книги / Электропривод, электрооборудование и основы управления

реле РУ2. Его контакты замыкаются и срабатывает контактор У2. Контакты У2 закорачивают секцию R2 и катушку РУЗ. Ток якоря снова скачком растет, а реле ВУЗ отпускается. По мере разгона ток постепенно уменьшается до / 2 и тогда заканчивается выдержка вре­ мени /3. Замыкаются контакты РУЗ, срабатывает контактор УЗ, его контакты закорачивают секцию РЗ, ток якоря скачком растет и двигатель выходит на естественную характеристику. Разгон продол­ жается до некоторой точки, соответствующей нагрузке на двигатель во время пуска. Пуск окончен.

Для остановки нажимаем кнопку КнС, контактор Л обесточива­ ется, его контакты размыкаются и якорь останавливается. Так как катушка РУ1 вновь оказывается включенной последовательно с яко­ рем, реле срабатывает, его контакты в линии 7 размыкаются, от­ пускаются и контакторы У 7, У2, УЗ. Если отключить переключатель ПП, то вся цепь обесточивается, реле РУ1 и РНТ отпускаются, а обмотка возбуждения замыкается на гасящий резистор. Такой способ подключения гасящего резистора более экономичен, так как во время работы двигателя по R r ток не протекает и не вызывает бесполезного нагрева.

При использовании реле времени в этой схеме предполагается, что нагрузка на двигатель во время пуска одинакова. Поэтому можно заранее рассчитать и совместить момент уменьшения тока до зна­ чения / 2 с моментом окончания выдержки времени. Если же пуск будет происходить каждый раз с разной нагрузкой, то такая схема неприемлема.

§ 10.4. Управление электродвигателем по системе Г— Д

Схема, показанная на рис. 10.4, позволяет запускать двигатель, регулировать его скорость, реверсировать и останавливать его без торможения. Схема содержит двигатель постоянного тока с незави­ симой обмоткой возбуждения ОВД в линии 7, генератор постоянного тока с обмоткой возбуждения ОВГ в линии 5. Генератор вращается от приводного двигателя, обычно асинхронного (на схеме не пока­ зан) . Якоря двигателя и генератора соединены напрямую через катушку защитного реле максимального тока. К щеткам генератора включаются параллельно две катушки реле РУ7 и РУ2, ток в кото­ рых ограничен резисторами Ryi и Т?У2. Реле РУ7 срабатывает при достижении ЭДС генератора величины, равной половине номиналь­ ного значения; реле РУ2 — при номинальной ЭДС. Контакты этих реле находятся в линиях 72, 14 и подключают катушки контакторов У2 и УЗ. Для защиты двигателя от разноса в случае обрыва обмотки возбуждения в линию 7 включается реле нулевого тока РНТ. Его контакты находятся в линии 7. Последовательно с ОВД включается экономический резистор Р э, который ограничивает ток возбуждения, когда якорь двигателя не вращается. Для улучшения гашения дуги при отключении цепи управления параллельно с ОВД включается гасящий резистор R r.д. Вентиль Вг.л не пропускает ток

151

через Яг.л при нормальной работе двигателя и начинает пропускать его при отключе­ нии ОВД от сети.

Последовательно с ОВГ включаются три резистора

В — секции R l, R2, R3 —

обмотка возбуждения генератора ОВГ — контакты В в линии 3 — «—» источника. Если же замыкаются контакты Я, то ток по ОВГ протекает в обратном направлении, поток возбуждения меняет свое направление, полярность ЭДС генератора, а следовательно, и направ­ ление вращения двигателя изменяются. Контактор гашения поля Г (линия 6) при срабатывании размыкает свои контакты в линии 3 и отключает цепь якоря от цепи возбуждения, а при отпускании под­ ключает ее к ОВГ и к резистору R r.r Энергия магнитного поля, запасенная в цепи якоря, переходит в нем в тепловую.

Управление двигателем осуществляется с помощью командоконтроллера КК, имеющего пять пар контактов и семь положений: три вправо, три влево и одно нулевое. Точки, стоящие на пунктирных линиях под каждой парой контактов, означают, что эта пара замы­ кается в каком-либо положении рукоятки. Например, контакты К1 замкнуты в нулевом положении, контакты К 2—в трех правых поло­ жениях, контакты КЗ — в трех левых положениях, контакты К4 — во втором и третьем положениях, а К5 — только в третьих положе­ ниях как вправо, так и влево. Реле нулевого положения PH в линии 7 срабатывает только тогда, когда рукоятка командоконтроллера КК находится в нулевом положении. Его контакты в линии 10 при этом замыкаются и шунтируют контакты К1, подготавливая к работе линии 8— 14 при любых других положениях рукоятки КК. Контакто­ ры В и Н в линиях 8 и 9 управляют работой двигателя вперед или назад. Их контакты в линии 1 закорачивают резистор Яэ и обеспе­

152

чивают полный ток в ОВД в процессе вращения двигателя. Контакты В и Н в линии 6 подключают контактор Г, а в линии 10, замыкаясь, обеспечивают ток в линиях 11—14. Контакты В в линии 9 при сраба­ тывании контактора размыкаются, дублируя разрыв линии 9, а кон­ такты Н в линии 8 дублируют разрыв этой линии.

Для ускорения пуска двигателя требуется быстрое возбуждение генератора, что достигается повышенным током возбуждения в ОВГ. Если закоротить три секции (R1—R3), то потечет ток возбуж­ дения выше номинального. Если разомкнуть секцию R3, пойдет номинальный ток возбуждения. Если разомкнуть еще и секцию R2, то ток будет меньше номинального в два раза.

Рассмотрим взаимодействие всех аппаратов при пуске двигателя. Считаем, что приводной двигатель генератора вращается. Включаем автоматический выключатель АВ. Срабатывает РНТ и его контакты замыкаются. Рукоятка КК находится в нулевом положении, поэтому срабатывает PH и его контакты тоже замыкаются.

Ток в ОВД ограничен резистором R3, а ток в ОВГ отсутствует, так как мостик в линии 3 разомкнут, поэтому генератор не возбуж­ дается, а двигатель не вращается. Ставим КК в третье правое поло­ жение, замыкаются контакты К2, К4 и К5. Срабатывает контактор В, его контакты закорачивают резистор R * замыкаются в линии 3, в результате чего начинает проходить ток по ОВГ. Замыкаются контакты В в линии 6, срабатывает контактор Г и размыкает свои контакты. Размыкаются контакты В в линии 9 и замыкаются в ли­ нии 10, поэтому срабатывают контакторы ускорения У1, У2, УЗ; их контакты замыкаются. Ток в ОВГ получается повышенным, происхо­ дит форсирование возбуждения генератора. При достижении ЭДС генератора половины номинального значения срабатывает РУ /, его контакты в линии 12 размыкаются, но ток по линиям 13, 14 продол­ жает протекать по контактам К5. Процесс самовозбуждения генера­ тора продолжается. При достижении ЭДС номинального значения срабатывает РУ2, его контакты размыкаются, контактор УЗ отпуска­ ется и его контакты размыкаясь подключают к ОВГ форсировочную секцию R3. Ток возбуждения получается номинальным, ЭДС генера­ тора — номинальной, а скорость двигателя — наибольшей. Если необходимо получить меньшую скорость, то ставим КК из нулевого во второе положение. Тогда замыкаются контакты К1, КЗ, К4. Начало пуска происходит аналогично рассмотренному, но при дости­ жении ЭДС половины номинального значения и при срабатывании РУ1 контакты реле РУ1 размыкаются. Отпускаются контакторы У2 и УЗ, их контакты размыкаются, и секции R2, R3 ограничивают ток возбуждения до половины номинального значения. Процесс само­ возбуждения генератора заканчивается, ЭДС получается понижен­ ной и скорость двигателя — меньше номинальной в два раза. Если рукоятку КК поставить из нулевого положения в третье левое, то вместо контактов К2 замкнутся контакты КЗ. Процесс возбуждения получится аналогичный, но двигатель будет вращаться в обратную сторону, так как вместо контактора В срабатывает контактор Н.

Для остановки двигателя ставим КК в нулевое положение, тогда

153

него, увеличивается. Аналогично работают и остальные тиристоры: напряжение на выходе Uвы* возрастает и подается на якорь (на схеме не показан), скорость которого увеличивается. Диод Д7 предназначен для однополупериодного выпрямления тока, так как на управляющий электрод необходимо подавать сигнал положительной полярности. Диод Д1 дублирует это выпрямление, резистор R1 ограничивает ток управления тиристора.

Г Л А I А 11

СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

$ 11.1. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором в функции тока

Обмотка статора (рис. 11.1, а) включается в сеть через реле максимального тока РМ1 и РМ2. Их контакты в линии / соединены последовательно с катушкой контактора Л. Контакты контактора Л подключают статор к сети, шунтируют кнопку КнП и включают катушку блокировочного реле РБ в линии 2. В цепь ротора а) ^ ^ включены пусковые резисто­

ры R J —R3, а также катуш­ ки токовых реле РУ /, РУ2, РУЗ. Их контакты находятся в линиях 3, 4, 5. В этих же линиях стоят катушки кон­ такторов У /, У2, УЗ. Кон­ такты этих контакторов мо­ гут замыкать секции R I —R3. Цепь управления защищает­ ся предохранителями ПР.

Включаем пакетный вы­ ключатель ПВ, нажимаем кнопку КнП, срабатывает контактор Л. Его контакты подключают статор к сети и шунтируют кнопку КнП. Дви­ гатель начинает вращаться. По ротору протекает боль­ шой пусковой ток, под его действием срабатывают реле РУ/, РУ2, РУЗ. Их контакты размыкаются.

Замыкаются контакты Л в линии 2, срабатывает бло­ кировочное реле РБ и его контакты замыкаются. Таким образом, создается задержка по времени, необходимая для

155

того, чтобы успели разомкнуться контакты РУ 7, РУ2, РУЗ. По мере разгона ЭДС Е 2 в роторе уменьшается, уменьшается и ток в роторе от /, до 12. Первым отпускается реле РУ 7, у которого ток отпускания /от=/£, его контакты замыкаются и срабатывает контактор У 1 . Кон­ такты У 7 закорачивают секцию R 7, ток ротора скачком растет до 7, и по мере разгона уменьшается до 1'2. Отпускается реле РУ2, его кон­ такты в линии 4 замыкаются, и срабатывает контактор У2. Контак­ ты У2 закорачивают секцию R2, ток скачком растет до 1Хи постепенно уменьшается до Г2 . Отпускается реле РУЗ, его контакты в линии 5 замыкаются, срабатывает контактор УЗ, закорачивающий своими контактами последнюю секцию R3. Ток снова растет до 7,, двигатель выходит на естественную характеристику и разгоняется до некоторой точки, соответствующей нагрузке во время пуска. Блокировочные контакты У7, У2, УЗ дублируют замыкание контактов РУ 7, РУ2, РУЗ. Такое дублирование необходимо, так как после закорачивания секции R1 реле РУ7 может на короткое время сработать под дей­ ствием токов переходного процесса и тогда контакты РУ 7 разомкнут­ ся, что приведет к отпусканию контактора У7. Точно так же рабо­ тают контакты У2 и УЗ (рис. 11.1, б).

Для остановки двигателя нажимаем кнопку КнС, контактор Л отпускается, его контакты размыкаются и отключают статор от сети. Одновременно размыкаются его блокировочные контакты, отпуска­ ется реле РБ, его контакты размыкаются и контакторы У7, У2, УЗ отпускаются. Контакты У1, У2, УЗ размыкаются, подготавливая цепь ротора к очередному пуску. Если в процессе работы двигателя возникнет короткое замыкание или перегрузка, то сработают реле

защиты РМ1 и РМ2: их контакты разомкнутся, что равносильно нажатию кнопки КнС.

§Динамическое торможение асинхронного двигателя

Для динамического торможения асинхронного двигателя статор отключают от ..сети и две его любые фазы подключают к сети по­ стоянного тока. При этом в статоре возникает постоянное магнитное

156

Нажимаем кнопку КнПу срабатывают контакторы Л и К. Главные контакты Л подключают статор к сети, а контакты К закорачивают тормозную секцию RT. Блокировочные контакты Л в линиях 2 и 3 замыкаются, срабатывает реле времени РВ, Его контакты в линии 4 замыкаются с выдержкой времени. За это время двигатель успевает разогнаться до некоторой скорости. Контактор У срабатывает, его главные контакты закорачивают пусковую секцию Ry в цепи ротора и двигатель выходит на естественную характеристику. Блокировочные контакты У в линии 5 замыкаются, шунтируя контакты РВ, а в ли­ нии 3 размыкаются. Реле РВ отпускается, его контакты в линии 4 размыкаются, но катушка контактора У продолжает питаться через свои блокировочные контакты. Пуск окончен.

Для остановки двигателя нажимаем кнопку КнС, ее контакты в линии 1 размыкаются, а в линии б замыкаются. При этом отпус­ каются контакторы Л, К и У, их контакты размыкаются. Статор отключается от сети, а в цепь ротора подключаются резисторы R y к Rt. Контакты кнопки КнС в линии б замыкаются, срабатывает промежуточное реле РП в линии 7, его контакты в линии б замыка­ ются и срабатывает контактор Т. Главные контакты Т замыкаются, создавая противовключение статора. Блокировочные контакты Г в линии 7 замыкаются, шунтируя контакты кнопки КнС в линии б. Начинается торможение противовключением, ток ротора ограничен резисторами R u и Rr. Когда ротор остановится, реле скорости PC разомкнет свои контакты в линии 7, отпускается реле РЛ, его кон­ такты размыкаются и контактор Т. отпускается. Контакты Т отклю­ чают статор от сети. Торможение окончено. Для исключения одно­ временного срабатывания двух контакторов Л и Т предусмотрена электрическая блокировка. В линии б стоят размыкающие контак­ ты Л, а в линии 1 — размыкающие контакты Г. Чтобы двигатель не начал вращаться в обратную сторону, необходимо точно разомкнуть Контакты Г. Это достигается регулировкой скорости отпускания реле PC.

158

тили. Угол открывания тиристоров можно регулировать с помощью подачи сигнала, снимаемого с резисторов R1—R3. Они включе­ ны во вторичную обмотку трансформатора последовательно с

нулевым проводом. Подмагничивающие обмотки дросселей ОП соединены последовательно и питаются от источника постоянно­ го тока через делитель напряжения Ry. Диоды Д 1 — ДЗ создают однополупериодное выпрямление так, что положительная полуволна напряжения, снимаемая с R1 — R3, подается на управляющие элект-

. роды тиристоров 77, Г2, ТЗ.

С помощью делителя напряжения Ry можно увеличивать ток через подмагничивающие обмотки ОП. Тогда возрастает насыщение сердечников и уменьшается индуктивное сопротивление X L рабочих обмоток дросселей, ток в них увеличивается и возрастает падение напряжение на R 1—R3. Чем больше это напряжение, тем меньше •угол открывания тиристоров а, тем раньше открываются тиристоры, больший ток проходит по ротору, создается больший момент и ско­ рость двигателя увеличивается.

Диоды D4—D6 дублируют выпрямление управляющего сигнала, а резисторы R4—R6 ограничивают ток управления. Конденсаторы С1—СЗ выравнивают время открывания тиристоров. Это выравнива­ ние необходимо, так как в противном случае один тиристор откро­ ется раньше другого и по ротору потекут несимметричные токи, которые вызовут электромагнитный момент обратного направления, отчего работа двигателя ухудшится.

Г Л А В А 12

ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ $ 12.1. Общие сведения о замкнутых системах

Рассмотренные выше схемы управления двигателями постоянного и переменного тока — это разомкнутые системы. Они не предусмат­ ривают обратного влияния выходной величины на входную, напри­ мер частоты вращения якоря на входные величины, такие, как напря­ жение на якоре или ток возбуждения. С помощью разомкнутых систем можно запустить двигатель, реверсировать, регулировать скорость, останавливать, воздействуя вручную на кнопки или другие командоаппараты. В промышленных условиях чаще требуются более сложные режимы, ^например поддерживать скорость вращения постоянной или изменять ее по определенному, заранее заданному закону. Такую задачу могут выполнять только замкнутые системы с применением обратных связей.

На рис. 12.1, а показана схема стабилизации ЭДС генератора. С увеличением нагрузки на генератор напряжение на его зажимах уменьшается. Чтобы поддержать напряжение на заданном уровне, применяют обратную связь, построенную на электромашинном уси­ лителе. Генератор вращается от приводного двигателя Mi, а якорь ЭМУ — от двигателя М2. Якорь ЭМУ питает обмотку возбуждения генератора ОВГ. Задающая обмотка 0 3 подключена к источнику

159