Схемы управления электродвигателями

Подписка на рассылку

Современное оборудование часто работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Это позволяет исключить пресловутый человеческий фактор, увеличить объемы и темпы производимых операций, сделать производство более рентабельным. Одним из главных факторов надежной работы современного оборудования является безупречное выполнение включения электродвигателей, которое выполняется в заданной последовательности и с соблюдением штатного режима работы. Схемы управления электродвигателями могут быть различны, так как принципы автоматического и полуавтоматического режима работы могут существенно отличаться друг от друга.

Полуавтоматическое управление предусматривает участие оператора, который инициирует пуск оборудования нажатием соответственной кнопки или поворачивая рычаг. После этого функция персонала заключается лишь в контроле рабочего процесса. При автоматическом управлении первоначальный пуск оборудования осуществляют реле или датчики, после чего работы выполняется в соответствие с заданными программами. Такое программное устройство часто выполняется с помощью логических схем, вариантов которых может быть довольно много. В промышленности наиболее часто встречаются следующие схемы управления асинхронными электродвигателями:

• нереверсивного управления;
• реверсивного управления с двумя магнитными пускателями.

Основные схемы управления асинхронным электродвигателем

При использовании схемы управления электродвигателем с нереверсивным управлением после пуска происходит подключение к сети электромагнитной катушки. С ее сердечником соприкасается подвижный якорь и замыкает силовые контакты. В результате на двигатель подается трехфазное напряжение. Параллельно с силовыми контактами замыкаются блокировочные, что позволяет зашунтировать кнопку пуска и отпустить ее. Нажимая кнопку стоп, оператор тем самым разрывает цепь, от которой запитана электромагнитная катушка. Это освобождает якорь, который при падении размыкает силовые контакты, что приводит к остановке оборудования. В этой схеме управления защита от длительной перегрузки обеспечивается подключением к двум фазам тепловых реле.

Схема управления реверсивным электродвигателем имеет два магнитных пускателя. Один из них соединяет схему включения на прямое вращение, а второй – на обратное включение. Кнопками «вперед» и «назад» подключаются те электромагнитные катушки, которые отвечают за соответствующую операцию. Реверсивные пускатели состоят из двух нереверсивных пускателей, имеют механическую блокировку, исключающую одновременное включение. Остановка двигателя включена в общую цепь управления.

Схемы управления электродвигателями постоянного тока и синхронными двигателями

Схема управления электродвигателем постоянного тока может быть следующих видов:

• с нижним расположением ключа;
• с верхним расположением ключа;
• мостовая схема.

Все они базируются на принципах ШИМ и основных характеристиках двигателя. Наиболее экономичной схемой является с нижним расположением ключа, его верхнее расположение используют при повышенных требованиях к безопасности. Мостовая схема используется при реверсивном управлении двигателем.

Синхронные двигатели сложнее асинхронных, но они менее чувствительны к колебаниям напряжения и более устойчивы к перегрузкам. Это стало причиной их широкого распространения. Схема управления синхронным электродвигателем обычно включается в себя тиристорные возбудители, которые заменили электромашинные возбудители, долгое время являвшиеся уязвимым местом этого типа электромоторов.

Управление электродвигателем

Подписка на рассылку

В зависимости от типа и функционала конкретного привода в значительной мере меняются способы и методы управления электродвигателем. В самом простом случае это включение рубильником и работа, не подразумевающая отклика на внешние сигналы. Однако не каждый мотор можно запустить таким способом . Например, вентильные реактивные электродвигатели не запустятся без микроконтроллерного блока управления двигателем, использующего в узле коммутатора MOSFET- или IGBT-транзисторы. Реактивные синхронные двигатели в обязательном порядке работают парой с преобразователем частоты (далее – ПЧ). Если система управления двигателем такого типа построена на рациональном алгоритме, то привод способен обеспечить энергоэффективность класса IE4, но при этом имеет значительно меньшую цену, чем сопоставимые двигатели с постоянным магнитом.

Самые сложные системы управления двигателем разрабатываются для моторов среднего напряжения 3-10 кВ. Тут требуется организовать полноценную релейную защиту.

Для асинхронной машины базовыми являются:

• максимальная токовая защита;
• перегрузка;
• токовая защита от однофазного замыкания на землю;
• защита от дуговых замыканий;
• автоматическое управление выключателем;
• защита минимального напряжения.

Для синхронных двигателей добавляется защита:

• дифференциальная;
• от потери питания;
• от потери возбуждения;
• от асимметричного режима.

Раньше для управления таким двигателем требовалось несколько напольных шкафов, но теперь терминалы релейной защиты имеют весьма компактные размеры.

Самым массовым и распространённым является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. На его примере рассмотрим основные схемы управления двигателем:

Схема предполагает наличие следующих элементов:

• автоматический выключатель (реже плавкие вставки): служит для защиты от КЗ. Тепловой расцепитель редко может обеспечить должную защиту, поэтому его функционал игнорируется и реализуется другим элементом схемы. В случае с модульными автоматами выбирают аппарат с ВТХ «D»;
• контактор/магнитный пускатель: непосредственно подаёт напряжение на устройство. В зависимости от допустимого тока бывают разных габаритов и условно делятся на 7 величин. Категория применения – АС-3 (АС-4 для реверсов и торможения противовключением). Если есть особые требования к скорости срабатывания или частоте включений, используют твердотельные реле;
• тепловое реле: устанавливается на контактор и защищает от заклинивания и неполнофазной работы. Может быть упразднено в случае использования в схеме мотор-автомата, на котором и будет настроена уставка по току;
• кнопки с НО и НЗ контактами без фиксации служат для пуска и останова. После нажатия на «Пуск» происходит шунтирование через блок-контакт пускателя и цепь фиксируется в замкнутом состоянии до нажатия на «Стоп» или исчезновения питания.

Этим реализуется самоподхват, обеспечивающий нулевую защиту.

В случае если двигатель нужно запускать в разные стороны, используют либо два пускателя, либо реверсивные пускатели. Ниже приведена реверсивная схема с тормозом:

Схема для подключения двигателя с фазным ротором, используемым в подъёмных кранах, дробилках, цементных печах:

Двигатель с фазным ротором не имеет сложностей с плавным пуском и регулированием оборотов, чего нельзя сказать о машинах с короткозамкнутым ротором. Двигатели с беличьей клеткой решают эти проблемы посредством устройства плавного пуска (УПП), переключения «эвезда-треугольник», ПЧ. На испытательных стендах могут применяться индукционные регуляторы.

Помимо указанных выше деталей в системе управления двигателем могут присутствовать контрольно-измерительные приборы и элементы автоматизированной системы управления технологическим процессом (КИПиАСУТП) – разные датчики, электроконтактные манометры (ЭКМ), электроконтактные термометры (ЭКТ). Например, в схемах управления насосами датчик протока защищает от сухого хода, а реле уровня служит для автоматического наполнения ёмкостей. Это усложняет схему управления двигателем и увеличивает габариты блока управления двигателем.

При работаете от ПЧ сигналы датчиков можно заводить непосредственно в него (например, токовую петлю 4-20 мА от датчика давления, термопары, сигнал 0-5 В тахогенератора). Некоторые ПЧ и пропорционально-интегрально-дифференцирующие регуляторы в качестве обратной связи могут использовать противо-ЭДС. Важно помнить, что для двигателей, работающих от ПЧ в режимах с ПВ=100% (S1, S7, S8) с охлаждением IC411, стоит применить стороннее охлаждение. При этом рекомендуется использовать двигатели с термисторами или позисторами. Также не следует забывать, что ПЧ создают высшие гармоники и их рекомендуется использовать вместе с соответствующими сетевыми и моторными дросселями.

В случаях, когда в цепи участвует большое количество периферии, когда есть требования к скорости реагирования, при техпроцессах прецизионной точности, реализуемых на инкрементальных датчиках (энкодеры, резольверы) в системе управления используются ПЛК (программируемый логический контроллер), работающие с протоколами CAN, RS-485, RS-422. Это обеспечивает высокую скорость передачи больших объёмов данных ввиду высокой пропускной способности шин.

Схема Управления Электрическим Двигателем

После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет. Типовые схемы управления АДс фазным ротором.

Схема управления асинхронным двигателем с использованием динамического торможения.

Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки. При достижении заданного уровня реле снова сработает и разомкнет контакт РДmax.
Схемы управления магнитным пускателем

Контактор К обеспечивает минимальную защиту по напряжению.

Остановка двигателя производится нажатием кнопки SВ3, что вызовет отключение всех контакторов от сети и торможение двигателя выбегом.

Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу. На рис.

Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

Сервопривод Устройство позволяет точно контролировать угловое положение, скорость и ускорение исполнительного механизма посредством управления синхронным электродвигателем обычно СДПМ. Регулирование скорости рабочего органа машины или механизма.

схема подключения двигателя по реверсивной схеме

Наша группа «ВКонтакте»

К недостаткам можно отнести риск короткого замыкания при подаче на два входа; двойным H-мостом, собранным на маломощной микросхеме. Но реле не сразу отпускает свой якорь, это произойдет после истечения выдержки времени. Автоматический выключатель F1 исключает возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это бывает при установке предохранителей рис.

Принципы действия схем см. При перегрузках в цепи двигателя возникает повышенный ток, который проходит через тепловые реле РТ1, РТ2.

Схема возвращается в исходное положение.

Именно этот способ сочетает в себе легкость выполнения и достаточные показатели мощности, но не предполагает одновременную подачу на две единицы. Одновременно срабатывает реле Р7, которое своим контактом запитывает соленоидный вентиль СВ — происходит сообщение полости компрессора с магистралью.

Из схемы следует, что в цепь контактора К включен резистор Rэ, он уменьшает напряжение на катушке К и тем самым уменьшает ее нагрев после срабатывания контактора напряжение на нем можно понизить. Фото схем электродвигателя Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей.

Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.

Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий.
Определение начала и конца обмоток трехфазного электродвигателя (простой способ)

Типовые схемы управления электроприводами с асинхронными двигателями

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки.

Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки SВ2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. 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. После запуска двигателя M1 должны установиться нормальные параметры рассола и охлаждающей воды, о чем сигнализируют контакты: ДТР датчик температуры рассола ; РР реле расхода рассола ; РД реле давления, размыкает свой контакт в том случае, если давление в магистрали слишком понизится или повысится.

При этом отключается и выключатель М2. Для управления приводами применяются электрические коммутационные аппараты, такие как автоматические и неавтоматические выключатели, контакторы и магнитные пускатели.

Схемы автоматизированного управления На рис. Электрические блокировки для предотвращения одновременного включения двух контакторов осуществляются с помощью размыкающих контактов КM1 и КM2 рисунок 6, б. Вторым замкнувшимся контактом Р1 включается электромагнитный клапан продувания ЭМП.

Воздушный зазор между индуктором и якорем составляет всего 1 мм. В нормальном отключенном состоянии ротор электродвигателя расторможен под действием пружинного привода. Точка П является точкой трогания. В случае остановки электродвигателя М1 этот же контакт произведет автоматическое отключение двигателя М2.

Поиск по блогу

При перегрузках реле максимального тока РМ срабатывает и своим контактом выключает Л1, Л2. Схема одноступенчатого пуска АД в функции тока и динамического торможения в функции частоты вращения Схема рис.

Эта защита называется нулевой или нулевым блокированием. При снижении уровня жидкости в расходной цистерне ниже минимального замыкается реле РДmin.

При необходимости самостоятельного пуска электродвигателя при опробовании механизма в цепи управления имеется выключатель Q3, который необходимо предварительно замкнуть. На фото — схема подключения такого электродвигателя к питанию В через простой замыкающий выключатель. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи в раз больше номинального и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.
Схема управления двигателем с двух и трех мест

Схемы управления электроприводами

Cхема электропривода холодильной фреоновой установки На рис.

В случае, если одна из электрифицированных задвижек окажется неисправной, промежуточное реле PIT разрывает цепи автоматического управления насосными агрегатами гидроэлеваторов.

Для подключения к сети с одной фазой необходимо наличие переходного конденсатора, но в этом случае будут потери мощности и скорости оборотов двигателя. На выходе логической схемы включены командные реле, которые подают команды в схему управления электроприводами механизмов автоматического штабелера. В конце торможения, когда частота вращения будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2.

Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления. Двигатель получает пониженное напряжение. При этом отключается и выключатель М2. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции.

Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков. После запуска двигателя M1 должны установиться нормальные параметры рассола и охлаждающей воды, о чем сигнализируют контакты: ДТР датчик температуры рассола ; РР реле расхода рассола ; РД реле давления, размыкает свой контакт в том случае, если давление в магистрали слишком понизится или повысится. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Если температура в помещениях поднимается выше установленной, замыкается контакт ДОТ, срабатывает реле Р2 и происходит пуск компрессора.

При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления. Нажатие кнопки SВ2 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. Пуск начинается после перемещения контактной щетки на вывод 1.

Также рекомендуем прочесть

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Для этого в цепь управления магнитного пускателя КМ2, осуществляющего пуск и остановку электродвигателя М2, включен замыкающий вспомогательный контакт КМ1, связанный с пускателем КМ1. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Одновременно НО контакт реле РП сигнализирует на диспетчерский пункт. Для его ускорения ванну печи поворачивают относительно оси на 40 влево и вправо и в каждом из крайних положений производят проплавле-ние новых колодцев, что в конечном итоге приводит к обвалу шихты в печи и ускорению наиболее тяжелого с энергетической точки зрения режима расплавления шихты. При нажатии на кнопку первым отключается размыкающий контакт, а затем включается замыкающий. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B. Переключатель может иметь несколько положений для выбора различных способов подключения электродвигателя, что может позволить уменьшить пусковое напряжение, выбирать направление и скорость вращения.
Как читать Элекрические схемы