Схеми контакторного управління та захисту двигунів - Школа для електрика все про електротехніку та
На рис.1, а зображено суміщену схему нереверсивного магнітного пускача . У ній розміщення елементів збігається з розміщенням в натурі, тобто всі елементи, що знаходяться в корпусі пускача, згруповані в лівій частині схеми, а станція кнопка з кнопками «Пуск» і «Стоп» показана в правій частині схеми.
Кнопкова станція зазвичай розміщується на певній відстані магнітного пускача. Для з'ясування принципу дії схеми керування двигуном зазвичай використовують розгорнуті (принципові) схеми (рис.1.б). Натискаючи на пускову кнопку SB2, замикають ланцюг котушки контактора КМ, яка включає три контакти силового ланцюга КМ двигуна. При цьому замикається блок-контакт КМ, включений паралельно пусковій кнопці SB2. Це дозволяє живити котушку КМ за відпущеної кнопки SB2.
Зупинка двигуна виконується натисканням кнопки SB1, при цьому котушка знеструмлюється та відпускає силові (головні) контакти та блок-контакт. При відпусканні кнопки SB1 ланцюг котушки КМ буде знеструмлений. Для повторного запуску двигуна необхідно знову натиснути кнопку SB2.
Ця схема забезпечує і так званий нульовий захист, тобто якщо напруга мережі зникне або знизиться до 50-60% номінального, то котушка КМ не утримає замкненими силові контакти КМ і двигун виявиться відключеним. При появі напруги або підвищенні до величини, близької до номінальної, не станеться мимовільного включення магнітного пускача. Для його увімкнення необхідно знову натиснути кнопку пуску.
Мал. 1. Схеми управління та захисту двигунів: а - суміщена і б - розгорнута схеми нереверсивногомагнітного пускача; в - захист двигуна запобіжниками та тепловими реле; г - схема станції управління потужним двигуном; д - нульовий захист проміжним реле
Захист двигуна від перегріву обмотки при тривалих навантаженнях виконується тепловими реле FR, а захист від великих перевантажень або коротких замикань здійснюється плавкими запобіжниками FU або автоматичними вимикачами QF (рис. 1, в). Для захисту від тривалих перевантажень використовуються два теплові реле, так як при одному реле у разі перегорання запобіжника, послідовно з яким включений нагрівальний елемент цього реле, двигун виявиться включеним в однофазну мережу і не буде захищений. Розмикаючі контакти цих реле включаються послідовно з котушкою пускача. При розмиканні одного з них відбувається відключення котушки КМ та зупинки двигуна, як при натисканні кнопки SB1.
Станція керування двигунами великої потужності наведена на рис. 1, г. Захист від коротких замикань забезпечується реле максимального струму КА1-КА3, захист від навантажень забезпечують теплові реле FR, включені через трансформатори струму. Котушка триполюсного контактора живиться постійним струмом. Для зменшення струму в котушці контактора після того, як він включиться в ланцюг, вводиться додатковий опір R, яке перед цим було закорочені контактом КМ, що розмикає.
У схемах ручного керування з кількома контролерами, пакетними вимикачами або іншими апаратами для забезпечення нульового захисту використовують проміжні реле (рис. 1, д). Для подачі напруги в ланцюг управління необхідно натиснути кнопку SB2, включивши тим самим проміжне реле, яке включає свій замикаючий контакт і сигнальну лампу HL, що вказує на наявність напруги в ланцюзі управління. Після відпускання кнопки SB2котушка реле буде заблокована, при цьому під напругою будуть ланцюги контролера SM1, пакетного перемикача SM і т. д. і котушки контакторів КМ1, КМ2 і т. д.
У розглянутих схемах контакти самоблокування потрібні при тривалій роботі двигунів. Часто в практиці двигун повинен працювати тільки в той період, поки натиснута пускова кнопка, наприклад, у вантажопідйомних механізмах. І тут у схемі управління відсутня кнопка «Стоп» (рис.2,а). Іноді необхідно забезпечити роботу приводу у двох режимах, тобто включити його короткочасно при налагодженні верстата або на тривалий період. Тоді при короткочасному натисканні на кнопку SB2 (рис.2. б) увімкнеться котушка контактора КМ і замкне контакт самоблокування КМ, двигун при цьому працюватиме при відпущеній кнопці SB2.
Мал. 2. Різновиди схем управління асинхронними двигунами: а - в поштовховому режимі; б і в - при тривалій роботі та поштовховому режимі; г - одночасне включення кількох двигунів; д - безступінчастий пуск двошвидкісного двигуна
Для налагоджувального режиму роботи двигуна натискають на кнопку SB3, її замикаючий контакт включає котушку контактора КМ, а контакт, що розмикає, розриває ланцюг самоблокування контактора. Дана схема має той недолік, що контакт кнопки SB3, що розмикає, може замкнутися раніше, ніж розімкнеться блок-контакт КМ і двигун не відключиться. Цього недоліку позбавлена схема, показана на рис.2, е.
Для тривалої роботи натисканням кнопки SB2 включають проміжне реле К. Один із контактів включає котушка контактора КМ, а інший одночасно блокує кнопку SB2, знеструмлюючи тим самим роботу двигуна з відпущеною пусковою кнопкою. Для налагоджувальних робіт натискають кнопку SB3 і утримують її необхідний час.
На рис.2, гпоказано схему пуску одночасно декількох двигунів від однієї пускової кнопки з використанням проміжного реле. Кнопкою SB2 включають реле, замикаючі контакти якого включають одночасно котушки контакторів КМ1, КМ2 і т. д. Зупинку одночасно всіх двигунів виконують кнопкою SB1. Для включення та відключення кожного двигуна окремо використовують відповідно кнопки SB3, SB4 та SB5, SB6 тощо.
Схема безступінчастого пуску двошвидкісного двообмотувального двигуна з короткозамкненим ротором зображена на рис. 2, д. Для пуску двигуна першій частоті обертання служить кнопка SB1, другого — SB2. Для запобігання одночасному включенню двигуна на дві частоти обертання обидві кнопки механічно блоковані.
Зблоковані пускові ланцюги та електрично. При спрацьовуванні, наприклад, котушки КМ1 розмикаючий контакт розриває ланцюг котушки КМ2, виключаючи можливість її включення. Для переходу на другу частоту обертання необхідно натиснути кнопку SB2, при цьому розривається ланцюг котушки КМ1 і вона відключається. Ланцюг котушки КМ2 отримує електроживлення і включає двигун на другу частоту обертання.
Реверсивне керування асинхронними двигунами виконують за допомогою двох контакторів (рис.3, а).
Рис.3. Схеми управління двигунами: а - реверсивним магнітним пускачем з механічним блокуванням; б - те ж з електричним блокуванням; в - поєднання варіантів а і б; г і д - пуску та реверсування малопотужних двигунів постійного струму
Контактор КМ1 використовують для включення двигуна вперед, а КМ2 назад. Для запобігання випадковому одночасному включенню обох контакторів, що призводить до короткого замикання, у схемі застосовують (див. рис.3, а) взаємне механічне блокування з двома розмикаючимиконтактами кнопок SB1 та SB2. Натискаючи кнопку SB1, включають ланцюг котушки КМ1 і відключають ланцюг котушки КМ2.
При одночасному натисканні кнопок SB1 та SB2 ланцюги котушок КМ1 та КМ2 розриваються і жоден із контакторів не ввімкнеться. Взаємне блокування здійснюється двома контактами, що розмикають КМ2 і КМ1, включеними в ланцюги відповідно котушок КМ1 і КМ2 (рис.3, б). Для реверсування двигуна в цій схемі необхідно натиснути кнопку SB.
Схема на рис.3, являє собою поєднання двох попередніх схем, тобто має подвійне блокування. Кнопкою SBI включається контактор КМ1, а ланцюг котушки контактора КМ2 розривається контактом кнопки SB1 і блок-контактом КМ1, що одночасно розмикається.
На рис.3, г і д зображені найпростіші схеми пуску та реверсування малопотужних двигунів послідовного збудження. Такі двигуни включаються до мережі без пускових реостатів. За схемою рис.3 г здійснюється пуск і реверсування двигуна послідовного збудження за допомогою двох проміжних реле. Реверсується двигун зміною напрямку струму в обмотці збудження LM. У двигунах з двома послідовними обмотками збудження, що створюють магнітні потоки протилежних напрямків, схема включення та реверсування має всього два замикаючі контакти (див. рис.3, д).
Як видно з розглянутих схем управління, найбільш просто здійснюється автоматизація процесу пуску та реверсу асинхронних двигунів із короткозамкненим ротором. У цьому випадку все управління при пуску зводиться до включення двигуна в мережу живлення, а при зупинці - до відключення його від мережі.
Більш складна автоматизація пуску, гальмування та зупинки асинхронних двигунів з фазною обмоткою ротора, асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором підвищеноїпотужності, двигунів постійного струму середньої та великої потужності, багатошвидкісних асинхронних двигунів при ступінчастому пуску, а також синхронних двигунів. Управління цими двигунами відбувається у функції часу, швидкості та струму.
Крім наведених випадків, керування двигунами може виконуватися і за принципом шляху, коли двигун пускається і гальмується при досягненні робочим органом певного положення у просторі. Системи, що виконують такі функції, називаються розімкненими, так як у них відсутній зворотний зв'язок між вихідною величиною та вхідною.