Три наиболее популярные схемы управления асинхронным двигателем

Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.

Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.

С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.

Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.

В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.

Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.

Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.

Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:

схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок «пуск» и «стоп»,

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.

Разберем принцип работы всех этих схем.

1. Схема управления двигателем с помощью магнитного пускателя

Схема показана на рисунке.

При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» на катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем ( N) . Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке «Пуск». Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.

Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки «Пуск» катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют «толчковым». Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.

Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 «Стоп». При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.

В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку «Стоп» и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 «Пуск». Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. «нулевую защиту». Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала. Подробнее смотрите здесь — защита минимального напряжения.

Анимация процессов, протекающих в схеме показана ниже.

2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей

Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы — A , B , С, а при включении пускателя KM2 — порядок фаз меняется на С, B , A.

Схема показана на рис. 2.

Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1 . При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 «Стоп», двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB 3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку «Стоп».

Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок «Пуск» SB2 — SB 3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки «Пуск» включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.

Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже.

3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)

Схема показана на рисунке.

Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 «Стоп»включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB 3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB 3 — нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 — кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB 3 — нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.

Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку «Стоп», что очень удобно. Кнопка «Стоп» нужна для окончательной остановки двигателя.

Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B . Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.

Шкафы управления электродвигателями

Шкаф управления электродвигателем — комплектное устройство управления. Применение шкафа управления позволяет защитить электродвигатели от недопустимых и нежелательных режимов работы, и тем самым продлить срок их эксплуатации.

Шкафы управления двигателями ШУД

Шкафы типа ШУД проектируются по типовым схемам или по техническому заданию заказчика и предназначены для управления одним, либо группой электроприводов в системах водоснабжения, канализации, пожаротушения, вентиляции, на производственных линиях и технологическом оборудовании промышленных предприятий и т.д.

Конструкция шкафов ШУД

Шкаф управления двигателем включает в себя устройства управления и сигнализации, силовые коммутационные аппараты, микропроцессорные или релейные устройства защиты.

Применение устройств плавного пуска или частотных преобразователей позволяет комплексно решить целый ряд задач, связанных с контролем, управлением и защитой электродвигателей, а так же со снижением затрат на электроэнергию.

Управление двигателями может осуществляться в ручном или автоматическом режимах. В ручном режиме задействуются органы управления, расположенные на дверце шкафа ШУД. В автоматическом режиме работы управление двигателями происходит за счёт сигналов поступающих от различного рода приборов, датчиков, систем оповещения и управления.

Надежность и многофункциональность шкафов ШУД обеспечивается качественным электрооборудованием от ведущих мировых производителей для управления и защиты электродвигателей.

Ящики управления двигателями серии Я5000

Ящики управления серии Я5000 предназначены для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт, работающими в продолжительном, кратковременном или повторно-кратковременном режимах, а также для их защиты в аварийных режимах работы.

Конструкция ящиков управления двигателями

Ящик серии Я5000 представляет собой цельносварной корпус навесного исполнения с монтажной платой, на которой размещается пуско-регулирующая и защитная аппаратура. На двери корпуса монтируются органы управления и сигнализации. Варианты исполнения ящика управления различаются по количеству подключаемых двигателей, наличию или отсутствию реверса управляемых двигателей и по набору дополнительной электроаппаратуры. Собираются по типовым схемам.

Отправить заявку

Узнайте точную стоимость по телефону или заполните форму обратной связи.

Шкафы и блоки, применяемые для управления электродвигателями

Подписка на рассылку

Управление электродвигателем может осуществляться с помощью различных устройств: шкафов, щитов, пускателей, блоков и так далее.

Шкафы управления служат для обеспечения ручного и автоматического управления различными исполнительными устройствами. Они состоят из силовых коммутационных аппаратов, устройств защиты, преобразователя частоты. С помощью электрического шкафа можно осуществлять управление электродвигателем в соответствии с поставленной задачей.

Шкаф управления электродвигателями обеспечивает непрерывный контроль изменений параметров системы для обеспечения оптимального режима работы устройства.

Ящики (шкафы) управления серии Я5000 (рис. 1) обеспечивают управление (местное, дистанционное и автоматическое) электродвигателями асинхронными (мощностью до 75 кВт). При этом поддерживаются различные режимы работы (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный). Шкафы данного типа могут различаться по ряду технических характеристик, в том числе:

• наличию реверса у двигателя;
• числу управляемых двигателей;
• наличию переключателя на автоматический режим;
• способу питания цепи управления.

Корпус ящика управления Я5000 выполнен в виде сварной конструкции. Дверь, фиксируемая замком и укрепленная на петлях, обеспечивает надежную степень защиты (IP 31, IP 54). Аппаратура размещена частично на внутренней стороне двери и монтажной панели.

К основным преимуществам данного оборудования можно отнести:

• усовершенствованную конструкцию корпуса, обеспечивающую рациональное использование рабочего объема;
• высокую технологичность и простоту сборки;
• высокую степень электробезопасности.

Пусковая аппаратура для управления электродвигателем — неотъемлемая часть электропривода. Данная аппаратура предназначена для запуска, регулирования скорости, торможения, реверсирования и остановки электродвигателей. Правильная эксплуатация электропривода возможна только при использовании соответствующей электрической аппаратуры.

В настоящее время существует немало различных способов пуска электродвигателей. Это обусловлено тем, что современным энергоэффективным двигателям, отличающимся более высокими пусковыми токами, необходимо обеспечить плавный пуск.

Аппаратура прямого пуска осуществляет пуск, защиту от перегрузок и отключение электродвигателей. Данный способ используется в случае стабильного питания двигателя, который жестко связан с приводом, например, насоса.

Пусковая система «звезда–треугольник» служит для понижения пускового тока. Необходимость переключения со «звезды» на «треугольник» существует для мощных трехфазных асинхронных двигателей мощностью от 30–50 кВт и высокооборотных (около 3000 об/мин). На обмотку двигателя, соединенного в «звезду», подается 220 В, затем, после полного набора оборотов, двигатель переключается на «треугольник» и подается 380 В.

Подключение двигателя зависит от расположения перемычек на клеммной колодке (рис. 2). Автоматическое переключение осуществляется путем использования контактов магнитных пускателей (рис. 3).

Для изменения направления вращения асинхронного двигателя нужно поменять местами две фазы. Эту замену можно осуществить с помощью магнитного пускателя реверсивного типа (рис. 4).

Таким образом, ящик управления электродвигателем выполняет ряд важных функций. Он может быть использован для управления как обычными, так и реверсивными двигателями. Они пригодны к эксплуатации в условиях, когда имеется повышенная влажность и запыленность, в широком диапазоне температур окружающего воздуха (от –40 °С до +45 °С).