Три наиболее популярные схемы управления асинхронным двигателем

Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.

Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.

С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.

Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.

В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.

Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.

Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.

Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:

схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок «пуск» и «стоп»,

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.

Разберем принцип работы всех этих схем.

1. Схема управления двигателем с помощью магнитного пускателя

Схема показана на рисунке.

При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» на катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем ( N) . Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке «Пуск». Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.

Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки «Пуск» катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют «толчковым». Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.

Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 «Стоп». При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.

В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку «Стоп» и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 «Пуск». Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. «нулевую защиту». Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала. Подробнее смотрите здесь — защита минимального напряжения.

Анимация процессов, протекающих в схеме показана ниже.

2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей

Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы — A , B , С, а при включении пускателя KM2 — порядок фаз меняется на С, B , A.

Схема показана на рис. 2.

Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1 . При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 «Стоп», двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB 3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку «Стоп».

Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок «Пуск» SB2 — SB 3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки «Пуск» включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.

Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже.

3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)

Схема показана на рисунке.

Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 «Стоп»включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB 3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB 3 — нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 — кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB 3 — нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.

Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку «Стоп», что очень удобно. Кнопка «Стоп» нужна для окончательной остановки двигателя.

Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B . Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.

Электрические схемы шкафов управления

Монтажные электрические схемы часто используются для соединения различной электроаппаратуры, электрооборудования и техники. Они позволяют выполнить соединение отдельно расположенных комплектных устройств. Электрические схемы для каждой конструкции (щит станции управления, шкаф, пульт) выполняются на отдельном листе.

Входящие в комплект понизительные трансформаторы, ящики сопротивлений, магнитные усилители устанавливаются сзади щитка на отдельных стеллажах и относятся к монтажной схеме щита. Когда щиток выполнен из нескольких частей, то монтажный блок отображается на отдельном листе. Длина блока должна быть в границах 4 метров, что соответствует параметрам платформы для транспортировки.

Когда две рядом расположенные панели входят в различные конструктивные блоки, то электросоединения выполняются при монтаже. Завод-производитель электрических щитков не может выполнять подобные соединения, поскольку щитовое оборудование перевозится раздельными блоками.

Стандартный или специальный шкаф управления оборудованием является сложной конструкцией, в которой способен разобраться только опытный специалист. Он же должен заниматься построением электрической схемы распределения энергии на объекте, выбором подходящего оборудования. Каждый компетентный специалист знает, что электрические цепи различного назначения должны отделяться свободными зажимами. К примеру, электрические цепи сигнализации разделяются с электроцепями управления электроприводами.

Разделение цепей с разным напряжением является обязательным требованием. Зажимы цепей одного назначения набираются подряд. После подряд следуют зажимы цепей другого назначения. Чтобы обеспечить легкую проводку кабеля, следует предусмотреть возможность подсоединения провода к электрическим силовым контактам аппаратуры в щитках.

Существует несколько способов выполнения монтажных электрических схем. В зависимости от назначения электрического устройства и способа монтажа, электросхемы строятся по-разному.

На электросхеме шкафа управления показаны направления потоков проводов, которые идут к рейке зажимов, установленной на боковой стенке. Все зажимы имеют порядковые номера. Чтобы сократить количество электрических чертежей, провода часто показывают на схемах.

Для обеспечения высокой надежности при работе и обслуживании электрооборудования используется качественная релейно-контактная аппаратура. Качественное построение электросхемы позволяет:

• обеспечить безотказную работу оборудования;
• облегчить монтаж электроприборов;
• минимизировать вероятность поражения током.

Чтение схем управления электроприводами

Для управления электрооборудованием силовых электрических цепей применяют различные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующие на его аппараты. Рассмотрим ряд схем управления асинхронными электродвигателями.

Схема управления нереверсивным электродвигателем

Принципиальная схема нереверсивного управления асинхронным электродвигателем, выполненная совмещенным и разнесенным способами, показана на рис. 1.

Элементы, составляющие схему управления; кнопки SВ1 и SВ2, контакты электротепловых реле КК1 и КК2, катушка магнитного пускателя КМ − образуют одну цепь, включенную между фазами С и А той же электрической сети, к которой подключен управляемый электродвигатель М.

Для включения электродвигателя М нажимают на кнопку SВ2, замыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ, который включается и замыкает свои силовые контакты и вспомогательный контакт, шунтирующий кнопку SВ2. Этим обеспечивается удержание магнитного пускателя во включенном положении после отпускания кнопки SВ2.

Для отключения электродвигателя М нажимают кнопку SВ1, размыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ. При перегрузке электродвигателя срабатывают электротепловые реле КК1 и КК2, размыкающие свои контакты в цепи управления, магнитный пускатель отключается и электродвигатель останавливается.

Электрические принципиальные схемы управления электродвигателями с помощью магнитных пускателей

На схемах рис. 2 — 4 показаны контакты пускателей КМ, нагревательные элементы тепловых реле КК, включенные в цепи питания электродвигателей, кнопочные элементы SB1 и SB2, катушки пускателей КМ, предохранители FU в цепях управления. В системах с глухозаземленной нейтралью питающей сети показан четвертый провод N как нулевой защитный проводник, присоединенный к корпусу электродвигателя; к этому проводу обычно присоединяются цепи управления и сигнализации для получения напряжения 220 В в этих цепях.

В схеме рис. 2 включение магнитного пускателя происходит при нажатии на кнопку SB1, когда катушка КМ пускателя будет под напряжением. После включения магнитного пускателя его вспомогательный замыкающий контакт КМ включается параллельно кнопочному элементу SB1, и кнопку можно отпустить.

Отключение магнитного пускателя можно произвести кнопкой SB2 «Стоп». Пускатель отключается автоматически:

• при перерыве в электроснабжении (нулевая защита); при коротких замыканиях в питающей сети до М;
• при срабатывании автоматического выключателя, который может быть установлен в цепи питания нескольких М;
• при перегрузке М, когда срабатывает тепловое реле КК;
• при коротком замыкании в цепи управления, когда перегорает предохранитель FU.

Схема шкафа управления насосами – какие бывают и где применяются

Шкаф произведения контроля за работой гидропомпы – полезное и нужное оборудование. Никому не хочется тратить время на то, чтобы постоянно бегать, включать и выключать гидроприбор. Автоматика избавит вас от этих трудностей. Тем более, что частое вмешательство человеческого фактора не очень хорошо сказывается на работе помпы, и она может быстрее выйти из строя. Схема шкафа управления насосами поможет правильно расположить щиток, чтобы избежать ошибок, и чтобы он прослужил долго.

Шкаф управления насосами: виды, схемы подключения, обзор популярных моделей

Щиток произведения контроля за работой гидроагрегатов предотвращает бесконечное ручное управление, что пагубно влияет на работу двигателя насоса.

Шкаф управления насосами (ШУН) несет в себе функцию контроля за работой помпового оборудования. Благодаря этому блоку управления оператору удобнее производить контроль за аппаратурой. На один шкаф можно подключать несколько помп. Обычно подключают погружное и дренажное гидрооснащение.

Если ШУН устанавливается в собственном хозяйстве, жильцам не придется без конца бегать туда – сюда, чтобы включать и выключать насос, что вредно для его механизма.

Шкаф управления помповым оборудованием включает в себя:

• Металлическую основу в виде прямоугольника. Основа включает в себя кнопки управления.
• Переключатели на случай, если возникнет необходимость включить или выключить помпу вручную.
• Реле и датчики.
• Предохранители.
• Узел, который производит контроль и регулирует напряжение в трех фазах.
• Сигнализационные лампочки.

При желании, вы можете заказать ШУН, и вам его изготовят индивидуально, однако предлагаем ознакомиться с некоторыми моделями, занявшими прочную позицию на российском рынке:

1. Шкаф управления от фирмыGrundfosMP204.

ШУН от этой фирмы могут контролировать работу только одного гидроагрегата. Напряжение этого прибора 380 В. Может работать как автоматически, так и в ручном режиме.

Способны выдержать контроль за 8 приборами. Включают в себя опцию автоматического вентилирования.

Могут контролировать как циркуляционные, так и дренажные оснащения. При возникновении аварии происходит автоматическое отключение гидрооборудорвания.