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.
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.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
5 Типовые схемы управления электрическими двигателями
5.1 Управление асинхронным двигателем в нереверсивном режиме (рисунок 10)
Питание схемы осуществляется от трехфазной сети: силовые цепи питаются напряжением 380В, а цепи управления напряжением 220В.
Перед пуском двигателя необходимо включить трехполюсный выключатель QS, затем нажать пусковую кнопку SB2. При этом создается замкнутый контур: фаза C–QS–SB1–SB2–KM1–KK1.1–KK2.1–N и под действием фазного напряжения по катушке контактора КМ1 протекает ток. Контактор КМ1 срабатывает и замыкает три силовых замыкающих контакта КМ1.1, подключая напряжение в обмотку статора двигателя, в результате двигатель начинает вращаться. При срабатывании контактора одновременно замыкается его замыкающий блок–контакт KMI.2, включенный параллельно пусковой кнопке SB2. Это позволяет питать катушку контактора KM1 при отпущенной кнопке SB2, которая под действием пружины возвращается в свое исходное положение.
Остановка двигателя выполняется нажатием кнопки SВ1; при этом цепь катушки контактора разрывается и контактор возвращается в исходное состояние, размыкая контакты КМ1.1 и блок–контакт КМ1.2. Обмотка статора отключается от питающей сети, двигатель останавливается.
Защита от коротких замыканий в схеме и перегрузок двигателя осуществляется, соответственно, предохранителями FA и электротепловыми реле КК1 и КК2.
Рисунок 10 – Схема управления асинхронным двигателем в нереверсивном режиме
5.2 Управление асинхронным двигателем в реверсивном режиме (рисунок 11)
В случаях, когда по условию технологического процесса необходимо изменять направление вращения производственного механизма (например, грузоподъемных механизмов, транспортера др.), применяется схема, приведенная на рисунке 11.
Известно, что для изменения направления вращения ротора двигателя надо изменить направление вращения магнитного потока статора. Для этого необходимо изменить последовательность чередования фаз асинхронного двигателя.
Рисунок 11 – Схема управления асинхронным двигателем в реверсивном режиме
B приведенной на рисунке 11 схеме изменение направления вращения (реверсирование) ротора осуществляется переключением двух фаз обмотки статора двигателя путем выключения контактора КМ1 и включения контактора КМ2 с помощью реверсивного пускателя, состоящего из двух обычных пускателей.
Схема работает следующим образом. После включения автоматического трехполюсного выключателя QF и нажатия кнопки SB2 «вперед» формируется замкнутый контур: фаза С–QF–SВ1–SB2–КМ2.5–КМ1–КК1.1- КК2.1- N, по которому под действием фазного напряжения 220В протекает ток. Контактор KM1 срабатывает и своими силовыми контактами КМ1.1, КМ1.2 и KM1.3 подключает к сети обмотку статора с обычным чередованием фаз. Двигатель будет вращаться в условном направлении «вперед».
При срабатывании контактора КМ1 одновременно замыкается его блок–контакт KM1.4, шунтирующий кнопку SB2 и размыкается блок–контакт КМ1.5 в цепи катушки контактора КМ2. При случайном нажатии кнопки SB3 цепь катушки контактора КМ2 останется разомкнутой с помощью блок–контакта КМ1.5 и контактор КМ2 не сработает, т.е. блокирующие контакты КМ1.5 и КМ2.5 осуществляют электрическую блокировку контакторов, исключая возможность одновременной работы обоих контакторов КМ1 и КМ2. При отсутствии подобной блокировки контакторы KM1 и КМ2 могут быть включены оба при нажатии кнопок SB2 и SB3, что приведет к короткому замыканию двух фаз «А» и «С» сети главными контактами KM1.1–КМ2.1 и КМ1.3–КМ2.3.
Для изменения направления вращения двигателя необходимо предварительно отключить двигатель нажатием кнопки SB1 «стоп» и лишь после этого нажать кнопку SB3 «назад». При этом ток протекает по замкнутому контуру: фазе С–QF–SB1–SB3–KM1.5–КМ2–КК1.1–КК2.1.–N. Контактор КМ2 срабатывает, замыкает свои главные контакты КМ2.1, КМ2.2, КМ2.3, замыкает блок–контакт КМ2.4 и размыкает блок–контакт КM2.5. Главные контакты подключают обмотку статора к напряжению сети с обратным чередованием фаз, вследствие чего двигатель изменит направление вращения на обратное. Блок–контакты КМ2.4 и КМ2.5 выполняют такие же функции, как и блок– контакты КМ1.4 и КМ1.5.
Источник