Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

МОДЕРНИЗАЦИЯ СХЕМЫ РЕЖИМА ПУСКА-ТОРМОЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

  • Авторы
  • Файлы работы
  • Сертификаты

Предполагается, что предлагаемое схемное решение позволит оптимизировать пуск-торможение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и исключить ударные нагрузки в режиме торможения.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, направление вращения, сопротивление обмоток, точность регулирования, нагрузки двигателя

The purpose of this work is the modernization of the working scheme of the start-up braking mode of an asynchronous three-phase motor with a squirrel-cage rotor by replacing the obsolete electronic base with modern widely available and inexpensive electronic components, and replacing the relay components with contactless ones with detailed development of the control program on the microcontroller.

It is assumed that the proposed circuit solution will optimize start-up of the induction motor with a squirrel-cage rotor and exclude impact loads in the braking mode.

Keywords: asynchronous motor, direction of rotation, winding resistance, accuracy of regulation, motor loads

Трехфазные асинхронные двигатели благодаря простоте и надежности конструкции и низкой стоимости активно используются в производстве[1]. До сих пор в промышленности широко распространены трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие трехфазную обмотку на статоре и питающиеся от трехфазной сети. Существующая потребность в регулировании параметров двигателей, для оптимального управления технологическим процессом, позволяет считать модернизацию подобного рода систем актуальной и значимой для современного производства[2].

Описание исходной электрической структурной схемы

Рисунок 1- Исходная структурная схема

Рассмотрим принцип работы исходной структурной схемы.

При нажатии на кнопку «Пуск» срабатывает контактор и своими главными контактами включает двигатель в сеть. Один из вспомогательных контактов контактора шунтирует кнопку, а другой подключает обмотку реле времени к сети постоянного тока. Якорь реле притягивается и связанные с ним контакты в цепи катушки контактора, они замыкаются. Однако контактор не срабатывает, так как цепь его катушки разомкнута вспомогательными контактами контактора.

Для остановки двигателя нажимают на кнопку «Стоп». Контакты кнопки в цепи катушки контактора размыкаются, контактор срабатывает, его силовые контакты размыкаются и отключают двигатель от сети переменного тока. Другие контакты кнопки замыкают цепь катушки контактора, контактор срабатывает и своими силовыми контактами подключает обмотку статора двигателя к сети постоянного тока. Реле начинает отсчет времени. По прошествии определенного времени, на которое оно рассчитано, якорь реле отпадает и размыкает свои контакты в цепи катушки контактора. Контактор срабатывает — размыкает свои силовые контакты и отключает двигатель от сети постоянного тока. Схема возвращается в исходное положение — она снова готова к очередному пуску двигателя. Время выдержки реле времени KДТ должно быть несколько больше времени торможения, в противном случае динамическое торможение прекратится раньше, чем двигатель остановится.

Для того чтобы изменить направление вращения вала на противоположное, в обязательном порядке должно быть изменено расположение фаз напряжения, которое подается при питании асинхронного двигателя. Именно для этого и применяется схема реверсивного пуска двигателя, позволяющая полностью выполнить эту функцию. Кроме того, необходимо осуществлять постоянный контроль над значением напряжения, подводимого к двигателю, а также за напряжением, поступающим к катушкам контакторов. Именно контакторы непосредственно участвуют в организации реверсивного движения вала. При срабатывании первого контактора, фазы будут располагаться совершенно иначе, нежели при включении второго контактора.

При динамическом торможении с независимым возбуждением обмотки статора отключаются от сети трехфазного тока и подключаются к источнику постоянного тока. Этот ток создает неподвижный в пространстве магнитный поток, который при вращении ротора наведет в последнем ЭДС. Под действием ЭДС в обмотках ротора потечет ток, от взаимодействия которого с неподвижным потоком возникает тормозной момент. Двигатель превращается в синхронный генератор с неявновыраженными полюсами, работающий при переменной скорости.

В схеме применяется одновибратор, технический эффект от использования которого заключается в повышении надежности электропривода за счет улучшения работы задающего одновибратора, повышении устойчивости работы асинхронного электродвигателя, формирования пусковых характеристик фазоимпульсным модулированием подводимого к асинхронному электродвигателю (АД) напряжения. Кроме того, повышается точность регулирования электропотребления за счет учета изменения сопротивления обмоток АД при изменении температуры, в повышении надежности.

Цифровой коммутатор предназначен для использования в нерегулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети трехфазных асинхронных двигателей. Устройство снабжено двумя полупроводниковыми ключами, подключающими обмотки трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети переменного тока.

Коммутаторы на выходе цифровых компараторов осуществляют коммутацию ШИМ-сигнала между транзисторными ключами.

Силовые ключи выполняют роль электронного коллектора, осуществляя коммутацию секций обмотки якоря.

Разработка модернизированной структурной схемы пуска-торможения трехфазного АД с короткозамкнутым ротором

На рисунке 2 представлена предложенная модернизированная структурная схема пуска-торможения трехфазного АД с короткозамкнутым ротором.

Рисунок 2 — Структурная схема модернизированной схемы

Структура модернизированной системы состоит из следующих блоков:

— микроконтроллер- предназначен для управления электронными устройствами системы и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой;

— интерфейс связи- предназначен для подключения элементов передающих или принимающих данные с микроконтроллера;

— драйвер ключей и силовые ключи. Драйвер управления является промежуточным согласующим устройством между схемой управления и силовыми ключами. Драйвер предназначен для выполнения двух основных функций:

Формирование сигнала управления на затворе IGBT в соответствии с командами процессора.

Диагностика состояния (наличие или отсутствие тока перегрузки), своевременное выключение силового транзистора.

— датчик тока предназначен для формирования электрического сигнала, пропорционального силе тока;

— датчик скорости предназначен для информирования схемы управления о скорости вращения двигателя;

— устройство торможения предназначено для быстрого и надежного останова и фиксации асинхронного двигателя в отключенном состоянии, состоит из двух твердотельных реле;

— блоки питания предназначены для преобразования напряжения сети переменного тока в постоянный;

— асинхронный двигатель предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию.

Более подробно работу модуля управления трехфазным асинхронным двигателем с автономным питанием целесообразно рассмотреть с помощью схемы электрической принципиальной. Принцип ее работы состоит в следующем.

Микросхема DD1 предназначенная для управления асинхронным двигателем, в ходе работы микрконтроллер считывает команды из памяти и исполняет их. Система команд заложена в архитектуре микрконтроллера и выполнение кода команды выражается в проведении внутренними элементами микросхемы определенных микроопераций[3].

Силовые ключи IR2131 предназначены для согласования уровней из TTL-уровней и датчика обратной связи (ОС) (датчик тока ACS758), который включен между минусовым проводом и силовыми ключами (является ОС по току).

Также в схеме предусмотрена RBRAKE – цепь с электролитом в цепи питания и силовым транзистором (VT6), разряжающим эту емкость по сигналу микроконтроллера.

Также предусмотрена цепь датчика перенапряжения с гальванической развязкой (оптопара VТ8).

Принцип управления состоит в использовании инвертора на IGBT транзисторахIRGBC20F, к которому подключается АД мощностью 1.1 кВт.

В схеме также присутствуют твердотельные реле VT7 и VT9: управляющий сигнал подается на светодиод, который при этом передает сигнал далее – на фотодиодную матрицу, при этом обеспечивается гальваническая развязка коммутируемых и управляющих цепей. Напряжение, которое при этом создается, управляется силовым ключом.

Микросхема DD2 поочерёдно выдаёт в линию связи последовательность нулей и единиц, а устройство приёма отслеживает эти данные, запоминая их, происходит передача данных по последовательному двоичному коду.

Рисунок 3- Схема электрическая принципиальная

На основе разработанных структурной схемы и схемы электрической принципиальной были разработаны процессорная и силовая части печатной платы системы (рисунок 4). Габаритные размеры печатной платы процессорной части 145х100х1,5 мм.

Габаритные размеры печатной платы силовой части 130х85х1,5 мм.

а) процессорная часть

б) силовая часть

Рисунок 4- Внешний вид печатных плат процессорной и силовых частей

В данной статье показан вариант модернизации схемы режима пуска-торможения трехфазного АД с короткозамкнутым ротором. В ходе работы были разработаны схемы структурная и электрическая принципиальная, разработана печатная плата.

В устройстве используется современная, широкодоступная, дешевая элементная база. Применение микроконтроллера в качестве устройства управления и обработки информации значительно сокращает количество элементов. При внедрении данной системы в производство можно существенно сократить время работы, и самое главное, добиться более высокого качества работы объекта управления[4].

Асинхронные электромеханические преобразователи: учеб. по- собие / Сост. Ю.В. Зубков. – 2-е изд. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 146 с.: ил.

Читать еще:  Двигатели ауди 100 45 кузов технические характеристики

Гольдберг, О.Д. Электромеханика: учеб. / О.Д. Гольдберг, С.П. Хмелевская. – М.: Academia, 2007. – 504 с. 2.

Копылов, И.П. Электрические машины: учеб. / И.П.Копылов. – 5-е изд. – М.: Высшая школа, 2006. – 607 с. 3.

Беспалов, В.Я. Электрические машины: учеб. пособие / В.Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленц. – М.: Academia, 2006. – 313 с.

Электрическая схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы получить практические навыки в собирании схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитных пускателей. Изучить на практике принцип действия реверсивной и нереверсивной схем управления АД. Изучить конструкцию и принцип действия магнитных пускателей. Освоить назначение и принцип действия аппаратов управления. Закрепить навыки по чтению электрических схем.

Оборудование и материалы: магнитный пускатель, асинхронный двигатель, соединительные провода.

Теоретические сведения

Магнитный пускатель. Такое название получили трех полюсные контакторы переменного тока со встроенными в фазах тепловыми реле для защиты ЭД от перегрузки недопустимой продолжительности. В магнитных пускателях предусмотрена также нулевая защита, предотвращающая произвольное включение пускателей при восстановлении питания.

Электрическая схема магнитного пускателя и его конструкция изображена на рисунке 3. При нажатии кнопки «Пуск» SB1 подаётся питание на катушку пускателя KV через размыкающие контакты тепловых реле KK1, KK2 и кнопка «Стоп» SB2.

Якорь 6 электромагнита 5 притягивается к сердечнику 4. При этом неподвижные контакты 2 замыкаются подвижным мостиком 8. Нажатие в контакторах обеспечивается пружиной 9. Одновременно замыкаются блок-контакты KV, которые шунтируют кнопку «Пуск» SB1. При перенапряжении ЭД сработают два или одно тепловое реле 11, цепь катушки размыкается контактами KK1 и KK2. При этом якорь 6 больше не удерживается сердечником и под действием собственного веса и пружины 7 подвижной системы переходит в отключенное положение.

Двукратный разрыв в каждой фазе и закрытая камера 10 обеспечивают гашение дуги без особых устройств.

Нереверсивный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Схема приведена на рисунке 1. Для работы сети необходимо включить рубильник (Q). При нажатии кнопки «пуск» (SB1) катушка контактора (KM) получает питание и замыкает главные контакты в силовой цепи, тем самым происходит подключение двигателя к сети. Одновременно замыкается блок-контакт (KM) цепи управления, которые шунтирует кнопку пуск (SB1).

Если температура обмотки двигателя превысит допустимые значения, то сработает тепловое реле и разомкнет свои контакты в цепи управления (KK1, KK2), тем самым обесточит катушку контактора (KM) и двигатель остановиться.

Для отключения необходимо нажать кнопку «стоп» (SB2).

Для защиты двигателя от токов короткого замыкания служат плавкие предохранители (FU).

Для защиты двигателя от перегрузок и от потери фазы применяют тепловые реле (KK1, KK2), которые включаются непосредственно в силовую цепь двигателя

Работа реверсивной схемы управления АД.

Данная схема (смотри рисунок 2) управления АД с короткозамкнутым ротором обеспечивает вращение двигателя как в одну, так и другую сторону.

Силовая часть схемы (включается в сеть переменного тока автоматическим выключателем QF) состоит из электродвигателя М, обмотка статора которого включается в сеть через две группы силовых контактов: контактов КМ1, при замыкании которых ротор электродвигателя вращается в одном направлении (вперед), и контактов КМ2, при замыкании которых ротор электродвигателя вращается в другом направлении (назад) и тепловые реле КК.

Схема управления состоит из магнитных пускателей КМ1, КМ2 и их блок-контактов КМ1, КМ2; пусковых кнопок SB2 «Вперед» и SB3 «Назад»; кнопки «Стоп» SB1.

Для запуска электродвигателя сначала включают автоматический выключатель QF, потом нажимают кнопку SB2 или SB3 (в зависимости от выбранного направления вращения ротора электродвигателя). При нажимании кнопки SB2 включается магнитный пускатель КМ1, который своими главными контактами подключает двигатель к сети, тем самым осуществляя его пуск. Замыкающий блок-контакт КМ1 шунтирует при этом пусковую кнопку. Выключение двигателя осуществляется кнопкой SB1. Для пуска двигателя в другом направлении необходимо нажать кнопку SB3, которая включает магнитный пускатель КМ2.

Размыкая блок-контакт SB2 и SB3, которые подключены к цепи катушек магнитных пускателей КМ2 и КМ1 соответственно, предотвращают одновременное включение обоих магнитных пускателей, которое может привести к короткому замыкании в цепи двигателя.

Защита электродвигателя от перенапряжения осуществляется тепловыми реле КК, которые срабатывают, и разомкнут свои размыкающие контакты КК, и отключат катушку магнитного пускателя и электродвигатель остановится, потому что будет отключен от сети.

Рисунок 3. Магнитный пускатель: а) электрическая схема; б) конструкция: 1 — основание; 2 — неподвижные контакты; 3 — пружина; 4 — магнитный сердечник; 5 — катушка; 6 — якорь; 7 — возвратная пружина; 8 — контактный мостик; 9 — пружина; 10 — дугогасительная камера; 11 — нагревательный элемент

Ход работы

1. Ознакомиться с конструкцией и принципом действия магнитного пускателя (рисунок 3).

2. Ознакомиться со схемой исследования. Определить назначение и принцип действия отдельных элементов схемы и их контактов (рисунок 1).

3. Собрать цепь для нереверсивного управления ЭД соответственно рисунка 1. После проверки схемы преподавателем провести опыт.

4. Собрать цепь реверсивного управления ЭД соответственно рисунка 2. После проверки схемы преподавателем провести опыт.

5. Сделать вывод соответственно выполненной работы и полученных результатов проведенного опыта.

Содержание отчета

Отчет должен содержать: тему лабораторной работы, цель работы, схему электрических соединений магнитного пускателя и реверсивную схему управления ЭД, описание проведенного опыта управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитных пускателей, вывод.

Вывод:

Дать ответ на контрольные вопросы:

1. Какой магнитный пускатель называется

2. Объясните работу схемы при пуске, реверсе и остановке электродвигателя.

3. Зачем шунтируют кнопку SB2 и SB3?

4. Какие виды защиты электродвигателя предусмотрены в данной схеме управления.

5. Какие аппараты использовались при сборке электрических схем?

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Пожалуй, нет ни одного серьезного механизма или машины, где не применялись бы электрические двигатели. В автомобиле, с стиральной машине, сельхозтехнике и мелких бытовых приборах — везде используется электрический двигатель. Наибольшее распространение получил асинхронный электрический двигатель и о нем сегодня мы поговорим.

Содержание:

Синхронные и асинхронные двигатели в машиностроении и в быту

Благодаря своей простоте и экономичности, асинхронный электромотор может пригодиться не только в машиностроении и в быту, но мы рассмотрим именно такие двигатели, которые встречаются чаще всего. Причиной популярности асинхронного двигателя переменного тока стали его доступность, возможность подключения к любой розетке электропитания без всяких выпрямителей и согласовательных устройств, а также простотой обслуживания и ремонта в случае чего.

Существуют два вида асинхронных электромоторов — с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Но для начала стоит разобраться в конструкции и узнать принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, после чего станет понятна причина его популярности. Несмотря на то, что асинхронный мотор был разработан еще в конце 19 века, до сих пор его конструкция особенных изменений не претерпела.

Преимущества АС двигателя

Главной особенностью характеристик этого двигателя и самым ценные их проявлением, считают тот факт, что нагрузка на двигатель практически никак не зависит от частоты вращения вала. Магнитные поля и электродвижущую силу изучают уже лет двести, а наш асинхронный двигатель стал лучшим подтверждением тому, это один из самых эффективных методов трансформации энергии.

Принцип работы этого мотора как раз основан на взаимодействии подвижного магнитного поля и токопроводящего элемента, распложенного внутри этого поля. Двигатель, как известно еще со школьной скамьи, состоит из двух базовых узлов — рoтора и статора. Статoр как раз генерирует вращающееся магнитное поле. Конструктивно, статoр представляет собой металлический сердечник, на него намотана обмотка из медной проволоки с термолаковой изоляцией.

Внутри статора, внутри его магнитного поля, поместили ротор, который представляет собой вал с сердечником и обмоткой. На рисунке ниже изображена схема устройства асинхронного мотора.
По схеме понятно, что статор состоит из наборных пластин и нескольких обмоток, которые намотаны на пластинчатый сердечник. Эти обмотки могут подсоединяться по разным схемам, в зависимости от типа напряжения. Каждая их обмоток сдвинута друг отнoсительно друга на 120 градусов. А ротор такого двигателя может быть принципиально двух типов.

Читать еще:  Honda b20b загорелся чек двигатель заводится

Двигатель с фазным ротором

Ротор фазного типа принципиально не отличается обмoткой от статора. Это трехфазная обмотка, концы которой соединены по схеме «звезда». Свободные концы обмоток подключены к токоприемным кольцам. Кольца контактируют с проводником посредством щеток и поэтому есть возможность установить в схему подключения дополнительный ограничивающий резистор.

Резистор, как устройство плавного пуска, служит для того, чтобы была возможность уменьшать значения пускового тока, который может достигать довольно крупных значений.

Короткозамкнутый ротор и его особенности

Короткoзамкнутый ротор представляет собой наборной сердечник из специальной листовой стали. Сердечник имеет каналы, которые не изолируют обмотки друг от друга, а наоборот — они залиты расплавленным легкоплавким легким металлом, а он образует прутки, которые в торцах фиксируются на кольцах.

Металл, из которого выполняют эти прутки и которым заливают пространства между сердечниками, зависит от требуемых характеристик двигателя и это может быть как медь, так и алюминий.

Как работает магнитное поле

Работает двигатель на основе процесса получения механической работы в результате воздействия на проводник движущегося магнитного поля. На обмотку статора подают напряжение, причем каждая фаза образует свой магнитный поток. Частота магнитного потока напрямую зависит от частоты подаваемого тока на концы обмотки.

За счет того, что обмотки сдвинуты на 120 градусов, сдвигаются и магнитные поля, причем сдвигаются они как в пространстве, так и во времени. Суммарный магнитный поток и будет вращать ротор двигателя. Это происходит потому, что вращающийся поток суммы частот каждой из обмоток, образуют в роторе электродвижущую силу. Поскольку ротор — короткозамкнутый, то он имеет свою собственную электрическую цепь, которая взаимодействуя с магнитным полем статора, образует крутящий момент, направленный в сторону движения магнитного потока статора.

Следовательно, принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, объясняется вращением магнитного суммарного потока статора и его взаимодействия с возникшим в результате подачи тока, магнитным полем ротора.

УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ПОМОЩЬЮ МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ

Цель работыполучить практические навыки в собирании схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитных пускателей. Изучить на практике принцип действия реверсивной и нереверсивной схем управления АД. Изучить конструкцию и принцип действия магнитных пускателей. Освоить назначение и принцип действия аппаратов управления. Закрепить навыки по чтению электрических схем.

Оборудование и материалы:магнитный пускатель, асинхронный двигатель, соединительные провода.

Теоретические сведения

Магнитный пускатель. Такое название получили трех полюсные контакторы переменного тока со встроенными в фазах тепловыми реле для защиты ЭД от перегрузки недопустимой продолжительности. В магнитных пускателях предусмотрена также нулевая защита, предотвращающаяпроизвольное включение пускателей при восстановлении питания.

Электрическая схема магнитного пускателя и его конструкция изображена на рисунке 3. При нажатии кнопки «Пуск» SB1 подаётся питание на катушку пускателя KV через размыкающие контакты тепловых реле KK1, KK2 и кнопка «Стоп» SB2.

Якорь 6 электромагнита 5 притягивается к сердечнику 4. При этом неподвижные контакты 2 замыкаются подвижным мостиком 8. Нажатие в контакторах обеспечивается пружиной 9. Одновременно замыкаются блок-контакты KV, которые шунтируют кнопку «Пуск»SB1. При перенапряжении ЭД сработают два или одно тепловое реле 11, цепь катушки размыкается контактами KK1 и KK2. При этом якорь 6 больше не удерживается сердечником и под действием собственного веса и пружины 7 подвижной системы переходит в отключенное положение.

Двукратный разрыв в каждой фазе и закрытая камера 10 обеспечивают гашение дуги без особых устройств.

Нереверсивный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Схема приведена на рисунке 1. Для работы сети необходимо включить рубильник (Q). При нажатии кнопки «пуск» (SB1) катушка контактора (KM) получает питание и замыкает главные контакты в силовой цепи, тем самым происходит подключение двигателя к сети. Одновременно замыкается блок-контакт (KM) цепи управления, которые шунтирует кнопку пуск (SB1).

Если температура обмотки двигателя превысит допустимые значения, то сработает тепловое реле и разомкнет свои контакты в цепи управления (KK1, KK2), тем самым обесточит катушку контактора (KM) и двигатель остановиться.

Для отключения необходимо нажать кнопку «стоп» (SB2).

Для защиты двигателя от токов короткого замыкания служат плавкие предохранители (FU).

Для защиты двигателя от перегрузок и от потери фазы применяют тепловые реле (KK1, KK2), которые включаются непосредственно в силовую цепь двигателя

Работа реверсивной схемы управления АД.

Данная схема (смотри рисунок 2) управления АД с короткозамкнутым ротором обеспечивает вращение двигателя как в одну, так и другую сторону.

Силовая часть схемы (включается в сеть переменного тока автоматическим выключателем QF) состоит из электродвигателя М, обмотка статора которого включается в сеть через две группы силовых контактов: контактов КМ1, при замыкании которых ротор электродвигателя вращается в одном направлении (вперед), и контактов КМ2, при замыкании которых ротор электродвигателя вращается в другом направлении (назад) и тепловые реле КК.

Схема управления состоит из магнитных пускателей КМ1, КМ2 и их блок-контактов КМ1, КМ2; пусковых кнопок SB2 «Вперед» и SB3 «Назад»; кнопки «Стоп» SB1.

Для запуска электродвигателя сначала включают автоматический выключатель QF, потом нажимают кнопку SB2 или SB3 (в зависимости от выбранного направления вращения ротора электродвигателя). При нажимании кнопки SB2 включается магнитный пускатель КМ1, который своими главными контактами подключает двигатель к сети, тем самым осуществляя его пуск. Замыкающий блок-контакт КМ1 шунтирует при этом пусковую кнопку. Выключение двигателя осуществляется кнопкой SB1. Для пуска двигателя в другом направлении необходимо нажать кнопку SB3, которая включает магнитный пускатель КМ2.

Размыкая блок-контакт SB2 и SB3, которые подключены к цепи катушек магнитных пускателей КМ2 и КМ1 соответственно, предотвращают одновременное включение обоих магнитных пускателей,которое может привести к короткому замыкании в цепи двигателя.

Защита электродвигателя от перенапряжения осуществляется тепловыми реле КК, которые срабатывают, и разомкнут свои размыкающие контакты КК, и отключат катушку магнитного пускателя и электродвигатель остановится, потому что будет отключен от сети.

Рисунок 3. Магнитный пускатель: а) электрическая схема; б) конструкция:1 — основание; 2 — неподвижные контакты; 3 — пружина; 4 — магнитный сердечник; 5 — катушка; 6 — якорь; 7 — возвратная пружина; 8 — контактный мостик; 9 — пружина; 10 — дугогасительная камера; 11 — нагревательный элемент

Ход работы

1. Ознакомиться с конструкцией и принципом действия магнитного пускателя (рисунок 3).

2. Ознакомиться со схемой исследования. Определить назначение и принцип действия отдельных элементов схемы и их контактов (рисунок 1).

3. Собрать цепь для нереверсивного управления ЭД соответственно рисунка1. После проверки схемы преподавателем провести опыт.

4. Собрать цепь реверсивного управления ЭД соответственно рисунка2. После проверки схемы преподавателем провести опыт.

5. Сделать вывод соответственно выполненной работы и полученных результатов проведенного опыта.

Содержание отчета

Отчет должен содержать: тему лабораторной работы, цель работы, схему электрических соединений магнитного пускателя и реверсивную схему управления ЭД, описание проведенного опыта управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитных пускателей, вывод.

Вывод:

Дать ответ на контрольные вопросы:

1. Какой магнитный пускатель называется

2. Объясните работу схемы при пуске, реверсе и остановке электродвигателя.

3. Зачем шунтируют кнопку SB2 и SB3?

4. Какие виды защиты электродвигателя предусмотрены в данной схеме управления.

5. Какие аппараты использовались при сборке электрических схем?

Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (контактора).

Практическое задание

Цель работы – рассмотреть основные понятия и обозначения, изучить схему подключения асинхронного двигателя, изучить компоненты схемы и их принцип работы.

Асинхро́нный электродвигатель — электрический двигатель переменного тока, частота вращения ротора которой не равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, это корпус двигателя с обмоткой, ротор — вращающаяся часть с обмоткой замкнутой с торцов и напоминающих «беличью клетку». Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка»

Контактор магнитный (КМ) – устройство, состоящиее из катушки с встроенным в неё сердечником, контактными площадками и дугогасящими элементами (катушками). Принцип действия такого устройства: под действием электромагнитного поля сердечник втягивается увлекая за собой контакты и замыкая их. При отключении питания от управляющей цепи контактора возвратная пружина поднимает сердечник и силовая часть контактора (контактная площадка) размыкаются.

Читать еще:  Аэроглиссеры из автомобильного двигателя своими руками

Реверсивный магнитный пускатель – устройство, состоящее из 2-х контакторов соединенных между собой механическим приводом (блокировкой двойного включения). При включении одного контактора тут же отключается другой, это сделано для того, чтобы при включении на двигателе реверса не произошло межфазного короткого замыкания.

1) 2

1) Контактор магнитный (КМ) 2) Реверсивный контактор (с

мех.блокировкой 2-го вкл)

Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (контактора).

Условные обозначения:

QF— Выключатель автоматический с теплозащитой (тепловым расцепителем).

КМ 1 и КМ 2 – контакторы магнитные

М – мотор, в нашем случае асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

SF1 – Автомат защищающий управляющие цепи реверсивного пускателя.

SB1 – Контакт нажимной нормально замкнутый.

SB3 и SB2 – контакт нажимной нормально разомкнутый.

13НО и 14НО – контакты отвечающие за «самоподхват».

А1 и А2 – выводы катушки контактора.

КМ 1.2 и КМ 2.2 – контакты соединенные с механическим приводом и отвечающие за защиту от двойного включения.

Самоподхват – при нажатии кнопки «Пуск» ток попадает на катушку и замыкает контакты 13НО и 14НО. Эти провода подключаются параллельно кнопке «Пуск». И при её отпускании ток начинает проходить через эти контакты питая катушку и не давая ей отключиться. Отключить контактор можно только кнопкой «Стоп», данная кнопка полностью отключает питание управляющей цепи контактора и последний размыкает силовую часть.

Защита от двойного включения – представляет собой механическое устройство (привод) отвечающее за отключение контактора при включении другого контактора. Данная функция предусматривает защиту от межфазного КЗ.

Реверс на асинхронном электродвигателе включается при переключении 2 –х фаз местами. Например на данной схеме мы можем видеть как фазы B и С поменялись местами и на двигателе включился реверс.

Реверс – обратное вращение ротора двигателя.

Цепь управления – цепь отвечающая за подачу питания на катушки контакторов и те в свою очередь за подачу или отключение питания на электродвигатель.

Силовая часть – состоит из проводов большого сечения ( по сравнению с управляющей частью), силовых контактов, тепловых реле, дугогасящих катушек и непосредственно самого мотора.

Дуга – при разрыве цепи автоматическим выключателем электроны стремятся «догнать» отходящий контакт и в результате этого явления появляется дуга с большим напряжением, которую если не загасить может повредить оборудование.

Т.е. дуга это электрический разряд в газе (в нашем случае воздух).

Дугогасящая катушка – (рассмотрим дугогасящую катушку в обычном АВ –автоматическом выключателе) – это приспособление лабиринтообразного типа в которое попадает дуга и проходя данный лабиринт затухает.

Принцип работы данной схемы

При нажатии кнопки «Влево» происходит втягивание сердечника контактора КМ 1 и замыкание его силовой части, двигатель приходит во вращение.

Если необходимо остановить электродвигатель, то нажимаем кнопку «Стоп», которая в свою очередь полностью обесточивает управляющую цепь контактора и он приходит в исходное положение (разрывает контакты силовой части).

Если же необходимо включить двигатель в обратную сторону (реверс), то при нажатии кнопки «Вправо» привод отключает контакт КМ1.2 или КМ2.2 (в зависимости от ситуации, что раньше было включено), и после отключения задействуется управляющая цепь другого контактора и на двигателе включается реверсивный режим.

ВАЖНО! – при монтаже управляющих цепей необходимо на клавиши подавать фазу а не ноль. Это необходимо делать в целях безопасности. Ведь в случае обслуживания электрических цепей провода будут под фазным потенциалом.

Контакторы, кабеля и автоматические выключатели необходимо выбирать в соответствии с характеристиками электродвигателя (учитывать пусковые и рабочие токи). Данная информация всегда наносится на сам контактор. А характеристики двигателя вы можете найти на технической табличке приделанной к двигателю.

Также необходимо всегда смотреть на какой ток рассчитана катушка контактора во избежании поломки (сгорания).

Необходимо обращать внимание на схему контактора, ведь они имеют как нормально замкнутые так и нормально разомкнутые контакты. (Нормально разомкнутые чаще всего имеют приставки к контакторам, устанавливаемые сверху).

Классы чувствительности автоматических выключателей (АВ).

А – срабатывает при превышении номинального тока на 30% (применяется для защиты управляющих цепей контакторов).

В – срабатывает при превышении номинального тока на 200%.

С — срабатывает при превышении номинального тока в 5 раз от номинального значения автоматического выключателя.

D — срабатывает при превышении номинального тока в 10 раз от номинального значения автоматического выключателя.

Таблица выбора кабеля по току. (Таблица 1)

На управляющие цепи контакторов подойдут кабеля сечением 1.5 мм2 (Cu) и 2.5 (Al).

Выбор (расчёт) нужного сечения кабеля под нагрузку

Расчёт силы тока исходя из мощности и напряжения

Формула — I = W/U.

Практическая часть

Задача №1

Дан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 2 кВт подключенный к трёхфазной сети 380V. Определите силу тока и подберите кабель соответствующего сечения способного выдержать нагрузку электродвигателя.

Дано:
U=380V

Напряжение электродвигателяМощность
1380V4kWt
2380V6k
3380V15kWT
4380V20kWt
5380V40kWt
6220V1.5kWt
7220V8kWt
8220V18kWt
9220V45kWt

Найдём силу тока проходящую через двигатель, переведём киловатты в ватты (1кВт=1000Вт)

2) 2000Вт : 380V = 5.26А. (Потребляет асинхронный двигатель в номинальном режиме).

Исходя из Таблицы 1 мы видим, что для нашего двигателя необходим кабель сечением 1.5мм2 (Cu) – (Данный кабель может выдержать 16А при напряжении 380V) или 2.5мм2 (Al) – (Данный кабель может выдержать 19А при напряжении 380V). Оба кабеля способны выдержать нагрузку этого асинхронного двигателя. Кабели выбраны с большим запасом по мощности и способны вынести как номинальный так и пусковой токи.

Задача №2

Дан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. При его подключении электрик соединил его обмотки в треугольник и подключил его к сети, после запуска двигателя амперметр начал показывать значение 200А. Определите, какого сечения кабель использовал электрик чтобы подключить данный двигатель и высчитайте его мощность, а также определите от какой сети запитан двигатель.

№ ВариантаСила тока (I)Способ соединения обмоток
150Звезда
227Треугольник
334Треугольник
458Звезда
596Звезда
644Треугольник
763Звезда
887Звезда
921Треугольник

При подключении к сети 380V обмотки соединяются в звезду, а при подключении к сети 220V – в треугольник с включением в обмоточный сектор пускового конденсатора.

Т.к электрик соединил обмотки в звезду, то напряжение поданное на двигатель составляет 380V.

Формула мощности

Согласно таблице 1 для двигателя мощностью 44kWt необходим кабель с сечением 70мм2 (Cu) и 120мм2 (Al). Сечение берется с небольшим запасом, чтобы кабель работал не на пределе, а также с учётом температуры окр.среды и способа прокладки.

Задача №3.

На фабрику был доставлен асинхронный двигатель мощностью 13kWT. В щит куда он будет подключен находится под напряжением 380V. Определите тип соединения обмоток в двигателе, силу тока в номинальном режиме и рассчитайте сечение кабеля для подключения двигателя к силовой части реверсивного пускателя.

№ ВариантаНапряжение электродвигателяМощность
1380V20 kWt
2220V29 kWt
3220V50 kWt
4380V150 kWt
5220V2 kWt
6380V69 kWt
7220V24 kWt
8380V100 kWt
9380V9 kWt

При подключении к сети 380V обмотки соединяются в звезду, а при подключении к сети 220V – в треугольник с включением в обмоточный сектор пускового конденсатора.

В нашем случае 380V. Значит обмотки соединяются в «звезду».

1кВт-1000Вт
1) 13кВт*1000=13000.

2) 13000 : 380 = 34.2А. (Двигатель потребляет в номинальном режиме)

Исходя из Таблицы 1 для асинхронного двигателя потребляющего 34.2 А и работающего от сети 380V необходим кабель сечением 6мм2 (Cu) и 10мм2 (Al).

Вывод: При подключении электродвигателя через реверсивный электромагнитный пускатель необходимо знать схему подключения, знать принцип работы компонентов данной схемы, и уметь делать расчёты для правильного выбора коммутационной аппаратуры (также знать свойства автоматических выключателей), а также для правильной подборки проводника (кабеля).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector