Управління асинхронним електродвигуном трифазного струму з короткозамкнутим ротором

Розглянемо дуже поширену схему управління асинхронним двигуном за допомогою магнітного пускача.

на рис.1 приведена схема управління без можливості зміни напрямку обертання (реверсування). Нереверсивний магнітний пускач складається з триполюсного контактора і термічного реле.

Простежимо пристрій і роботу спочатку силових (основних) ланцюгів, а потім ланцюгів управління.

Силові ланцюги. Трифазний струм до статора електродвігателяД надходить через трьохполюсний рубильник Р. Рубильник дає можливість відключити електродвигун у разі ремонту або виходу з ладу магнітного пускача. Далі в силовому ланцюзі знаходяться запобіжники 1П, які містяться звичайно на груповому розподільному щітке- вони захищають ланцюга від коротких замикань. Головні контакти Л триполюсного лінійного контактора включають або відключають обмотку статораелектродвігателя. Підключені головні контакти таким чином, щоб рухливі контакти розміщувалися з боку мотора, а нерухомі, завжди знаходяться під напругою, - зі сторону мережі, таке підключення збільшує безпеку обслуговування. Термічні реле включаються в дві фази, тому що надзвичайно великий струм вірогідний більш ніж в 2-ух проводах, вони служать для захисту мотора від довгих перевантажень і від роботи на 2-ух фазах.

Рис.1 Схема управління асинхронним короткозамкненим двигуном за допомогою нереверсивного магнітного пускача

Застосування в схемі разом з термічними реле плавких запобіжників пояснюється тим, що силові контакти магнітних пускачів допускають розрив струмів перевантаження не більш семикратної величини номінального струму електродвигуна, потужність якого допустима в даному пускателе- а на розрив струмів короткого замикання ці контакти не розраховані. У силовий ланцюг включаються нагрівальні елементи реле.

Ланцюги управління. Харчування ланцюга управління здійснюється тут через рубильник і запобіжники головного ланцюга. Крім того, ланцюги управління захищені своїм одним запобіжником 2П, він захищає ланцюг управління від коротких замикань. Як видно зі схеми, ланцюг управління живиться напругою такої ж величини, що і силова ланцюг.

У ланцюг управління включені кнопки «стоп» і «пуск».

котушка Л лінійного контактора з блок-контактному Л1 за допомогою власних основних контактів Л в силовому ланцюзі виробляє включення і відключення електродвигуна Д. Далі в ланцюг управління включені розмикаючих контакти (з ручним поверненням) термічних реле 1РТ і 2РТ, нагрівальні елементи яких включені в головну ланцюг. У деяких типів термічних реле є два нагрівальних елемента і тільки один розмикає контакт, на який може вплинути засобом важеля будь-яка з біметалевих пластинок.

Схема працює наступним чином. Для запуску мотора після включення рубильника Р слід натиснути кнопку «пуск». При цьому замикається ланцюг котушки контактора Л. Ток йде за такою ланцюга: фаза Л1 - запобіжник 2П - розмикати кнопка «стоп» - кнопка «пуск» - котушка контактора Л - розмикаючих контакти термічних реле 1РТ і 2РТ - фаза Л3. Внаслідок того що по котушці контактора проходить струм, сердечник її намагничивается, якір втягується і включає головні контакти. Висновки обмотки статора С1C2С3 приєднуються до мережі живлення Л1, Л2, Л3, і движок включається. Відразу з головними контактами замикаються і блок-контакти так, що ланцюг котушки контактора замикається через блок-контакт Л1 шунтирующий кнопку «пуск». Зараз вже не треба більше затримувати кнопку в натиснутому стані-за рахунок діяння пружини вона повертається в початкове положення. Для відключення мотора слід натиснути кнопку «стоп» - при цьому харчування котушки контактора Л переривається, і головні контакти під дією ваги або пружини розмикаються і від`єднують обмотку статора від мережі.

Розглянута схема виробляє і так звану «нульову» (або меншу) захист: при зникненні або значному зниженні напруги мережі до 35-40% номінального значення контактор відключається і відключає електродвигун від мережі.

При відновленні напруги самопуска мотора вже не відбудеться, тому що кнопка «пуск» відпущена, а блок-контакт Л1 розімкнути.

У разі довготривалої перевантаження розмикає контакт теплового реле 1РТ (2РТ) відключає контактор, а як слід, і движок. Після діяння реле термічний захисту (якщо термічне реле виконано за принципом примусового повернення) для повернення контакту реле в початкове положення слід натиснути на кнопку, яка поміщається на кришці пускателя- повернення контактів реле 1РТ (2РТ) після відключення можливий лише через час, потрібний для того, щоб біметалеві пластинки охололи.

Магнітні пускачі виготовляються для управління електродвигунами до 75-100 кет. Розглянута схема може бути зібрана також і з контактором. Для асинхронних двигунів напругою до 500 в зазвичай використовуються триполюсні контактори змінного струму серії КТ з котушкою змінного тюка.

Для управління механізмами, які потребують зміни напрямку обертання (реверсування), застосовується або реверсивний магнітний пускач,або схема управління з 2-ма контакторами, мало відрізняється від схеми реверсивного пускача.

Мал. 2 Схема управління асинхронним короткозамкненим двигуном з можливістю реверсування

На рис. 2 приведена схема керування асинхронним короткозамкненим двигуном з можливістю реверсування. Як і схема управління з магнітним пускачем, дана схема допускає дистанційне керування, тому що кнопки управління, яких в цій схемі три - «вперед», «назад» і «стоп», можна помістити на деякій відстані від мотора. За допомогою схеми, зображеної на рис. 2, можна пустити движок (і, отже, пов`язаний з ним механізм), поміняти напрям обертання, призупинити його-не рахуючи того, схема виробляє захист установки від коротких замикань, від перевантаження, від падіння напруги в мережі (нульовий захист) і від самопуска . У цій схемі поєднуються дві схеми нереверсивного запуску і є певні особливості. Схема забезпечена 2-мя контакторами: контактором «вперед» (котушка і її три основних контакту позначені літерою В, а блок-контактиB1і В 2) і контактором «назад» (котушка і три основних контакту позначені літерою Н, а блок-контакти H1 і Н2). Головні контакти контакторів В і Н включені в силовий ланцюг таким чином, що коли замикаються контакти В (Контакти Н при цьому розімкнуті), на обмотку статора подаються три фази мережі в одному порядку, а коли замикаються контакти Н, дві фази з 3-х міняються місцями. У зв`язку з цим магнітне поле статора мотора починає крутитися в зворотний бік, і движок реверсують.

Дійсно, при включенні контактів В фаза Л1 мережі подається на обмотку статора З 1 фаза Л2 - на С2, фаза Л3 - на С3 якщо ж замикаються контакти Н, то фаза Л1 подається на обмотку С3, фаза Л2 - на С2 (без зміни), фаза Л3 - на отже, фази Л1 і Л3 міняються місцями.

Схема працює наступним чином. Для включення двигуна в напрямку «уперед» натискається кнопка «вперед» - при цьому струм від фази Л2 йде по колу: 1 - 3 - 5 - 7 - 6 - 4 - 2 - фаза Л3- котушка В замикає свої головні контакти В і движок включається на рух «вперед». Для зміни напрямку обертання включається кнопка «стоп», а потім включається кнопка «назад» - при цьому струм йде по колу: фаза Л2 - 1 - 3 - 9 - 11 - 6 - 4 - 2 - фаза Л3. Зараз ток вже йде по котушці Н, яка замикає свої контакти, і движок реверсують. Одночасне включення обох контакторів в розглянутій схемі може привести до короткого замикання в силовому ланцюзі. Якщо движок включити в напрямку, наприклад, «вперед», і помилково натиснути кнопку «назад», то котушка Н також включить свої контакти (контакти В були включені, раніше, так як движок працював в напрямку «вперед»), в силовому ланцюзі виявляться включеними всі 6 основних контактів, що призведе до короткого замикання в 2-ух фазах (Л1 і Л3). Щоб цього не сталося, в схемі застосовуються Дволанцюгова кнопки «вперед» і «назад» - при натисканні кнопки «вперед» відразу розмикається контакт в ланцюзі котушки Н і, навпаки, якщо натиснути кнопку «назад», то розмикається контакт котушки В. Це пристрій іменується механічним блокуванням. Для збільшення надійності роботи схеми механічної блокуванням забезпечуються також якорі котушок контакторів, які мають особливий важіль: втягування якоря однієї котушки унеможливлює одночасне втягування якоря 2-ий котушки.

Крім механічної, застосовується також електронне блокування. На рис. 2 кнопки управління «вперед» і «назад» обиденние- але в ланцюг котушки «вперед» включений розмикає контакт контактора «назад» і, навпаки, в ланцюг котушки «назад» включений розмикає контакт контактора «уперед». Якщо натиснути, наприклад, кнопку «назад», то струм пройде по котушці контактора «назад», контактор замкне свої прикінцеві контакти і розімкне власний розмикає контакт Н2 в ланцюзі котушки В. Отже, поки включена котушка контактора Н, ланцюг котушки контактора В буде розімкнутої, і включити котушку В відразу з котушкою Н нереально. Це пристрій називається електричним блокуванням. Для збільшення надійності роботи схеми одночасно з електронної використовують механічне блокування.