Схемы управления электродвигателями

Подписка на рассылку

Современное оборудование часто работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Это позволяет исключить пресловутый человеческий фактор, увеличить объемы и темпы производимых операций, сделать производство более рентабельным. Одним из главных факторов надежной работы современного оборудования является безупречное выполнение включения электродвигателей, которое выполняется в заданной последовательности и с соблюдением штатного режима работы. Схемы управления электродвигателями могут быть различны, так как принципы автоматического и полуавтоматического режима работы могут существенно отличаться друг от друга.

Полуавтоматическое управление предусматривает участие оператора, который инициирует пуск оборудования нажатием соответственной кнопки или поворачивая рычаг. После этого функция персонала заключается лишь в контроле рабочего процесса. При автоматическом управлении первоначальный пуск оборудования осуществляют реле или датчики, после чего работы выполняется в соответствие с заданными программами. Такое программное устройство часто выполняется с помощью логических схем, вариантов которых может быть довольно много. В промышленности наиболее часто встречаются следующие схемы управления асинхронными электродвигателями:

• нереверсивного управления;
• реверсивного управления с двумя магнитными пускателями.

Основные схемы управления асинхронным электродвигателем

При использовании схемы управления электродвигателем с нереверсивным управлением после пуска происходит подключение к сети электромагнитной катушки. С ее сердечником соприкасается подвижный якорь и замыкает силовые контакты. В результате на двигатель подается трехфазное напряжение. Параллельно с силовыми контактами замыкаются блокировочные, что позволяет зашунтировать кнопку пуска и отпустить ее. Нажимая кнопку стоп, оператор тем самым разрывает цепь, от которой запитана электромагнитная катушка. Это освобождает якорь, который при падении размыкает силовые контакты, что приводит к остановке оборудования. В этой схеме управления защита от длительной перегрузки обеспечивается подключением к двум фазам тепловых реле.

Схема управления реверсивным электродвигателем имеет два магнитных пускателя. Один из них соединяет схему включения на прямое вращение, а второй – на обратное включение. Кнопками «вперед» и «назад» подключаются те электромагнитные катушки, которые отвечают за соответствующую операцию. Реверсивные пускатели состоят из двух нереверсивных пускателей, имеют механическую блокировку, исключающую одновременное включение. Остановка двигателя включена в общую цепь управления.

Схемы управления электродвигателями постоянного тока и синхронными двигателями

Схема управления электродвигателем постоянного тока может быть следующих видов:

• с нижним расположением ключа;
• с верхним расположением ключа;
• мостовая схема.

Все они базируются на принципах ШИМ и основных характеристиках двигателя. Наиболее экономичной схемой является с нижним расположением ключа, его верхнее расположение используют при повышенных требованиях к безопасности. Мостовая схема используется при реверсивном управлении двигателем.

Синхронные двигатели сложнее асинхронных, но они менее чувствительны к колебаниям напряжения и более устойчивы к перегрузкам. Это стало причиной их широкого распространения. Схема управления синхронным электродвигателем обычно включается в себя тиристорные возбудители, которые заменили электромашинные возбудители, долгое время являвшиеся уязвимым местом этого типа электромоторов.

Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

Управлять асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором можно посредством контакторов. При использовании маломощных электродвигателей, для которых нет необходимости ограничивать пусковой ток, запуск производится при действующем напряжении.

Нереверсивная схема управления асинхронного двигателя.

Рисунок 1 — Простейшая схема асинхронного двигателя

Для подачи напряжения на управляющую и силовую цепь используется автоматический выключатель QF. Пуск асинхронного двигателя осуществляется кнопкой SB1 «Пуск”, которая замыкает свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ. Который срабатывая замыкает основные контакты силовой цепи статора. Вследствие чего электродвигатель М подсоединяется к питанию. В то же время в управляющей сети происходит замыкание блокирующего контакта КМ который шунтирует кнопку SB1.

Чтобы отключить асинхронный двигатель с кз ротором, необходимо нажать клавишу SB2 «Стоп». При этом питающая сеть контактора КМ размыкается и подача напряжения на статор прекращается. После этого нужно выключают автомат QF.
Схема управления АД с кз предусматривает несколько защит:

• от КЗ — посредством автоматического выключателя QF и плавкими предохранителями FU;
• от перегрузок — посредством теплореле КК (при перегреве данные устройства отсоединяют контактор КМ, прекращая работу движка);
• нулевая защита — посредством магнитного пускателя КМ (при низком напряжении или его полном отсутствии контактор КМ оказывается незапитанным, размыкается и электродвигатель выключается).

Для подключения электродвигателя после срабатывания защитного механизма требуется снова надавить клавишу SB1.

Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.

Если невозможно запустить АД с кз ротором в стандартном режиме, используют запуск при сниженном напряжении. С этой целью в цепь статора добавляют сопротивление, реостат или используют автотрансформатор. Автоматический выключатель QF срабатывает и на управляющую и силовую цепь поступает напряжение. После нажатия кнопки SB1 пускатель КМ1 приходит в действие, подавая электроток в цепь статора с включенным сопротивлением. В то же время питание поступает и на реле времени КТ.

Рисунок 2 — Схема асинхронного двигателя с симметричными сопротивлениями (реостатный пуск)

Через определенный временной интервал, задаваемый реле КТ, происходит замыкание контакта КТ. В итоге пускатель КМ2 шунтирует (закорачивает) сопротивление статора. Процедура запуска электродвигателя завершается. Для его выключения необходимо нажать клавишу SB2 и выключить автомат QF.

Реверсивный пуск асинхронного двигателя

Рисунок 3. Схема реверсивный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.

Данная схема дает возможность производить запуск электродвигателя и изменять направленность его вращения. Для запуска необходимо включить автомат QF и нажать SB1 «Пуск», в результате чего ток поступает на магнитный пускатель КМ1, который запитывает статор. АД реверсируется последовательным нажатием кнопок «Стоп» SB3 (КМ1 выключается и двигатель останавливается) и «Реверс» SB2 (срабатывает КМ2 и асинхронный двигатель запускается в реверсивном направлении).

В данной схеме нажатием кнопки реверса меняется чередование фаз питающего напряжения на статоре двигателя, что будет вызывать смену направленности его вращения (реверсом). При помощи нормально замкнутых контактов КМ1 и КМ2 выполнена защита от ошибочного включения сразу двух магнитных пускателей КМ1 и КМ2. Также действуют защиты, аналогичные описанным ранее. Отключить электродвигатель можно кнопкой SB3 и автоматом QF.

Нереверсивная схема подключения магнитного пускателя

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

В этой статье мы подробно рассмотрим нереверсивную схему подключения магнитного пускателя для управления трехфазным асинхронным электродвигателем.

Также я для Вас записал видео с подробным описанием работы схемы, которое Вы можете просмотреть в конце этой статьи.

Вначале давайте рассмотрим схему подключения магнитного пускателя с катушкой на 220В.

Три фазы питающего напряжения подаются на клеммы асинхронного двигателя через:

— силовые контакты магнитного пускателя КМ;

— тепловое реле Р.

Обмотка катушки магнитного пускателя подключена с одной стороны к нулевому рабочему проводу N, с другой, через кнопочный пост к одной из фаз, в нашей схеме — к фазе С.

Кнопочный пост содержит 2 кнопки:

1) нормально-разомкнутую кнопку ПУСК ;

2) нормально-замкнутую — СТОП .

Нормально-разомкнутый вспомогательный контакт пускателя КМ подключен параллельно кнопке ПУСК .

Для защиты электродвигателя от перегрузок используется тепловое реле Р, которое устанавливается в разрыв питающих фаз. Вспомогательный нормально-замкнутый контакт теплового реле Р включен в цепь обмотки магнитного пускателя.

Рассмотрим работу схемы.

Включаем трехполюсный автоматический выключатель , его контакты замыкаются, питающее напряжение подается к силовым контактам пускателя и в цепь управления. Схема готова к работе.

Запуск.

Для запуска двигателя нажимаем кнопку ПУСК . Цепь питания обмотки магнитного пускателя замыкается, якорь катушки притягивается, замыкая силовые контакты КМ и подавая три питающих фазы на обмотки двигателя. Происходит запуск и двигатель начинает вращаться.

Одновременно с этим замыкается вспомогательный контакт пускателя КМ, шунтируя кнопку ПУСК .

Теперь, отпуская кнопку ПУСК , питание на обмотку пускателя продолжает поступать через его замкнутый вспомогательный контакт КМ. Двигатель запущен и продолжает работать.

Останов.

Чтобы остановить двигатель, нажимаем кнопку СТОП . Цепь питания обмотки пускателя разрывается. Якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние, размыкая силовые контакты, обесточивая тем самым обмотки электродвигателя. Он начинает останавливаться.

Одновременно с этим размыкается вспомогательный контакт КМ в цепи питания обмотки пускателя.

После отпускания кнопки СТОП питание на обмотку не подается, поскольку вспомогательный контакт КМ разомкнут. Двигатель выключен и цепь готова к следующему запуску.

Защита от перегрузок.

Предположим, что двигатель запущен. Если по каким-то причинам ток нагрузки двигателя увеличится, биметаллические пластины теплового реле Р под действием повышенного тока начнут изгибаться, и приведут в действие механизм расцепителя. Он разомкнет вспомогательный контакт Р в цепи обмотки магнитного пускателя. Цепь обмотки пускателя разомкнется, силовые и вспомогательный контакты пускателя вернуться в исходное разомкнутое состояние, двигатель остановится.

Если катушка магнитного пускателя рассчитана на 380В, то схема подключения будет, как на рисунке ниже.

В этом случае, обмотка пускателя подключается к любым двум фазам, на схеме к фазам В и С.

Для дополнительной защиты цепи управления магнитным пускателем устанавливают предохранитель FU. В случае, например, межвиткового замыкания в катушке пускателя, плавкая вставка предохранителя перегорит, обесточив цепь управления.

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

Если видео оказалось для Вас полезным, нажмите НРАВИТСЯ при просмотре на YouTube. Подписывайтесь на мой канал, и Вы первым узнаете о выходе новых интересных видео по электрике!

Рекомендую также прочитать:

Реверсивная и нереверсивная схема подключения пускателя

Магнитный пускатель – это коммутационный прибор, с помощью которого на расстоянии многократно можно включать и отключать потребителя (электродвигатели, электрические ТЭНы, электрокотлы и так далее). Перед тем как разбираться в теме статьи – схема подключения пускателя, необходимо понять принцип его работы.

В основном магнитные пускатели используются сегодня для управления двигателей асинхронного типа. С его помощью производится «пуск», «стоп» и реверс мотора. Но есть еще один момент, который не надо упускать из вида. Это возможность разгружать маломощные электрические сети, где установлены обычные автоматические выключатели (автоматы). Для того чтобы это понять, необходимо привести пример.

Если в распределительном щите установлен автомат номиналом 10 ампер, то его пропускная мощность рассчитывается по закону Ома: P=UI=220х10=2200 Вт или 2,2 кВт. По сути, такой автомат может выдержать освещение, в котором присутствует двадцать две лампочки по 100 ватт каждая. Чтобы увеличить мощность потребления электрической цепочки, к примеру, в два раза, не стоит разделять ее на участки, куда придется устанавливать несколько автоматических выключателей и делать монтаж отдельной электропроводки. Достаточно установить магнитный пускатель, к примеру, третьей величины.

У такого прибора контакты рассчитаны на 40 ампер. Отсюда и возможность выдерживать потребляемую мощность: 40х220=8800 Вт или 8,8 кВт. То есть, соединив последовательно 88 лампочек мощностью по 100 Вт, можно одним щелчком включать и отключать их одновременно.

В основе конструкции магнитного пускателя лежит электромагнитная катушка. Так вот в момент пуска (включения) прибор потребляет 200 ватт. В рабочем состоянии мощность не превышает 25 Вт. Даже если рассчитать силу тока в момент пуска, то на будет незначительных параметров: 200 Вт/220 В = 0,9 ампер. То есть, этой величины достаточно, чтобы прибор включил основную электрическую цепь. Получается так, что даже самый небольшой магнитный пускатель может легко управлять автоматом. При этом на контактах последнего всегда будет сниженный ток, что не приведет к их подгоранию. А, значит, автоматический выключатель будет отключать своими контактами достаточно большие мощности.

Внимание! Существует несколько видов магнитных пускателей, у которых катушка рассчитана на разное напряжение. Это 220 вольт, 380 и 36.

Тепловое реле в пускателе

Это обязательная составляющая часть пускателя, которая будет отключать сеть от перегрузов и от неполнофазного режима (когда отсутствует одна из трех фаз). Причины последнего – большое разнообразие.

• От вибрации открутился соединительный винтик.
• Подгорел контакт.
• Перегорела вставка (плавкая) на фазе.
• Некачественный неплотный контакт.

Обе причины создают увеличение силы тока, который проходит через тепловое реле. При этом в самом приборе начинают нагреваться биметаллические пластины, которые под действием тепла начинают выгибаться, размыкая контакт в самом реле. Последний отключает пускатель, а тот в свою очередь, к примеру, электродвигатель.

Схемы подключения

Итак, теперь переходим к основной теме статьи – схемы подключения пускателя. Их две:

Как подключить нереверсивную схему. Она является стандартной, когда подключаемый к сети электродвигатель будет вращаться в одну сторону.

На схеме четко видно, что запуск мотора производится кнопкой «Пуск», расположенной на магнитном пускателе КМ 1. Чтобы не удерживать данную кнопку, ее шунтируют с контактами аппарата. То есть, при нажатии кнопки «Пуск» она замыкает контакты пускателя, через которые ток будет подаваться на электромагнитную катушку прибора.

Отключение производится кнопкой «Стоп». На схеме пускателя она обозначена буквой «С». Эта кнопка просто размыкает контакты. При этом сердечник под действием пружин возвращается в нормальное состояние, электродвигатель отключается.

В принципе, точно также работает и тепловое реле, обозначенное на схеме подключения пускателя буквой «Р».

Реверсивная схема

По сути, данная схема в независимости от величины пускателя работает аналогично предыдущей. Конечно, она более сложная, потому что в нее добавляется еще одна кнопка – реверс, и еще один магнитный пускатель.

Сам по себе реверс – это переподключение двух фаз местами. Но тут необходимо соблюсти один момент – нужно, чтобы второй пускатель в это время не включался. То есть, необходима его блокировка. По схеме понятно, что если включатся два пускателя одновременно, то произойдет короткое замыкание.

Вот динамика работы схемы:

• включается автомат QF;
• нажимается кнопка «Пуск 1»;
• напряжение подается на электродвигатель, который начинает работать.

При реверсе происходит следующее:

• нажимается кнопка «Стоп 1», с помощью которой производится отключение электродвигателя от питания;
• затем необходимо нажать на кнопку «Пуск 2», которая подает напряжение на КМ 2;
• начинает работать двигатель только его вращение меняется на противоположное.

Обе рассмотренные схемы подключения относятся к трехфазным потребителям. Двухфазные системы по принципу работы ничем от них не отличаются. Правда, схема подключения здесь проще. Вот эта нереверсивная схема:

Технические характеристики

Не будем здесь рассматривать все параметры прибора, потому что выбор всегда делается по величине пускателя, которая характеризуется номинальным током нагрузки, действующей на контакты прибора. Существует семь величин пускателя, каждой из которых соответствует допустимая токовая нагрузка. На фотографии ниже обозначены эти самые величины, и в каких областях такие магнитные пускатели применяются.

Необходимо отметить, что небольшие погрешности в параметрах допустимы. Но в некоторых случаях надо учитывать, в каком диапазоне срабатывает тепловое реле. Если величины пускателей имеют завышенную нагрузку, а реле заниженный минимальный показатель теплового отключения, то может быть несоответствие заданной мощности электрической цепочки или потребителя.