Исследование схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем с фазным ротором

Схема автоматического управления. Предлагаемая для исследования схема автомати­ческого управления (рис42) обеспечивает автоматическое неревер­сивное управление пус­ком и динамического торможения трехфазным асинхронным электро­двигателем в функции времени. Силовая часть схемы включает в себя электродвигатель и три пусковых сопротивле­ния (по одному на фазу ротора), соединенные звездой. Каждое из этих сопротивлений состоит из трех элементов: г₁ г₂ и г₃.

Напряжение из сети подводится через ру­бильник Р₁, а подклю­чение обмотки статора к сети происходит через силовые контакты ли­нейного контактора Л. В один из линейных проводов включен ам­перметр А₁ для контроля за значением пускового тока.

Переключение ступеней пускового сопротивления осуществляется замыкающими контактами контакторов ускорения У₁, У₂ и У_З. Для осуществления динамического торможения электродвигателя в силовой части схемы имеется электрическая цепь для подключения обмотки статора к источнику постоянного тока через сопротивление г_д.т. Подключение этой цепи к сети постоянного тока выполняется через рубильник Р₂ и замыкающие контакты контактора торможения Т. Для контроля за величиной тока в цепи динамического торможения в указанной цепи имеется амперметр А₂. Управляющая часть схемы электрически не связана с силовой частью и получает питание из сети постоянного тока через рубильник Р3. Возможно питание управляющей части схемы и переменным током. Но при этом желательно, чтобы питание осуществлялось через понизительный трансформатор при напряжении не более 127 В. Управляющая часть схемы состоит из нескольких контакторов и реле выполняющих управление пуском и торможением электродвигателя по заданной программе. Программа пуска (число ступеней пуска и время включения на каждой из них) определяется тремя реле времени и установками на продолжительность замедления при срабатывании.

Рис. 42. Схема нереверсивного управления пуском трехфазного асинхронного электродви­гателя с фазным ротором в функции времени с динамическим торможением

Управление динамическим торможением электродвигателя осуществляется контактором торможения Т и реле времени РДТ, на к тором задается продолжительность динамического торможения.

Схема работает следующим образом. Предварительно необходим включить рубильник Р₁, Р₂ и Р_З. Рубильник Р₄ должен быть разомкнут. При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» замыкается цепь обмотки линейного контактора Л и его блок-контакты шунтирую кнопку «Пуск», предотвращая размыкание этой цепи при отпущенной кнопке. Одновременно замыкаются силовые контакты Л, подключаю­щие к сети обмотку статора электродвигателя М. При этом начинается пуск электродвигателя на первой ступени пускового сопротивления r₁ + г₂ + г_з. Контакты 21—23 линейного контактора Л размыкаются что предотвращает случайное включение контактораТ, а контакты 7—2 замыкаются, подключив катушку ускоряющего реле РУ1. ко­торое с установленным замедлением срабатывает и своими контактами 9—7 замыкает цепь катушки контактора У1. При срабатывании это­го контактора замыкаются контакты У1, шунтирующие элементы г, пускового сопротивления. При этом процесс пуска электродвигателя М переходит на следующую ступень г, + г₂. Срабатывание контак­тора У1 сопровождается также замыканием контактов 11—7, вклю­чающих реле времени РУ2. С заданной выдержкой времени это реле закроет свои контакты 13—7 в цепи обмотки контактора У2, который своими контактами зашунтирует элементы г₂ пускового сопротивления. В итоге электродвигатель перейдет на третью ступень пуска г₁. И на­конец, контакты 15—7 включат реле времени РУЗ, которое с уста­новленной выдержкой времени сработает и своими контактами 17—7 включит контактор УЗ. При этом пусковое сопротивление в цепи ротора окажется полностью зашунтированным, и обмотка ротора электродвигателя будет замкнута накоротко. На этом процесс пуска электродвигателя заканчивается, и он начинает работать в режиме сво­ей естественной механической характеристики.

Остановка электродвигателя осуществляется кратковременным нажатием кнопки «Стоп», что приводит к отключению линейного контак­тора Л. В результате размыкаются силовые контакты Л, отключаю­щие обмотку статора электродвигателя от сети, и контакты 7 -2 отключающие все группу реле и контакторов, управляющих кон­тактами в цепи пускового сопротивления. Это приводит к размыканию всех контактов контакторов У1, У2 и УЗ и подготавливает электродвигатель к следующему пуску.

Одновременно нажатие кнопки «Стоп» и отключение линейного контактора Л приводит к включению контактора торможения Т, который своими блок-контактами шунтирует контакты кнопки контактами 27—2 включает реле РДТ и силовыми контактами под подключает к сети постоянного тока цепь динамического торможения с противлением г_д.т. В результате начинается динамическое торможение электродвигателя М. Но по истечении некоторого времени, определяемого установкой замедления срабатывания на реле РДТ, это реле сработает и своими размыкающими контактами 23—25 разомкнет цепь контактора торможения Т. Это приведет к отключению цепи динамического торможения, отключению реле РДТ и размыка­но блок-контактов, шунтирующих кнопку «Стоп».

Рис.43. Схема включе­ния электросекундомера для проверки времени за­медления при срабатыва­нии реле динамического торможения РДТ

Наличие нормально замкнутой кнопки «Пуск» в цепи контактора Т исключает довременное срабатывание контакторов и Л при нажатии кнопки «Пуск», что привело бы к возникновению аварийного режима электродвигателя М.

В схеме применена блокировка, исключающая «самопуск» электродвигателя при случайном исчезновении и возникновений напряжения на обмотке статора электродвигателя. Эта блокировка обеспечивается контактором блокировки Б, обмотка которого подключена к двум линейным проводам трехфазной сети, питающей цепь статора электродвигателя. Замыкающие контакты этого контактора включены в цепь питания управляющего участка схемы. Таким образом, при случайном исчезновении напряжения в трехфазной сети, питающей элекктродвигатель, контактор Б своими контактами отключает цепь управления, что приводит к отключению всех реле и контакторов; при появлении напряжения в трехфазной сети процесс пуска приходится начинать вновь включением кнопки «Пуск».

Настройка времени срабатывания реле времени. Настройку времени замедления при срабатывании к времени РУ1, РУ2 и РУЗ выполняют с помощью электросекундомepa ЭС по схеме, показанной на рис.43. Настройку времени за­дания реле динамического торможения РДТ проводят по схеме, данной на рис.43, где размыкающие контакты этого реле включены последовательно в цепь электросекундомера ЭС и при срабатывании РДТ цепь ЭС размыкается.

Пуск и остановка электродвигателя. Для пуска электродвигателя следует включить рубильники PI, P2 и РЗ рубильник Р4 разомкнут) и кратковременно нажать кнопку «Пуск». Для остановки электродвигателя необходимо нажать кнопку «Стоп». Пуск электродвигателя повторить три раза, наблюдая за бросками пускового тока в цепи статора и временем включения цепи ротора каждой ступени пуска.

Эффективность динамического торможения проверяют сравнением продолжительности времени вращения ротора по инерции при разомкнутом рубильнике Р2 с продолжительностью при замкнутом рубильнике Р2. Измерение времени торможения начинают с момента нажатия на кнопку «Стоп» до момента полной остановки ротора.

Все параметры, характеризующие пуск и остановку электродвигателя, заносят в табл. 33.1, затем определяют средние значения параметров как сумму трех измерений, деленную на три.

В выводах о проделанной работе следует изложить свойства исследованной схемы управления, а также указать средние параметры, характеризующие процессы пуска и остановки электродвигателя.

Таблица 33.1

Контрольные вопросы.

1. Изложите последовательность срабаты­вания контакторов и реле при нажатии на кнопку «Пуск».

2. Будет ли работать схема управления, если кнопку «Пуск» не шунтировать контактами Л?

3. Каково назначение контактов линейного контактора Л в цепи контактора торможения 21—23?

4. Объясните назначение контактора Б и рубильника Р4.

5. Какие изменения необходимо внести в схему управления для того, чтобы пуск электродвигателя происходил на четырех ступенях.