Схема керування асинхронним електродвигуном
Розглянемо досить поширену схему управління асинхронним двигуном за допомогою магнітного пускача.
Пристрій однофазного асинхронного двигуна.
На рис.1 наведеноа схема управління без можливості зміни напрямку обертання (реверсування). Нереверсивний магнітний пускач складається з триполюсного контактора і теплового реле.
Простежимо пристрій і роботу спочатку силових (головних) ланцюгів, а потім ланцюгів управління.
Рісунок.1 Схема управління асинхронним короткозамкненим двигуном за допомогою нереверсивного магнітного пускача.
Силові ланцюги. трифазний струм до статора електродвігателяД надходить через трьохполюсний рубильник Р. Рубильник дає можливість відключити електродвигун під час ремонту або виходу з ладу магнітного пускача. Далі в силовому ланцюзі знаходяться запобіжники 1П, які містяться звичайно на груповому розподільчому щітке- вони захищають ланцюга від коротких замикань. Головні контакти Л триполюсного лінійного контактора включають або відключають обмотку статораелектродвігателя. Підключені головні контакти так, щоб рухливі контакти розташовувалися з боку двигуна, а нерухомі, завжди знаходяться під напругою, - з боку мережі, таке підключення підвищує безпеку обслуговування. Теплові реле включаються в дві фази, так як надмірно великий струм можливий не менш ніж у двох проводах, вони служать для захисту двигуна від тривалих перевантажень і від роботи на двох фазах.
Застосування в схемі поряд з тепловими 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».
Малюнок 2 Схема управління асинхронним короткозамкненим двигуном з можливістю реверсування.
котушка Л лінійного контактора з блок-контактному Л1 за допомогою своїх головних контактів Л в силовому ланцюзі здійснює включення і відключення електродвигуна Д. Далі в ланцюг управління включені розмикаючих контакти (з ручним поверненням) теплових реле 1РТ і 2РТ, нагрівальні елементи яких включені в головну ланцюг. У деяких типів теплових реле є два нагрівальних елемента і тільки один розмикає контакт, на який може впливати за допомогою системи важеля кожна з біметалевих пластин.
Схема працює в такий спосіб. Для пуску двигуна після включення рубильника Р слід натиснути кнопку «пуск». При цьому замикається ланцюг котушки контактора Л. Ток йде по наступній ланцюзі: фаза Л1 - запобіжник 2П - розмикати кнопка «стоп» - кнопка «пуск» - котушка контактора Л - розмикаючих контакти теплових 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 З1C2С3 приєднуються до мережі живлення Л1, Л2, Л3, і двигун включається. Одночасно з головними контактами замикаються і блок-контакти так, що ланцюг котушки контактора замикається через блок-контакт Л1 шунтирующий кнопку «пуск». Тепер вже не потрібно більше утримувати кнопку в натиснутому стані-за рахунок дії пружини вона повертається у вихідне положення. Для відключення двигуна слід натиснути кнопку «стоп» - при цьому харчування котушки контактора Л переривається, і головні контакти під дією ваги або пружини розмикаються і відєднують обмотку статора від мережі.
Статор трифазного асинхронного двигуна.
Розглянута схема здійснює і так звану «нульову» (або мінімальну) захист: при зникненні або значному зниженні напруги мережі до 35-40% номінального значення контактор відключається і відключає електродвигун від мережі.
При відновленні напруги самопуска двигуна вже не відбудеться, тому що кнопка «пуск» відпущена, а блок-контакт Л1 розімкнути.
У разі тривалого перевантаження розмикає контакт теплового реле 1РТ (2РТ) відключає контактор, а отже, і двигун. Після дії реле теплового захисту (якщо теплове 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 тільки через час, необхідне для того, щоб біметалічні пластинки охололи.
Магнітні пускачі виготовляються для управління електродвигунами до 75-100 кВт. Розглянута схема може бути зібрана також і з контактором. Для асинхронних двигунів напругою до 500 В зазвичай застосовуються триполюсні контактори змінного струму серії КТ з котушкою змінного тюка.
Асинхронний двигун з фазним ротором.
Для управління механізмами, які потребують зміни напрямку обертання (реверсування), застосовується або реверсивний магнітний пускач, або схема управління з двома контакторами, мало відрізняється від схеми реверсивного пускача.
На рис. 2 приведена схема керування асинхронним короткозамкненим двигуном з можливістю реверсування. Як і схема управління з магнітним пускачем, дана схема допускає дистанційне керування, так як кнопки управління, яких в цій схемі три - «вперед», «назад» і «стоп», можна помістити на деякій відстані від двигуна. За допомогою схеми, зображеної на рис. 2, можна пустити двигун (і, отже, повязаний з ним механізм), змінити напрямок обертання, зупинити його-крім того, схема здійснює захист установки від коротких замикань, від перевантаження, від падіння напруги в мережі (нульовий захист) і від самопуска. У цій схемі поєднуються дві схеми нереверсивного пуску і є деякі особливості. Схема забезпечена двома контакторами: контактором «вперед» (котушка і її три головних контакту позначені літерою В, а блок-контактиB1і В 2) і контактором «назад» (котушка і три головних 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 трьох міняються місцями. У звязку з цим магнітне поле статора двигуна починає обертатися у зворотний бік, і двигун реверсують.
Дійсно, при включенні контактів В фаза Л1 мережі подається на обмотку статора З1, фаза Л2 - на С2, фаза Л3 - на С3. Якщо ж замикаються контакти Н, то фаза Л1 подається на обмотку З3, фаза Л2 - на С2 (Без зміни), фаза Л3 - наЗ1, отже, фази Л1 і Л3 міняються місцями.
Схема працює в такий спосіб. Для включення двигуна в напрямі «вперед» 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 двигун 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. Тепер струм вже йде по котушці Н, яка замикає свої контакти, і двигун реверсують. Одночасне включення обох контакторів в розглянутій схемі може привести до короткого замикання в силовому ланцюзі. Якщо двигун включити в напрямку, наприклад, «вперед» і помилково натиснути кнопку «назад», то котушка Н також включить свої контакти (контакти В були включені раніше, оскільки двигун працював в напрямку «вперед»), в силовому ланцюзі виявляться включеними всі шість головних контактів, що призведе до короткого замикання в двох фазах (Л1 і Л3). Щоб цього не сталося, в схемі застосовуються Дволанцюгова кнопки «вперед» і «назад» - при натисканні кнопки «вперед» одночасно розмикається контакт в ланцюзі котушки Н, і навпаки, якщо натиснути кнопку «назад», то розмикається контакт котушки В. Це пристрій називається механічним блокуванням. Для збільшення надійності роботи схеми механічної блокуванням забезпечуються також якорі котушок контакторів, які мають спеціальний важіль: втягування якоря однієї котушки унеможливлює одночасне втягування якоря другої котушки.
Крім механічної застосовується також електрична блокування. На рис. 2 кнопки управління «вперед» і «назад» обичние- проте в ланцюг котушки «вперед» включений розмикає контакт контактора «назад», і навпаки, в ланцюг котушки «назад» включений розмикає контакт контактора «вперед». Якщо натиснути, наприклад, кнопку «назад», то струм пройде по котушці контактора «назад», контактор замкне свої прикінцеві контакти і розімкне свій розмикає контакт Н2 в ланцюзі котушки В. Отже, поки включена котушка контактора Н, ланцюг котушки контактора В буде розімкнутої, і включити котушку В одночасно з котушкою Н неможливо. Це пристрій називається електричним блокуванням. Для збільшення надійності роботи схеми одночасно з електричною застосовують механічне блокування.
