Устройства управления электродвигателями
Устройство управления электродвигателем может включать ручные или автоматические средства для запуска и остановки двигателя, средства выбора прямого или обратного направления вращения, выбора и регулирования скорости вращения, регулирования или ограничения момента, защиту от перегрузки и от неисправности.
Каждый электродвигатель должен иметь своего рода систему управления (контроллер). Система управления электродвигателем в зависимости от задачи будет иметь различные характеристики и сложность.
Простейшим случаем управления электродвигателем является выключатель который соединяет электродвигатель с источником энергии, например как в небольших бытовых приборах или электроинструменте (дрели и др.). Переключение может осуществляться вручную, с помощью реле или контактора подсоединенного к датчику для автоматического запуска или остановки электродвигателя. Переключатель может иметь несколько положений для выбора различных способов подключения электродвигателя, что может позволить уменьшить пусковое напряжение, выбирать направление и скорость вращения.
Более сложные системы управления электродвигателями могут использоваться для точного управления скорости и момента электродвигателя, могут быть частью системы для точного управления угловым положением управляемого механизма.
Устройства управления электродвигателями могут управляться вручную, удаленно или автоматически. Они могут иметь, как только функции старта и остановки двигателя, так и многие другие функции.
Устройства управления двигателями можно классифицировать по типам управляемых электродвигателей (таких как СДПМ, КДПТ и др.) или по назначению.
Электропривод. Комплектные устройства управления электроприводами.
Электропривод – электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.
Электропривод состоит из:
1. Преобразовательного устройства, применяемого для
a) преобразования рода тока
— переменный в постоянный
— постоянный в переменный
б) преобразования источника напряжения в источник тока и обратно
в) преобразования частоты
г) преобразования числа фаз
д) преобразования уровня напряжения (тока)
2. Электродвигательного устройства, предназначенного для преобразования электрической энергии в механическую или механической энергии в электрическую (электродвигатели переменного и постоянного тока).
3. Передаточного устройства, предназначенного для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу, преобразования видов движения, согласования скоростей, моментов, усилий (редуктор, ременная передача, электромагнитная муфта и т.п.).
4. Исполнительного органа, осуществляющего производственные и технологические операции для обработки изделий, подъем и перемещение грузов и т.п. (штиндель токарного станка, фреза фрезерного станка, рабочие валки прокатного стана, крылчатка насосов и вентиляторов и т.п.).
5. Управляющего устройства, предназначенного для управления преобразовательным, электродвигательным и передаточными устройствами (регуляторы, микропроцессоры, программируемые контроллеры, релейно-контакторные схемы управления и т.п.).
Электропривод различают по следующих основным параметрам
1. По роду тока
а) электропривод постоянного тока, имеющий электродвигатель постоянного тока — комплектный электропривод постоянного тока
б) электропривод переменного тока, имеющий электродвигатель переменного тока — комплектный электропривод переменного тока
2. По напрвлению вращения электродвигателя
а) нереверсивный, имеющий только одно направление вращения электродвигателя
б) реверсивный, обеспечивающий вращение электродвигателя в противоположных направлениях
3. По характеру изменения параметров
а) регулируемый, параметры которого могут изменятся под воздействием управляющего устройства
б) нерегулируемый, параметры которого изменяются только в результате возмущающих воздействий
Устройства управления комплектные низковольтные серии ПЧТЭ для частотно-регулируемых электроприводов
Общие сведения
Устройства управления комплектные низковольтные на основе автономных инверторов предназначены для частотного управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.
Комплектные устройства обеспечивают:
плавный пуск и торможение двигателей с регулируемым темпом;
плавное регулирование в заданном диапазоне либо стабилизацию регулируемых параметров привода (скорости, момента);
получение новых функциональных возможностей оборудования за счет автоматического регулирования технологического параметра (давления, расхода);
снижение усилий в обмотках двигателей, а также ограничение тока и момента в динамических режимах работы (пуск, торможение);
рекуперацию (возврат энергии торможения электропривода в питающую сеть).
Структура условного обозначения
ПЧТЭ-Х-ХХХХ Х:
ПЧТЭ — устройство управления комплектное низковольтное на
основе автономных инверторов для частотно-регулируемых
электроприводов;
Х — мощность электродвигателя, кВт;
Х — вид инвертора (Т — автономный инвертор тока,
Н — автономный инвертор напряжения);
Х — применение (1 — электропривод ветроустановок,
2 — электропривод насосов, вентиляторов, конвейеров и т.д.,
3 — многодвигательный реверсивный электропривод рольгангов
с асинхронными двигателями рольганговых серий);
Х — номинальное выходное напряжение (1 — 380 В, 50 Гц;
2 — по согласованию с заказчиком);
Х — конструктивное исполнение (1 — со стрелочными
индикаторами, 2 — по согласованию с заказчиком);
Х — климатическое исполнение (УХЛ, О) и категория размещения
(4) по ГОСТ 15150-69. ї В закрытых стационарных помещениях.
Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Температура окружающего воздуха от 1 до 40°С — для исполнения УХЛ и от 1 до 45°С — для исполнения О.
Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 25°С — для исполнения УХЛ и не более 98% при температуре 35°С — для исполнения О.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, не насыщенная токопроводящей пылью и парами.
Содержание нетокопроводящей пыли в помещении не более 0,5 мг/м 3 .
Тип атмосферы II — для исполнения УХЛ и IV — для исполнения О по ГОСТ 15150-69.
Степень защиты шкафов комплектных устройств IР20 по ГОСТ 14254-96, мест выхода воздуха в верхней части шкафа и мест выхода силовых кабелей — IР00.
Группа условий эксплуатации шкафов комплектных устройств в части воздействия механических факторов внешней среды М2 по ГОСТ 17516.1-90; реакторов, трансформаторов и аппаратуры управления — по техническим условиям на эти изделия; комплектующих изделий, работа которых не влияет на функционирование комплектных устройств, — М1 по ГОСТ 17516.1-90.
Рабочее положение в пространстве вертикальное, допустимое отклонение от вертикали не более 5° в любую сторону.
Не допускается попадания на место установки комплектных устройств эмульсии, масел и т. п..
Класс по способу защиты человека от поражения электрическим током ОI по ГОСТ 12.2.007.0-75.
При номинальном токе нагрузки максимальная температура оболочки кожуха снаружи шкафов не должна превышать 60°С. Отдельные места шкафов, малодоступные для соприкосновения, могут иметь температуру 70°С.
Уровень шума на рабочем месте и в рабочей зоне не должен превышать нормативов по ГОСТ 12.1.003-83. Общий уровень звука не более 83 дБА.
Эксплуатация комплектных устройств осуществляется в соответствии с действующими «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
Пожаро- и взрывобезопасность — по ГОСТ 12.1.004-85. Вероятность возникновения пожара не превышает 10 — 6 в год.
Комплектные устройства соответствуют требованиям ТУ У 02021420.001-95.
Технические характеристики
Комплектные устройства изготовляются на номинальные токи: 10, 30, 50, 100, 125, 250, 360, 500, 550, 1000, 2000 и 4000 А. Для исполнения О4 указанные значения меньше на 20%.
Питание комплектных устройств осуществляется от трехфазной сети переменного тока с изолированной или заземленной нейтралью.
Номинальное трехфазное напряжение на входе комплектного устройства 380 В частотой тока 50 (60) Гц. Допускается подключать комплектное устройство к питающим сетям с напряжением 220 В, частотой тока 50 (60) Гц (в зависимости от требуемого напряжения на выходе комплектного устройства).
Комплектные устройства имеют номинальное выходное напряжение 380 В. По согласованию с заказчиком комплектные устройства могут выпускаться на выходные напряжения в пределах от 220 до 660 В.
Частота вращения приводных электродвигателей определяется частотой на выходе комплектного устройства.
Рабочий диапазон регулирования выходной частоты для различных типов комплектных устройств приведен в табл. 1.
Что такое комплектное устройство, нку, принцип работы, достоинства, примеры
Под комплектным устройством понимается часть электроустановки, состоящая из металлоконструкций со смонтированными и соединенными по определенной схеме аппаратами, приборами защиты, управления и измерения. Комплектные устройства поставляются на место установки в собранном виде.
В настоящее время техника характеризуется широким применением подъемно-транспортных средств. Так, в современных способах ведения строительства наблюдается четкое направление: замена строительно-монтажных работ, производимых в цеху, на изготовление и сборку крупных законченных узлов в заводских условиях с последующей их доставкой на место монтажа и минимумом монтажных работ на месте установки.
Изготовление и сборка в условиях заводского массового производства всегда дешевле и обеспечивает более высокое качество изделий по сравнению с заготовкой и сборкой установки на месте.
При применении комплектных устройств для электроустановок монтаж сводится к установке готовых узлов и выполнению внешних соединений между этими узлами. Пределы укрупнения комплектного оборудования при монтажных работах определяются только условиями транспортировки.
Принцип комплектного электрооборудования дал положительные результаты и при эксплуатации. Помимо высокой надежности, за счет выполнения закрытых, малогабаритных устройств ремонтные работы и обслуживание оборудования значительно упростилось и удешевилось.
Вместо ревизии и ремонта оборудования на месте установки в стесненных и неудобных условиях стало возможным отсоединение от схемы целого узла, перенос его в мастерскую или лабораторию и ремонт или проверка в удобных стационарных условиях. 
Для тех случаев, когда отсоединение и перенос целого узла электроустановки нецелесообразен, часть узла электроустановки изготавливается в виде выдвижного блока, на котором сосредоточивается основная коммутационная и оперативная аппаратура, требующая наиболее частого обслуживания.
Вопрос отсоединения блоков от установки разрешен применением специальных разъемных штепсельных контактов и рядов зажимов. Последние используются, главным образом, в цепях управления, сигнализации и защиты.
Создание выдвижных блоков коренным образом отразилось на системе эксплуатации и надежности электроустановок: благодаря замене ремонтируемого блока на запасной появилась возможность работать во время ремонта или проверки блока на данном присоединении.
При наличии штепсельных разъемов такая замена производится в течение короткого времени без снятия напряжения с данного узла при полной безопасности обслуживающего персонала при выполнении этой операции.
Однако применение штепсельных контактов имеет и отрицательные стороны: они удорожают и усложняют установку, требуют высокой точности изготовления, а при плохом качестве изготовления и сборки могут даже значительно снизить надежность установки.
Вследствие этого наряду с использованием блоков с разъемными контактами в комплектных устройствах широко применяется и установка аппаратуры с обычным болтовым пли даже сварными соединениями. Такие соединения широко применяются в комплектных устройствах, имеющих простые схемы и небольшие размеры. Критерием целесообразности выполнения устройства в том или другом виде служит минимум расчетных затрат.
Комплектные устройства являются основой индустриализации электромонтажных работ, высокой культуры эксплуатации электроустановок и обеспечивают надежность работы.
Низковольтные комплектные устройства (НКУ)
Комплектные щиты, пункты и ящики служат для распределения электроэнергии отдельным потребителям или группам потребителей но магистральным линиям. Они оборудуются коммутационными и защитными аппаратами: рубильниками, предохранителями, автоматическими выключателями.
Распределительные щиты комплектуются из нескольких панелей, представляющих в свою очередь законченную конструкцию. Щиты выполняются для одностороннего или двустороннего обслуживания.
Щиты двустороннего обслуживания удобнее в эксплуатации, но требуют большей площади по сравнению со щитами одностороннего обслуживания. По этой причине их установка непосредственно в производственных помещениях мало применима и они устанавливаются в специальных электротехнических помещениях.
Расстояние от щитов до стен здания, оборудования и соседних электроконструкций определяется ПУЭ.
Щиты станций управления являются комплектными крупноблочными изделиями. В пределах щитов станций управления устанавливаются пускорегулирующая аппаратура и аппаратура автоматики, при помощи которой производится управление данной группой механизмов. Щиты могут быть открытого и закрытого исполнения.
Первые предназначены для установки в специальных электротехнических помещениях, вторые — для установки в производственных цехах и имеют резиновые или другие уплотнения для предохранения от попадания пыли.
Станция управления — это законченный узел схемы пуска, защиты и управления электроприемником. Станция управления может состоять из нескольких блоков или панелей управления.
Панели управления представляют из себя либо вертикальный каркас с изоляционными плитами, на которых укреплена аппаратура, либо конструкцию с перфорированными рейками для установки аппаратуры.
Монтаж на изоляционных рейках получил в настоящее время широкое распространение. Открытые щиты выпускаются в различных конструктивных исполнениях, учитывающих набор аппаратуры и условия установки шита: размеры, конфигурацию и высоту помещения.
Примеры других комплектных устройств: