav ( punctul ti). Acest principiu de control se numește vibrație.

Automatizare control frânare DPT

În acest caz, se aplică aceleași principii ca și pentru automatizarea pornirii. Scopul acestor circuite este de a deconecta motorul electric de la rețea la o viteză egală sau apropiată de zero. Cel mai ușor se rezolvă cu frânarea dinamică, folosind principiile timpului sau vitezei (Fig. 7).

Orez. 7. Circuit electric (a) și circuit de comandă (b) frânare dinamică

La pornire, apăsăm SB2 și tensiunea este furnizată la bobina KM1, în timp ce: butonul SB2 (KM1.2) este manipulat, tensiunea este aplicată la armătura motorului (KM1.1), circuitul de alimentare KV ( KM1.3) se deschide.

La oprire apăsăm SB1 în timp ce armătura este deconectată de la rețea, KM1.3 se închide și releul KV este activat (deoarece în momentul opririi este aproximativ egal cu Uc și scade odată cu scăderea vitezei). Tensiunea este furnizată la bobina KM2 și RT este conectată la armătura motorului. Când viteza unghiulară este aproape de zero, armătura releului KV dispare, KM2 este dezactivat și RT este oprit. Releul KV din acest circuit trebuie să aibă cel mai mic factor de feedback posibil, deoarece numai atunci este posibilă frânarea la viteza minimă.

Când motorul este inversat, se folosește frânarea cu contracomutare și sarcina circuitului de comandă este de a introduce o treaptă suplimentară de rezistență atunci când este dată comanda inversă și de a o ocoli când turația motorului este aproape de zero. Cel mai adesea, în aceste scopuri, controlul este utilizat în funcție de viteză (Fig. 8).

Orez. 8. Circuitul electric (a), circuitul de comandă (b) și caracteristicile de frânare (c) ale frânării DPT în marșarier

Luați în considerare un circuit fără un bloc de automatizare de pornire. Lăsați motorul electric să funcționeze „înainte” în mod natural (inclusiv KM1, accelerația nu este luată în considerare).

Apăsarea butonului SB3 oprește KM1 și pornește KM2. Polaritatea tensiunii aplicate armăturii este inversată. Contactele KM1 și KM3 sunt deschise, impedanța este introdusă în circuitul armăturii. Apare un curent de pornire și motorul trece la caracteristica 2, conform căreia are loc frânarea. La o viteză apropiată de zero, releul KV1 și contactorul KM3 ar trebui să pornească. Treapta Rpr este manipulată și accelerația începe în sens opus conform caracteristicii 3.

Caracteristicile circuitelor de comandă a motorului cu inducție (IM).

1. Releele de control al vitezei de inducție (RKS) sunt adesea folosite pentru a controla frânarea (în special marșarier).

2. Pentru IM cu un rotor bobinat, sunt utilizate relee de tensiune KV, care sunt declanșate de diferite valori ale EMF rotorului (Fig. 9). Aceste relee sunt pornite printr-un redresor pentru a exclude influența frecvenței curentului rotorului asupra rezistenței inductive a bobinelor releului în sine (cu o modificare a modificărilor XL și Iav, Uav), reducând coeficientul de întoarcere și crescând fiabilitatea funcționării.

Orez. 9. Schema inversă de stopare a tensiunii arteriale

Principiul de funcționare: la o viteză unghiulară mare a rotorului motorului electric, EMF indus în înfășurările acestuia este mic, întrucât E2s = E2k · s, iar alunecarea s este neglijabilă (3–10%). Tensiunea releului KV nu este suficientă pentru a-și trage armătura. În sens invers (KM1 se deschide și KM2 se închide), sensul de rotație al câmpului magnetic din stator este inversat. Releul KV funcționează, deschide circuitul de alimentare al contactoarelor KMP și KMT, iar rezistențele de pornire Rп și de frânare Rп sunt introduse în circuitul rotorului. La o viteză apropiată de zero, releul KV se oprește, KMT se închide și motorul accelerează în direcția opusă.