Схема двухступенчатый пуск асинхронного двигателя

Схемы пуска и торможения двигателя

В настоящее время наиболее распространены трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Пуск и остановка таких двигателей при включении на полное напряжение сети осуществляются дистанционно при помощи магнитных пускателей.

Наиболее часто используется схема с одним пускателем и кнопками управления «Пуск» и «Стоп». Для того, чтобы обеспечить вращение вала двигателя в обе стороны используется схема с двумя пускателями (или с реверсивным пускателем) и тремя кнопками. Такая схема позволяет менять направление вращения вала двигателя «на ходу» без его предварительной остановки.

Схемы пуска двигателя

Электрический двигатель М питается от трехфазной сети переменного напряжения. Трехфазный автоматический выключатель QF предназначен для отключения схемы при коротком замыкании. Однофазный автоматический выключатель SF защищает цепи управления.

Основным элементом магнитного пускателя является контактор (мощное реле для коммутации больших токов) КМ. Его силовые контакты коммутируют три фазы, подходящие к электродвигателю. Кнопка SB1 («Пуск») предназначена для пуска двигателя, а кнопка SB2 («Стоп») — для остановки. Тепловые биметаллические реле KK1 и КК2 осуществляют отключение схемы при превышении тока, потребляемого электродвигателем.

Рис. 1. Схема пуска трехфазного асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя

При нажатии кнопки SB1 контактор КМ срабатывает и контактами KM.1, КМ.2, КМ.3 подключает электродвигатель к сети, а контактом КМ.4 блокирует кнопку (самоблокировка).

Для остановки электродвигателя достаточно нажать кнопку SB2, при этом контактор КМ отпускает и отключает электродвигатель.

Важным свойством магнитного пускателя является то, что при случайном пропадании напряжения в сети двигатель отключается, но восстановление напряжения в сети не приводит к самопроизвольному запуску двигателя, так как при отключении напряжения отпускает контактор КМ, и для повторного включения необходимо нажать кнопку SB1.

При неисправности установки, например, при заклинивании и остановке ротора двигателя, ток, потребляемый двигателем, возрастает в несколько раз, что приводит к срабатыванию тепловых реле, размыканию контактов KK1, КК2 и отключению установки. Возврат контактов КК в замкнутое состояние производится вручную после устранения неисправности.

Реверсивный магнитный пускатель позволяет не только запускать и останавливать электрический двигатель, но изменять направление вращения ротора. Для этого схема пускателя (рис. 2) содержит два комплекта контакторов и кнопок пуска.

Рис. 2. Схема пуска двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя

Контактор КМ1 и кнопка SB1 с самоблокировкой предназначены для включения двигателя в режиме «вперед», а контактор КМ2 и кнопка SB2 включают режим «назад». Для изменения направления вращения ротора трехфазного двигателя достаточно поменять местами любые две из трех фаз питающего напряжения, что и обеспечивается основными контактами контакторов.

Кнопка SB3 предназначена для остановки двигателя, контакты КМ 1.5 и КМ2.5 осуществляют взаимоблокировку, а тепловые реле КК1 и КК2 — защиту при превышении тока.

Включение двигателя на полное напряжение сети сопровождается большими пусковыми токами, что может быть недопустимо для сети ограниченной мощности.

Схема пуска электродвигателя с ограничением пускового тока (рис. 3) содержит резисторы R1, R2, R3, включенные последовательно с обмотками электродвигателя. Эти резисторы ограничивают ток в момент пуска при срабатывании контактора КМ после нажатия кнопки SB1. Одновременно с КМ при замыкании контакта КМ.5 срабатывает реле времени КТ.

Выдержка, осуществляемая реле времени, должна быть достаточной для разгона электродвигателя. По окончании времени выдержки замыкается контакт КТ, срабатывает реле К и своими контактами K.1, К.2, К.3 шунтирует пусковые резисторы. Процесс пуска завершен, на двигатель подается полное напряжение.

Рис. 3. Схема пуска двигателя с ограничением пускового тока

Далее будут рассмотрены две наиболее популярных схемы торможения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: схема динамического торможения и схема торможения противовключением.

Схемы торможения двигателя

После снятия напряжения с двигателя его ротор какое-то время продолжает вращаться за счет инерции. В ряде устройств, например, в подъемно-транспортных механизмах, требуется осуществлять принудительное торможение для уменьшения величины выбега. Динамическое торможение заключается в том, что после снятия переменного напряжения через обмотки электродвигателя пропускается постоянный ток.

Схема динамического торможения показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема динамического торможения двигателя

В схеме, помимо основного контактора КМ, присутствует реле К, включающее режим торможения. Поскольку реле и контактор не могут быть включены одновременно, применена схема взаимоблокировки (контакты КМ.5 и К.3).

При нажатии кнопки SB1 срабатывает контактор КМ, подает питание на двигатель (контакты КМ.1 КМ.2, КМ.3), блокирует кнопку (КМ.4) и блокирует реле К (КМ.5). Замыкание КМ.6 вызывает срабатывание реле времени КТ и замыкание контакта КТ без выдержки времени. Таким образом осуществляется пуск двигателя.

Для остановки двигателя следует нажать кнопку SB2. Контактор КМ отпускает, размыкаются контакты KM.1 — KM.3, отключая двигатель, замыкает контакт КМ.5, что вызывает срабатывание реле К. Контакты K.1 и К.2 замыкаются, подавая постоянный ток в обмотки. Происходит быстрое торможение.

При размыкании контакта КМ.6 реле времени КТ отпускает, начинается выдержка времени. Величина выдержки должна быть достаточна для полной остановки электродвигателя. По окончании выдержки времени контакт КТ размыкается, реле К отпускает и снимает постоянное напряжение с обмоток электродвигателя.

Наиболее эффективным способом торможения является реверсирование двигателя, когда сразу после снятия питания на электродвигатель подается напряжение, вызывающее появление встречного вращающего момента. Схема торможения противовключением приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схема торможения двигателя противовключением

Частота вращения ротора двигателя контролируется с помощью реле частоты вращения с контактом SR. Если частота вращения больше некоторого значения, контакт SR замкнут. При остановке двигателя контакт SR размыкается. Кроме контактора прямого включения KM1 схема содержит контактор для реверсирования КМ2.

При пуске двигателя срабатывает контактор KM1 и контактом КМ 1.5 разрывает цепь катушки КМ2. С достижением определенной частоты вращения замыкается контакт SR подготавливая цепь для включения реверса.

При останове двигателя контактор KM1 отпускает и замыкает контакт КМ1.5. В результате этого контактор КМ2 срабатывает и подает на электродвигатель реверсирующее напряжение для торможения. Снижение частоты вращения ротора вызывает размыкание SR, контактор КМ2 отпускает, торможение прекращается.

Ступенчатый пуск короткозамкнутого асинхронного двигателя в функции времен (рисунки 20.1, 20.2, 20.3.)

Рассмотрим пример ступенчатого пуска двухскоростного однообмоточного двигателя. Обмотка статора выполнена из шести катушек. При последовательном соединении двух катушек в каждой фазе (рисунок 20.2) в статоре создается две пары полюсов ( р = 2 ).

Если же катушки в фазах включены параллельно (рисунок 20.3) в статоре создается одна пара полюсов, что соответствует повышенной частоте вращения магнитного поля статора: n = 60 f₁ / p, а следовательно и ротора двигателя.

Для работы двигателя на пониженной скорости вращения он запускается по одноступенчатой схеме включением автоматического выключателя QF и нажатием кнопки SB2. При этом следует учесть, что катушка реле времени KT1окажется под напряжением и ее замыкающий контакт КТ1.1 в цепи катушки контактора КМ1 замкнется. Контактор КМ1 срабатывает, замыкает силовые контакты КМ1.1 блок–контакт KM1.2 размыкает блок–контакт КМ1.3 в цепи питания катушек контакторов КМ2 и KМ3. Обмотка статора оказывается включенной по схеме треугольник (рисунки 20.1, 20.2) и двигатель работает с пониженной частотой вращения (Р=2).

Студенту предлагается самому провести анализ работы схемы, если нажать теперь кнопку SB3 при работающем двигателе на пониженной частоте вращения. (т.е. нажата была кнопка SB2)

Мы же рассмотрим пуск двигателя на повышенную частоту вращения, начиная с исходного состояния, когда он отключен. При выключенном QF реле времени КТ1находится под напряжением, контакт KТ1.1 в цепи катушки контактора KM1 замкнут, а контакт KT1.2 в цепи катушек контакторов КМ2 и КМЗ разомкнут.

При нажатии кнопки SB3 срабатывает электромагнитное реле КV1, шунтирует кнопки SB2 и SВЗ и размыкает своим контактом KV1.3 цепь реле времени КТ1. Через контакт KT1.1 цепь катушки контактора КМ1 оказывается замкнута. Контактор срабатывает и силовыми контактами KM1.1 подключает в сеть обмотку статора, соединенную треугольником (рисунки 20.1, 20,2).

Двигатель разгоняется сначала до первой частоты вращения, а затем автоматически с помощью реле времени КТ1 переключается на вторую более высокую частоту вращения. Происходит это следующим образом. Через заданный промежуток времени после размыкания контакта K1.3 размыкается замыкающий контакт реле времени KT1.1 с замедлением при размыкании и отключает катушку контактора KM1, контакты KM1.1 размыкаются. Замыкается также размыкающий контакт реле времени КТ1.2 с замедлением при замыкании. При этом срабатывает контактор КМ2 и своими силовыми контактами КМ2.1 и КМ2.2 соединяет обмотку статора на двойную звезду (рисунки 20.1, 20.3), а блок–контактом КМ2.3 подает питание в обмотку контактора КМЗ. Контактор КМЗ силовыми контактами КМЗ.1 включает двойную звезду в сеть. Двигатель работает на второй ступени, т.е. на повышенной частоте вращения (D=1).

Остановка двигателя выполняется нажатием кнопки SВ1.

Читайте также:

C. своевременность, достаточность, точность
D) используются в течение длительного периода времени.
F6.11 НЕ ХВАТАЕТ. Современных политических знаний
Gt; 89. Предмет и функции СО как научной дисциплины и практической области деятельности. (не до
I. 1. Значение и функции аудиторской проверки
I. Современные требования к проведению коррекционного занятия.
II СЕНСОРНЫЕ ФУНКЦИИ
II. Структура Системы сертификации ГОСТ Р и функции ее участников
III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ, РАЗДЕЛАМ, ТЕМАМ И ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
III. Функции Фондово-закупочной комиссии

Рисунок 20.1 – Схема ступенчатого пуска короткозамкнутого асинхронного двигателя в функции времени

Рисунок 20.2 – Включение обмоток статора треугольником

Рисунок 20.3 – Включение обмоток статора двойной звездой

КМ2.2

КМ2.1

a 2

a 1

Z 2

X 1

C 1

Z 1

X 2

C 1

b 2

Y 2

Y 1

b 1

КМ1.1

Л 3

Л 2

Л 1

Рисунок 20.4 – включение обмоток статора двойной звездой

5.12. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением со «звезды» на «треугольник» (рисунок 21)

Для уменьшения пускового тока асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором прибегают к снижению напряжения, подводимого к обмотке статора. Одним из способов снижения напряжения во время пуска служит переключение обмоток статора со «звезды» на «треугольник»

(у “звезды” , у ”треугольника” ).

При включении трехполюсного автоматического выключателя QF и нажатии кнопки SB2 замыкается цепь катушки контактора КМ1, который срабатывает и силовыми контактами КМ1.1 замыкает первую ступень цепи питания двигателя, а блок–контактом KMI.2 шунтирует кнопку SB2. Одновременно подключаются к сети катушки реле времени КТ1 и контактора КМЗ; последний срабатывает и замыкает при помощи силовых контактов КМЗ.I обмотку статора «звездой» (рисунок 21 а, б). Двигатель включается и разгоняется при пониженном напряжении.

Через заданный промежуток времени срабатывает реле времени KTI, размыкает контакт КТ1.2 и замыкает КТ1.1. При этом цепь катушки контактора КМЗ размыкается, а цепь катушки контактора KМ2 замыкается: двигатель подключается треугольником с помощью силовых контактов КМ2.1 контактора КМ2 (рисунок 21 а, в).

Так как в цепи катушки контактора КМ2 находится блок–контакт КМ3.2, включение контактора КМ2 не может произойти раньше отключения контактора КМЗ. И наоборот, включение контактора КМЗ не может произойти раньше отключения контактора КМ2 за счет его размыкающего контакта КМ2.2 в цепи катушки контактора КМ3.

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени (рисунок 22)

В целях уменьшения пускового тока и повышения пускового момента двигателя в цепь фазного ротора вводится пусковой трехфазный трехступенчатый реостат R1-R2-R3. По мере разгона двигателя реостат автоматически выводится из цепи ротора путем закорачивания его ступеней R1, R2, R3. Выдержка времени, необходимая для закорачивания отдельных ступеней пускового реостата, обеспечивается реле времени, число которых равно числу ступеней.

Работа схемы осуществляется следующим образом. При включении трехполюсного автоматического выключателя QF и нажатии на кнопку SB1 замыкаются цепи катушек контактора КМ1 и реле времени КТ1. Контактор срабатывает, включая своими контактами KM1.1 статор двигателя в сеть. Пусковой реостат при этом введен в цепь ротора полностью.

Через заданный интервал времени реле времени КТ1 замыкает свой контакт КT1.1 в цепи катушек контактора КМ2 и реле времени КТ2. Контактор КМ2 срабатывает и контактами КМ2.1 замыкает накоротко первую секцию R1 пускового реостата в цени ротора. А реле времени КТ2 замыкает с замедлением свой контакт KT2.1 и включает под напряжение катушки контактора КМЗ и реле времени КТЗ. Контакты KM3.1 контактора КМЗ закорачивает вторую ступень R2 пускового реостата.

Далее с замедлением времени замыкается контакт КТЗ.1 реле времени КТЗ, включающий под напряжение катушку контактора КМ4, который срабатывает и контактами КM4.I закорачивает последнюю ступень R3 пускового реостата. Пуск завершен. Двигатель работает как с короткозамкнутым ротором.

Останов двигателя производят кнопкой SB2. При перегрузках и коротких замыканиях двигатель отключается автоматическим выключателем QF. Пря этом отключается контактор КМ1, размыкается его блок–контакт KM1.2 и реле времени без выдержки времени размыкают свои контакты, отключая контакторы КМ2, КМ3 и КМ4. Схема готова к следующему пуску.

Студенту предлагается дополнить рассмотренную схему диаграммой пуска двигателя, вспомнить механическую характеристику двигателя и зависимость критического скольжения от сопротивления цепи ротора, и увязать с работой схемы — рисунка 22.

Рисунок 22 – Схема управления асинхронным двигателем с фазным ротором в функции времени

Управление двигателем постоянного тока параллельного возбуждения в функции времени (рисунок 23)

В целях уменьшения пускового тока двигателя в цепь его якоря при пуске вводится дополнительное сопротивление, роль которого в рассматриваемой схеме выполняет пусковой двухступенчатый реостат RI-R2.

Включением автоматического выключателя QF двигатель подготавливается к пуску. Обмотка возбуждения LМ двигателя так же оказывается включенной под напряжение Ток протекает также по цепи, состоящей из катушки реле времени КТ1, якоря двигателя М и двух ступеней пускового реостата R1, R 2. Вследствие большого сопротивления катушки реле времени КТ1, ток в этой цепи весьма мал и никакого действия на двигатель не оказывает, но само реле срабатывает и его размыкающий контакт КТ1.1 в цепи катушки контактора КМ2 размыкается.

В обмотку второго реле времени КТ2, включенную параллельно сопротивлению RI ответвляется столь малый ток, что сработать оно не может. Пуск двигателя выполняется нажатием кнопки SB2. Замыкается при этом цепь катушки контактора КМ1, который срабатывает и замыкает свой контакт KM1.1 в цепи якоря двигателя, закорачивая катушку реле времени КТ1. Сопротивление цепи якоря резко падает.

Рисунок 23 – Схема управления двигателем постоянного тока параллельного возбуждения в функции времени

Большой пусковой ток в цепи якоря ограничивается двумя ступенями реостата R1 и R2. Часть этого тока ответвляется в катушку реле времени КТ2, и оно, срабатывая, размыкает свой контакт КТ2.1. в цепи контактора КМ3.

Через заданный промежуток времени при возврате реле времени KT1 в исходное состояние замкнет свой контакт КТ1.1 в цепи катушки контактора КМ2. Контактор срабатывает и своим контактом KM2.1 закоротит первую ступень R1 пускового реостата и обмотку реле времени КТ2. С замедлением при возврате его рабочий контакт КТ2.1 включит контактор КМ3, который своим контактом КМ3.1 закоротит вторую ступень R2 пускового реостата. На этом пуск двигателя заканчивается.

При нажатии на кнопку SB1 контактор KМ1 обесточится и разомкнет свой главный контакт КМ1.1 в цепи якоря. Якорь остается под напряжением, но оказывается включен последовательно с обмоткой реле времени КТ1, благодаря чему через него проходит незначительный ток. Реле KTI сработает, разомкнет свой контакт КТ1.1 в цепи контакторов КМ2 и KM3, они отключатся и разомкнут свои контакты KM2.I и КМЗ.1, закорачивающие сопротивления R1 и R2. Произойдет останов двигателя, но его обмотка возбуждения остается подключенной к сети и двигатель тем самым подготовлен для следующего пуска.

Полное отключение двигателя выполняют выключением автоматического, выключателя QF.

Список используемой литературы

1.Александров К.К., Кузьмина Е.Г., Электротехнические чертежи и схемы, — М.: Энергоатомиздат; 1990-288с.

2.Пижурин А.А. Электрооборудование и электроснабжение лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий – М.: Лесная промышленность, I987-296c.

3. Ушев Н.И. Развитие навыков чтения электрических схем управления.

Николай Иванович Ушев

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

к практическим занятиям

по развитию навыков чтения принципиальных

электрических схем управления электродвигателями

для самостоятельной работы студентов

и строительного факультетов

Формат 1/16 Объём 2 п.л. Т. 50 экз. Бесплатно

Брянская государственная инженерно–технологическая академия

г. Брянск, проспект Станке Димитрова, 3,

Подразделение оперативной печати

Дата добавления: 2015-07-26 ; просмотров: 179 ; Нарушение авторских прав