 |
Принцип действия магнитного пускателя и построение схем управления электрическими двигателями на его основе
|
|
|
|
В настоящее время для повышения производительности станков наметилась тенденция внедрения многодвигательного привода, т.е. применение нескольких двигателей для выполнения различных операций (например, двигатель шпинделя и два двигателя подачи по соответствующим осям на фрезерном станке). Основная часть станочного парка на сегодняшний день оснащена однодвигательными приводами с асинхронными двигателями. Одним из основных требований, предъявляемых к схемам управления асинхронного двигателя является достаточная простота, высокая надежность и долговечность.
Для управления асинхронными двигателями при ступенчатом регулировании скорости применяются магнитные пускатели. При управлении одним двигателем с их помощью можно осуществлять следующие операции управления:
- включение;
- выключение;
- реверс;
- торможение.
При управлении двумя или более двигателями кроме перечисленных операций можно производить различного рода взаимные блокировки, например, включение или выключение в определенной временной зависимости исполнительных двигателей.
Схема магнитного пускателя представлена на рис 2.1, а, б.
На рис. 2. 1, а приведена принципиальная электрическая схема включения и выключения асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя с необходимыми защитными устройствами. На рис. 2.1, б представлена та же схема, но с соблюдением соответствия между расположением элементов электрооборудования на схеме и в действительности. Под магнитным пускателем понимают комплект контактной аппаратуры, предназначенной для пуска и остановки асинхронного двигателя без ограничения пускового тока. При управлении основными агрегатами различают силовую цепь, по которой течет ток нагрузки (сеть – предохранитель – контакты 1К1-1К3 – элементы тепловых реле - статор двигателя) и цепь управления (контакты тепловых реле - катушка контактора- кнопки).
|
|
|
В схеме рис. 2.1 питание силовой цепи и цепи управления осуществляется от одного источника. Однако в целях повышения надежности релейных и контактных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, а также в целях повышения безопасности эксплуатации часто применяются схемы, предусматривающие питание цепей управления от источника пониженного напряжения (220 В, 36 В).
Схема работает следующим образом: При нажатии кнопки «Пуск» SB 2 получает питание обмотка контактора, который срабатывает и замыкает контакты 1К1-1КЗ в силовой цепи, подключая тем самым двигатель к напряжению сети. Одновременно блок-контакт 1К4 шунтирует кнопку «Пуск», в результате чего при ее отпускании цепь питания контактора не размыкается.
При нажатии кнопки «стоп» SB 1 размыкается цепь питания контактора, он размыкает свои контакты в цепи статора двигателя, и двигатель останавливается.
При управлении электродвигателями обязательно применяются два вида защиты:
- от короткого замыкания – предохранители;
- от перегрузок - тепловое реле по току.
Для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором, пускаемых посредством реостата, предохранители (плавкие вставки) подбирают на номинальный ток.
а)
б)
Рис. 2.1. Принципиальная электрическая схема включения и выключения асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя (а) и принципиальная электрическая схема включения и выключения асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя с учетом особенностей расположения элементоы оборудования в действительности (б)
Для короткозамкнутых асинхронных двигателей предохранители нельзя так выбирать, т.к. пусковой ток превышает номинальный в 3 - 7 раз, поэтому для них выбирается предохранитель, рассчитанный на ток в 2 - 2,5 раз меньше пускового.
|
|
|
Вследствие кратковременности пуска вставка при пуске не успевает расплавиться. Для защиты асинхронных (а также и всех других типов) двигателей от длительных нагрузок (возрастание нагрузки, обрыв фазы) применяются тепловые реле, тепловой элемент которых включается последовательно с нагрузкой, а контакты - в цепь управления последовательно с обмоткой контактора. При перегрузках тепловой элемент (биметаллическая пластина) деформируется и через систему рычагов размыкает контакты в цепи управления, обесточивая обмотку контактора, который размыкает силовую цепь. Как правило, используются 2 тепловых реле, что вполне достаточно, т.к. при обрыве любой фазы одно их двух тепловых реле всегда будет задействовано, при обрыве 2-х фаз двигатель останавливается. Магнитные пускатели предусматривают включение тепловых реле в цепи питания двух фаз обмоток электродвигателя. Обычно в этом случае имеется два однофазных реле, которые размещаются в пределах габаритов контактора, непосредственно на его основании. Реле могут выполняться также двухфазными или трехфазными. В этом случае они размещаются в пускателе за пределами габаритов контактора.
Назначение реле состоит в том, чтобы не допустить работы двигателя при перегреве обмоток из-за ненормального увеличения нагрузки электродвигателя.
Защитная характеристика реле (связывающая время его срабатывания с током, вызывающим срабатывание) имеет такой же вид, как перегрузочная характеристика двигателя (рис. 2.2). Однако в действительности вследствие различных масс и условий нагрева двигателя и реле они не совпадают. Если бы обе характеристики совпали, то защита была бы идеальной.
На рис. 2.3 показано типичное взаимное расположение перегрузочной характеристики двигателя в замкнутой системе регулирования и характеристики реле для случая, когда номинальный ток двигателя и ток, соответствующий границе срабатывания реле одинаковы. 1 - перегрузочная характеристика электродвигателя, 2 - защитная характеристика реле.
Рис. 2.2. График защитной характеристики реле
|
|
|
При этом видно, что имеется значительная зона, где реле срабатывает раньше, чем двигатель достигнет допустимой температуры - зоны перезащищенности. В то же время при больших перегрузках двигателя имеется зона незащищенности. За счет выбора конструкций реле и соответствующего тока срабатывания добиваются лучшего согласования характеристик реле и электродвигателя.
Рис. 2. 3. Графики взаимного расположения характеристик реле и двигателя
Следует отметить что, при выборе тока срабатывания теплового реле близким по величине к номинальному току двигателя зона незащищенности двигателя увеличивается.
С целью уменьшения этой зоны и лучшего использования перегрузочной способности двигателя, ток срабатывания реле выбирают на 15-20 %выше номинального тока двигателя.
В этом случае защитная характеристика реле займет (рис. 2.3) положение 3 и наряду с уменьшением зоны защищенности будут существовать две зоны незащищенности двигателя: одна как и раньше - в области больших перегрузок, другая - в области малых перегрузок.
Появление зоны незащищенности при малых двигательных перегрузках не представляет опасности для двигателя, так как, если такие перегрузки будут часто повторяться, значит, двигатель выбран неправильно и должен быть более мощным. Недозащищенность же в области больших перегрузок может быть скомпенсирована применением плавких предохранителей.
Кроме того, в магнитном пускателе осуществляется так называемая нулевая защита, заключающаяся в том, что при исчезновении или значительном снижении напряжения в сети катушка контактора перестает удерживать его во включенном состоянии и двигатель отключится от сети. После восстановления нормального напряжения сети самопроизвольного пуска двигателя не произойдет.
|
|
|
