Указания и порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с электрооборудованием лабораторного стенда и конструкцией конечного выключателя.

2. Собрать схему управления электродвигателем транспортера (рис. 8.2 а) и проверить ее работу.

3. Собрать схему управления электродвигателем подвесной тележки (рис. 8.3 а). Проверить работу схемы при всех технологически возможных режимах.

4. Собрать схему управления электродвигателем кормораздатчика (рис. 8.4). Исследовать ее режимы работы и составить временную диаграмму для одного рабочего цикла кормораздачи.

Лабораторная работа № 10 управление многоскоростными асинхронными электродвигателями

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучить принцип действия и исследовать работу схем управления многоскоростными асинхронными электродвигателями.

ПРОГРАММЫ РАБОТЫ.

1. Изучить принцип действия многоскоростных асинхронных электродвигателей.

2. Изучить схемы управления многоскоростными асинхронными электродвигателями.

3. Исследовать работу схемы управления 3-скоростным асинхронным электродвигателем.

Основные теоритические положения

Многоскоростные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (АД) применяются для ступенчатого регулирования угловой скорости вращения в металлообрабатывающих станках и некоторых сельскохозяйственных машинах. Из выражения для угловой скорости вращения АД

следует, что угловую скорость  можно регулировать, изменяя число пар полюсов р, если задана частота питающейся сети f и мало изменяется скольжение s. Так как число пар полюсов р может быть только целым числом, то регулирование угловой скорости оказывается ступенчатым. Изменение числа пар полюсов производится переключением обмоток статора в каждой его фазе. Промышленностью выпускаются 2-, 3-, 4- скоростные АД. Схемы соединения секций обмотки статора АД для изменения числа пар полюсов в соотношении 2: 1 приведены на рис. 10.1, где 1- 2 и 3 - 4 – секции обмотки; S, N – полюса, создаваемые каждой секцией; x,y – соответственно начало и конец обмотки; стрелками указано направление тока в каждой секции для различных схем их соединения.

Рис. 10.1. Схемы соединения секций обмотки статора

асинхронного электродвигателя

В каждой фазе АД обмотка состоит из двух одинаковых секций: 1-2 и 3-4 (рис. 10.1). Изменение числа пар полюсов достигается переключением схемы соединения этих секций: последовательно-согласованное – а; последовательно-встречное – б; встречно-параллельное – в. В этих случаях число пар полюсов изменяется ровно в два раза.

На рис. 10. 2 даны наиболее употребительные схемы переключения секций обмоток статора АД. При этом соблюдается условие, согласно которому при переключении с одного числа пар полюсов на другое сохраняется то же направление вращения ротора двигателя. На этом рисунке все схемы включения обмоток слева соответствуют двойному числу пар полюсов (т.е. 2р=4), а справа – одинарному числу пар полюсов (т.е. 2р=2). А, В, С – означают фазы питающегося напряжения сети и порядок их чередования.

В таблице для различных схем соединения секций обмоток и соединения фаз даны соотношения моментов, развиваемых АД. Обозначение  означает соединение обмоток статора АД по схеме «треугольник», обозначение Y – по схеме «звезда», обозначение YY – по схеме «двойная звезда». М₄ – это момент на валу АД при 2р = 4, а М2 – при 2р = 2, где 2р – число пар полюсов.

Рис. 10.2. Схемы переключения обмоток статора многоскоростного АД.

№ на рис. 10.2	2р = 4		2р = 2		Отношение М4 / М2
	Соединение секций	Соединение фаз	Соединение секций	Соединение фаз
а	последовательное	Y	параллельное		0,58
б	последовательное	Y или 	параллельное	YY или 	1,0
в	последовательное или параллельное	Y	последовательное или параллельное		1,16
г	последовательное		параллельное	YY	1,73
д	последовательное или параллельное	Y или 	последовательное или параллельное	Y или 	2,0

Регулирование угловой скорости АД переключением полюсов является не плавным, а ступенчатым. Вместе с тем этот способ регулирования является весьма экономичным и отличается механическими характеристиками, обладающими большой жесткостью. Механические характеристики многоскоростного АД для каждой из схем включения обмоток статора могут быть построены по его паспортным данным, например по формулам Клосса или по пяти характерным точкам.

Благодаря своим преимуществам многоскоростные АД с переключением числа пар полюсов обмоток статора применяются там, где не требуется плавного регулирования скорости, например в металлорежущих станках, в целях уменьшения количества механических передач. Они используются для привода вентиляторов, насосов, элеваторов. В сельскохозяйственном производстве их применяют в дозаторах, электротранспортных устройствах и др.

Для управления многоскоростными АД используют магнитные пускатели или контакторы. Однако в отличие от обычных АД требуется большое количество аппаратуры управления и защиты, поскольку для каждой скорости соответствует своя схема соединения обмоток статора. В случае реверсивного включения многоскоростных АД требуются дополнительные магнитные пускатели для изменения порядка чередования фаз питающей сети. Следует учитывать, что при управлении многоскоростными АД недопустимо одновременное включение двух и более скоростей, так как это может привести к короткому замыканию в силовой схеме или ненормальным режимам работы двигателя. Поэтому в схемах управления обязательно применяются электрические и электромеханические защитные блокировки, исключающие нештатные режимы работы АД.

На рис. 10.3 приведены: силовая схема нереверсивного включения трехскоростного АД – а; схема управления с независимыми кнопочными станциями – б; схема управления с переключающимися кнопочными станциями – в.

Электродвигатель М (рис.10.3) имеет в каждой фазе статора по две обмотки, одна из которых подключается по схеме “звезда” (6С1, 6С2, 6С3), а вторая по схеме “треугольник – двойная звезда” (2С1, 2С2, 2С3, 4С1, 4С2, 4С3). Вторая обмотка состоит из двух секций, способы соединения которых рассмотрены на рис. 10.2. Для нормальной работы электродвигателя одновременно могут быть замкнуты контакты магнитных пускателей либо КМ1, либо КМ2, либо КМ3 и КМ4;. Включение – отключение катушек магнитных пускателей осуществляет схема управления в зависимости от команд, подаваемых от кнопочных станций “Пуск - Стоп”.

Схема управления на рис.10.3 б) позволяет при помощи кнопок SB2, SB3, SB4 включить АД для работы на любой из трех скоростей. Комбинации размыкающихся контактов КМ1, КМ2, КМ3 осуществляют электрическую блокировку в цепях катушек пускателей и не позволяют включить одновременно две или три скорости. Переключение АД с одной скорости на другую возможно только после предварительного отключения работающего двигателя нажатием кнопки SB1 (эта кнопка “Стоп”). Следовательно, в этой схеме все переключения с одной скорости на другую осуществляются только через кнопку SB1.

Рис. 10.3. Схемы управления трехскоростным

асинхронным электродвигателем

Схема управления на рис.10.3 в) по своему назначению и принципу действия аналогична предыдущей (рис. 10 б). Она содержит те же цепи и имеет такие же защитные электрические блокировки. В ней используются кнопочные станции SB1, SB2, SB3, имеющие механические блокировки между соответствующими размыкающимися и замыкающимися контактами. Это позволит производить быстрое переключение АД на ближайшую большую или меньшую скорости без предварительного его отключения кнопкой SB4 (кнопка “Стоп”).