Site Loader

Содержание

Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Схема пуска асинхронного двигателя

Схема управления электродвигателем

Функциональная cхема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором изображена на рисунке 1.

Рис.1.Функциональная схема управления асинхронным двигателем.

Трёхфазный переменный ток подаётся на автоматический выключатель, который применяется для подключения трёхфазного асинхронного двигателя. В автоматическом выключателе помимо системы контактов, имеются комбинированные расцепители (тепловой и электромагнитный), что обеспечивает автоматическое отключение при длительной перегрузке и коротком замыкании. От автоматического выключателя питание подаётся на магнитный пускатель. Магнитный пускатель — аппарат для дистанционного управления двигателем. Он осуществляет пуск, остановку и защиту двигателя от перегрева и сильного снижения напряжения. Основная часть магнитного пускателя — трёхполюсный электромагнитный контактор. От магнитного пускателя управление передаётся трёхфазному асинхронному электродвигателю переменного тока. Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Он состоит из двух основных частей — статора — неподвижной части и ротора — вращающейся части. Статор имеет пазы, в которые укладывается трёхфазная статорная обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Эта обмотка предназначена для создания вращающего кругового магнитного поля. Вращение кругового магнитного поля обеспечивается сдвигом по фазе друг относительно друга каждой из трёх систем трёхфазного тока на угол, равный 120 градусам.

Обмотки статора для подключения к напряжению сети 220В соединены треугольником (Рис.8). В зависимости от типа обмотки ротора, машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. Несмотря на то, что двигатель с фазным ротором обладает лучшими пусковыми и регулировочными свойствами, двигатель с короткозамкнутым ротором проще и надёжнее в эксплуатации, а также дешевле. Я выбрал двигатель с короткозамкнутым ротором, так как в настоящее время большинство изготовляемых промышленностью двигателей являются двигателями с короткозамкнутым ротором. Обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса, в пазы ротора заливают под давлением горячий алюминий. Проводники обмотки ротора соединены, образуя трёхфазную систему. Двигатель приводит в движение вентилятор. Вентиляторы, применяемые на судах, различают в зависимости от создаваемого ими напора. Смонтированный в схеме вентилятор является вентилятором низкого давления. Обычно вентиляторы не регулируются и не реверсируются, поэтому их привод имеет простейшую схему управления, которая сводится к пуску, остановке и защите.

Принципиальная электрическая схема нереверсивного управления трёхфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором посредством автоматического выключателя и магнитного пускателя с двухполюсным тепловым реле представлена на рисунке 2.

От силового щита питание подаётся на автоматический выключатель с тепловыми и электромагнитными расцепителями максимального тока. Схема магнитного пускателя составлена с соблюдением рекомендуемых условных графических обозначений элементов схем автоматического управления двигателем. Здесь все элементы одного и того же аппарата обозначены одинаковыми буквами.

Рис.2.Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутой обмоткой ротора.

Так, главные замыкающие контакты линейного трёхполюсного контактора, находящиеся в силовой цепи, его катушка и вспомогательные замыкающие контакты, находящиеся в цепи управления, обозначены буквами КЛ. Нагревательные элементы теплового реле, включённые в силовую цепь, и остающиеся размыкающие контакты с ручным возвратом этого же реле в исходное положение, которые находятся в цепи управления, обозначены буквами РТ. При включенном трёхполюсном выключателе после нажатия пусковой кнопки КнП включается катушка линейного трёхполюсного контактора КЛ и его главные замыкающие контакты КЛ присоединяют обмотку статора трёхфазного асинхронного двигателя АД к питающей сети в результате чего ротор приходит во вращение. Одновременно замыкаются вспомогательные замыкающие контакты КЛ, шунтирующие пусковую кнопку КнП, что позволяет её отпустить. Нажатие остановочной кнопки КнС отключает цепь питания катушки КЛ, вследствие чего якорь контактора выпадает, главные замыкающие контакты КЛ размыкаются и обмотка статора двигателя отключается от питающей сети.

Основные элементы схемы и их назначение

Автоматический выключатель — аппарат для нечастой ручной коммутации электрических цепей и автоматической защиты их при коротких замыканиях и длительной перегрузке. Назначение автоматического выключателя, применённого в схеме, описано в таблице 1.

Таблица1. Область применения автоматического выключателя.

Как видно из таблицы 1 автомат не отключается при резком снижении напряжения, так как расцепитель минимального напряжения в применяемом автоматическом выключателе отсутствует. Защиту при значительном снижении или исчезновении напряжения питающей сети осуществляет магнитный пускатель.

Автоматы используют при напряжении до 660В на номинальные токи от 15 до 600А, в помещениях с нормальной окружающей средой, так как они не приспособлены для работы в средах с едкими парами и газами, во взрывоопасных и незащищённых от попадания воды местах. Автоматы необходимо не реже 1 раза в год осматривать, чистить, смазывать шарнирные механизмы приборным маслом. Для своей схемы я выбрал автоматический выключатель серии АП-50. Внешний вид автомата показан на рисунке 3.

1- кнопка выключения, 2-кнопка включения, 3- реле, 4-искрогасительные камеры, 5-пластмассовый кожух

Рис3. Внешний вид и устройство автомата АП-50.

Он предназначен для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания при U питающей сети до 500В, 50 гц на переменном токе, для ручного включения и отключения цепей, а главное для пуска и защиты трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Выключатель защищён пластмассовым кожухом. Наличие буквы Б в серии АП-50Б означает универсальное исполнение, при котором ввод и вывод проводов снизу и сверху через сальники типа СКВрт-33. Маркировка АП-50Б-3МТ означает наличие электромагнитных и тепловых расцепителей и число полюсов равное трём.

Магнитный пускатель — коммутационный аппарат дистанционного управления, для частых включений и отключений электрооборудования, которым управляют с помощью отдельно расположенной кнопки. Это устройство для пуска, остановки и защиты электродвигателей. Назначение магнитного пускателя, применённого в схеме, представлено в таблице 2.

Типовые схемы управления электроприводов с АД

АД с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. Схемы управления АД с фазным ротором средней и большой мощности должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора.

Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором приведена на рисунке 8.9.

Рис. 8.9. Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором

Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактораКМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.

В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FA). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1и КМ2).

Пуск двигателя при включенном автоматическом выключателе QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.

Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка SB3, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ1), после чего нажимается кнопка SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет направление вращения на противоположное, и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.

В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой скорости должна быть вновь нажата кнопка SB3, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка SB3 нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.

Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и наоборот.

Отметим, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании, как это может иметь место при установке предохранителей, а также он не требует замены элементов (как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки).

Схема управления АД, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени, приведена на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Схема пуска и динамического торможения АД

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1, после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.

Для остановки двигателя нажимается кнопка SB3, контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор Rт и переводу двигателя в режим динамического торможения.

Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.

Интенсивность динамического торможения регулируется резистором Rт, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.

Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.

Схема управления пуском и торможением противовключением АД с фазным ротором в функции ЭДС приведена на рисунке 8.11.


Рис. 8.11. Схема управления пуском и торможением противовключением АД

с фазным ротором

После подачи напряжения включается реле времени КТ, которое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМ3, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.

Включение двигателя производится нажатием кнопки SB1, после чего включается контактор КМ1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз YB растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения R д2 , а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ3, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор R д1 в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.

Управление торможением обеспечивает реле торможения KV, контролирующее уровень ЭДС (скорости) ротора. С помощью резистора R р оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0

Для осуществления торможения

двигателя нажимается сдвоенная кнопка SB2, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушки контактора КМ1. После этого двигатель отключается от сети и разрывается цепь питания контактора КМ4, и замыкается цепь питания реле КТ. В результате этого контакторы КМ3 и КМ4 отключаются, и в цепь ротора двигателя вводится сопротивление R д1 + R д2 .

Нажатие кнопки SB2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Двигатель переходит в режим торможения противовключением. Реле RY срабатывает и после отпускания кнопки SB2 будет обеспечивать питание контактора КМ2 через свой контакт и замыкающий контакт этого аппарата.

В конце торможения, когда скорость будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2. Последний, потеряв питание, отключит двигатель от сети, и схема придет в исходное положение. После отключения КМ2 тормоз УВ, потеряв питание, обеспечит фиксацию (торможение) вала двигателя.

На рисунке 8.12. приведена схема панели типа ПДУ 6220.

Панель типа ПДУ 6220 входит в состав нормализованной серии панелей управления двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором и обеспечивает пуск двигателей в две ступени и динамическое торможение по принципу времени.

При подаче на схему напряжений 220 В и переменного тока 380 В (замыкание рубильников QS 1 и QS 2 и автомата QF) включается реле времени КТ1, чем подготавливается двигатель к пуску с полным пусковым резистором в цепи ротора. Одновременно с этим, если рукоятка командоконтроллера находится в нулевой (средней) позиции и максимально-токовые реле FА1-FА3 не включены, включится реле защиты КV от понижения питающего напряжения и подготовит схему к работе.


Рис. 8.12. Схема панели типа ПДУ 6220

Пуск двигателя осуществляется по любой из двух искусственных характеристик или естественной характеристике, для чего рукоятка SА должна устанавливаться соответственно в положение 1, 2 или 3. При переводе рукоятки в любое из указанных положений SА включается линейный контактор КМ2, подключающий двигатель к сети, контактор управления тормозом КМ5, подключающий к сети катушку YА электромагнитного тормоза, который при этом растормаживает двигатель и реле времени КТ3, управляющее процессом динамического торможения. При переводе SА в положение 2 или 3 включаются контакторы ускорения КМ3 и КМ4, и двигатель начинает разгоняться.

Торможение двигателя происходит при переводе рукоятки SА в нулевое (среднее) положение. При этом отключатся контакторы КМ2 и КМ5 и включится контактор динамического торможения КМ1, который подключит двигатель к источнику постоянного тока. В результате этого будет идти интенсивный процесс комбинированного (механического и динамического) торможения двигателя, который закончится после отсчета реле КТ3 своей выдержки времени, соответствующей времени торможения.

Схема асинхронного электропривода с тиристорным пусковым устройством приведена на рисунке 8.13.


к ак

Рис. 8.13. Схема асинхронного ЭП
с тиристорным пусковым устройством

Эффективным методом формирования желаемых графиков изменения тока и момента двигателя в переходных режимах является регулирование напряжения на его статоре с помощью тиристорных пусковых устройств (ТПУ). Чаще всего это делается для ограничения тока и момента двигателя при пуске («мягкий» способ пуска), хотя с помощью этих устройств можно обеспечить и повышение момента двигателя при пуске («жесткий» способ пуска).

Тиристорное пусковое устройство включается между источником питания (сетью переменного тока) с напряжением U 1 и статором двигателя. В нереверсивном ТПУ его силовую часть образуют три пары встречно-параллельно включенных тиристоров VS1-VS6, управление которыми осуществляется импульсами напряжения, поступающими на них от системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Ограничение тока и момента осуществляется за счет снижения подводимого к двигателю напряжения, что достигается соответствующим изменением во времени угла управления тиристорами. Напряжение при пуске может изменяться по различным законам – линейно нарастать от нуля до сетевого, быть пониженным в течение всего времени пуска или изменяться по так называемому бустерному варианту, при котором для облегчения пуска двигателя на него вначале подается скачком некоторое напряжение, которое затем продолжает нарастать уже по линейному закону. В замкнутой системе может быть обеспечено и поддержание тока статора на заданном уровне.

8.6. Регулирование координат асинхронного двигателя
с помощью резисторов

Данный способ регулирования координат, называемый часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи АД (см. рис. 8.14). Он привлекает в первую очередь простотой своей реализации, отличаясь в то же время невысокими показателями качества регулирования и экономичностью.

Рис. 8.14. Схемы включения АД с фазным ротором (а)
и с короткозамкнутым ротором (б)

в цепь статора применяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента АД с короткозамкнутым ротором.

Все искусственные электромеханические характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холостого хода ω 0 при включении R 1д не изменяется, получаемые искусственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых (рис.8.15 а).


а) б)

Рис.8.15. Электромеханические (а) и механические (б) характеристики АД
при регулировании координат с помощью резисторов в цепи статора

Характеристики 2–4 расположены ниже естественной характеристики 1, построенной при R 1д = 0, причем большему значению R 1д соответствует больший наклон искусственных характеристик 2-4.

Механические характеристики АД представлены на рисунке 8.15 б.

Координаты точки экстремума М к и S к изменяются при варьировании R 1д , а именно: в соответствии с (8.15) и (8.16) при увеличении R 1д критический момент М к и критическое скольжение S к уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент.

В то же время искусственные механические характеристики (рис. 8.15б) мало пригодны при регулировании скорости АД: они обеспечивают небольшой диапазон изменения скорости; жесткость характеристик АД и его перегрузочная способность, характеризуемая критическим моментом, по мере увеличения R снижается; способ отличает и низкая экономичность. В силу этих недостатков регулирование скорости АД с помощью активных резисторов в цепи его статора применяется редко .

Включение добавочных резисторов R в цепь ротора применяется как с целью регулирования тока и момента АД, так и его скорости (рис. 8.14а).

Искусственные электромеханические характеристики при R 2д = var имеют вид, показанный на рисунке 8.15а, и могут использоваться для регулирования (ограничения) пускового тока I кз = I п .

Скорость идеального холостого хода АД ω 0 и максимальный (критический) момент двигателя М к в соответствии с остаются неизменными при регулировании R 2д , а критическое скольжение S к , как это следует из , изменяется.

Выполненный анализ позволяет построить естественную 1 (R 2д = 0) и искусственные 2–3 (R 2д3 > R 2д2 ) характеристики (рис. 8.16) и сделать заключение, что за счет изменения R 2д имеется возможность повышать пусковой момент АД вплоть до критического момента М к без снижения перегрузочной способности двигателя, что весьма важно при регулировании его скорости.


Рис. 8.16. Механические характеристики при различных сопротивлениях R 2д добавочного резистора в цепи ротора

В остальном рассматриваемый способ характеризуется такими же показателями, что и для ДПТ НВ. Диапазон регулирования скорости небольшой – около 2–3 – из-за снижения жесткости характеристик и роста потерь по мере его увеличения. Плавность регулирования скорости, которая изменяется только вниз от основной, определяется плавностью изменения добавочного резистора R 2д .

Затраты, связанные с созданием данной системы ЭП, невелики, так как для регулирования обычно используются простые и дешевые резисторов. В то же время эксплуатационные затраты оказываются значительными, поскольку велики потери в ПД.

С увеличением скольжения S возрастают потери в роторной цепи, поэтому реализация большого диапазона регулирования скорости приводит к значительным потерям энергии и снижению КПД ЭП.

Регулирование скорости этим способом осуществляется при небольшом диапазоне регулирования скорости или кратковременной работе на пониженных скоростях. Этот способ нашел широкое применение например, в ЭП подъемно-транспортных машин и механизмов.

Расчет сопротивления добавочного резистора R 2д может быть выполнен несколькими способами в зависимости от формы задания требуемой искусственной механической характеристики.

Если искусственная характеристика определена полностью, то сопротивление добавочного резистора (например, R 2д1 ) можно определить по выражению :

, (8.30)

где – сопротивление фазы ротора АД.

Если искусственная характеристика задана своей рабочей частью, то можно использовать метод отрезков, для чего на рисунке 8.16 проведена вертикальная линия, соответствующая номинальному моменту М ном , и отмечены характерные точки: а, b, c, d, e. Сопротивление искомого резистора R 2д1 определяется как

R 2д1 = R 2ном аb/ас, (8.31)

где номинальное сопротивление АД; ЭДС ротора при S = 1; номинальный ток ротора.

http://life-prog.ru/1_17774_tormoznie-rezhimi-ad.html

15.09.2014

Для управления асинхронными электродвигателями используются релейно-контакторные аппараты, которые реализуют типовые схемы пуска, реверса, торможения, остановки электропривода.
На базе типовых схем релейно-контакторного управления разрабатываются схемы управления электроприводами производственных механизмов. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется обычно при помощи магнитных пускателей. В данном случае магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока, двух встроенных в него электротепловых реле.
Простейшая схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Схема использует питание силовых цепей и цепей управления от источника одного и того же напряжения (рис. 4.9). Для повышения надежности работы релейных контакторных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, и для повышения безопасности эксплуатации применяются схемы с питанием цепей управления от источника пониженного напряжения.
Если рубильник S1 включен, то для пуска электродвигателя необходимо нажать на кнопку S2 («пуск»). При этом катушка контактора K1M получит питание, замкнутся главные контакты К1(1-3)М в силовой цепи и статор двигателя присоединится к сети. Электродвигатель начнет вращаться. Одновременно в цепи управления закроется замыкающий вспомогательный контакт K1A, шунтирующий кнопку S2 («пуск»), после чего эту кнопку не нужно удерживать в нажатом состоянии, так как цепь катушки контактора KlM остается замкнутой. Кнопка S2 с самовозвратом и за счет действия пружины возвращается в исходное разомкнутое состояние.

Для отключения электродвигателя от сети нажимается кнопка S3 («стоп»). Катушка контактора K1M обесточивается и замыкающие контакты K1(1-3)M отключают обмотки статора от сети. Одновременно размыкается вспомогательный контакт K1A. Схема приходит в исходное, нормальное состояние. Вращение электродвигателя прекращается.
Схема предусматривает защиту двигателя и цепи управления от коротких замыканий плавкими предохранителями F 1(1-3), защиту от перегрузки двигателя двумя электротепловыми реле F2(1-2). Пружинный привод контактов магнитного пускателя К 1(1-3)М, K1A на размыкание реализует так называемую нулевую защиту, которая при исчезновении или значительном снижении напряжения отключают двигатель от сети. После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет.
Более четкая защита от снижения или исчезновения напряжения может быть выполнена при помощи реле пониженного напряжения, катушка которого присоединяется к двум фазам силовой цепи, а его замыкающий контакт включен последовательно с катушкой контактора. В этих схемах вместо установки на вводе рубильников с предохранителями применяют воздушные автоматы.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием магнитного пускателя и воздушного автоматического выключателя. Автоматический выключатель F1 исключает возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это бывает при установке предохранителей (рис. 4.10). Нет необходимости заменять элементы в предохранителях при сгорании их плавкой вставки.


В схемах управления электродвигателями применяются автоматы с электромагнитными расцепителями либо с расцепителями электромагнитным и электротепловым. Расцепители электромагнитного типа характеризуются нерегулярной отсечкой, равной десятикратному току, и служат для защиты от токов короткого замыкания, Электротепловые расцепители обладают обратнозависимой характеристикой времени от тока. Так, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при 1,5-кратной нагрузке через 1 ч, а при 4-кратной — через 20 с. Электротепловые расцепители не защищают двигатель от перегрева при перегрузках на 20 — 30%, но могут защитить двигатель и силовую цепь от перегрева пусковым током при застопоривании приводного механизма. Поэтому для защиты электродвигателей от длительных перегрузок при использовании автомата с электротепловым расцепителем такого типа применяются дополнительные электротепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем. Многие выключатели, например АП-50, защищают электродвигатель одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузок. Принципы действия схем (см. рис. 4.9, 4.10) для пуска и останова аналогичны. Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков.
Схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с реверсивным магнитным пускателем. Эта схема применяется в случаях, когда необходимо изменять направления вращения электропривода (рис. 4.11), например в приводе электролебедок, рольгангов, механизмов подачи станков и т.д. Управление двигателями осуществляется реверсивным магнитным пускателем. Включение двигателя для вращения «вперед» осуществляется нажатием кнопки S1. Катушка контактора K1M будет под напряжением, и замыкающие главные контакты К1(1-3)M присоединят электродвигатель к сети. Для переключения электродвигателя необходимо нажать на кнопку S3 («стоп»), а затем на кнопку S2 («назад»), что вызовет отключение контактора K1M и включение контактора К2М. При этом, как видно из схемы, две фазы на статоре переключатся, т.е. произойдет реверс вращения электродвигателя. Во избежание короткого замыкания в цепи статора между первой и третьей фазой вследствие ошибочного одновременного нажатия на обе пусковые кнопки S1 и S2 реверсивные магнитные пускатели имеют рычажную механическую блокировку (на схеме не показана), которая препятствует втягиванию одного контактора, если включен другой. Для повышения надежности кроме механической блокировки в схеме предусмотрена электрическая блокировка, которая осуществляется при помощи размыкающих вспомогательных контактов К1А.2 и К2А.2. Обычно реверсивный магнитный пускатель состоит из двух контакторов, заключенных в один корпус.

В практике применяется также схема реверса асинхронных короткозамкнутых электродвигателей с использованием двух отдельных нереверсивных магнитных пускателей. Ho для устранения возможности короткого замыкания между первой и третьей фазой силовой цепи от одновременного включения обоих пускателей применяют двухцепные кнопки. Например, при нажатии кнопки S1 («вперед») цепь катушки контакторов K1M замыкается, а цепь катушки К2М при этом дополнительно размыкается. (Принцип действия двухцепных кнопок показан на рис. 4.12.) Реверс электродвигателей постоянного тока осуществляется изменением полярности напряжения силовой цепи.
Схема управления двухскоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Такая схема приведена на рис. 4.12. Привод может иметь две скорости. Пониженная скорость получается при соединении обмоток статора на треугольник, что осуществляется нажатием двухцепной кнопки S3 и включением контактора КЗ с замыканием трех силовых контактов К3. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и размыкается К3А — вспомогательный контакт в цепи катушки К4.

Повышенная скорость получается при соединении обмоток на двойную звезду, что реализуется нажатием двухцепной кнопки S4. При этом катушка контактора К3 обесточивается, контакты КЗ в силовой цепи размыкаются, размыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и замыкается вспомогательный контакт К3А в цепи катушки К4.
При дальнейшем нажатии (перемещении) кнопки S4 замыкается цепь катушки контактора К4, замыкаются пять контактов К4 в силовой цепи, обмотка статора будет подключена на двойную звезду. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К4А, шунтирующий кнопку S4 и размыкается вспомогательный контакт К4А в цепи катушки контактора К3. Обычно контакторы переменного тока имеют три силовых контакта, в схеме подключения статора на двойную звезду показано пять силовых контактов К4. В этом случае параллельно катушке контактора К4 включается катушка дополнительного контактора.
После предварительного соединения обмоток статора производится пуск двигателя при помощи контакторов K1 и К2 для вращения вперед или назад. Включение контакторов K1 или К2 осуществляется соответственно нажатием кнопки S1 или S2. Применение двухцепных кнопок позволяет осуществить дополнительную электрическую блокировку, исключающую одновременное включение контакторов K1 и К2, а также К3 и К4.
В схеме предусмотрена возможность переключения с одной скорости на другую при вращении электродвигателя вперед или назад без нажатия кнопки S5 («стоп»). При нажатии кнопки S5 катушки включенных контакторов обесточиваются и схема приходит в исходное, нормальное состояние.
Рассмотренная схема является основой построения схем управления электродвигателями двухскоростных транспортеров подачи раскряжевочных агрегатов, сортировочных конвейеров и т.п.
Рассмотрим вопросы торможения электродвигателей. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции. Для устранения этого явления в приводах с асинхронными электродвигателями в зависимости от их мощности и назначения применяется торможение противовключением, фрикционное торможение и динамическое торможение.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием торможения противовключением. Такая схема изображена на рис. 4.13. В схемах торможения противовключением используется реле контроля скорости (PKC) ЕМ, механически связанное с валом двигателя; его замыкающий контакт EA при определенной угловой скорости двигателя закрывается. При неподвижном роторе двигателя и скорости его вращения менее 10…15% от номинальной контакт реле EA разомкнут. Нажатием кнопки SI включается контактор K1M, замыкаются силовые контакты К1(1-3)M и двигатель пускается в ход, замыкается вспомогательный контакт K1A.1, шунтирующий кнопку S1. Размыкающий вспомогательный контакт А7А.2 одновременно разрывает цепь питания катушки контактора К2М, а несколько позднее с увеличением скорости вращения двигателя замыкается контакт реле скорости EA. Поэтому контактор К2М в этот период не включается.

Отключение электродвигателя от сети с торможением противовключением производится нажатием кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются силовые контакты К1(1-3)М, размыкается шунтирующий пусковую кнопку S1 вспомогательный контакт K1A.1. Одновременно замыкается размыкающий вспомогательный контакт К1А.2. При этом двигатель вращается по инерции и контакт реле EA замкнут, следовательно, катушка контактора К2А получит питание, замкнутся главные контакты К2(1-3)М, разомкнется вспомогательный контакт К2А в цепи катушки K1M. Обмотки статора будут подключены к сети на реверс вращения ротора. Ротор мгновенно затормаживается и при скорости вращения, близкой к нулю, контакт реле скорости EA размыкается, катушка контактора К2М обесточивается, главные контакты К2(1-3)М размыкаются, замыкается вспомогательный контакт К2А. Двигатель остановлен и отключен от сети. Схема будет в исходном положении.
Рассмотренная типовая схема торможения противовключением является основой построения схем управления электродвигателями станков заточки цепных, круглых, рамных пил, схем обрезных станков и др. Торможение противовключением обеспечивает жесткий, мгновенный останов привода и применяется обычно для электродвигателей небольшой мощности.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя грузоподъемного механизма. Такая схема представлена на рис. 4.14. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены.
На упрощенной схеме условно показан односторонний колодочный тормоз Tс пружинным приводом зажима тормозного шкива.

При пуске электродвигателя нажимается кнопка S1 («пуск»), катушка контактора K1M будет под напряжением, замкнутся три контакта К1(1-3)М в силовой цепи и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Электромагнит Y одновременно отведет колодочный тормоз от шкива и создаст деформацию пружины. Двигатель вращается расторможенным.
Нажатием кнопки S2 («стоп») обесточивается катушка контактора K1M, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита У отключаются от сети, колодочный тормоз с пружинным приводом жестко фиксирует ротор электродвигателя с механизмом подъема. Применение реверсивного магнитного пускателя дает возможность получить схему фрикционного торможения электропривода механизма и на подъем, и на опускание груза.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя станочного оборудования. Такая схема показана на рис. 4.15. В нормальном (отключенном) состоянии ротор электродвигателя расторможен под действием пружинного привода. Это позволяет проводить смену инструмента, наладку станка с легким поворотом приводного вала и ротора электродвигателя.

Электродвигатель подключается к сети при помощи кнопки S1, контакта K1A и силовых контактов К1(1-3)М. Остановка электропривода станка производится нажатием двухцепной кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Электродвигатель отключается от сети, продолжая вращаться по инерции.
При дальнейшем нажатии на кнопку S2 замыкается цепь катушки контактора К2М, замыкаются контакты К2(1-2)М, электромагнит Y затягивает колодочный тормоз. Кнопка S2 освобождается и принимает исходное положение, контактор К2М обесточивается, контакты К2(1-2)М размыкаются. Статор двигателя и электромагнит отключены от сети, привод остановлен и расторможен. Эта простейшая схема является базой разработки схем фрикционного торможения электродвигателей станочного оборудования, в которых учитывается необходимость реверса, защитных ограждений, сигнализации.
Схема управления асинхронным двигателем с использованием динамического торможения. Такая схема приведена на рис. 4.16. Динамическое торможение, в отличие от торможения противовключением и фрикционного метода, является плавным, мягким торможением. Включение электродвигателя в сеть осуществляется при нажатии кнопки SI («пуск»). Контактор K1M будет включен, замкнутся три главных контакта К1(1-3)М в силовой цепи, замкнется вспомогательный контакт K1А.1, разомкнется контакт К1А.2, замкнется контакт К1А.З, после чего включится реле времени Д1М и замкнет свой контакт РДТ в цепи катушки контактора К2М, которую несколько раньше разомкнул контакт К1А.2.

Отключение статора электродвигателя от сети переменного тока и торможение осуществляется нажатием кнопки S2 («стоп»). Контактор К1М теряет питание, главные контакты К1(1-3)М размыкаются, размыкаются вспомогательные контакты K1A.1, К1А.3, и замыкается контакт К1А.2. Катушка реле времени Д1M теряет питание, однако замыкающий контакт РДТ, будучи ранее замкнутым, разомкнется с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. При замыкании контакта К1А.2 катушка контактора К2М получит питание, разомкнется вспомогательный контакт блокировки К2А и замкнутся контакты К2(1-2)М. В обмотку статора подается постоянный ток. Обмотка создает неподвижный в пространстве магнитный поток. Во вращающемся по инерции роторе индуцируются ЭДС.
Взаимодействие токов ротора, вызванных этими ЭДС, с неподвижным магнитным потоком создает тормозной момент двигателя


где Mн — номинальный момент двигателя; nс — синхронная скорость двигателя; I»р — приведенный к статору ток ротора; R»р — полное активное сопротивление ротора, приведенное к статору; nд — относительная скорость двигателя, nд = n/nс.
После размыкания контакта реле времени РДТ схема приходит в исходное состояние, двигатель плавно останавливается. Для ограничения постоянного тока служит дополнительный резистор Rт. На базе этой схемы созданы схемы управления электродвигателями лесопильных рам, шпалорезных и других крупных круглопильных станков.
Схема тиристорного управления пуском и торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такая схема изображена на рис. 4.17. В типовой схеме разомкнутого управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в качестве силовых элементов, включенных в статорную цепь двигателя, используются тиристоры в сочетании с релейно-контактными аппаратами в цепи управления. Тиристоры выполняют роль силовых коммутаторов и, кроме того, легко позволяют осуществлять необходимый темп изменения напряжения на статоре двигателя регулированием угла включения тиристоров.

При пуске плавное изменение угла включения тиристоров дает возможность изменять приложенное к статору напряжение от нуля до номинального, тем самым ограничивать токи и момент двигателя. Схема содержит устройство динамического торможения в виде демпфирующего контура. Применение шунтирующего тиристора, замыкающего цепь тока между двумя фазами, приводит к увеличению постоянной составляющей тока, что создает достаточный тормозной момент в области высокой угловой скорости.
Рассмотрим типовую схему комплектного устройства, состоящего в силовой части из группы включенных встречно-параллельно тиристоров VS1…VS4 в фазах А и С и одного короткозамкнутого тиристора между фазами А и В — V5 для управления асинхронным двигателем М. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления.
Нажатием кнопки S1 включается реле K1M и К2М, на управляющие электроды тиристоров VS1…VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3M с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами реле К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети.
Для остановки двигателя нажимается кнопка S3, обесточивается релейная схема управления, тиристоры VS1…VS4 и напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счет энергии, запасенной конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры VS2 и VS5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение.
Сила тока, а следовательно, и время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема также имеет шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле K5M, которое своими контактами KS.3 и К5.4 включает тиристоры VS2 и VS5. В этом случае по фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле K5M и тиристоры VS2 и VS5; при этом на короткое время за счет энергии, запасенной в конденсаторе Сб, включается реле, которое своим контактом К6.2 включает тиристор VS3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота примерно на такой же угол результирующего вектора потока статора.
Шаг поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация пошагового режима работы двигателя проводится после его остановки, так как реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов K1.5, К4.1. Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.
Схема управления асинхронными электродвигателями с фазным ротором в функции времени. Такая схема представлена на рис. 4.18. Защита силовых цепей двигателя от токов короткого замыкания осуществляется с помощью реле максимального тока FI, F2, F3; защита от перегрузок — электротепловыми реле F4(1-2), нагревательные элементы которых включены через трансформаторы тока TT1, ТТ2. Цепи управления защищаются автоматическим выключателем F5, имеющим максимальную токовую защиту.
При включении рубильника SI и автоматического выключателя FS получит питание реле времени Д1М и замыкающие контакты его Д1А.1, Д1А.2 закроются, тем самым подготовится цепь включения реле времени Д2М и контактора K1M. Размыкающий контакт Д1А.3 разомкнется и выключит цепь катушек контакторов ускорения К2М, R3М, К4М.

При последующем нажатии кнопки S2 («пуск») через замкнувшийся ранее контакт Д1А.2 включится контактор K1M, замкнутся главные контакты К1(1-3) M в силовой цепи, в обмотку статора двигателя M будет подано напряжение. В обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы. Начинается пуск двигателя на первой реостатной характеристике. Одновременно закроется вспомогательный контакт K1A.3, шунтирующий пусковую кнопку, и замкнется контакт K1A.2, через который подается питание в цепь катушек реле времени Д2М, Д3М. Размыкающий вспомогательный контакт K1A.1 отключит цепь реле Д1М, которое отпускает якорь с выдержкой времени при отключении его катушки. Поэтому Д2М не сразу включится и его размыкающий контакт Д2А.1 будет открыт.
Следует отметить, что размыкающий контакт Д1А.З остается еще открытым; по истечении времени выдержки реле Д1М его замыкающий контакт Д1А.1 (а также Д1А.2) откроется, а размыкающий Д1А.З — закроется. В результате этих переключений в схеме управления включится контактор К2М и будет шунтирована первая пусковая ступень резистора — двигатель с первой реостатной характеристики перейдет на вторую, разогнавшись до большей угловой скорости. Кроме того, выключится реле времени Д2М и его размыкающий контакт с выдержкой времени Д2А.1 замкнет цепь катушки контактора К3М, который сработает и замкнет свои контакты К3(1-2)М, т.е. шунтируется вторая пусковая ступень резистора — двигатель переходит на третью реостатную характеристику.
Наконец, после размыкания с выдержкой времени замыкающего контакта Д2А.1 выключится реле Д3М — с выдержкой времени, на которое настроено реле Д3М (соответственно времени пуска двигателя на последней реостатной характеристике), замкнется его контакт Д3А.1, включится контактор К4М и замкнет свои контакты К4(1-3)М. Обмотка ротора будет замкнута накоротко и двигатель будет заканчивать свой разгон в соответствии с его естественной характеристикой. Этим и заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени Д1М, Д2М, Д3М.
Останов двигателя производится нажатием кнопки S3. Схема используется для привода механизмов, не требующих реверса, длительность торможения которых после отключения двигателя не имеет существенного значения. В частности, на базе этой схемы создаются схемы управления главным электродвигателем лесопильных рам.

Для управления силовым электрооборудованием в электрических цепях используют разнообразные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующие на коммутационные аппараты его включения и отключения или регулирования.

На рис.5.4 приведена принципиальная схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Данная схема широко используется на практике при управлении приводами насосов, вентиляторов и многих других.

Перед началом работы включают автоматический выключатель QF. При нажатии кнопки SВ2 включается пускатель КМ и запускается двигатель М. Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку SВ1, при этом отключаются пускатель КМ и двигатель М.

Рис.5.4. Схема включения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

При перегрузке электродвигателя М срабатывает электротепловое реле КК, размыкающее контакты КК:1 в цепи катушки КМ. Пускатель КМ отключается, двигатель М останавливается.

В общем случае схемы управления могут осуществлять торможение электропривода, его реверсирование, изменять частоту вращения и т.д. В каждом конкретном случае используется своя схема управления.

В системах управления электроприводами широко используются блокировочные связи. Блокировкой обеспечивают фиксацию определенного состояния или положения рабочих органов устройства или элементов схемы. Блокировка обеспечивает надежность работы привода, безопасность обслуживания, необходимую последовательность включения или отключения отдельных механизмов, а также ограничение перемещения механизмов или исполнительных органов в пределах рабочей зоны.

Различают механическую и электрическую блокировки.

Примером простейшей электрической блокировки, применяемой практически во всех схемах управления, является блокировка кнопки «Пуск» SB2 (рис. 5.4.) контактом КМ2. Блокировка этим контактом позволяет после включения двигателя кнопку SB2 отпустить, не прерывая цепи питания катушки магнитного пускателя КМ, которое идет через блокировочный контакт КМ2.

В схемах реверсирования электродвигателей (при обеспечении движения механизмов вперед-назад, вверх-вниз и т.д.), а также при торможении применяются реверсивные магнитные пускатели. Реверсивный магнитный пускатель состоит из двух нереверсивных. При работе реверсивного пускателя необходимо исключить возможность их одновременно включения. Для этого в схемах предусматриваются и электрическая, и механическая блокировки (рис. 5.5). Если реверсирование двигателя выполняется двумя нереверсивными магнитными пускателями, то роль электрической блокировки играют контакты КМ1:3 и КМ2:3, а механическая блокировка обеспечивается кнопками SВ2 и SВ3, каждая из которых состоит из двух контактов, связанных между собой механически. При этом один из контактов-замыкающий, другой — размыкающий (механическая блокировка).

Схема работает следующим образом. Предположим что при включении пускателя КМ1 двигатель М вращается по часовой стрелке и против часовой — при включении КМ2. При нажатии кнопки SВ3 сначала размыкающий контакт кнопки разорвет цепь питания пускателя КМ2 и только потом замыкающий контакт SВ3 замкнет цепь катушки КМ1.

Рис.5.5. Механическая и электрическая блокировки при реверсировании привода

Пускатель КМ1 включается, запускается с вращением по часовой стрелке двигатель М. Контакт КМ1:3 размыкается, осуществляя электрическую блокировку, т.е. пока включен КМ1, цепь питания пускателя КМ2 разомкнута и его нельзя включить. Для осуществления реверса двигателя необходимо его остановить кнопкой SВ1, а затем, нажав кнопку SВ2, запустить в обратную сторону. При нажатии SВ2 сначала размыкающим контактом SВ2 разрывается цепь питания катушки КМ1 и далее замыкается цепь питания катушки КМ2 (механическая блокировка). Пускатель КМ2 включается и реверсирует двигатель М. Контакт КМ2:3, размыкаясь, осуществляет электрическую блокировку пускателя КМ1.

Чаще реверсирование двигателя выполняется одним реверсивным магнитным пускателем. Такой пускатель состоит из двух простых пускателей, подвижные части которых между собой связаны механически с помощью устройства в виде коромысла. Такое устройство называется механической блокировкой, не позволяющей силовым контактом одного пускателя КМ1 одновременно замыкаться силовым контактам другого пускателя КМ2 (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Механическая блокировка «коромыслом» подвижных частей двух пускателей единого реверсивного магнитного пускателя

Электрическая схема управления реверсом двигателя при помощи двух простейших пускателей единого реверсивного магнитного пускателя такая же, как и электрическая схема управления реверсом двигателя с использованием двух нереверсивных магнитных пускателей (рис. 5.5), с применением в электрической схеме таких же электрических и механических блокировок.

При автоматизации электроприводов поточных линий, конвейеров и т.п. применяется электрическая блокировка, которая обеспечивает пуск электродвигателей линии в определенной последовательности (рис. 5.7). При такой схеме, например, включение второго двигателя М2 (рис. 5.7) возможно только после включения первого двигателя М1, включение двигателя М3 – после включения М2. Такая очередность пуска обеспечивается блокировочными контактами КМ1:3 и КМ2:3.

Рис.5.7. Схема последовательного включения двигателей

Пример 5.1. Используя электрическую схему (рис. 5.4) управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, необходимо включить в эту схему дополнительные контакты, обеспечивающие автоматическую остановку электродвигателя рабочего механизма в одной и в двух заданных точках.

Решение. Требование задачи обеспечить остановку электродвигателя в одной заданной точке может быть выполнено путевым выключателем SQ1 с нормально закрытым контактом, установленным последовательно с блок-контактом KM2, шунтирующим кнопку SB2. Для остановки электродвигателя рабочего механизма в двух заданных точках последовательно с контактом путевого выключателя SQ1 размещают контакт второго путевого выключателя SQ2. На рис. 5.8 приведены электрические схемы остановки электродвигателя в одной и в двух заданных точках. После пуска двигателя механизм приходит в движение и при достижении места остановки нажимает на путевой выключатель, например SQ1, и электродвигатель останавливается. После выполнения необходимой технологической операции вновь нажимаем на кнопку SB2, и механизм продолжает движение до следующего путевого выключателя SQ2, где технологическая операция заканчивается.

Рис. 5.8 К примеру 5.1

Пример 5.2. В электрическую схему (рис. 5.5) управления реверсом короткозамкнутого асинхронного двигателя с помощью блокировочных связей следует ввести элементы световой сигнализации для контроля направления вращения двигателя.

Решение. Схема световой сигнализации контроля направления вращения двигателя при реверсе, совмещённая со схемой управления реверсом двигателя, приведена на рис. 5.9. При вращении двигателя, например вправо, горит лампа HL1, включаемая контактом KM1.4 магнитного пускателя KM1, при этом лампа HL2 погашена, т.к. магнитный пускатель KM2 не включён. При вращении двигателя влево горит лампа HL2, включённая контактом KM2.4 магнитного пускателя KM2. Таким образом, лампа HL1 сигнализирует о вращении двигателя вправо, а лампа HL2 — о вращении двигателя влево. В результате блокировочными связями световая сигнализация обеспечивает контроль над направлением вращения двигателя при реверсе.

Рис. 5.9 К примеру 5.2

ВАЖНО! Перед подключением электродвигателя необходимо убедится в правильности в соответствии с его .

  1. Условные обозначения на схемах

(далее — пускатель) — коммутационный аппарат предназначенный для пуска и остановки двигателя. Управление пускателем осуществляется через электрическую катушку, которая выступает в качестве электромагнита, при подаче на катушку напряжения она воздействует электромагнитным полем на подвижные контакты пускателя которые замыкаются и включают электрическую цепь, и наоборот, при снятии напряжения с катушки пускателя — электромагнитное поле пропадает и контакты пускателя под действием пружины возвращаются в исходное положение размыкая цепь.

У магнитного пускателя есть силовые контакты предназначенные для коммутации цепей под нагрузкой и блок-контакты которые используются в цепях управления.

Контакты делятся на нормально-разомкнутые — контакты которые в своем нормальном положении, т.е. до подачи напряжения на катушку магнитного пускателя или до механического воздействия на них, находятся в разомкнутом состоянии и нормально-замкнутые — которые в своем нормальном положении находятся в замкнутом состоянии.

В новых магнитных пускателях имеется три силовых контакта и один нормально-разомкнутый блок-контакт. При необходимости наличия большего количества блок-контактов (например при сборке ), на магнитный пускатель сверху дополнительно устанавливается приставка с дополнительными блок-контактами (блок контактов) которая, как правило, имеет четыре дополнительных блок-контакта (к примеру два нармально-замкнутых и два нормально-разомкнутых).

Кнопки для управления электродвигателем входят в состав кнопочных постов, кнопочные посты могут быть однокнопочные, двухкнопочные, трехкнопочные и т.д.

Каждая кнопка кнопочного поста имеет по два контакта — один из них нормально-разомкнутый, а второй нормально-замкнутый, т.е. каждая из кнопок может использоваться как в качестве кнопки «Пуск» так и в качестве кнопки «Стоп».

  1. Схема прямого включения электродвигателя

Данная схема является самой простой схемой подключения электродвигателя, в ней отсутствует цепь управления, а включение и отключение электродвигателя осуществляется автоматическим выключателем.

Главными достоинствами данной схемы является дешевизна и простота сборки, к недостаткам же данной схемы можно отнести то, что автоматические выключатели не предназначены для частого коммутирования цепей это, в сочетании с пусковыми токами, приводит к значительному сокращению срока службы автомата, кроме того в данной схеме отсутствует возможность устройства дополнительной защиты электродвигателя.

  1. Схема подключения электродвигателя через магнитный пускатель

Эту схему так же часто называют схемой простого пуска электродвигателя , в ней, в отличии от предыдущей, кроме силовой цепи появляется так же цепь управления.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1, при отпускании кнопки SB-2 ее контакт снова размыкается, однако катушка магнитного пускателя при этом не обесточивается, т.к. ее питание теперь будет осуществляться через блок-контак KM-1.1 (т.е. блок-контак KM-1.1 шунтирует кнопку SB-2). Нажатие на кнопку SB-1 (кнопка «СТОП») приводит к разрыву цепи управления, обесточиванию катушки магнитного пускателя, что приводит к размыканию контактов магнитного пускателя и как следствие, к остановке электродвигателя.

  1. Реверсивная схема подключения электродвигателя (Как изменить направление вращения электродвигателя?)

Что бы поменять направление вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две питающие его фазы:

При необходимости частой смены направления вращения электродвигателя применяется :

В данной схеме применяется два магнитных пускателя (KM-1, KM-2) и трехкнопочный пост, магнитные поскатели применяемые в данной схеме кроме нормально-разомкнутого блок-контакта должны так же иметь и нормально замкнутый контакт.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК 1») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1 который шунтирует кнопку SB-2 и размыкает свой блок-контакт KM-1.2 который защищает электродвигатель от включения в обратную сторону (при нажатии кнопки SB-3) до его предварительной остановки, т.к. попытка запуска электродвигателя в обратную сторону без предварительного отключения пускателя KM-1 приведет к короткому замыканию. Что бы запустить электродвигатель в обратную сторону необходимо нажать кнопу «СТОП» (SB-1), а затем кнопку «ПУСК 2» (SB-3) которая запитает катушку магнитного пускателя KM-2 и запустит электродвигатель в обратную сторону.

10

Блоки управления

Блок управления асинхронным электродвигателем нерегулируемый нереверсивный (БНН).

Блок управления асинхронным электродвигателем нерегулируемый реверсивный (БНР) .

Блок управления асинхронным электродвигателем с пуском двигателя методом звезда-треугольник (БТЗ).

Блок автоматического ввода резерва (БАВР).

 

• Блоки рассчитаны для управления электродвигателями с номинальным током статора до 100А, при напряжении 380В переменного тока частотой 50 Гц.

 

Аппаратный состав.

В блоках в основном применяются отечественное оборудование:

• Автоматические выключатели типов АЕ1031, АЕ2036, АЕ2046, АЕ2056, ВА57-35;

• Магнитные пускатели типа ПМЛ1100…ПМЛ4100, ПМЛ1501…ПМЛ4500, ПМ12-100;

• Тепловые реле типа РТЛ, РТТ.

По требованию заказчика шкафы могут комплектоваться аппаратурой фирм ABB, Schneider, ИЭК и других.

 

 

Блоки управления, входящие в состав щита ЩУ-ЧЭ, можно разделить на три функциональные группы:

1. Блоки управления агрегатами (насосами, вентиляторами, задвижками). Блоки предназначены  непосредственно  для  управления  агрегатами  и  содержат  всю необходимую пускозащитную аппаратуру (автоматический выключатель, магнитный пускатель, тепловое реле). Блок устанавливается для каждого агрегата. К этим блокам относятся блоки БНН, БНР, БРП, БТЗ. Блоки БНН, БНР, БТЗ работают автономно, блок БРП требует подключения к блоку регулирования БПЧ. Блоки могут управлять агрегатом как в местном режиме (кнопками на лицевой панели или на выносном кнопочном посте), так и в дистанционном (автоматическом) режиме под управлением системы автоматизации теплового пункта (система автоматизации подключается к клеммнику цепей  управления  блока). Выбор  режима  управления  осуществляется переключателем на лицевой панели блока. Включение агрегата показывается лампой на лицевой панели.

2. Блок  регулирования — блок  БПЧ. Этот блок  предназначен  для  регулирования частоты вращения электродвигателей. Блок содержит электронный регулирующий прибор – преобразователь частоты,  силовую  коммутационную  аппаратуру  и логическое устройство, управляющее работой преобразователя частоты и магнитных пускателей, а также осуществляющие контроль за исправностью преобразователя.
Блок БПЧ работает совместно с блоками БРП. Блок регулирования  устанавливается один на группу насосных агрегатов. Блок обеспечивает работу насосного агрегата как в регулируемом режиме, так и в режиме прямого подключение к сети. Выбор режима производится как вручную переключателем на лицевой панели, так и автоматически при неисправности прибора регулирования. Режим работы агрегата отображается лампами на лицевой панели блока. Блоки регулирования не соединяются с системой автоматизации теплового пункта, все управляющие сигналы они получают от блоков управления (БРП). К блоку БПЧ производится подключение датчиков давления для обеспечения процесса регулирования давления.

3. Вспомогательные блоки. К этим блокам относится блок АВР. Устанавливается обычно в шкафу ШПЧ, один блок на весь тепловой пункт. Обеспечивает питанием систему автоматизации теплового пункта, пожарную электрозадвижку, цепи аварийного освещения.

Лицевая панель блоков

БПП, БРП, БТЗ

 

Лицевая панель блока БПЧ2

(на 2 насоса)

 

Блок  управления  асинхронным  электродвигателем  нерегулируемый  нереверсивный  (БНН) предназначен для управления механизмами с нереверсивными асинхронными электродвигателями (насосы, вентиляторы и т.п.). Блок обеспечивает защиту цепей электродвигателя от коротких замыканий (с помощью автоматического  выключателя)    и  защиту  от  перегрузки  по  току  (с  помощью  теплового  реле).  Блок обеспечивает управление электродвигателем в двух режимах – местном и дистанционном. В местном режиме  управление  осуществляется  от  кнопок  на  двери  щита,  в  дистанционном – от  системы автоматизации ЦТП.

Схема силовых

цепей блока

На переключателе выбора режима предусмотрен контакт, информирующий систему автоматизации ЦТП о выборе дистанционного режима управления. В схеме блока предусмотрено подключение выключателя безопасности, устанавливаемого рядом с управляемым электродвигателем.

Схема подключения блока для работы с прибором «Мастер»

Схема подключения блока для работы сприбором «Текон»

 

Блок  управления  асинхронным  электродвигателем  нерегулируемый  реверсивный  (БНР) предназначен  для  управления  механизмами  с  реверсивными  асинхронными  электродвигателями (электрозадвижки, регулирующие вентили и т.п.). Блок обеспечивает защиту цепей электродвигателя от коротких замыканий (с помощью автоматического выключателя)  и защиту от перегрузки по току (с помощью теплового реле). Блок обеспечивает управление электродвигателем в двух режимах – местном и дистанционном.  В  местном  режиме  управление  осуществляется  от  кнопок,  установленных  рядом  с управляемым  механизмом,  в  дистанционном – от  системы  автоматизации  ЦТП.  В  схеме  блока предусмотрена возможность подключения концевых выключателей, отключающих электродвигатель при достижении механизмом конечных положений. В схеме блока предусмотрено подключение выключателя безопасности, устанавливаемого рядом с управляемым электродвигателем.

Схема силовых цепей блока

Схема подключения блока для работы с прибором «Мастер», «Текон».

Для прибора «Мастер» клеммы 12 и 13 не используются.

Блок управления частотно-регулируемым электроприводом (БРП) предназначен для управления нереверсивными  асинхронными  электродвигателями  (насосы,  вентиляторы  и  т.п.)  с  возможностью регулирования  частоты  вращения  управляемого  электродвигателя.  Блок  предназначен  для  совместной работы  с  блоком  управления  преобразователем  частоты  (БПЧ).  Блок  обеспечивает  защиту  цепей электродвигателя  от  коротких  замыканий  (с  помощью  автоматического  выключателя)    и  защиту  от перегрузки по току (с помощью теплового реле), а также защиту цепей питания преобразователя частоты (с помощью  автоматического  выключателя).  Блок  обеспечивает  управление  электродвигателем  в  двух режимах – местном и дистанционном. В местном режиме управление осуществляется от кнопок на двери щита  (имеется  возможность включения  насоса  в  регулируемом  и  нерегулируемом  режиме),  в дистанционном – от  системы  автоматизации  ЦТП.  На  переключателе  выбора  режима  предусмотрен контакт, информирующий систему автоматизации ЦТП о выборе дистанционного режима управления. В схеме  блока предусмотрено  подключение  выключателя  безопасности,  устанавливаемого  рядом  с управляемым электродвигателем.

Схема силовых цепей блока

Схема подключения блока для

работы с прибором «Мастер»

Схема подключения блока для работы с

прибором «Текон»

Блок управления  преобразователем  частоты  (БПЧ) предназначен  для  регулирования  частоты вращения  асинхронного  электродвигателя  путем  изменения  величины  и  частоты  подаваемого  на электродвигатель напряжения. Блок устанавливается один на группу насосных агрегатов (ХВС, ГВС или ЦНО) и работает совместно с блоками управления частотно-регулируемым электроприводом (БРП). Блок обеспечивает  регулирование  частоты  электродвигателя  в  зависимости  от  давления  на  выходе  группы насосных агрегатов (ХВС, ГВС) или перепада давления на насосном агрегате (ЦНО). Задание требуемого давления (перепада) осуществляется с помощью цифро-аналогового задатчика, установленного на двери щита. В схеме блока предусмотрена возможность переключения электродвигателя в нерегулируемый режим при неисправности преобразователя частоты. Включение насоса в нерегулируемом режиме отображается лампой на двери щита.

Схема силовых цепей

блока БПЧ2 (на 2 насоса)

 

Схема подключения блока

БПЧ2 (на 2 насоса)

Схема силовых цепей блока

БПЧ3 (на 3 насоса)

Схема подключения блока БПЧ3 (на 3 насоса)

Для  насосов  ХВС,  ГВС,  пожарных  и  т.п.  устанавливается  один  датчик  давления  на  группу.  Он подключается к клеммам 21(+), 22(-) блока БПЧ2, 31(+), 32(-) блока БПЧ3.

Для  насосов  ЦНО  устанавливается  два  датчика  давления – на  входе  и  выходе  группы  насосных агрегатов. Датчик на выходе насосов подключается к клеммам 21(+), 22(-) блока БПЧ2, 31(+), 32(-) блока БПЧ3, датчик на входе насосов подключается к клеммам 23 (+), 24(-) блока БПЧ2, 33(+), 34(-) блока БПЧ3.

Блок  управления  асинхронным  электродвигателем  с  пуском  двигателя  методом  звезда-треугольник (БТЗ).

Схема силовых цепей

блока

Блок аналогичен блоку БНН, но имеет дополнительный магнитный пускатель, осуществляющий  перекоммутацию  обмоток  электродвигателя  со  звезды  на треугольник в процессе разгона через заданную выдержку времени (1..30сек).

Применяется для электродвигателей, рассчитанных на напряжение 380/660В — например, по требованию фирмы Grundfos, насосы мощностью 5,5кВт и более должны пускаться методом звезда-треугольник.

Схема подключения блока для работы с прибором «Мастер»

Схема подключения блока для работы с прибором «Текон»

Блок  автоматического  ввода  резерва  (БАВР) предназначен  для  автоматического  переключения нагрузки  на  резервный  ввод  при  неисправности  (исчезновение  напряжение,  обрыв  одной  из  фаз, неправильное чередование фаз) основного. Блок устанавливается в шкафу ШПЧ, в шкафах РШУ-1 и РШУ-2 устанавливаются автоматические выключатели, к которым подключают вводные линии блока.

Внешний вид блока

Блоки БНН и БРП имеют дополнительные исполнения:
• БНН-Т и БРП-Т — в типовые блоки добавлен модуль позисторной защиты (электронный блок, отключающий насос при перегреве термодатчика, встроенного в обмотки двигателя; применяется с насосами Grundfos).
• БНН-П и БРП-П — в типовые блоки добавлено устройство плавного пуска электродвигателя (для БРП — в цепь работы насоса от сети).
• БНН-ПТ и БРП-ПТ — в блоки добавлены и модуль позисторной защиты и устройство плавного пуска.

 

 Параметры блоков управления БНН, БРП и БНР приведены в таблице:

Типовой индекс Мощность подключаемого двигателя, кВт Номинальный ток, А Пределы регулирования теплового реле Автоматический выключатель Пускатель Тепловое реле
01 0,18 0,66 0,61-1 AE2036M 1,6А ПМЛ1100 РТЛ-1005
02 0,37  1,2  0,95-1,6 AE2036M  2А ПМЛ1100 РТЛ-1006
03 0,75  1,7  1,5-2,6  AE2036M 3,15А  ПМЛ1100  РТЛ-1007
03 1,5  3  2,4-4  AE2036M 4А  ПМЛ1100  РТЛ-1008
05 2,2  5  3,8-6  AE2036M 8А  ПМЛ1100  РТЛ-1010
06 3,0  6  5,5-8  AE2036M 8А  ПМЛ1100  РТЛ-1012
07 4,0  8  7-10  AE2036M 10А  ПМЛ1100  РТЛ-1014
08 5,5  11  9,5-14  AE2036M 16А  ПМЛ1100  РТЛ-1016
09 7,5  15  13-19  AE2036M 20А  ПМЛ2100  РТЛ-1021
10 11,0  21  18-25  AE2046M 31,5А  ПМЛ2100  РТЛ-1022
11 15,0  29  23-32  AE2046M 40А  ПМЛ3100  РТЛ-2053
12 18,5  36  30-41  AE2046M 50А ПМЛ3100 РТЛ-2055
13 22,0  43  38-52  AE2046M 63А  ПМЛ4100  РТЛ-2057
14 25,0  49  47-64  AE2046M 63А ПМЛ4100 РТЛ-2059
15 30,0  59  54-74  AE2056MM 80А  ПМЛ4100 РТЛ-2061
16 37,0  73  75

ВА57-35 100А

 ПМ 12-100  РТТ-ЗП
17 45,0  90  100 ВА57-35 125А  ПМ 12-100 РТТ-ЗП

 

В данной таблице указана пуско-защитная аппаратура отечественного производства.

Импульсные схемы управления электродвигателями — Энциклопедия по машиностроению XXL

При применении импульсной схемы управления электродвигателем, состоящей в периодическом включении и выключении последнего, имеется возможность изменять среднее число оборотов электродвигателя за счет вариации продолжительности его работы /раб и простоя 4р  [c.317]

ИМПУЛЬСНЫЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ  [c.107]

К электрическим Исполнительным устройствам относятся электродвигатели, электромагниты и электромагнитные муфты. Чаще всего применяются обычные электродвигатели переменного тока. В последнее время в схемах управления начинают широко применяться так называемые шаговые электродвигатели всевозможных конструкций наибольшее распространение имеют импульсные синхронные реактивные двигатели.  [c.33]


На рис. 24, в приведена одна из принципиальных схем импульсного управления током ротора асинхронного двигателя с контактными кольцами. Для приводов повторно-кратковременного режима работы, например кранов, большие возможности дает импульсный метод управления. Трехфазный ток ротора двигателя выпрямляется диодами Д, собранными по мостовой схеме, в постоянный ток, в цепи которого находится управляемый резистор Гу. Процессы ускорения и замедления регулируют попеременным замыканием накоротко и введением резистора Гу путем открывания и закрывания тиристора Т. Изменяя относительную продолжительность шунтирования тиристором Т резистора гу, с помощью обратной связи по электрической мощности ротора задают желаемый момент ускорения электродвигателя. Если применить обратную связь по частоте, то можно регулировать частоту вращения. Импульсный метод применяют также для управления процессом электрического торможения противовключением.  [c.55]

При изменении т от О до 1 среднее напряжение будет меняться от нуля до величины напряжения источника питания. В качестве примера рассмотрим две принципиальных схемы управления двигателем передвижения с применением импульсного метода регулирования (рис. 149, а, б). Работа схемы (рис. 149, а) начинается при открывании тиристора ВКУ . При этом плюс батареи подается через тиристор ВКУ[c.272]

На рис. 4.66 показана схема синхронизации вращения гидродвигателя с валом импульсного электродвигателя системы программного управления фрезерного станка. Конструкция разработана ЭНИМСом [42, 11].  [c.303]

У большинства машин с центробежным, кинематическим и принудительным возбуждением вибрации осуществлен привод от асинхронных электродвигателей, имеющих, как правило, короткозамкнутые роторы. Применяют различные способы плавного регулирования частоты таких двигателей, в том числе изменением напряжения, подаваемого на статор, изменением электрического тока в катушках дросселей насыщения, несимметрично подключенных к обмоткам статора, изменением частоты тока, питающего обмотки статора, применением каскадных схем включения и импульсного регулирования. От выбора способа регулирования может существенно зависеть эффективность работы системы автоматического управления вибрационной машиной.  [c.461]


Рассмотрены конструкц.ии, даны технические характеристики, методы расчета, рациональные области применения новых универсальных авто- и электропогрузчиков, погрузчиков с боковым выдвижным грузоподъемником, машин для трехсторонней перегрузки грузов, электротслсжек и тягачей. Обобщен и систематизирован опыт в области расчетов основных показателей, испытаний, повышения надежности, оценки уровня качества машин. Освещены вопросы применения гидравлического привода и импульсных схем управления электродвигателями.  [c.2]

Управлять скоростью таких двигателей можно с помощью элек-тромашинных усилителей, магнитных усилителей и различных электронных схем управления. Они подразделяются на линейные и импульсные. В импульсных схемах используют транзисторы, работающие в ключевом режиме, либо тиристоры (которые позволяют управлять не только малыми, но и значительными мощностями). В частности, появление тиристорных схем управления упрощает и делает более надежным силовой каскад в двухобмоточном варианте двигателя с последовательным возбуждением, особенно при его использовании в роботах-манипуляторах. В роботах-манипуляторах повышаются требования к компактности привода, к к. п. д., к точности и динамическим качествам движения в широком диапазоне скоростей (в том числе и при очень малых — ползучих — скоростях), к точной и надежной фиксации положений руки и т. п. Это обусловило создание нового типа электропривода — в виде единого компактного модуля — электродвигателя, редуктора и части корректирующих устройств (по край-  [c.319]

На рис. 160, а показана упрощенная схема управления токарным станком так называемой импульсной системой ЧПУ с шаговыми электродвигателями (ШЭДх и ШЭДа), которые при получении электрических сигналов-импульсов перемещают суппорт станка на один элементарный шаг в продольном (Snp) или в поперечном (5поп) направлениях.  [c.194]

Шаговый электродвигатель — это импульсный синхронный электродвигатель, преобразующий электрические управляющие сигналы в дискретные (шаговые) перемещения исполнительного органа станка. Шаговые электродвигатели широко применяют в приводах подач станков с числовым программным управлением. Схема шагового электродвигателя ШД5Д-1М представлена на рис. 3.8. Электродвигатель состоит из двух одинаковых секций статора 1 (рис. 3.8, а) и общего ротора 2. Каждая секция статора (рис. 3.8, б) имеет шесть зубчатых полюсов 1—6, взаимодействующих с зубчатым ротором 7, имеющим 20 зубцов. При этом зубцы каждого последующего полюса сдвинуты на 1/3 шага зубцов относительно предыдущего полюса, а обе секции статора сдвинуты относительно друг друга на 1/2 шага зубцов. Обмотки  [c.73]

Фиг. 16. Схема комбинированного импульсного управление с электродвигателем /—электромагнит, при получении команды освобождающий фиксатор 2 и отводящий опорный винт5 при этом непрерывно вращающийся двигатель./ отклоняется и через фрикционную пару колёс 5 6 вращает легко сменяемый барабан с наборными кулачками электроуправления 7, пока не выключится электромагнит.
На фиг. 79 представлена схема обратнойсвязи с импульсным датчиком трехкоординатного фрезерного станка модели 6441 БП (см. ниже) с программным управлением, при использовании которой обеспечивается связь по перемещению исполнительных органов станка. Движение от рейки 6 через зубчатое колесо 7 и редуктор 5 передается диску 4 (диаметром 150 мм и толщиной 1,5 мм), имеющему 262 радиальных паза шириной 0,5 мм и с шагом 2 мм. С левой стороны диска 4 находится осветительная лампа 2, ас правой два фотодиода 3 — ФД/ и ФД2, положение которых можно регулировать в направлении шага диска 4. Выборка люфтов в редукторе 5 и в реечной передаче производится моментным электродвигателем 1.  [c.199]
На троллейбусах до недавнего времени применялась только контактно-реостатная система управления и регулирования. Развитие силовой полупроводниковой техники, Применение выключаемых тиристоров позволили создать качественно новые системы управления режимами работы тяговых электродвигателей — бесконтактные тиристорно-импульсные. Переход на бесконтактное плавное управление коренньш образом меняет схемы и условия работы троллейбуса,. значительно улучшая его тягово-эксплуатационные качества и повышая экономическую эффективность электрической тяги.  [c.115]

2.2 Схема управления электроприводом. Проектирование силовой сети производственного цеха ОАО ХБК «Шуйские ситцы» (залы №8 и №10 ткацкой фабрики №1)

Похожие главы из других работ:

Микропроцессорное устройство управления скоростью и нагружением обкаточного испытательного стенда

1.4 Методы управления электроприводом

Монтаж электрической схемы управления электродвигателем

2.1 Схема управления электродвигателем

Функциональная cхема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором изображена на рисунке 1. Рис.1.Функциональная схема управления асинхронным двигателем. Трёхфазный переменный ток подаётся на автоматический выключатель…

Проектирование вторичных источников питания

6. Схема управления

Схема управления ВИП включает в себя ГОН, узел сравнения опорного сигнала с сигналом Uб и распределитель импульсов. Сигнал Uб формируется как разностный сигнал Uоп и Uосн. Сигнал Uосн получается путем выпрямления напряжения…

Проектирование и расчет электростанции

8. Схема управления выключателем

Устройства управления, сигнализация и блокировок с соответствующими источниками питания образуют на электростанциях и подстанциях систему вторичных цепей. К этой системе относят также схемы автоматики…

Проектирование силовой сети производственного цеха ОАО ХБК «Шуйские ситцы» (залы №8 и №10 ткацкой фабрики №1)

2.2 Схема управления электроприводом

Обеспечить работу механизмов ткацкого станка может электропривод станка, который удовлетворяет следующим требованиям: — мгновенный пуск станка, следовательно…

Проектирование электропривода переменного тока перемещения стола продольно-строгального станка с усилием резания 50 кН

6. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Проектирование электропривода переменного тока перемещения стола продольно-строгального станка с усилием резания 50 кН

6.1 Выбор типа системы управления электроприводом

В методических указаниях рассматривается типовой вариант курсового проекта, в котором проектируется аналоговая система управления электроприводом. Система управления строится по принципу подчиненного регулирования координат…

Расчет и выбор электрических аппаратов для электроприводов и системы электроснабжения

1.4 Описание работы схемы автоматического управления электроприводом поршневого компрессора

Асинхронный двигатель компрессора запускается с места установки компрессора с помощью кнопки пуска SB3, а также из диспетчерской кнопкой SB1. Разрешение на пуск осуществляется с помощью реле KV2, если давление в воздухосборнике меньше нормы…

Расчет и выбор электрических аппаратов для электроприводов и системы электроснабжения

8. Выбор аппаратов для схемы управления электроприводом поршневого компрессора

Расчет сети электроснабжения механического цеха тяжелого машиностроения

3. Принципиальная схема управления

Расчет электропривода навозоуборочного транспортера

5. Разработка схемы автоматического управления электроприводом установки

Требования к схеме автоматического управления. 1. Привод горизонтального транспортера может быть включен только при работе наклонного транспортера. 2. Управление приводом осуществляется в ручную — дистанционно. 3…

Расчет электропривода якорно-швартовного устройства зерновоза

1.12 Выбор схемы управления электроприводом якорно-швартовного устройства зерновоза

На листе 1 графической части дана схема управления переменного тока для якорно-швартовных механизмов мощностью от 10 до 25 кВт с помощью кулачкового контроллера. Приводной двигатель трехскоростной…

Электрооборудование сталкивателя

2.4 Выбор элементов схемы управления электроприводом

2.4.1.Выбор резисторов Расчет сопротивления ротора двигателя Rр.н. = Ен / (v3 • Iн) Где, Ен — ЭДС двигателя Iн — номинальный ток Расчет номинального тока Iн = Iр = Рн / (v3 • Uн • cos ?н • ?н) = 60000/ (1,73 • 380 • 0,86 • 0,85) = 125 А Rр.н. = 248/ (1,73 • 125) = 1…

Электрооборудование сталкивателя

2.8 Описание работы схемы управления электроприводом

Пуск сталкивателя в полуавтоматическом режиме осуществляется через нажатие кнопки SB, при условии, что все контакты нулевой защиты находятся в замкнутом положении и сталкиватель находится в исходном положении (работает лампа HL1)…

Электропривод подъемной тележки

10. Разработка принципиальной схемы управления электроприводом и её описание

Разработанная принципиальная схема обеспечивает требуемые режимы работы электропривода, такие как: пуск, реверс, торможение, переход на пониженную скорость. В схеме предусмотрены устройство защиты, задания скорости, блокировки, сигнализация…

Векторное управление электродвигателем «на пальцах» / Хабр

— Что такое векторное управление?
— Держать ток под 90 градусов.

Термин «векторное управление» электродвигателями знаком всем, кто хоть как-то интересовался вопросом, как с помощью микроконтроллера управлять двигателем переменного тока. Однако обычно в любой книге по электроприводу глава про векторное управление находится где-нибудь ближе к концу, состоит из кучи волосатых формул с отсылками ко всем остальным главам книги. Отчего разбираться в этом вопросе совсем не хочется. И даже самые простые объяснения всё равно держат путь через дифференциальные уравнения равновесия, векторные диаграммы и кучу другой математики. Из-за чего появляются примерно вот такие вот попытки как-то закрутить двигатель без использования мат.части. Но на самом деле векторное управление – это очень просто, если понимать принцип его работы «на пальцах». А там уже и с формулами разбираться в случае надобности будет веселее.

Рассмотрим принцип работы самого простого двигателя переменного тока – синхронной машины с постоянными магнитами. Удобный пример – компас: его магнитная стрелка представляет из себя ротор синхронной машины, а магнитное поле Земли – магнитное поле статора. Без внешней нагрузки (а в компасе её нет, если не считать трение и жидкость, гасящую колебания стрелки) ротор всегда ориентируется по полю статора. Если мы будем держать компас и вращать под ним Землю, то стрелка будет крутиться вслед, совершая работу по перемешиванию жидкости внутри компаса. Но есть и чуть более простой способ – можно взять внешний магнит, например, в виде стержня с полюсами на концах, поле которого значительно сильнее магнитного поля Земли, поднести его к компасу сверху и вращать магнит. Стрелка будет двигаться вслед за вращающимся магнитным полем. В настоящем синхронном двигателе поле статора создается электромагнитами – катушками с током. Схемы обмоток там сложные, но принцип один – они создают статором магнитное поле, направленное в нужную сторону и имеющее нужную амплитуду. Посмотрим на следующий рисунок (Рисунок 1). В центре изображен магнит – ротор синхронного двигателя («стрелка» компаса), а по бокам два электромагнита – катушки, создающие каждая свое магнитное поле, одна в вертикальной оси, другая в горизонтальной.


Рисунок 1. Принцип действия синхронной электрической машины

Магнитный поток катушки пропорционален току в ней (в первом приближении). Нас будет интересовать магнитный поток от статора в том месте, где расположен ротор, т.е. в центре рисунка (краевыми эффектами, рассеянием и всем прочим пренебрегаем). Магнитные потоки двух перпендикулярно расположенных катушек векторно складываются, образуя для взаимодействия с ротором один общий поток. Но так как поток пропорционален току в катушке, удобно рисовать непосредственно вектора токов, сонаправив их с потоком. На рисунке показаны некоторые токи Iα и Iβ, создающие магнитные потоки по осям α и β соответственно. Суммарный вектор тока статора Is создает сонаправленый ему магнитный поток статора. Т.е. по сути Is символизирует внешний магнит, который мы подносили к компасу, но созданный электромагнитами – катушками с током.
На рисунке ротор расположен в произвольном положении, но из этого положения ротор будет стремиться повернуться согласно магнитному потоку статора, т.е. по вектору Is (положение ротора в этом случае показано пунктирной линией). Соответственно, если подать ток только в фазу α, скажем, Iα = 1А, ротор встанет горизонтально, а если в β, вертикально, а если приложить Iβ = -1А то перевернется на 180 градусов. Если запитать ток Iα по закону синуса, а Iβ по закону косинуса от времени, то будет создано вращающееся магнитное поле. Ротор будет следовать за ним и крутиться (как стрелка компаса следует за вращением магнита руками). Это базовый принцип работы синхронной машины, в данном случае двухфазной с одной парой плюсов.
Давайте нарисуем график момента двигателя в зависимости от углового положения вала ротора и вектора тока Is статора – угловую характеристику синхронного двигателя. Эта зависимость синусоидальная (Рисунок 2).


Рисунок 2. Угловая характеристика синхронной машины (здесь есть некоторая историческая путаница со знаками момента и угла, из-за чего часто рисуют характеристику перевернутой относительно горизонтальной оси).

Чтобы получить этот график на практике, можно поставить на вал ротора датчик вращающего момента, затем включить любой вектор тока, например, просто подать ток в фазу α. Ротор повернется в соответствующее положение, которое нужно принять за ноль. Потом через датчик момента «руками» нужно поворачивать ротор, фиксируя на графике в каждой точке угол θ, на который повернули, и момент, который показал датчик. Т.е. нужно растягивать «магнитную пружину» двигателя через датчик момента. Самый большой момент окажется при угле в 90 градусов от вектора тока (от начала). Амплитуда получившегося максимального момента Ммакс пропорциональна амплитуде приложенного вектора тока. Будет приложен 1А, получим, скажем, Ммакс = 1 Н∙м (ньютон*метр, единица измерения вращающего момента), если подадим 2А, получим Ммакс = 2 Н∙м.

Из этой характеристики следует, что двигатель развивает наибольший момент, когда ротор находится под 90° к вектору тока. Так как мы при создании системы управления на микроконтроллере хотим получить от двигателя наибольший момент при минимуме потерь, а потери, в первую очередь, это ток в обмотках, то рациональнее всего ставить вектор тока всегда под 90° к магнитному полю ротора, т.е. перпендикулярно магниту на рисунке 1. Нужно поменять всё наоборот – не ротор едет к задаваемому нами вектору тока, а мы задаем вектор тока всегда под 90° к ротору, как бы он там не вращался, т.е. «прибить» вектор тока к ротору. Регулировать же момент двигателя будем амплитудой тока. Чем больше амплитуда – тем выше момент. А частота вращения, частота тока в обмотках это уже «не наше» дело – какая получится, как ротор будет вращаться, так и будет – мы управляем моментом на валу. Как ни странно, именно это и называется векторным управлением – когда мы управляем вектором тока статора так, чтобы он был под 90° к магнитному полю ротора. Хотя некоторые учебники дают более широкие определения, вплоть до такого, что векторным управлением называют вообще любые законы управления, где задействованы «вектора», но обычно под векторным управлением понимается именно приведенный выше способ управления.

Но как векторное управления достигается на практике? Очевидно, для начала понадобится знать положение ротора, чтобы было относительно чего отмерять 90°. Это проще всего сделать установив, собственно, датчик положения на вал ротора. Потом нужно разобраться, как создать вектор тока, поддерживая желаемые токи в фазах

α

и

β

. На двигатель-то мы прикладываем напряжение, а не ток… Но раз мы хотим что-то поддерживать, то нужно это измерять. Поэтому для векторного управления понадобятся датчики токов фаз. Далее нужно собрать структуру векторного управления в виде программы на микроконтроллере, которая будет делать всё остальное. Чтобы такое объяснение не было похоже на инструкцию «как нарисовать сову», давайте продолжим погружение.

Поддерживать ток микроконтроллером можно использовав программный ПИ (пропорционально-интегральный) регулятор тока и ШИМ. Например, структура с регулятором тока для одной фазы α показана ниже (Рисунок 3).



Рисунок 3. Замкнутая по току структура управления для одной фазы

Здесь задание тока iα_зад – некая константа, тот ток, который мы хотим поддерживать для этой фазы, например 1А. Задание поступает на сумматор регулятора тока, раскрытая структура которого показана выше. Если читатель не знает, как работает ПИ-регулятор – то увы и ах. Могу лишь посоветовать что-то из этого. Регулятор тока на выходе задает напряжение фазы Uα. Напряжение поступает на блок ШИМ, который рассчитывает задания скважностей (уставок сравнения) для таймеров ШИМ микроконтроллера, формирующих ШИМ на мостовом инверторе из четырех ключей, чтобы сформировать это Uα. Алгоритм может быть разный, например, для положительного напряжения ШИМим правой стойкой пропорционально заданию напряжения, на левой замкнут нижний ключ, для отрицательного ШИМим левой, на правой замкнут нижний. Не забываем добавить мёртвое время! В итоге такая структура делает программный «источник тока» за счет источника напряжения: мы задаем нужное нам значение iα_зад, а данная структура с определенным быстродействием его реализует.

Дальше, возможно, некоторые читатели уже подумали, что до векторной структуры управления осталось дело за малым – нужно поставить два регулятора тока, на каждую фазу по регулятору, и формировать на них задание в зависимости от угла с датчика положения ротора (ДПР), т.е. сделать что-то типа такой структуры (Рисунок 4):


Рисунок 4. Неправильная (наивная) структура векторного управления

Так делать нельзя. При вращении ротора переменные iα_зад и iβ_зад будут синусоидальными, т.е. задание на регуляторы тока будет всё время меняться. Быстродействие регулятора не бесконечно, поэтому при изменении задания он не мгновенно его отрабатывает. Если задание постоянно менять, то регулятор будет всё время его догонять, никогда не достигая. И с ростом скорости вращения двигателя отставание реального тока от заданного будет всё больше и больше, пока желаемый угол в 90° между током и магнитом ротора совсем не перестанет на него быть похожим, а векторное управление не перестанет быть таковым. Поэтому делают по-другому. Правильная структура следующая (Рисунок 5):


Рисунок 5. Структура векторного датчикового управления для двухфазной синхронной машины

Здесь добавились два блока – БКП_1 и БКП_2: блоки координатных преобразований. Они делают очень простую вещь: поворачивают вектор на входе на заданный угол. Причем БПК_1 поворачивает на +ϴ, а БКП_2 на —ϴ. Это вся разница между ними. В иностранной литературе их называют преобразованиями Парка (Park transformation). БКП_2 делает преобразование координат для токов: от неподвижных осей α и β, привязанных к статору двигателя, к вращающимся осям d и q, привязанных к ротору двигателя (используя для этого угол положения ротора ϴ). А БКП_1 делает обратное преобразование, от задания напряжения по осям d и q делает переход к осям α и β. Формул для преобразования координат не привожу, но они простые и очень легко ищутся. Собственно, в них нет ничего сложнее школьной геометрии (Рисунок 6):


Рисунок 6. Координатные преобразования из неподвижных осей α и β, привязанных к статору двигателя, к вращающимся осям осям d и q, привязанных к ротору

То есть вместо «вращения» задания регуляторов (как было в прошлой структуре), вращаются их входы и выходы, а сами регуляторы работают в статическом режиме: токи d, q и выходы регуляторов в установившемся режиме постоянны. Оси d и q вращаются вместе с ротором (так их вращает сигнал с датчика положения ротора), при этом регулятор оси q регулирует как раз тот ток, который в начале статьи я называл «перпендикулярным полю ротора», то есть это моментообразующий ток, а ток d сонаправлен с «магнитом ротора», поэтому он нам не нужен и мы задаём его равным нулю. Такая структура избавлена от недостатка первой структуры – регуляторы токов даже не знают, что что-то где-то крутится. Они работают в статическом режиме: отрегулировали каждый свой ток, вышли на заданное напряжение – и всё, как ротор от них не убегай, они про это даже не узнают: всю работу по повороту делают блоки координатных преобразований.

Для объяснения «на пальцах» можно привести какую-нибудь аналогию.

Для линейного движения пусть это будет, например, городской автобус. Он всё время то разгоняется, то тормозит, то едет назад и вообще ведёт себя как хочет: это ротор двигателя. Также есть вы на автомобиле рядом, едете параллельно: ваша задача быть ровно посредине автобуса: «держать 90°», вы – это регуляторы тока. Если автобус все время меняет скорость – вы тоже должны соответственно менять скорость и всё время её отслеживать. Но теперь сделаем для вас «векторное управление». Вы залезли внутрь автобуса, встали посередине и держитесь за поручень – как автобус не убегай, вы легко справляетесь с задачей «быть посередине автобуса». Аналогично и регуляторы токов, «катаясь» во вращающихся осях d, q ротора, живут легкой жизнью.

Приведенная выше структура действительно работает и используется в современных электроприводах. Только в ней не хватает целой кучи мелких «улучшалок», без которых её уже не принято делать, типа компенсации перекрестных связей, разных ограничений, ослабления поля и т.п. Но базовый принцип именно такой.

А если нужно регулировать не момент привода, а всё-таки скорость (по правильному угловую скорость, частоту вращения)? Ну тогда ставим еще один ПИ-регулятор – регулятор скорости (РС). На вход подаем задание скорости, а на выходе имеем задание момента. Так как ток оси q пропорционален моменту, то можно для упрощения выход регулятора скорости подать сразу на вход регулятора тока оси q, вот так (Рисунок 7):


Рисунок 7. Регулятор скорости для векторного управления

Здесь ЗИ – задатчик интенсивности, плавно изменяет свой выход, чтобы двигатель разгонялся с нужным темпом, а не гнал на полном токе до задания скорости. Текущая частота вращения

ω

взята из обработчика датчика положения ротора, так как

ω

это производная от углового положения

ϴ

. Ну или можно просто время между импульсами датчика засекать…

Как сделать тоже самое для трехфазного двигателя? Ну, собственно, ничего особенного, добавляем еще один блок и меняем модуль ШИМ (Рисунок 8).


Рисунок 8. Структура векторного датчикового управления для трехфазной синхронной машины

Трехфазные токи, точно так же как и двухфазные, служат для одной цели – создать вектор тока статора Is, направленный в нужную сторону и имеющий нужную амплитуду. Поэтому трехфазные токи можно просто пересчитать в двухфазные, а дальше оставить ту же систему управления, что уже была собрана для двухфазной машины. В англоязычной литературе такой «пересчёт» называют преобразованиями Кларк – Clarke transformation (Эдит Кларк – это она), у нас — фазными преобразованиями. В структуре на рисунке 8, соответственно, эта операция производится блоком фазных преобразований. Делаются они опять при помощи курса школьной геометрии (Рисунок 9):


Рисунок 9. Фазные преобразования – из трех фаз к двум. Для удобства принимаем равенство амплитуды вектора Is амплитуде тока в фазе

Думаю, комментарии не нужны. Немного слов про ток фазы C. Туда можно не ставить датчик тока, так как три фазы двигателя соединены в звезду, и по закону Кирхгофа всё, что втекло через две фазы, должно вытечь из третьей (если, конечно, у вас в двигателе не пробита изоляция, и половина не утекла куда-то на корпус), поэтому ток фазы C вычисляют как скалярную сумму токов фаз A и B со знаком минус. Хотя третий датчик иногда ставят чтобы снизить погрешность измерений.

Также нужна полная переделка модуля ШИМ. Обычно для трехфазных двигателей используют трехфазный шестиключевой инвертор. На рисунке задание напряжения поступает всё ещё в двухфазных осях. Внутри модуля ШИМ с помощью обратных фазных преобразований можно пересчитать это в напряжения фаз A, B, C, которые надо приложить в этот момент к двигателю. А вот что делать дальше… Возможны варианты. Наивный метод – это задать на каждую стойку инвертора скважность, пропорциональную желаемому напряжению плюс 0.5. Это называется синусоидальной ШИМ. Именно такой метод применил автор в habrahabr.ru/post/128407. В этом методе всё хорошо, кроме того, что таким методом будет недоиспользован инвертор по напряжению – т.е. максимальное напряжение, которое будет получено, окажется меньше, чем вы могли бы получить, если бы использовали более совершенный метод ШИМ.

Посчитаем. Пусть у вас есть классический преобразователь частоты, питающийся от промышленной трехфазной сети 380В 50Гц. Здесь 380В это линейное (между фазами) действующее напряжение. Так как в преобразователе стоит выпрямитель, он выпрямит это напряжение и на шине постоянного тока окажется напряжение, равное амплитудному линейному напряжению, т.е. 380∙√2=540В постоянного напряжения (по крайней мере без нагрузки). Если мы применим синусоидальный алгоритм расчета в модуле ШИМ, то амплитуда максимального фазного напряжения, которое получится у нас сделать, окажется равной половине от напряжения на шине постоянного тока, т.е. 540/2=270В. Пересчитаем в действующее фазное: 270/√2=191В. А теперь в действующее линейное: 191∙√3=330В. Теперь можем сравнить: вошло нам 380В, а вышло 330В… И больше с этим типом ШИМ никак нельзя. Для исправления этой проблемы используется так называемый векторный тип ШИМ. В нем на выходе будут снова 380В (в идеальном случае без учета всех падений напряжения). Метод векторной ШИМ никакого отношения к векторному управлению электродвигателем не имеет. Просто в его обосновании снова используется немного школьной геометрии, поэтому он и называется векторным. Однако его работу на пальцах не объяснить, поэтому отправлю читателя к книжкам (в конце статьи) или к википедии. Могу еще привести картинку, которая немного намекает на разницу в работе синусоидальной и векторной ШИМ (Рисунок 10):


Рисунок 10. Изменение потенциалов фаз для скалярной и векторной ШИМ

Кстати, а какие датчики положения используются для векторного управления? Чаще всего используются четыре типа датчиков. Это квадратурный инкрементальный энкодер, датчик на основе элементов Холла, абсолютный датчик положения и сельсинный датчик.


Квадратурный энкодер

не выдает абсолютного положения ротора – по своим импульсам он позволяет лишь определить, сколько вы проехали, но не куда и откуда (как начало и конец связаны с расположением магнита ротора). Поэтому для векторного управления синхронной машиной сам по себе он не подходит. Немного спасает ситуацию его реперная метка (индекс) – она одна на механический оборот, если до неё доехать, то абсолютное положение становится известно, а от неё можно уже отсчитывать сколько проехали квадратурным сигналом. Но как до этой метки доехать в начале работы? В общем, это не всегда удобно.


Датчик на основе элементов Холла

– это грубый датчик. Он выдает всего несколько импульсов на оборот (в зависимости от кол-ва элементов Холла, для трехфазных двигателей их обычно три, т.е. шесть импульсов), позволяя знать положение в абсолютной величине, но с низкой точностью. Точности обычно хватает, чтобы держать угол вектора тока так, чтобы двигатель по крайней мере ехал вперед, а не назад, но момент и токи будут пульсировать. Если двигатель разогнался, то можно начать программно экстраполировать сигнал с датчика по времени – т.е. строить из грубого дискретного угла линейно изменяющийся угол. Это делается на основе предположения, что двигатель вращается с примерно постоянной скоростью, как-то так (Рисунок 11):



Рисунок 11. Работа датчика положения на элементах Холла для трехфазной машины и экстраполяция его сигнала

Часто для серводвигателей используется сочетание энкодера и датчика Холла. В этом случае можно сделать единый программный модуль их обработки, убирая недостатки обоих: делать экстраполяцию угла, приведенную выше, но не по времени, а по меткам с энкодера. Т.е. внутри от фронта до фронта датчика Холла работает энкодер, а каждый фронт Холла чётко инициализирует текущее абсолютное угловое положение. В этом случае неоптимальным (не под 90°) окажется лишь первое движение привода, пока он не доехал до какого-нибудь фронта датчика Холла. Отдельную проблему в этом случае представляет обработка неидеальности и того и другого датчика — симметрично и равномерно элементы Холла редко кто располагает…

В еще более дорогих применениях используют абсолютный датчик положения с цифровым интерфейсом (абсолютный энкодер), который сразу выдает абсолютное положение и позволяет не испытывать описанных выше проблем.

Если в электродвигателе очень жарко, а также когда требуется повышенная точность измерения угла, используют «аналоговый» сельсинный датчик (резольвер, вращающийся трансформатор). Это маленькая электрическая машина, используемая как датчик. Представьте, что в рассмотренной нами синхронной машине на рисунке 1 вместо магнитов стоит еще одна катушка, на которую мы подаем высокочастотный сигнал. Если ротор стоит горизонтально, то сигнал наведется только в катушку статора фазы α, если вертикально – то только в β, если перевернуть его на 180 – то изменится фаза сигнала, а в промежуточных положениях наводится и туда и сюда по закону синуса/косинуса. Соответственно, измеряя амплитуду сигнала в двух катушках, по соотношению этой амплитуды и по фазовому сдвигу можно также определять положение. Установив такую машину как датчик к основной, можно узнавать положение ротора.
Есть еще много экзотических датчиков положения, особенно для сверхвысокоточных применений, например, для изготовления электронных чипов. Там в ход идут уже любые физические явления, чтобы только узнать положение наиболее точно. Их рассматривать не будем.

Как вы поняли, векторное управление достаточно требовательное – и датчиков положения ему наставь, и датчиков тока, и ШИМ ему векторную, и микроконтроллер не абы какой, чтобы всю эту математику обсчитывать. Поэтому для простых применений его упрощают. Для начала можно исключить датчик положения, сделав бездатчиковое векторное управление. Для этого используют немного больше математической магии, находящейся в желтом прямоугольнике (Рисунок 12):



Рисунок 12. Структура бездатчикового векторного управления

Наблюдатель – это такой блок, на который подается информация о приложенном к двигателю напряжении (например, из задания на модуль ШИМ) и о токах в двигателе с датчиков. Внутри наблюдателя работает модель электродвигателя, которая, грубо говоря, пытается подстроить свои токи в статоре под измеренные с реального двигателя. Если у неё это получилось, то можно считать, что и положение моделируемого внутри вала ротора тоже совпадает с реальным и им можно пользоваться для нужд векторного управления. Ну это, конечно, совсем упрощённо. Видов наблюдателей таких – не пересчитать. Каждый аспирант по специальности «электропривод» пытается изобрести именно свой, который чем-то лучше других. Основной принцип – отслеживание ЭДС электродвигателя. Поэтому чаще всего бездатчиковая система управления работоспособна только на относительно высокой частоте вращения, где ЭДС большая. А также имеет еще ряд недостатков по сравнению с наличием датчика: нужно знать параметры двигателя, быстродействие привода ограничено (если частота вращения резко меняется, наблюдатель может не успеть её отследить и какое-то время «врать», а то и «развалиться» совсем), настройка наблюдателя – это целая процедура, для его качественной работы нужно точно знать напряжение на двигателе, точно измерять его токи и т.п.

Есть и другой вариант упрощения. Например, можно сделать так называемую «автокоммутацию». В этом случае для трехфазного двигателя отказываются от сложного метода ШИМ, отказываются от сложной векторной структуры и начинают просто включать фазы двигателя по датчику положения на элементах Холла, даже иногда без всякого токоограничения. Ток в фазах получается не синусоидальный, а трапецеидальный, прямоугольный или еще более искаженный. Но стараются сделать так, чтобы средний вектор тока был всё равно под 90 градусов к «магниту ротора» выбором момента включения фаз. При этом, включая фазу под напряжение, неизвестно, когда же в фазе двигателя нарастет ток. На низкой частоте вращения он это делает быстрее, на высокой, где мешает ЭДС машины, медленнее, еще темп нарастания тока зависит от индуктивности двигателя и т.п. Поэтому, даже включая фазы точно в нужный момент времени, совсем не факт, что средний вектор тока окажется в нужном месте и с нужной фазой – он может как опережать, так и запаздывать относительно оптимальных 90 градусов. Поэтому в таких системах вводят настройку «опережения коммутации» – по сути просто время, насколько раньше нужно на фазу двигателя подавать напряжение, чтобы в итоге фаза вектора тока получилась более близка к 90 градусам. По-простому это называют «настройка таймингов». Так как ток в электродвигателе при автокоммутации не синусоидальный, то, если взять рассмотренную выше синусоидальную машину и управлять ей таким вот образом, момент на валу будет пульсировать. Поэтому в двигателях, предназначенных для автокоммутации, часто специальным образом меняют магнитную геометрию ротора и статора, чтобы они стали более подходящими к такому типу управления: ЭДС таких машин делают трапецеидальной, благодаря чему в режиме автокоммутации они работают лучше. Синхронные машины, оптимизированные для автокоммутации, получили название бесколлекторных двигателей постоянного тока (БДПТ) или по-английски BLDC (Brushless Direct Current Motor). Режим автокоммутации также часто называют вентильным режимом, а двигатели с ним работающие – вентильные. Но это всё просто разные названия, ничем не влияющие на суть (но матёрые электроприводчики часто страдают СПГС в вопросах, связанных с этими названиями). Есть неплохое видео, иллюстрирующее принцип работы таких машин. На нем показан обращенный двигатель, где ротор снаружи, а статор внутри:

А вот

здесь

есть курс статей по таким двигателям и аппаратной части системы управления.

Можно пойти даже на еще большее упрощение. Коммутировать обмотки так, чтобы одна фаза всё время оказывалась «свободна» и к ней не прикладывался ШИМ. Тогда в ней можно измерять ЭДС (наведенное в катушке фазы напряжение), и, когда это напряжение переходит через ноль, использовать это как сигнал датчика положения ротора, потому что фаза этого наведенного напряжения зависит как раз от положения ротора. Получается бездатчиковая автокоммутация, что широко используется в различных простеньких приводах, например, в «регуляторах» для пропеллеров авиамоделей. При этом надо помнить, что ЭДС машины появляется только на относительно высокой частоте вращения, поэтому для старта такие системы управления просто не спеша перебирают фазы, надеясь, что ротор двигателя будет следовать за подаваемым током. Как только ЭДС появилась, включается режим автокоммутации. Поэтому бездатчиковая система (такая простая, да и сложная чаще всего тоже) не подходит для задач, где двигатель должен уметь развивать момент на околонулевых частотах вращения, например, для тягового привода автомобиля (или его модели), сервопривода какого-то механизма и т.п. Зато бездатчиковая система с успехом подходит для насосов и вентиляторов, где как раз и применяется.

Но иногда делают даже и еще большее упрощение. Можно совсем отказаться от микроконтроллера, ключей, датчиков положения и прочего, осуществляя переключение фаз специальным механическим коммутатором (Рисунок 13):


Рисунок 13. Механический коммутатор для переключения обмоток

При вращении ротор сам переключает свои части обмоток, меняя приложенное к ним напряжение, при этом ток в роторе протекает переменный. Коммутатор располагают таким образом, чтобы магнитный поток ротора и статора снова оказывался близким к 90 градусам, дабы достичь максимума момента. Такие двигатели по наивности называют двигателями постоянного тока, но совершенно незаслуженно: внутри-то, после коллектора, ток всё равно переменный!

Все электрические машины работают схожим образом. В теории электропривода даже существует понятие «обобщенная электрическая машина», к которой сводят работу других. Показанные в статье объяснения «на пальцах» никоим образом не могут служить практическим руководством к написанию кода микроконтроллера. В статье рассмотрен хорошо если один процент информации, которая требуется для реализации настоящего векторного управления. Чтобы сделать что-то на практике, нужно, во-первых,

знать ТАУ

, хотя бы на уровне понимания, как работает ПИ-регулятор. Потом нужно всё-таки изучить математическое описание как синхронной машины, так и синтеза векторного управления. Также изучить векторную ШИМ, узнать, что такое пары полюсов, познакомиться с типами обмоток машин и прочее. Это можно сделать в свежей книге «

Анучин А. С. Системы управления электроприводов. МЭИ, 2015

», а также в «Калачев Ю. Н.

Векторное регулирование (заметки практика)

». Следует предостеречь читателя от погружения в формулы «старых» учебников по приводу, где основной упор сделан на рассмотрение характеристик электродвигателей при питании напрямую от трехфазной промышленной сети, без всяких микроконтроллеров и датчиков положения. Поведение двигателей в этом случае описывается сложными формулами и зависимостями, но для задачи векторного управления они почти никакой пользы не несут (если только изучить для саморазвития). Особенно следует с осторожностью относиться к рекомендациям старых учебников, где, например, сказано, что синхронная машина не должна работать на максимуме своего момента, так как там работа неустойчива и грозит опрокидыванием – для векторного управления всё это «вредные советы».

На каком микроконтроллере можно сделать полноценное векторное управление, читайте, например, в нашей статье Новый отечественный motor-control микроконтроллер К1921ВК01Т ОАО «НИИЭТ», а как это отлаживать в статье Способы отладки ПО микроконтроллеров в электроприводе. Также заходите на наш сайт: там, в частности, выложено два занудных видео, где показано на практике, как настроить ПИ-регулятор тока, а также как работает замкнутая по току и векторная бездатчиковая структура управления. Кроме того, можно приобрести отладочный комплект с готовой датчиковой векторной структурой управления на отечественном микроконтроллере.

Продолжение статьи, где рассказано про асинхронные двигатели здесь.

P.S.
У специалистов прошу прощения за не совсем корректное обращение с некоторыми терминами, в частности с терминами «поток», «потокосцепление», «магнитное поле» и другими – простота требует жертв…

Контроллер скорости двигателя переменного тока с замкнутым контуром, использующий обратную ЭДС

В статье, представленной здесь, объясняется очень простая схема регулятора скорости двигателя переменного тока с замкнутым контуром, которую можно использовать для управления скоростью однофазного двигателя переменного тока.

Схема очень дешевая и использует обычные электронные компоненты для необходимых реализаций. Главной особенностью схемы является то, что это тип замкнутого контура, что означает, что скорость или крутящий момент двигателя никогда не могут зависеть от нагрузки или скорости двигателя в этой цепи, наоборот, крутящий момент косвенно пропорционален величина скорости.

Операция цепи:

Ссылаясь на принципиальную схему предлагаемого однофазного контроллера двигателя переменного тока с замкнутым контуром, задействованные операции можно понять по следующим пунктам:

Для положительных полупериодов входного переменного тока конденсатор C2 заряжается. через резистор R1 и диод D1.

Зарядка C2 продолжается до тех пор, пока напряжение на этом конденсаторе не станет эквивалентным напряжению имитации стабилитрона конфигурации.

Схема на транзисторе T1 эффективно имитирует работу стабилитрона.

Включение потенциометра Р1 позволяет регулировать напряжение этого «стабилитрона». Точнее говоря, напряжение, развиваемое на T1, буквально определяется соотношением между резисторами R3 и R2 + P1.

Напряжение на резисторе R4 всегда поддерживается равным 0,6 вольта, что соответствует требуемому напряжению проводимости напряжения базового эмиттера T1.

Следовательно, это означает, что объясненное выше напряжение стабилитрона должно быть равно значению, которое можно получить, решив выражение:

(P1 + R2 + R3 / R3) × 0.6

Список деталей для приведенного выше замкнутой цикл переменного тока регулятор скорости двигателя мощностью
  • R1 = 39K,
  • R3 = 12K,
  • R3 = 22K,
  • R4 = 68K,
  • P1 = 220k,
  • все диоды = 1N4007,
  • C1 = 0,1/400 В,
  • C2 = 100 мкФ/35 В,
  • T1 = BC547B,
  • SCR = C106
  • L1 = 4 витка ферритового провода диаметром 25 мм SWG 5 Вт

Нестандартное расположение нагрузки

Тщательное исследование показывает, что двигатель или нагрузка установлены не в обычном положении; скорее, он подключен сразу после тиристора, на его катоде.

Это приводит к появлению интересной функции в этой схеме.

Вышеупомянутое особое положение двигателя в цепи делает время срабатывания тиристора зависимым от разности потенциалов между противо-ЭДС двигателя и «напряжением стабилитрона» цепи.

Это просто означает, что чем больше нагрузка на двигатель, тем быстрее срабатывает SCR.

Процедура полностью имитирует работу в замкнутом контуре, когда обратная связь принимается в виде противоЭДС, создаваемой самим двигателем.

Однако у схемы есть небольшой недостаток. Принятие SCR означает, что схема может обрабатывать только 180 градусов фазового управления, и двигатель не может управляться во всем диапазоне скоростей, а только в 50% его.

Другим недостатком, связанным с дешевизной схемы, является то, что двигатель имеет тенденцию производить икоту на более низких скоростях, однако при увеличении скорости эта проблема полностью исчезает.

Функция L1 и C1

L1 и C1 включены для проверки высокочастотных ВЧ, генерируемых из-за быстрого прерывания фазы SCR.

Излишне говорить, что устройство (SCR) должно быть установлено на подходящем радиаторе для достижения оптимальных результатов.

Схема контроллера скорости дрели противо-ЭДС

Эта схема в основном используется для управления постоянной скоростью небольших двигателей с серийной обмоткой, которые используются в некоторых электрических ручных дрелях и т. д. Крутящий момент и скорость регулируются потенциометром P1. Эта конфигурация потенциометра указывает, как быстро симистор может срабатывать.

Когда скорость двигателя падает чуть ниже заданного значения (при подключенной нагрузке), противо-ЭДС двигателя уменьшается.В результате напряжение вокруг резисторов R1, P1 и C5 возрастает, так что симистор активируется раньше, и скорость двигателя имеет тенденцию к увеличению. Таким образом достигается определенная доля стабильности скорости.

Регулятор скорости двигателя переменного тока мощностью 1000 Вт

 

Эта схема регулятора скорости двигателя переменного тока на основе симистора предназначена для управления скоростью двигателей переменного тока, таких как дрели, вентиляторы, пылесосы и т. д.Скорость двигателя можно контролировать, изменяя настройку потенциометра R1. Установка R1 определяет фазу триггерного импульса, который запускает симистор. Схема включает в себя технику самостабилизации, которая поддерживает скорость двигателя, даже когда он загружен.


При торможении двигателя сопротивлением просверленного предмета уменьшается и противоЭДС двигателя.Это приводит к увеличению напряжения на резисторах R1-R2 и C1, что приводит к более раннему срабатыванию симистора и соответствующему увеличению скорости.

Список деталей
T1 = BTA26-600B или BTA16-800B или симистор KT207/400
D1 = DB3 или C312 или KR206 Diac
R1 = 500K Потенциометр
R2 = 37K Резистор
C1 = полиэфирный пленочный конденсатор 100 нФ / 400 В
M1 = двигатель переменного тока





Загрузки

Контроллер скорости двигателя переменного тока мощностью 1000 Вт — ссылка


 
Точный измеритель LC

Создайте свой собственный точный измеритель LC (измеритель емкости и индуктивности) и начните создавать собственные катушки и катушки индуктивности.Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.

Вольт-амперметр PIC

Вольт-амперметр измеряет напряжение 0–70 В или 0–500 В с разрешением 100 мВ и потребляемый ток 0–10 А или более с разрешением 10 мА.Счетчик является идеальным дополнением к любому источнику питания, зарядным устройствам и другим электронным устройствам, где необходимо контролировать напряжение и ток. В измерителе используется микроконтроллер PIC16F876A с жидкокристаллическим дисплеем 16×2 с подсветкой.


Частотомер/счетчик 60 МГц

Частотомер/счетчик измеряет частоту от 10 Гц до 60 МГц с разрешением 10 Гц.Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, генераторы функций, кристаллы и т. д.

Генератор функций XR2206, 1 Гц — 2 МГц

Генератор функций XR2206, 1 Гц — 2 МГц, создает высококачественные синусоидальные, прямоугольные и треугольные сигналы высокой стабильности и точности. Выходные сигналы могут быть модулированы как по амплитуде, так и по частоте.Выход 1 Гц — 2 МГц Функциональный генератор XR2206 может быть подключен непосредственно к счетчику 60 МГц для установки точной выходной частоты.


BA1404 Стерео FM-передатчик HI-FI

Будьте в эфире со своей собственной радиостанцией! BA1404 HI-FI стереофонический FM-передатчик передает высококачественный стереосигнал в FM-диапазоне 88–108 МГц. Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.

Плата ввода-вывода USB

Плата ввода-вывода USB представляет собой миниатюрную впечатляющую плату для разработки / замену параллельного порта с микроконтроллером PIC18F2455/PIC18F2550. USB IO Board совместима с компьютерами Windows/Mac OSX/Linux. При подключении к плате ввода-вывода Windows будет отображаться как COM-порт RS232. Вы можете управлять 16 отдельными контактами ввода-вывода микроконтроллера, отправляя простые последовательные команды. Плата USB IO питается от порта USB и может обеспечить до 500 мА для электронных проектов.USB IO Board совместима с макетом.


 
Комплект для измерения ESR / емкости / индуктивности / транзистора. тестирует множество различных типов транзисторов, таких как NPN, PNP, FET, MOSFET, тиристоры, SCR, симисторы и многие типы диодов.Он также анализирует характеристики транзистора, такие как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для устранения неполадок и ремонта электронного оборудования путем определения работоспособности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.

Комплект усилителя для наушников Audiophile

Комплект усилителя для наушников Audiophile включает в себя высококачественные аудиокомпоненты, такие как операционный усилитель Burr Brown OPA2134, потенциометр регулировки громкости ALPS, шинный разветвитель Ti TLE2426, фильтрующие конденсаторы Panasonic FM со сверхнизким ESR 220 мкФ/25 В, Высококачественные входные и развязывающие конденсаторы WIMA и резисторы Vishay Dale.8-DIP обработанный разъем IC позволяет заменять OPA2134 многими другими микросхемами с двумя операционными усилителями, такими как OPA2132, OPA2227, OPA2228, двойной OPA132, OPA627 и т. Д. Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяную коробку Altoids, и благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одной батареи 9В.

 

 
Комплект Arduino Prototype

Arduino Prototype — впечатляющая плата для разработки, полностью совместимая с Arduino Pro.Он совместим с макетной платой, поэтому его можно подключить к макетной плате для быстрого прототипирования, а контакты питания VCC и GND доступны на обеих сторонах печатной платы. Он небольшой, энергоэффективный, но при этом настраиваемый благодаря встроенной перфорированной плате 2 x 7, которую можно использовать для подключения различных датчиков и разъемов. Arduino Prototype использует все стандартные сквозные компоненты для простоты конструкции, два из которых скрыты под разъемом IC. Плата оснащена 28-контактным разъемом DIP IC, заменяемым пользователем микроконтроллером ATmega328, прошитым загрузчиком Arduino, кварцевым резонатором 16 МГц и переключателем сброса.Он имеет 14 цифровых входов/выходов (0-13), 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5). Скетчи Arduino загружаются через любой адаптер USB-Serial, подключенный к разъему 6-PIN ICSP female. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от батареи, такой как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.

200-метровый 4-канальный беспроводной радиочастотный пульт дистанционного управления 433 МГц

Возможность беспроводного управления различными приборами внутри и снаружи дома — это огромное удобство, которое может сделать вашу жизнь намного проще и веселее.Радиочастотный пульт дистанционного управления обеспечивает большой радиус действия до 200 м / 650 футов и может найти множество применений для управления различными устройствами, и он работает даже через стены. Вы можете управлять освещением, вентиляторами, системой кондиционирования, компьютером, принтером, усилителем, роботами, гаражными воротами, системами безопасности, моторизованными шторами, моторизованными оконными жалюзи, дверными замками, разбрызгивателями, моторизованными проекционными экранами и всем остальным, о чем вы только можете подумать.

 

Проверка и диагностика контроллеров двигателей переменного тока

В статье 430 Национального электротехнического кодекса указано, что все электрические двигатели должны иметь соответствующие контроллеры.Когда двигатель работает с постоянной скоростью, контроллер может быть относительно простым. Часто это не более чем переключатель включения/выключения, хотя существуют и более сложные версии, которые включают средства для обработки различных типов перегрузок двигателя и снижают нагрузку на двигатель во время пуска.

Для стационарного двигателя мощностью 1/8 л.с. или менее, который остается включенным и не может быть поврежден в результате перегрузки или невозможности запуска, они могут быть такими же простыми, как средства отключения ответвленной цепи.Примером могут служить настенные часы, защищенные автоматическим выключателем или предохранителем во входной панели. Следующим шагом является портативный двигатель мощностью 1/3 л.с. или меньше. Контроллер для этого двигателя может быть вилкой и розеткой или разъемом для шнура.

Для всех двигателей разрешен автоматический выключатель ответвленной цепи с обратнозависимой выдержкой времени, рассчитанный в амперах. Автоматические выключатели с обратнозависимой выдержкой времени имеют как тепловое, так и мгновенное отключение. Они являются наиболее распространенным типом автоматических выключателей, используемых в жилых, коммерческих и тяжелых строительных работах.Их тепловое действие реагирует на тепло. В случае короткого замыкания магнитное действие автоматического выключателя определяет мгновенные значения тока и отключает выключатель. Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы номинал автоматических выключателей с обратнозависимой выдержкой времени не превышал 250 % от полной нагрузки двигателя (FLA).

Более простой тип выключателя — это выключатель мгновенного действия, который реагирует на немедленные (почти мгновенные) значения тока от короткого замыкания, замыкания на землю или тока блокировки ротора.Этот тип не сработает из-за медленного накопления тепла. Национальный электротехнический кодекс разрешает автоматическим выключателям с мгновенным срабатыванием иметь максимальную мощность 800 % от значения полной нагрузки двигателя. Некоторые автоматические выключатели с мгновенным отключением имеют регулируемые настройки отключения, которые можно отрегулировать выше тока заблокированного ротора двигателя, чтобы позволить двигателю запуститься и выйти на его рабочую скорость.

Для стационарных двигателей мощностью менее двух лошадиных сил и напряжением 300 В контроллером может быть переключатель общего назначения, номинальная мощность которого не менее чем в два раза превышает ток полной нагрузки двигателя.В цепях переменного тока в качестве контроллера допускается использовать выключатель мгновенного действия общего назначения, пригодный для использования только на переменном токе (не переключатели мгновенного действия переменного/постоянного тока общего назначения), если номинальный ток двигателя при полной нагрузке не превышает 80 % ампер. рейтинг коммутатора.

От контроллера не требуется размыкания всех проводников к двигателю, если только контроллер не служит в качестве средства отключения двигателя. Таким образом, для однофазного двигателя 240 В, в отличие от внутрисхемного выключателя, контроллер мог размыкать только одну ветвь, и это останавливало двигатель, хотя одна из клемм оставалась под напряжением.Для трехфазного двигателя необходимо разомкнуть две ветви, чтобы двигатель не продолжал работать на двух фазах. За исключением случаев, каждый двигатель должен быть снабжен индивидуальным контроллером.

В отличие от этих типов контроллеров двигателей, устройства плавного пуска регулируют напряжение двигателя при запуске, чтобы контролировать ток и крутящий момент двигателя. Обычно они делают это с помощью твердотельных устройств, таких как SCR. Основной принцип плавного пуска заключается в том, что управление углом проводимости тиристоров регулирует подачу напряжения питания.Стартер использует тот факт, что крутящий момент пропорционален квадрату пускового тока, который, в свою очередь, пропорционален приложенному напряжению. Устройства плавного пуска

могут быть как с разомкнутым, так и с замкнутым контуром. Пускатели с разомкнутым контуром подают пусковое напряжение независимо от тока или скорости двигателя. Для каждой фазы двигателя два тиристора соединяются встречно-параллельно, и тиристоры первоначально проводят ток с задержкой 180 ° в течение соответствующих полупериодов (для которых каждый тиристор проводит). Эта задержка постепенно уменьшается со временем, пока приложенное напряжение не достигнет полного напряжения питания.

Устройства плавного пуска с замкнутым контуром контролируют любые выходные характеристики двигателя, такие как потребляемый ток или скорость, а затем соответствующим образом изменяют пусковое напряжение. Если ток в каждой фазе превышает определенное заданное значение, линейное изменение напряжения приостанавливается.

Устранение неполадок и проверка органов управления двигателем обычно включают в себя испытательное оборудование, включающее мегомметр (выходное напряжение не менее 500 В), токоизмерительные клещи с различными размерами клещей, магнитный компас (для определения полярности катушек возбуждения двигателя) и цифровой мультиметр (минимум 600 В). V, истинное среднеквадратичное значение CAT III, с низким сопротивлением (0.01 Ом или ниже) с функцией цикла и проверкой емкости.

Хотя это может показаться очевидным, часть устранения неполадок управления двигателем включает в себя определение того, связана ли проблема с управлением двигателем или с самим двигателем. Вот почему при отключенном питании первым делом нужно повернуть вал двигателя, чтобы определить, свободно ли он вращается, прислушиваясь к необычным шумам, таким как скрежет, запах сгоревшей изоляции и ощущение избыточного тепла. Визуально осмотрите пускатель электродвигателя на наличие ослабленных соединений и обесцвеченных горячих точек.Все крепежные и монтажные детали должны быть проверены и затянуты.

Далее вручную включить стартер и измерить сопротивление через его контакты. Показание 0,09 Ом или меньше является хорошим. Отключите стартер, а затем с помощью мегомметра проверьте заземление линии и цепей нагрузки на стартере. Этот тест позволит эффективно определить сопротивление пускателя относительно земли, линейных цепей до отключения и линий нагрузки до двигателя и обмоток пускателя.

Как правило, устройства переменного тока могут безопасно работать при сопротивлении не менее 2 МОм относительно земли, а устройства постоянного тока могут безопасно работать при сопротивлении не менее 1 МОм относительно земли.Но учтите, что перед наземными испытаниями все электронные средства управления отключаются. Они могут быть разрушены при неправильном использовании высоковольтного испытательного оборудования.

Значение сопротивления зависит от мощности двигателя. Например, двигатель мощностью 50 л.с. в идеале должен иметь сопротивление 0,05 Ом. Измерения между фазами должны быть примерно эквивалентны. Точное значение измерения менее важно, чем баланс между фазами. Хотя показания не будут идентичными, они должны быть близки. Измерения сопротивления также полезны в однофазных двигателях и двигателях постоянного тока, где они могут идентифицировать обрыв цепи.

Также проверьте целостность каждого предохранителя (один предохранитель на фазу). Перегоревший предохранитель является симптомом, а не причиной, поэтому замена предохранителя не исправит двигатель. Проверьте держатели предохранителей на натяжение пружины — многократная замена предохранителя может нарушить натяжение пружины, необходимое для хорошего контакта. Признаки того, что держатель предохранителя потерял напряжение, включают дуговое повреждение размером с булавочную головку в любом месте на зажиме, предохранителе или прилегающих участках. Также осмотрите выключатели и шины на предмет перегрева и дугового повреждения, а также разъемы.

Проверьте значение напряжения и баланс на стороне линии (питания) держателя предохранителя.Поскольку это линейная проверка, рабочее напряжение не имеет пути к земле. Но необоснованный дисбаланс напряжения между любыми двумя фазами является проблемой. Дисбаланс напряжения 5% является нормальным.

Далее следует проверка соединений внутри распределительной коробки двигателя. Многие отказы двигателей возникают из-за плохо установленных гаек или недостаточно изолированных соединений, которые заземляются внутри распределительной коробки или замыкаются друг на друга.

Проверки, выявляющие низкие показания заземления или открытые показания на стороне нагрузки пускателя, указывают на необходимость проверки фазного сопротивления обмотки статора и сопротивления относительно земли.Этот тест помогает определить, в чем проблема: в двигателе или в цепи питания. Процедура начинается с размыкания соединений двигателя, а затем тестирования сначала в одном направлении (двигатель), а затем в другом (питание).

На двигателе проверьте сопротивление обмотки статора между фазами и между фазой и землей. Короткое замыкание между фазами указывает на необходимость капитального ремонта или замены двигателя. Иногда двигатели можно отремонтировать, если есть короткое замыкание фазы на землю.

Питание сначала тестируется с разомкнутым и заблокированным разъединителем двигателя.Затем можно использовать мегомметр для проверки сопротивления изоляции относительно земли. Если проводка не проходит испытание, возможны проблемы в соединениях или повреждение изоляции проводника.

В случае устройств плавного пуска эти контроллеры часто выдают сообщения об ошибках в случае возникновения проблемы. Если сообщение об ошибке не освещает источник проблемы, необходимо проверить отсутствие фазы и короткое замыкание в одном из тиристоров самого устройства плавного пуска. Также проверьте, являются ли напряжения двигателя и сети ненормальными.

После выявления проблем пришло время для тестового запуска. Включите двигатель, запишите рабочее напряжение и ток, проверьте баланс и убедитесь, что измерения соответствуют спецификациям, указанным на паспортной табличке. Не должно быть никаких посторонних шумов, запаха дыма или горячей изоляции, двигатель должен работать прохладно и не должен чрезмерно вибрировать. Затем включите нагрузку и выполните окончательную оценку шума/запаха/нагрева/вибрации. Надеюсь, все пройдет гладко.

Стандартные схемы управления двигателем

— журнал IAEI

Однофазные и трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором нуждаются в цепи определенного типа для инициирования функции пуска или останова.Обычно однофазные двигатели и трехфазные двигатели меньшей мощности могут запускаться при полном напряжении в сети. Однако трехфазные двигатели большей мощности требуют методов запуска с пониженным напряжением.

Цепи питания и цепи управления

Обычно в управлении двигателем используются два типа цепей — цепь питания линейного напряжения и цепь управления . Силовая цепь при прямом пуске на полном напряжении состоит из устройства защиты от перегрузки по току (OCPD), будь то плавкие предохранители или автоматический выключатель; линейные проводники, которые заканчиваются на клеммах L1, L2 и L3; магнитный пускатель двигателя или полупроводниковое устройство; и проводники нагрузки, которые заканчиваются на клеммах T1, T2 и T3.

Цепь управления   состоит из компонентов лестничной схемы, таких как кнопки пуска и останова, катушки реле, сигнальные лампы и любые другие устройства замыкания контактов, такие как концевые выключатели, реле давления, регуляторы температуры, датчики приближения или поплавковые выключатели. Цепь управления может быть дополнительно классифицирована как двухпроводная или трехпроводная в зависимости от применения. Также важно отметить, что мощность силовой цепи рассчитана в соответствии с номинальным напряжением нагрузки двигателя: 115 В, 200 В, 230 В, 460 В или 575 В.Цепь управления может работать при том же напряжении, что и силовая цепь, но также может работать при более низком напряжении за счет использования станочного трансформатора для понижения напряжения до более безопасного уровня.

Схема типичной пусковой цепи с полным напряжением от сети показана на рис. 1. На этой диаграмме показаны как силовая цепь , так и цепь управления , . Обратите внимание, что схема управления представляет собой схему управления с трехпроводной лестничной схемой, которая хорошо работает для трехфазных двигателей меньшей мощности.Электроэнергетическая компания будет иметь правила относительно того, насколько большой двигатель может быть запущен через линию. Как только мощность двигателя превышает это значение, необходимо использовать методы запуска при пониженном напряжении. Двигатели являются индуктивными нагрузками; поэтому они имеют очень высокие пусковые токи в диапазоне от 2,5 до 10 раз больше рабочего тока двигателя при полной нагрузке. Этот чрезмерный пусковой ток, также называемый током заторможенного ротора, вызывает колебания напряжения на линиях. Вы, вероятно, наблюдали эффект пускового тока всякий раз, когда свет в здании гаснет, когда оборудование HVAC подключается к сети.Когда этот чрезмерный пусковой ток потребляется от источника напряжения в течение нескольких секунд, это вызывает падение напряжения. Это падение напряжения означает, что для оборудования доступно более низкое напряжение; и осветительные приборы, в частности, будут мерцать.

Рис. 1. Трехпроводное управление при полном напряжении

Пускатели пониженного напряжения

В основном существует шесть типов пускателей пониженного напряжения: первичный резистор, реактор, автотрансформатор, частичная обмотка, звезда-треугольник и полупроводниковый. Твердотельные пускатели пониженного напряжения очень распространены, поскольку они хорошо взаимодействуют с частотно-регулируемыми приводами (ЧРП) и программируемыми логическими контроллерами (ПЛК).

Пускатели с первичным резистором  используют резисторы, включенные последовательно с выводами двигателя во время функции пуска. Поскольку теперь это последовательная цепь, прикладываемое напряжение падает между последовательным резистором и обмоткой двигателя, вызывая более низкий пусковой ток. Реле времени управляет реле управления, контакты которого закорачивают последовательные резисторы после запуска.

Пускатели реактора работают таким же образом, за исключением того, что вместо резисторов используются реакторы.Пускатели реакторов встречаются гораздо реже, чем в прошлом.

Автотрансформаторные пускатели используют автотрансформаторы с ответвлениями, отводы которых обычно устанавливаются на 50%, 65% или 80% доступного сетевого напряжения. Опираясь на концепцию «коэффициента витков» в трансформаторе, этот тип пускателя допускает меньшие токи на стороне сети с точки зрения электроснабжения и большие токи на стороне нагрузки с точки зрения двигателя во время запуска. Автотрансформатор отличается от двухобмоточного трансформатора тем, что не обеспечивает гальваническую развязку между первичной и вторичной обмотками.Повышающий автотрансформатор часто называют «повышающим» автотрансформатором, а понижающий автотрансформатор — «понижающим».

Помните «коэффициент трансформации» для трансформатора? При рассмотрении напряжения вы полагаетесь на следующую формулу:

V первичный / V вторичный = N первичный / N вторичный

Для тока вы полагаетесь на эту формулу:

I первичный / I вторичный = N вторичный / N первичный

Возьмем для иллюстрации простой пример.Трансформатор мощностью 1 кВА имеет первичную обмотку 240 В и вторичную обмотку 120 В. Первичный ток составляет 4,17 А при 240 В, а вторичный ток — 8,33 А при 120 В. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 2:1. Напряжение уменьшается в два раза, а ток увеличивается в два раза. Этот принцип позволяет работать пускателю автотрансформаторного типа.

Пускатель с частичной обмоткой предназначен для работы с двигателем с частичной обмоткой, который имеет два набора одинаковых обмоток. Вы можете использовать двигатели с двойным напряжением 230/460 В, но вы должны соблюдать крайнюю осторожность.Концепция заключается в том, что двигатель 230/460 В работает при напряжении 230 В с параллельными обмотками. Следовательно, при пуске в цепи находится половина обмоток двигателя; затем через несколько секунд в цепь включается другая половина обмоток двигателя. Серьезные проблемы могут возникнуть, если схема синхронизации не соединит другую половину обмоток двигателя сразу после запуска.

Пускатель «звезда-треугольник» работает, позволяя запускать двигатель в конфигурации «звезда», а затем работать в конфигурации «треугольник».Использование этой конфигурации позволяет снизить пусковой ток во время запуска, сохраняя при этом пусковой момент примерно на 33%. Открытый переход является важным соображением, которое следует учитывать при использовании пускателей по схеме «звезда-треугольник», поскольку между конфигурацией «звезда» для пуска и конфигурацией «треугольник» для работы будет период времени, когда обмотки двигателя будут отключены. Пускатели с закрытым переходом устраняют этот недостаток, но стоят гораздо дороже.

Твердотельные пускатели часто называют пускателями с плавным пуском, поскольку для выполнения этой задачи в них используются кремниевые выпрямители (SCR).Наполненные газом вакуумные лампы, называемые тиратронами, были ранней версией семейства твердотельных тиристоров, которое включает в себя SCR Triacs, Diacs и UJT (транзисторы с однопереходным переходом). SCR состоит из трех элементов, называемых анодом, катодом и затвором. Подавая сигнал на элемент затвора точно в нужное время, вы можете контролировать, какой ток SCR будет либо пропускать, либо блокировать в течение цикла; это известно как фазовый контроль. Способность этого устройства обеспечивать либо частичную, либо полную проводимость во время цикла обеспечивает большую гибкость для проектировщика.Эта возможность позволяет точно контролировать ток нагрузки двигателя во время запуска.

Цепи управления лестницей

Обычно используются два типа лестничных цепей управления: двухпроводная и трехпроводная. Двухпроводная схема управления использует устройства с постоянным контактом для управления магнитным пускателем двигателя. В трехпроводной схеме управления используются устройства мгновенного действия, управляющие магнитным пускателем двигателя.

Двухпроводная схема управления показана на рисунке 2.Он состоит из нормально разомкнутого контактного устройства, которое при замыкании подает питание на катушку магнитного пускателя двигателя, который, в свою очередь, подает питание на подключенную двигательную нагрузку. Двухпроводная схема управления обеспечивает так называемый «расцепитель низкого напряжения». В случае сбоя питания магнитный пускатель двигателя отключится. Как только питание будет восстановлено, магнитный пускатель двигателя автоматически снова подаст питание, при условии, что ни одно из поддерживаемых контактных устройств не изменило своего состояния. Это может быть очень выгодно в таких приложениях, как охлаждение или кондиционирование воздуха, где вам не нужно, чтобы кто-то перезапускал оборудование после сбоя питания.Однако это может быть чрезвычайно опасно в приложениях, где оборудование запускается автоматически, подвергая оператора опасности.

Рис. 2. Двухпроводное управление полным напряжением

Трехпроводная схема управления показана на рисунке 1. Она состоит из нормально замкнутой кнопки останова (СТОП), нормально разомкнутой кнопки пуска (ПУСК), пломбировочного контакта (М) и катушки магнитного пускателя двигателя. При нажатии нормально разомкнутой кнопки пуска на катушку магнитного пускателя двигателя (М) подается напряжение.Вспомогательный контакт (M) герметизирует кнопку пуска, обеспечивая замыкание цепи. Нажатие нормально замкнутой кнопки остановки прерывает цепь. Трехпроводная схема управления обеспечивает так называемую «защиту от низкого напряжения». В случае сбоя питания магнитный пускатель двигателя отключится. Однако в этом случае после восстановления питания магнитный пускатель двигателя не включится автоматически. Оператор должен нажать кнопку запуска, чтобы снова запустить последовательность операций.

По сравнению с двухпроводной схемой управления, трехпроводная схема управления обеспечивает гораздо большую безопасность для оператора, поскольку оборудование не запустится автоматически после восстановления питания. На рис. 3 показана схема управления с несколькими кнопками пуска и останова. В этой схеме несколько нормально замкнутых кнопок останова расположены последовательно, а несколько нормально разомкнутых кнопок пуска расположены параллельно для управления магнитным пускателем двигателя. Это обычное применение трехпроводной схемы управления, в которой вам необходимо запускать и останавливать один и тот же двигатель из нескольких мест на объекте.Трехпроводная схема управления может использоваться различными способами в соответствии с конкретным применением схемы.

Рисунок 3. Многократная схема управления пуском/остановом

Управление двигателем переменного тока

— очень интересный и специализированный сегмент нашей отрасли. Электромеханические магнитные пускатели двигателей уже много лет являются стандартом. Твердотельные устройства позволили лучше контролировать параметры схемы, обеспечивая при этом настоящую интеграцию с частотно-регулируемыми приводами и программируемыми логическими контроллерами.

Контроллер трехфазного двигателя переменного тока

Этот проект выполнен с использованием MC3PHAC от NXP Semiconductor. Проект генерирует 6 сигналов PWM для контроллера трехфазного двигателя переменного тока. Очень легко сделать профессиональный частотно-регулируемый привод в сочетании с интеллектуальным силовым модулем (IPM) или 3-фазным IGBT/MOSFET с драйвером затвора. Плата обеспечивает 6 сигналов PWM для инвертора IPM или IGBT, а также сигнал торможения. Также эта плата работает в автономном режиме и не требует программирования/кодирования программного обеспечения.

MC3PHAC — это высокопроизводительный монолитный интеллектуальный контроллер двигателя, разработанный специально для удовлетворения требований к недорогим трехфазным системам управления двигателем переменного тока с регулируемой скоростью. Устройство адаптируется и настраивается в зависимости от среды. Он содержит все активные функции, необходимые для реализации управляющей части 3-фазного привода с разомкнутым контуром. Одним из уникальных аспектов этой платы является то, что, хотя ее можно адаптировать и настраивать в зависимости от среды, для нее не требуется разработка программного обеспечения.Это делает MC3PHAC идеально подходящим для пользовательских приложений, требующих управления двигателем переменного тока, но с ограниченными или отсутствующими программными ресурсами.

В MC3PHAC включены защитные функции, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и входа системной ошибки, которые немедленно отключают модуль ШИМ при обнаружении системной ошибки.

Все выходы являются сигналами TTL, входное питание 5–15 В постоянного тока, напряжение на шине постоянного тока должно быть в пределах 1,75–4,75 В, DIP-переключатель предназначен для установки частоты двигателя 60 или 50 Гц, перемычки также помогают установить полярность выходного ШИМ Активный низкий или активный высокий, и это помогает использовать эту плату с любыми типами модулей IPM, поскольку выход может быть установлен активным низким или высоким.Потенциометр PR2 помогает регулировать скорость двигателя. Обратитесь к техническому описанию микросхемы, чтобы изменить базовую частоту, мертвое время ШИМ и другие возможные параметры.

Управление скоростью — частота синхронного двигателя может быть задана в реальном времени как любое значение от 1 Гц до 128 Гц путем регулировки потенциометра PR2. Масштабный коэффициент составляет 25,6 Гц на вольт. Вывод SPEED обрабатывается 24-битным цифровым фильтром для повышения стабильности скорости в шумной среде.

Управление ускорением — Ускорение двигателя может быть задано в режиме реального времени в диапазоне от 0.5 Гц/сек, в диапазоне до 128 Гц/сек, регулируя потенциометр PR1. Коэффициент масштабирования составляет 25,6 Гц/секунду на вольт.

Защита от сбоев : MC3PHAC поддерживает расширенный набор функций защиты и предотвращения сбоев. Если неисправность действительно возникает, MC3PHAC немедленно отключает ШИМ и ждет, пока неисправность не будет устранена, прежде чем запустить таймер для повторного включения ШИМ. Обратитесь к графику на Рисунке 10 для значения сопротивления в зависимости от времени повторной попытки из листа данных IC.На рис. 10 предполагается подтягивающий резистор 6,8 кОм. В автономном режиме этот интервал тайм-аута задается на этапе инициализации путем подачи напряжения на вывод MUX_IN, в то время как на вывод RETRY_TxD устанавливается низкий уровень. Таким образом, время повторной попытки может быть указано от 1 до 60 секунд с коэффициентом масштабирования 12 секунд на вольт

Мониторинг внешних сбоев : вывод FAULTIN принимает цифровой сигнал, указывающий на обнаружение сбоя с помощью внешней схемы мониторинга.Высокий уровень на этом входе приводит к немедленному отключению ШИМ. Типичными условиями неисправности могут быть перенапряжение на шине постоянного тока, перегрузка по току на шине или перегрев. Как только этот вход возвращается к низкому логическому уровню, начинает работать таймер повторной попытки отказа, и ШИМ снова активируются после достижения запрограммированного значения тайм-аута. Входной контакт FLTIN 9 разъема CN3 должен иметь высокий уровень, чтобы перевести неисправный контакт на низкий уровень для нормальной работы.

Контроль целостности напряжения на шине (входной контакт 10 CN3) Контакт DC_BUS контролируется на 5.Частота 3 кГц (4,0 кГц, когда частота ШИМ установлена ​​на 15,9 кГц), и любое значение напряжения за пределами допустимого диапазона представляет собой неисправность. В автономном режиме пороги окна фиксируются на уровне 4,47 В (128 процентов от номинального) и 1,75 В (50 процентов от номинального), где номинальное значение определено как 3,5 В. Как только уровень сигнала DC_BUS возвращается к значению в пределах допустимого окна, начинает работать таймер повторной попытки отказа, и ШИМ снова включаются после достижения запрограммированного значения тайм-аута.Во время включения питания VDD может достичь рабочего напряжения до того, как конденсатор звена постоянного тока зарядится до своего номинального значения. При проверке целостности шины постоянного тока пониженное напряжение будет обнаружено и обработано как неисправность с соответствующим периодом тайм-аута. Чтобы предотвратить это, MC3PHAC отслеживает напряжение на шине постоянного тока во время включения питания в автономном режиме и ждет, пока оно не превысит пороговое значение пониженного напряжения, прежде чем продолжить. На это время все функции MC3PHAC приостанавливаются. Как только этот порог будет достигнут, MC3PHAC продолжит работу в обычном режиме, а любое дальнейшее пониженное напряжение будет рассматриваться как неисправность.

Примечание: Если контроль напряжения на шине постоянного тока не требуется, на контакт DC_BUS следует подать напряжение 3,5 В ± 5 процентов. Для этого используйте следующие компоненты: R2 должен быть 3,3 кОм, R4 4 кОм 7 Ом, C6 0,1 мкФ и замкнуть перемычку между контактами 1 и 2.

Управление регенерацией — Регенерация — это процесс, посредством которого накопленная в двигателе механическая энергия и нагрузка передаются обратно в электронику привода, обычно в результате резкого торможения.В особых случаях, когда этот процесс происходит часто (например, в системах управления двигателями лифта), целесообразно включить в привод двигателя специальные функции, позволяющие возвращать эту энергию обратно в сеть переменного тока. Однако в большинстве недорогих приводов переменного тока эта энергия накапливается в конденсаторе шины постоянного тока за счет увеличения его напряжения. Если этот процесс не остановить, напряжение на шине постоянного тока может подняться до опасного уровня, что может привести к выходу из строя конденсатора шины или транзисторов в инверторе мощности. MC3PHAC включает в себя два метода, позволяющих справиться с регенерацией до того, как она станет проблемой.

Резистивное торможение: Вывод DC_BUS отслеживается на частоте 5,3 кГц (4,0 кГц, когда частота ШИМ установлена ​​на 15,9 кГц), и когда напряжение достигает определенного порога, вывод RBRAKE переходит в высокий уровень. Этот сигнал можно использовать для управления резистивным тормозом, подключенным к конденсатору шины постоянного тока, так что механическая энергия двигателя будет рассеиваться в виде тепла в резисторе, а не накапливаться в виде напряжения на конденсаторе. В автономном режиме пороговое значение DC_BUS, необходимое для подтверждения сигнала RBRAKE, фиксируется на уровне 3.85 вольт (110 процентов от номинального), где номинальное значение определено как 3,5 вольта.

Выбираемая частота ШИМ: MC3PHAC поддерживает четыре дискретные частоты ШИМ и может динамически изменяться во время работы двигателя. Этот резистор может быть потенциометром или постоянным резистором в диапазоне, указанном в таблице. В автономном режиме частота ШИМ определяется подачей напряжения на вывод MUX_IN, когда на вывод PWM FREQ_RxD подается низкий уровень. Таблица 4 из таблицы данных показывает требуемые уровни напряжения на выводе MUX_IN и соответствующую частоту ШИМ для каждого диапазона напряжения.

  • PR1: Потенциометр для настройки ускорения
  • PR2: Потенциометр для регулировки скорости
  • SW1: DIPX4 Переключатель для установки частоты 60 Гц/50 Гц, а также активного низкого/активного высокого выхода
  • SW2: Переключатель сброса
  • SW3: Пуск/Стоп двигателя
  • SW4: Изменение направления вращения двигателя по часовой/против часовой стрелки
  • CN1: Вход питания постоянного тока 7–15 В постоянного тока
  • CN2: Подача напряжения на шину от модуля IPM/IGBT для защиты от повышенного/пониженного напряжения
  • CN3: Интерфейс между модулем IPM и платой IGBT обеспечивает 6 выходов ШИМ, выход торможения и вход ошибки
  • PCB имеет область прототипа, которую можно использовать для разработки.

Особенности

  • Питание 7–15 В пост. тока
  • Потенциометр для управления скоростью двигателя
  • Частота ШИМ по умолчанию 10,582 кГц, можно настроить в диапазоне (5,291 кГц – 164 кГц)
  • Потенциометр для регулировки ускорения
  • Ползунковый переключатель для управления направлением движения
  • Ползунковый переключатель для пуска/останова
  • 6 выходных сигналов ШИМ
  • Время простоя по умолчанию 4,5 мкс
  • Время повтора ошибки 32,8 секунды
  • Вход VBS (обратная связь по напряжению шины) Управление пониженным напряжением
  • Неисправность входа (перегрузка по току или короткое замыкание на входе)
  • Управление скоростью в вольтах на герц
  • Фильтрация цифровой обработки сигналов (DSP) для повышения стабильности скорости
  • 32-битные вычисления для высокоточной работы
  • Интернет включен
  • Для работы не требуется разработка пользовательского программного обеспечения
  • 6-выходной широтно-импульсный модулятор (ШИМ)
  • Генерация трехфазного сигнала
  • 4-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
  • Настраивается пользователем для автономного
  • Динамическое подавление пульсаций шины
  • Выбираемая полярность и частота ШИМ
  • Выбираемая базовая частота 50/60 Гц
  • Системный генератор на основе контура фазовой автоподстройки частоты (PLL)
  • Цепь обнаружения низкого напряжения питания
  • В MC3PHAC включены защитные функции, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и системы
  • .
  • Вход ошибки, который немедленно отключит модуль ШИМ при обнаружении ошибки системы.

Некоторые целевые приложения для MC3PHAC включают

  • Двигатели HVAC малой мощности
  • Бытовая техника
  • Коммерческие прачечные и посудомоечные машины
  • Управление процессом
  • Насосы и вентиляторы

Схема

Список деталей

Соединения

Настройки DIP-переключателя

Блок-схема

Фото

Видео

MC3PHAC Лист данных

MC3PHAC

Управление электродвигателем переменного тока от основ до устранения неполадок

Обратите внимание, что из-за потоковой передачи качество не такое хорошее, как на реальном DVD.

Обучающая видеотека по промышленной электротехнике — DVD 8

Раздел 4 —

Управление двигателем переменного тока и поиск и устранение неисправностей
Часть 1 (31:44 мин.) и эксплуатация
  • Типы однофазных двигателей: двухфазные и конденсаторные двигатели
  • Пуск и ускорение однофазных и трехфазных двигателей переменного тока
  • Выбор пускателей двигателей: линейное и пониженное напряжение
  • Типы пониженного Пускатели: первичный резистор, автотрансформатор, частичная обмотка, схема «звезда-треугольник» и полупроводниковые
  • Работа всех сокращенных пусков, проводка и соединения
  • Часть 2 (32:27 мин.)
    • Реверсивный Цепи для однофазных и трехфазных двигателей переменного тока
    • Регулирование скорости: многоскоростные двигатели и регулируемая частота
    • Введение в управление скоростью привода переменного тока (инверторы)
    • Тормозные цепи U
    • Поиск и устранение неисправностей однофазных и трехфазных двигателей переменного тока в силовой части (отводной цепи) и проводной цепи
    • Поиск обрывов и коротких цепей
    • Обнаружение серьезных симптомов двигателя переменного тока

    Чтобы вернуться на ГЛАВНУЮ страницу видеотеки с обучением по промышленной электротехнике…
    Закройте эту новую вкладку или окно, которое открылось в вашем браузере, чтобы показать вам этот образец. (Если вы нашли эту страницу через поисковую систему, нажмите «Обучение электрике»)

     

    Управление двигателем переменного тока и устранение неполадок

    » Я считаю эти промышленные видеопрограммы лучшими из тех, что я когда-либо видел. для управления двигателем переменного тока, и эта программа объясняет именно это.Что еще более важно, он показывает вам, как быстро определить основную причину проблемы в двигателе переменного тока.

    Мы покажем вам, как проверить обмотки на наличие обрыва, локализовать проблему либо в цепи, либо в двигателе и многое другое. Мы покрываем даже явные признаки преждевременного отказа двигателя.

    Нужна такая же информация о двигателях постоянного тока? Наш DVD 9 посвящен управлению двигателем постоянного тока и поиску и устранению неисправностей.

    Сокращение времени поиска и устранения неисправностей двигателей переменного тока в два раза
      • Устранение неполадок полупроводниковых пускателей путем быстрого обнаружения пропусков зажигания SCR
      • Научитесь выявлять скрытые проблемы, которые могут привести к отказу вашего двигателя
      • Решите самую сложную проблему пуска с пониженным напряжением
      • Поймите, как работают приводы с регулируемой скоростью и где искать
        для решения проблем
      • Быстро устраняйте неполадки многоскоростных двигателей и их цепей— узнать, как
        перепроверить соединения
      • Устранить неполадки различных методов реверсирования и цепей, используемых с двигателями переменного тока

    Примечание: Международный импортер несет ответственность за уплату всех таможенных пошлин (налогов).

    Вышеупомянутая кнопка автоматического заказа работает на защищенной системе PayPal. (После покупки с помощью кнопки «Добавить в корзину» выше вы сразу же получите электронное письмо с подтверждением.) Если вы предпочитаете, чтобы мы обрабатывали ваш заказ вручную, или хотели бы использовать заказ на покупку (PO), заказ по почте, пожалуйста, нажмите Заказать обучающее видео. Форма на наших безопасных серверах.

     

     

    Нажмите на изображение кредитной карты выше для ручной обработки заказа. Ваша квитанция и информация о доставке будут отправлены по электронной почте в течение 24 часов с ручной обработкой. )

     

    Брошюра с обучающими видеороликами по электротехнике (PDF), а также бланк заказа DVD с видео по электротехнике в формате PDF.

     

    Того вернуться на ГЛАВНУЮ страницу видеотеки с обучением по промышленной электротехнике…
    Закройте эту новую вкладку или окно, которое открылось в вашем браузере, чтобы показать вам этот образец. (Если вы нашли эту страницу через поисковую систему, нажмите «Обучение электрику»)

    Как контролировать скорость электродвигателя переменного тока

    Двигатель переменного тока — это электрический двигатель, приводимый в действие переменным током (AC), который состоит из двух основных частей. : внешний статор с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля, и внутренний ротор, прикрепленный к выходному валу, создающий второе вращающееся магнитное поле.Возможность управления скоростью двигателя имеет множество преимуществ, и в этом руководстве рассматриваются различные способы управления скоростью двигателя.

    Как отмечалось выше, управление скоростью электродвигателя переменного тока имеет множество преимуществ, включая снижение звукового шума, энергоэффективность и улучшенный контроль над приложением двигателя. Несмотря на то, что они являются устройствами с постоянной скоростью, скорость двигателя переменного тока может изменяться при изменении частоты, входного напряжения или обмоток, которые заставляют двигатель вращаться.

    Распространенным и эффективным способом изменения скорости двигателя является изменение частоты с помощью инвертора в качестве источника питания. Благодаря технологическим достижениям и снижению стоимости инверторов это часто используемый и популярный вариант. Методы, включающие снижение напряжения на обмотках двигателя с помощью трансформаторов, резисторов или отводов обмотки двигателя, также используются до сих пор.

    Если вы планируете использовать инвертор для питания электродвигателя переменного тока, важно выбрать тот, который может обеспечивать не только напряжение и рабочий ток двигателя, но и пусковой ток.Используйте необходимый диапазон изменения скорости, чтобы выбрать диапазон частот, который должен обеспечивать инвертор. Элементы управления инвертора можно использовать для изменения частоты, подаваемой на двигатель, и скорость двигателя будет соответственно изменяться.

    Если абсолютно точное управление скоростью не является критичным для двигателя, можно также добавить переменное сопротивление в цепь двигателя для снижения напряжения на основной обмотке. «Проскальзывание» двигателя — разница между синхронной скоростью магнитного поля электродвигателя и частотой вращения вала, обычно близкая к нулю, будет увеличиваться, так как на двигатель подается пониженная мощность.Кроме того, полюса двигателя не получают достаточной мощности для создания силы, необходимой для поддержания их нормальной скорости, и в этом методе двигатель должен быть рассчитан на высокое скольжение.

    Более эффективным вариантом является использование трансформатора переменного напряжения. Этот метод изменяет напряжение, подаваемое на основную обмотку, что приводит к высокому скольжению и уменьшению скорости управления напряжением. Трансформатор переменного напряжения имеет малые потери по сравнению с переменным резистором. Использование трансформатора может иметь ряд ответвлений, которые изменяют отношение напряжения для управления скоростью двигателя.Эти отводы можно переключать вручную, или трансформатор может быть оснащен переключателем отводов с электроприводом. Несмотря на это, скорость двигателя изменяется с дискретными приращениями, а конкретная конструкция зависит от установки, в которой используется трансформатор.

    Другой метод управления скоростью двигателя переменного тока заключается в использовании двигателя переменного тока с обмотками с ответвлениями для изменения скорости. Этот метод чаще всего используется в домашних вентиляторах с переключателями высокой, средней и низкой скорости . Эти двигатели имеют заданное количество отводов на основной обмотке, что позволяет им работать с различными напряжениями, приложенными к его магнитному полю.Количество отводов и скоростей, доступных для двигателя, обычно не превышает четырех. Точная скорость в таких типах приложений не критична, а управление скоростью с помощью этой опции очень экономично.

    Преобразователь частоты (VFD) является еще одним вариантом и представляет собой контроллер двигателя переменного тока, который управляет двигателем, изменяя подаваемые на него частоту и напряжение. Частота (или герц) напрямую связана со скоростью двигателя (об/мин), поэтому чем выше частота, тем выше скорость вращения. Если приложение двигателя не требует, чтобы он работал на полной скорости, можно использовать частотно-регулируемый привод для снижения частоты и напряжения в соответствии с требованиями нагрузки двигателя.Когда требования к скорости двигателя приложения изменяются, частотно-регулируемый привод эффективно снижает или увеличивает скорость двигателя в соответствии с требованиями к скорости. Использование частотно-регулируемого привода может обеспечить снижение энергопотребления и затрат, увеличение производительности за счет более строгого контроля процесса и продление срока службы оборудования при одновременном снижении требований к техническому обслуживанию.

    Наконец, регулирование величины напряжения на клеммах двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) также может управлять скоростью двигателя. Как следует из этого термина, ШИМ-управление скоростью работает, управляя двигателем с помощью быстрых серий импульсов «ВКЛ» и «ВЫКЛ» и изменяя рабочий цикл.Мощность, подаваемая на двигатель, регулируется изменением ширины этих приложенных импульсов, что, в свою очередь, изменяет среднее напряжение, подаваемое на клеммы двигателя. Модулируя или изменяя синхронизацию этих импульсов, можно управлять скоростью двигателя.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.