Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции Шмигеля / Часть 2 Лекция.docx
Скачиваний:
84
Добавлен:
15.05.2015
Размер:
329.29 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО «ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКДЕМИЯ»

Инженерный факультет

Кафедра физики и электротехники

Лекции

Часть II

по

электроприводу

Ярославль

2009

Часть 2

Л.1. Основные принципы автоматизации управления режимами пуска и торможения ЭП

Их можно установить на основе рассмотрения пусковой диаграммы ЭП с резисторным ограничением пусковых токов

Из анализа пусковой диаграммы следует, что основные физические величины, изменяющиеся при электромеханическом переходном процессе ЭП следующие:

  • угловая скорость (частота вращения) ротора двигателя

  • ток, потребляемый двигателем

  • продолжительность (время) переходного процесса.

Контроль указанных величин и обработка автоматической системой управления ЭП лежит в основе принципов автоматизации управления пуском и торможением ЭП в функции этих величин или производных от них. Например, угловую скорость ДПТ можно контролировать по значению ЭДС на зажимах якоря (). Частоту вращения ротора АД с фазным ротором можно контролировать по значению частоты или торможения в обмотке ротора, т.к. они соответственно равны и. Значение ускорения в системе ЭП можно определить путем дифференцирования угловой скорости по времени, на пример, путем использования в схеме управления дифференцирующейRC – цепи. Рассмотрим пример практической реализации указанных принципов автоматизации управления ЭП в режимах пуска и торможения.

Автоматизация управления ЭП в функции частоты вращения

чаще всего она основана на косвенном контроле часты вращения двигателя, т.к. это упрощает и повышает надежность системы управления. На рисунке приведена принципиальная схема типового узла пуска ЭП с ДПТ независимого возбуждения. Для упрощения схемы и использования однотипных контакторов ускорения на одно и то же напряжение срабатывания без резисторов управлениях в целях катушек их включений по схеме, приведенной на рисунке 1. Схема предусматривает трёхступенчатый пуск ДПТ и работает следующим образом.

Рис.1

Электрическая схема автоматического пуска ЭП с ДПТ Н.В.функции частоты вращения.

При нажатии кнопки (пуск) SB1 срабатывает контактор КМ1 и присоединяет обмотку якоря двигателя к сети, пусковой ток протекает через сопротивления R1, R2, R3 и обмотку якоря. Пока якорь (ротор) двигателя неподвижен, ЭДС якоря равна о и напряжение на катушке КМ4 близко к 0. Напряжение на катушке контактора ускорение КМ3 при неподвижном якоре равно падению напряжения на обмотке якоря и на третьей ступени пускового резистора R3. При пусковом токе значение этого напряжения равно. Напряжение на катушке КМ2 при неподвижном якоре двигателя больше напряжения на катушке КМ3, и его значение равно.

По мере разгона двигателя ЭДС якоря возрастает и при определенной угловой скорости напряжение на катушке контактора КМ2 достигает значения, при котором КМ2 срабатывает, а его контакты шунтируют первую ступень пускового резистора R1. Контакторы ускорения КМ3 и КМ4 при напряжении, имеющемся на их зажимах, в это мгновение времени еще не срабатывают. При дальнейшем разбеге двигателя ЭДС якоря продолжает возрастать и вызывает последовательное срабатывание в начале контактора ускорения КМ3, который шунтирует вторую ступень резистора R2, а затем контактора КМ4, контакты которого замыкают третью ступень пускового резистора R3.

Рассмотренный принцип контроля частоты вращения ДПТ по изменению напряжения (ЭДС) на зажимах якоря используют и при автоматизации торможения. На рисунке 2 приведена принципиальная схема управления пуском и динамическим торможением ДПТ с независимым возбуждением в функции частоты вращения.

После подачи напряжения на схему происходит возбуждение ДПТ, а аппараты схемы остаются в исходном положении. Пуск ДПТ осуществляется в одну ступень нажатием кнопки SB1

Рис.2

При пуске и работе двигателя контактор торможения КМ2 подключен размыкающим контактом КМ:2.

Динамическое торможение осуществляется нажатием кнопки SB2 (STOP) контактор КМ1 потеряв питание, отключает контактом КМ:1 цепь якоря ДПТ от сети и замыкает контактом КМ:2 цепь катушки контактора КМ2.

Контактор КМ2 срабатывает и подключает контактом КМ2:1 к цепи якоря ДПТ резистор динамического напряжения R2, а размыкающим контактом КМ2:2 блокирует цепь катушки линейного контактора КМ от ошибочного включения.

Динамическое торможение ДПТ длится до тех пор, пока ЭДС ДПТ не уменьшается до напряжения отпускания тормозного контактора КМ2, когда он отключается схема вернётся в исходное положение.

Автоматизации управления ЭП в функции угловой скорости в качестве датчиков угловой скорости двигателя ЭП используют так же пристраиваемые и встраиваемые тахогенераторы, импульсные электромагнитные и оптические датчики, вращающиеся путевые выключатели. В частности, контроль угловой скорости ЭП асинхронных с фазовым ротором и синхронных можно осуществлять электромагнитными реле частоты или напряжения. Их включают в электрическую цепь обмотки ротора скольжение (частота, напряжение которого, а соответственно и угловая скорость линейно связана

Автоматизация управления ЭП в функции тока.

Она основана на использовании электромагнитных реле минимального или максимального тока, которые коммутируют цепи катушек ускорительных контакторов в момент увеличения или уменьшения тока двигателя до заданного значения. Указанный принцип автоматизации широко применяют в устройствах максимальной и минимальной токовой защиты ЭП и при управлении ЭП в пусковых и тормозных режимах.

На рис.3 приведена принципиальная электрическая схема автоматического управления резисторным пуском трёхфазного АД с фазным ротором в функции тока.

Рис.3

После включения автоматического выключателя QF пуск двигателя определяет нажатием кнопки SB1. Включается линейный контактор KM1 и замыкающим контактом KM1:1 становится на самопитание. Главными замыкающими контактами KM1 статорная обмотка АД подключается к сети. Замыкающим контактом KM1:2 включается промежуточное (блокировочное) реле напряжения KV, которое необходимо для создания на следующем узле схемы управления некоторой задержки времени в подаче питания, достаточной для размыкания контактов KA1 и KA2 токовых реле под действием броска пускового тока двигателя. При разгоне будет происходить снижение тока двигателя, и при определённом его значении первым отпустит якорь токовое реле KA1. Замкнувшимся контактом KA1 оно включит контактор ускорения KM2, который контактом KM2:1 становиться на самопитание, а контактами KM2:2 и KM2:3 шунтирует первую ступень пусковых резисторов. Пусковой ток возрастает, а затем по мере дальнейшего разгона двигателя уменьшается до значения, достаточного для отпускания якоря токового реле KA2 и срабатывания последнего контактора ускорения KM3, который контактом KM3:1 становится на самопитание, а контактами KM3:2 и KM3:3 накоротко замыкает обмотку ротора АД. На этом процесс пуска завершается и двигатель выходит на естественную механическую характеристику. Отключение двигателя и возврат схемы в исходное состояние осуществляется кнопкой SB2 ”Стоп”. Защиту от К.З. предусматривают автоматическим выключателем QF, от перегрузки – тепловым реле FP. Цепи управления защищены от коротких замыканий плавкими предохранителями FU1 и FU2.

Автоматизация управления ЭП в функции времени.

Такая автоматизация получила наибольшее распространение. Преимущества:

  • Исключение возможности работы двигателя с неполной частотой вращения (причём опасность, связанная с возможным резким возрастанием нагрузки, устраняется применением максимальной токовой защиты, отключающей двигатель от сети при чрезмерных перегрузках).

  • Простота схемной реализации, надёжность в работе и возможность применения однотипных реле времени для ЭП постоянного и переменного тока независимо от их мощности.

На рис.4 приведена электрическая схема автоматического управления пуском АД с фазным ротором в функции времени.

Рис.4

В этой схеме в процессе пуска ускорительными контакторами KM2 … KM4 последовательно шунтируется три ступени R1, R2 и R3 трёхфазного пускового резистора. Шунтирование ступеней пускового резистора происходит через определённые промежутки времени сигналами от контактов КТ1-КТ3 механических реле времени пристроенных к линейному контактору КМ1 и к контакторам ускорения КМ2 и КМ3. Для пуска ЭП нажимают кнопку SB1, для отключения SB2.

Автоматическое управление в функции времени применяют в рабочих режимах, а также при торможении ЭП.

На рис.5 приведена схема управления прямым пуском и динамическим торможением АД с короткозамкнутым ротором.

Рис.5

Пуск осуществляется нажатием кнопки SB1, после чего срабатывает релейный контактор КМ, подключающий обмотку статора АД к напряжению сети. Одновременно с этим замыкание контакта КМ:3 вызовет срабатывание электрического реле времени КТ и замыкание его контакта в цепи тормозного контактора КМ1. Однако последний не срабатывает, т.к. перед этим в его цепи разомкнулся размыкающий контакт КМ:2.

Для остановки АД нажимают кнопку SB2; контактор КМ отключается и отключает главными контакторами двигатель из сети. Одновременно замыкаются вспомогательный контакт КМ:2, вызывающий срабатывание тормозного контактора КМ1, и размыкается КМ:3, обесточивающий обмотку реле времени для осуществления необходимой выдержки времени при динамическом торможении. Происходит динамическое торможение АД, т.к. в цепь обмотки статора подано через токоограничивающий резистор постоянное напряжение от выпрямителяUZ. Через задающий интервал времени, соответствующий продолжительности торможения АД, реле времени размыкает контакт КТ в цепи катушки тормозного контактора КМ1. Он отключается и схема возвращается в исходное состояние. Интенсивность динамичного торможения устанавливается токоограничивающим резистором , которым регулируется необходимый постоянный ток в обмотке статора АД. Одновременное включение контакторов КМ и КМ1 исключается за счёт блокировки цепей питания их катушек размыкающими КМ1:1 и КМ1:2.