при	номинальном	магнитном потоке из–за ухудшения условий
коммутации, то токи втягивания IВТ и отпадания IОТП реле KA, меньше
токов	переключения	I1 и I2 при пуске с номинальным магнитным
потоком (рис. 1.14.б).

а)

б)

Рис. 1.14. Схема управления пуском в функции тока ослаблением магнитного потока (а) и переходные процессы (б)

Срабатывание реле KA приводит к включению резистора Rдоб в цепь обмотки возбуждения, увеличению магнитного потока (ЭДС двигателя) и снижению тока якоря. При снижении тока якоря до величины тока отпадания реле KA, реле отключается, что приводит к шунтированию Rдоб, уменьшению тока возбуждения (магнитного потока), дальнейшему росту скорости двигателя и увеличению тока якоря. Таким образом, реле KA работает в вибрационном режиме (рис. 1.14.б) до тех пор, пока бросок тока при ослаблении магнитного потока не будет превышать величины тока втягивания реле KA и двигатель не выйдет на характеристику при ослабленном магнитном потоке и повышенной скорости вращения. В данном случае пуск двигателя до повышенной скорости происходит при контроле величины якорного тока посредством реле тока KA. Чтобы снизить ширину токового коридора, реле KA выполняют с максимально возможным коэффициентом возврата (отношение тока отпадания к току втягивания), равным 0,8…0,85.

1.6. Пример изучения работы схемы управления электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения

Принципиальная электрическая схема управления электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения представлена на рис.1.15. Схема силовой цепи обеспечивает реверсивный режим работы двигателя (контакты контакторов

38

направления «Вперед» KMВ и «Назад» KMН), пуск в две ступени в функции времени (реле времени KT1 и KT2, контакторы ускорения KM1

иKM2) и режим торможения противовключением в функции скорости (реле противовключения для направления «Вперед» KVВ и «Назад» KVН

иконтактор противовключения KMП).

Рис. 1.15. Схема управления пуском двигателя в две ступени с торможением противовключением

В исходном нулевом положении рукоятки командоаппарата SA в цепи управления ток протекает через катушки реле времени KT1 и KT2, через размыкающие контакты контакторов KMП и KM1, которые замкнуты, т.к. в катушках этих контакторов ток не протекает. Поэтому контакты KT1 и KT2 разомкнуты, предотвращая включение контакторов KM1 и KM2 и обеспечивая включение пусковых резисторов R1 и R2 в якорной цепи.

При переводе рукоятки командоаппарата в положение В («Вперед») замыкается верхний контакт SA и получает питание катушка контактора KMВ, контактор срабатывает и подключает к якорю двигателя напряжение силовой цепи и подключает катушку реле противовключения KVВ. Напряжение на катушке KVВ при неподвижном

39

двигателе достаточно для его срабатывания (рис.1.10 т. a) и реле втягивается, его контакт в цепи катушки контактора противовключения замыкается и контактор KMП срабатывает, шунтируя резистор противовключения Rпв в якорной цепи двигателя. Двигатель начинает разгон по реостатной характеристике 1 (рис. 1.3). Контакт KMП в цепи катушки реле времени KT1 размыкается и реле KT1 начинает отсчет выдержки времени, после которой контакт KT1 замыкается и ток протекает через катушку KM1. Контакт КМ1 шунтирует пусковой резистор R1 в якорной цепи двигателя, в результате чего двигатель переходит на реостатную характеристику 2 и продолжает разгон по этой характеристике. Контакт KM1 в цепи катушки реле времени KT2 размыкается и реле KT2 начинает отсчет выдержки времени. После этого контакт реле KT2 в цепи к атушки KM2 замыкается и срабатывает контактор KM2, шунтируя пусковой резистор R2 в якорной цепи двигателя, переводя двигатель на естественную характеристику. Двигатель разгоняется до скорости, определяемой величиной нагрузки Iс.

Для осуществления реверса двигателя рукоятку командоаппарата SA переводят в положение Н («Назад»). В результате чего верхний контакт SA размыкается, отключая катушку KMВ, поэтому двигатель отключается от сети, отключается реле KVВ, которое отключает контактор противовключения KMП, размыкающий контакт KMП замыкается и запитывает катушку реле времени KT1, которое размыкает свой контакт и снимает напряжение с катушек KM1 и KM2, размыкающий контакт KM1 подает питание на катушку реле времени KT2, которое срабатывает и размыкает свой контакт в цепи катушки контактора KM2. Таким образом, в якорной цепи двигателя введены пусковые резисторы R1 и R2 и резистор противовключения Rпв. При замыкании нижнего контакта SA получает питание контактор KMН, который своими контактами в силовой цепи изменяет полярность подводимого к двигателю напряжения и подключает катушку реле противовключения для направления «Назад» KVН. Напряжение на катушке реле KVН близко к нулю (рис. 1.10), поэтому реле не срабатывает и его контакт в цепи контактора KMП разомкнут. Двигатель тормозится с введенными резисторами R1, R2 и Rпв (т.2 – т.3 на рис. 1.10). При достижении величины напряжения срабатывания реле KVН втягивается, его контакт в цепи катушки контактора KMП замыкается, контактор KMП срабатывает и шунтирует резистор противовключения Rпв в якорной цепи двигателя, выводя двигатель на реостатную характеристику (т. 4 на рис. 1.10). Затем происходит пуск двигателя в две ступени в функции времени, аналогично пуску в направлении «Вперед».

40

1.7. Защиты в схемах электропривода

Нормальная эксплуатация электроустановок и электрооборудования возможна при правильной организации их защиты в аварийных режимах. Защитой называют аппарат или узел схемы, который отключает электропривод после возникновения в нем каких – либо аварийных режимов. Аварийными режимами в электрических цепях двигателя могут быть: короткие замыкания, кратковременные и длительные перегрузки по току двигателя, перебои в электроснабжении, недопустимое снижение напряжения в сети и др. Аварийными режимами для механической части электропривода могут быть: заклинивание механизма, расцепление рабочего органа (РО) с валом двигателя, превышение допустимой скорости двигателя или РО, выход РО за пределы зоны допустимых перемещений.

В электроприводах постоянного и переменного тока применяют следующие основные виды защит:

Максимально – токовая защита обеспечивает немедленное отключение силовой цепи при возникновении недопустимо больших токов (при коротких замыканиях).

В силовых цепях эта защита осуществляется (рис.1.16 – 1.18):

-плавкими предохранителями;

-автоматическими выключателями;

-максимально – токовыми реле

Рис.1.16. Максимально – токовая защита плавкими предохранителями FU двигателей переменного (а) и постоянного (б)

тока

41

Рис.1.17. Максимально – токовая защита двигателей переменного (а) и постоянного (б) тока автоматами QF

Ток плавкой вставки в предохранителях и ток уставки автомата или максимально – токового реле выбирают для асинхронных короткозамкнутых двигателей из следующих условий:

-при нормальном пуске (время пуска менее 5 с) Iвсн ≥0,4 Iп;

-при тяжелом пуске (время пуска более 10 с) ток плавкой вставки равен Iвсн≥(0,5…0,6)Iп;

-независимо от условий пуска Iвсн = (1,3…1,5)Iп,

-где Iп – пусковой ток двигателя.

Для асинхронных двигателей с контактными кольцами (с фазным ротором) и двигателей постоянного тока номинальный ток плавкой вставки принимается равным Iвсн = (1,0…1,25)Iндв, Iвсн = (1,2…1,3)Iп.

Рис.1.18. Максимально – токовая защита двигателей переменного (а) и постоянного (б) тока при помощи реле максимального тока FA с

42

воздействием на линейный контактор KM (в) и реле напряжения FV (г)

Минимально – токовая защита (при обрыве обмотки возбуждения) обеспечивает отключение двигателя от сети.

Эта защита осуществляется при помощи минимального токового реле KF, включенного в контролируемую цепь, как правило, в цепь обмотки возбуждения двигателя постоянного тока или синхронного

(рис.1.19,а).

При протекании в цепи номинального тока возбуждения, реле KF втянуто и его контакт в цепи катушки контактора KM замкнут, разрешая подключение двигателя к напряжению питающей сети.

При снижении тока в контролируемой цепи ниже значения тока уставки, реле KF отключается, его контакт в цепи катушки KM размыкается, КМ обесточивается, что приводит к отключению двигателя от сети.

Обрыв обмотки возбуждения в машинах постоянного тока может привести к недопустимому возрастанию якорного тока при работе под нагрузкой, или к недопустимому возрастанию угловой скорости вращения электродвигателя при работе на холостом ходу.

Рис.1.19. Схема защиты двигателя постоянного токаот «обрыва поля» (а) и превышения напряжения (б)

Защита от перенапряжения в обмотке возбуждения

необходима при отключении обмотки от сети. В этом случае из–за большой индуктивности обмотки возбуждения, может возникнуть ЭДС самоиндукции, значительно превышающая номинальную, что может привести к пробою изоляции обмотки. Для предотвращения этого режима обмотку обычно шунтируют разрядным резистором Rр, величина

43

сопротивления которого выбирается в 3 – 6 раз больше сопротивления обмотки возбуждения (рис.1.19,а). Для снижения потерь электрической энергии в цепь разрядного резистора включается диод V, предотвращающий протекание тока сети по резистору Rр.

Защита от превышения напряжения обеспечивает отключение двигателя от сети при увеличении напряжения более (10 – 15)% от номинального. При этом с помощью реле напряжения KV (рис.1.19,б) отключается от сети обмотка якоря двигателя.

Тепловая защита двигателя (защита от обрыва фазы) –

обеспечивает отключение двигателя от сети при длительной перегрузке его током, несколько превышающим номинальный.

При продолжительном режиме работы асинхронного двигателя используют два тепловых реле FP1 и FP2 (рис.1.20,а), или автоматические выключатели с тепловым расцепителем (рис.1.20,б). При повторно – кратковременном режиме работы асинхронного двигателя применяют два максимально – токовых реле FA1 и FA2 (рис.1.20,б), при этом реле FA3 служит для обеспечения максимально – токовой защиты. Для асинхронных двигателей используют два тепловых или максимально

– токовых реле в двух фазах, для машин постоянного тока – одно реле.

Рис.1.20. Тепловая защита с помощью тепловых (а) и максимально

– токовых (б) реле

Номинальный ток нагревательного элемента Iнэ теплового реле и теплового расцепителя автомата Iтр выбирают из условия Iнэ = Iтр ≈ Iндв.

44

В схему, показанную на рис.1.20,б вводится реле времени КТ, которое шунтирует контакты реле FA1 и FA2 во время пуска двигателя, т. к. пусковой ток значительно больше тока срабатывания реле FA1 и FA2. Ток уставки максимально – токовых реле FA1 и FA2 выбирают из условия:

I3ф < Iуст < I2ф,

где I2ф, I3ф – токи при работе двигателя на двух и трех фазах.

При обрыве одной из фаз асинхронного двигателя, он будет продолжать работу на двух фазах, но при этом возрастет потребляемый из сети ток, что вызовет срабатывание либо тепловых реле, либо максимально – токовых реле, приводящее к отключению двигателя от сети.

Защита от самозапуска (нулевая защита) обеспечивает отключение двигателя от сети при исчезновении или чрезмерном снижении напряжения сети. При кнопочном управлении (рис.1.21,а) защиту осуществляет контактор KM, который, отпадая, размыкает свой блокировочный контакт, шунтирующий кнопку SB2, и поэтому самовключения контактора не произойдет.

При управлении с помощью командоконтроллера используют реле минимального напряжения FV (рис.1.21,б), которое включается при нулевом положении командоконтроллера и шунтирует контакт SM0, обеспечивая работу схемы с нулевого начального положения.

Рис.1.21. Узлы схем нулевой защиты двигателейпеременного и постоянного тока с помощьюлинейного контактора КМ (а) и реле

напряжения FV (б)

45

Путевая (конечная) защита защищает производственный механизм от движения рабочего органа механизма далее конечного положения. Она осуществляется конечными (путевыми) выключателями (например, ограничение хода тележки мостового крана в направлении вперед и назад осуществляется двумя конечными выключателями, установленными на определенном расстоянии от конечного положения тележки с учетом выбега электропривода при торможении).

Контрольные вопросы:

1.Какие достоинства и недостатки присущи управлению пуско – тормозными режимами в функции тока?

2.Почему данный способ не имеет широкого применения на практике?

3.Как выполняется пуск двигателя выше основной скорости и контроле величины якорного тока?

4.Почему в схеме рис. 1.15 применяют два реле противовключения?

5.Приведите символьное описание работы схемы на рис.1.15

6.Что такое защита в схемах электропривода?

7.Какие аварийные режимы могут быть в электрических цепях электропривода?

8.Какие аварийные режимы могут возникнуть в механической части электропривода?

9.Как осуществляется максимально – токовая защита электропривода?

10.Как выбирается токовая уставка для асинхронных короткозамкнутых двигателей?

11.Как правильно выбрать предохранители для защиты двигателя постоянного тока?

12.С какой целью выполняется минимальная токовая защита?

13.Чем опасен обрыв обмотки возбуждения двигателя постоянного тока?

14.С какой целью применяют тепловую защиту электропривода?

15.Какие электрические аппараты применяют для осуществления тепловой защиты электропривода?

16.Как выполняется тепловая защита при повторно – кратковременном режиме работы?

17.Как реализуется защита от самозапуска электропривода?

46