Тиристорное управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

Для управления асинхронным двигателем могут использоваться тиристоры в сочетании с релейно-контакторными аппаратами. Тиристоры применяются в качестве силовых элементов и включаются в статорную цепь, релейно-контакторные аппараты включаются в цепь управления.

Используя тиристоры в качестве силовых коммутаторов, можно на статор при пуске подавать напряжение от нуля до номинального значения, ограничивать токи и моменты двигателя, осуществлять эффективное торможение либо шаговый режим работы. Такая схема приведена на рис. 1.

Силовая часть схемы состоит из группы тиристоров VS1. VS4, включенных встречно-параллельно в фазы А и С. Между фазами А и В включен короткозамыкающий тиристор VS5. Схема состоит из силовой цепи (рис. 1, а), цепи управления (рис. 1, б) и блока управления тиристорами — БУ (рис. 1, в).

Для пуска двигателя включается автоматический выключатель QF, нажимается кнопка SB1 «Пуск», в результате чего включаются контакторы КМ1 и КМ2. На управляющие электроды тиристоров VS1. VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К статору двигателя прикладывается пониженное напряжение, что приводит к снижению пускового тока и пускового момента.

Рис. 1. Тиристорное управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

Размыкающий контакт КМ1 отключает реле KV1 с выдержкой времени, которая определяется резистором R7 и конденсатором С4. Размыкающими контактами реле KV1 шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления, и на статор подается полное напряжение сети.

Для торможения нажимается кнопка SB2 «Стоп». Схема управления теряет питание, отключаются тиристоры VS1. VS4. Это приводит к тому, что на период торможения включается реле KV2 за счет энергии, запасенной конденсатором С5, и своими контактами включает тиристоры VS2 и VS5. Через фазы А и В статора проходит постоянный ток, который регулируется резисторами R1 и R3. Обеспечивается эффективное динамическое торможение.

Тиристорный пуск асинхронного двигателя схема

Александр Ситников (Кировская обл.)

Рассматриваемая в статье схема позволяет осуществить безударный пуск и торможение электродвигателя, увеличить срок службы оборудования и снизить нагрузку на электросеть. Плавный пуск достигается путём регулирования напряжения на обмотках двигателя силовыми тиристорами.

Устройства плавного пуска (УПП) широко применяются в различных электроприводах. Структурная схема разработанного УПП приведена на рисунке 1, а диаграмма работы УПП – на рисунке 2. Основой УПП являются три пары встречно-параллельных тиристоров VS1 – VS6, включенных в разрыв каждой из фаз. Плавный пуск осуществляется за счёт постепенного

увеличения прикладываемого к обмоткам электродвигателя сетевого напряжения от некоторого начального значения Uначдо номинального Uном. Это достигается путём постепенного увеличения угла проводимости тиристоров VS1 – VS6 от минимального значения до максимального в течение времени Тпуск, называемого временем пуска.

Обычно значение Uначсоставляет 30…60% от Uном, поэтому пусковой момент электродвигателя существенно меньше, чем в случае подключения электродвигателя на полное напряжение сети. При этом происходит постепенное натяжение приводных ремней и плавное зацепление зубчатых колес редуктора. Это благоприятно сказывается на снижении динамических нагрузок электропривода и, как следствие, способствует продлению срока службы механизмов и увеличению интервала между ремонтами.

Применение УПП также позволяет снизить нагрузку на электросеть, поскольку в этом случае пусковой ток электродвигателя составляет 2 – 4 номинала тока двигателя, а не 5 – 7 номиналов, как при непосредственном пуске. Это важно при питании электроустановок от источников энергии ограниченной мощности, например, дизель-генераторных установок, источников бесперебойного питания и трансформаторных подстанций малой мощности

(особенно в сельской местности). После завершения пуска тиристоры шунтируются байпасом (обходным контактором) К, благодаря чему в течение времени Траб на тиристорах не рассеивается мощность, а значит, экономится электроэнергия.

При торможении двигателя процессы происходят в обратном порядке: после отключения контактора К угол проводимости тиристоров максимален, напряжение на обмотках электродвигателя равно сетевому за вычетом падения напряжения на тиристорах. Затем угол проводимости тиристоров в течение времени Тторм уменьшается до минимального значения, которому соответствует напряжение отсечки Uотс, после чего угол проводимости тиристоров становится равным нулю и напряжение на обмотки не подается. На рисунке 3 приведены диаграммы тока одной из фаз двигателя при постепенном увеличении угла проводимости тиристоров.

На рисунке 4 приведены фрагменты принципиальной электрической схемы УПП. Полностью схема приведена на сайте журнала. Для её работы требуется напряжение трех фаз А, В, С стандартной сети 380 В частотой 50 Гц. Обмотки электродвигателя при этом могут быть соединены как «звездой», так и „треугольником“.

В качестве силовых тиристоров VS1 – VS6 применены недорогие приборы типа 40TPS12 в корпусе ТО-247 с прямым током Iпр= 35 А. Допустимый ток через фазу составляет Iдоп= 2Iпр= 70 А. Будем считать, что максимальный пусковой ток составляет 4Iном, откуда следует, что Iном

Устройство и схема плавного пуска асинхронного электродвигателя

Плавный пуск асинхронного электродвигателя необходим для продления его срока эксплуатации и минимизации работ, связанных с устранением возможных поломок.

Необходимость плавного запуска

Для того чтобы обеспечить необходимую пусковую мощность, следует увеличить номинальную мощность питающей сети. По этой причине оборудование может значительно подорожать. Причем очевиден и перерасход электроэнергии.

Одним из недостатков асинхронного электродвигателя является большой ток пуска. Он превышает номинальный в 5 — 10 раз. Ток с большими бросками может также возникнуть при торможении двигателя или при его реверсе. Это ведет к нагреву обмоток статора, а также слишком больших электродинамических усилий в частях статора и ротора.

Если вследствие возникшей аварийной ситуации двигатель перегрелся и вышел из строя всегда рассматривается возможность его ремонта. Но после перегрева параметры трансформаторной стали изменяются. Отремонтированный электродвигатель обладает номинальной мощностью на 30% меньшей, чем у него была ранее.

Для того чтобы ток ограничить используют пусковые реакторы, автотрансформаторы, резисторы и устройства плавного пуска двигателей — софт-стартеры.

Прямой запуск

В электросхеме прямого пуска машина непосредственно подключена к сетевому напряжению питания.

На схеме выше показана характеристика пускового тока при прямом старте. При таком подключении повышение температуры в обмотках машины минимальное.

Подключение осуществляется с помощью контактора (пускателя). В схеме применяется реле перегрузки для защиты электродвигателя. Однако такой метод применим, когда нет ограничений по току.

Во время старта машины пусковой момент ограничивают, чтобы сгладить резкий рывок, вследствие которого могут выйти из строя механические части привода и подсоединенные механизмы.

По этой причине производители крупных электродвигателей запрещают их прямой пуск.

Подключение «звезда-треугольник»

Одним из основных способов запуска машины является электросхема «звезда-треугольник». Такой старт возможен, для двигателей, у которых все начала и концы обмоток выведены.

Управление стартом по этой схеме состоит из трех контакторов, реле перегрузки и реле времени, управляющим контакторами.

Первоначально коммутация с сетью происходит по схеме «звезда». Контакторы К1 и К3 замкнуты. Затем, через определенное время, обмотки переключаются автоматически на схему «треугольник». Контакты К3 размыкаются, а контакты К2, наоборот, замыкаются. Реле времени в электросхеме служит для управления их переключением. На нем выставляется время разгона двигателя. При этом пусковые токи существенно снижаются.

Такой способ эффективен, но применяется он не всегда.

Старт через автотрансформатор

Однако здесь есть и недостаток. В процессе работы машина переключается на сетевое напряжение, что приводит к резкому скачку тока.

Устройства плавного пуска

В условиях плавного старта асинхронной машины с использованием в электросхеме силового блока тиристоров подается ток несинусоидальной формы. Ускорение и торможение происходят за короткий промежуток времени. Многие собирают устройство плавного пуска своими руками. Это намного снижает его цену.

В этой схеме тиристоры подключены в цепи параллельно по встречному принципу. К общему электроду поступает управляющее напряжение. Такое устройство принято называть симистором. В случае трехфазной системы он присутствует в каждом проводе.

Для того чтобы отвести тепло, выделяемое при нагревании полупроводников, применяются радиаторы. Габариты, вес и цена устройств при этом возрастает.

Существует и другой вариант для решения проблемы нагрева. В схему подключают шунтирующий контакт. После старта контакты замыкаются. В этом случае возникает параллельная цепь, сопротивление которой меньше сопротивления полупроводников. А ток, как известно, выбирает путь наименьшего сопротивления. Пока происходит этот процесс, симисторы остывают. Пример такого подключения приведен ниже на рисунке.

Типы устройств плавного старта

Их можно разделить на четыре категории.

• Регулирующие пусковой момент. Принцип действия их таков, что они осуществляют контроль одной фазы. Но при контроле плавного старта не снижают пусковые токи. Поэтому спектр применения их ограничен.
• Регулирующие напряжение с отсутствием сигнала обратной связи. Работают они по заданной программе и являются одними из самых распространенных в использовании.
• Регулирующие напряжение с сигналом обратной связи. Их принцип действия — способность менять напряжение и регулировать величину тока в заданном диапазоне.
• Регулирующие ток с наличием сигнала обратной связи. Являются самыми современными из всех устройств подобного типа. Обеспечивают наибольшую точность управления.

Софт-стартеры

Современные устройства плавного пуска выполнены, на микропроцессорах. И это существенно увеличивает их функциональные возможности по сравнению с аналоговыми. Эти устройства называют софт-стартерами. Они увеличивают срок службы исполнительных механизмов и самих электродвигателей.

С ними старт электродвигателя происходит с постепенным увеличением напряжения. Кроме этого, регулируется время разгона и время его торможения. Для того чтобы пониженное начальное напряжение не могло в электросхеме значительно снизить пусковой момент, его устанавливают в диапазоне 30 — 60% от номинального.

Плавная регулировка напряжения дает возможность плавного ускорения двигателя до номинальной скорости.

Необходимо отметить, что с применением софт-стартеров уменьшилось количество реле и контакторов в электрической цепи. Само по себе устройство софт-стартеров не является сложным. Они просты в монтаже и эксплуатации. Электросхема подключения показана на рисунке справа.

Однако существует ряд особенностей, которые обязательно следует учитывать при их выборе.

• Первое — это обязательный учет тока асинхронной машины. Поэтому выбор софт-стартера необходимо осуществлять учитывая полный ток нагрузки, не превышающий тока предельной нагрузки самого устройства,
• Второе — максимальное число стартов в час. Как правило, оно ограничено софт-стартером. Число запусков в час самой машины не должно превышать этот параметр,
• Третье — это напряжение самой электрической сети. Оно должно соответствовать паспортному значению устройства. Несоответствие может привести к его поломке.

Мягкий пускатель – устройство и применение

В процессе различных переключений с использованием электромагнитных пускателей, реле, контакторов и другой аппаратуры, в коммутирующем органе изменяется электрическое сопротивление. В данных приборах эту функцию выполняет промежуток между контактами. В замкнутом состоянии сопротивление становится очень маленьким, а по мере размыкания контактов оно начинает возрастать.

Такие изменения происходят очень быстро, в скачкообразном порядке и сопровождаются разрывом цепи. В некоторых случаях требуется избежать такого разрыва, поэтому в таких цепях для коммутации используются бесконтактные приборы. Типичным представителем этой группы является тиристорный контактор, в состав которого входят тиристоры, имеющие нелинейное электрическое сопротивление, способное изменяться в сторону увеличения или уменьшения.

Принцип действия тиристорного контактора

Действие тиристорного контактора основано на бесконтактной коммутации. Данное физическое явление заключается в изменяющейся проводимости полупроводников, подключаемых в цепь вместе с нагрузкой. Во время работы не наблюдается видимых разрывов цепи, а сам процесс выглядит следующим образом: когда цепь выключена – проводимость полупроводника резко снижается, а сопротивление может достигать нескольких десятков МОм. После включения проводимость элемента восстанавливается, а сопротивление стремится к нулю и измеряется уже в миллиОмах (мОм).

Полупроводниковыми приборами служат различные виды симисторов, тиристоров и транзисторов, включаемых последовательно с нагрузкой в электрическую цепь. Их действие основано на явлении электронно-дырочного перехода (р-п), обеспечивающего одностороннюю проводимость от анода (р) к катоду (п).

На этих же принципах осуществляется работа тиристорного контактора или переключателя переменного тока. Наиболее часто используются схемы со встречно-параллельным включением тиристоров VS1 и VS2, отмеченных на рисунке. Вырабатывание импульсов производится блоком управления при переходе напряжения через нулевую отметку. Под действием импульсов тиристоры открываются поочередно, за счет их сдвига между собой на 180 градусов. В результате, в цепи начинается движение синусоидального переменного тока. Когда мгновенное значение тока нагрузки снижается, тиристоры выключаются.

Принцип работы тиристорного пускателя трехфазного переменного тока.

Принцип работы пускателя заключается в бесконтактном включении и отключении нагрузки, что осуществляется тремя силовыми ключами (рис.2.4), каждый из которых представляет собой сочетание двух тиристоров, включенных встречно-параллельно, например BУ1 и ВУ2. Один из них пропускает ток в первую половину периода, а другой – во вторую. Цепь включается подачей импульсов управления, синхронных с анодным напряжением. Импульсы управления тиристорами формируются из анодного напряжения тиристоров. В исходном состоянии все тиристоры закрыты и находятся под фазным напряжением. После включения герконового контакта КГ-1 и замыкания контактов реле К, положительная полуволна напряжения сети окажется приложенной к аноду тиристора ВУ1 (рис. 2.4). Тогда от анода к катоду тиристора ВУ1 через управляющий переход тиристора ВУ2, резистор R1 контакт реле К и управляющий переход тиристора ВУ1.управления будет протекать ток. Тиристор ВУ1 откроется. С открытием тиристора автоматически снимается сигнал управления, так как падение напряжения на открытом тиристоре не превышает 1 В. При переходе напряжение на нем через нуль тиристор ВУ1 закрывается. Теперь положительная полуволна напряжения сети будет приложена к аноду тиристора ВУ2; тиристор ВУ2 откроется и с него автоматически снимется сигнал управления. Импульсы управления поступают на тиристоры синхронно с напряжением сети в начале каждого положительного полупериода, т.е. через 360 эл.°.

Управление тиристорного пускателя осуществляется при помощи герконовых элементов (герметических контактов) КГ1 и КГ2, они замыкаются при воздействии на них магнитных полей. Герконы имеют ряд преимуществ по сравнению с кнопочными выключателями:

1) относительно низкая стоимость;

2) достаточная долговечность;

3) не требует, периодического обслуживания;

4) герметичность контактов;

5) возможность применения во взрывоопасных местах.

II. Практическая часть работы.

— Ознакомиться, с конструктивными особенностями и принципом действия тиристорного пускателя.

— Ознакомиться с лабораторным стендом бесконтактного управления электродвигателем, выписать технические данные элементов схемы.

— Собрать схему бесконтактного управления электродвигателем по рис. 2 и после проверки её преподавателем опробовать установку в работе.

— Снять параметры по приборам, сравнить их с паспортными.

— Ответить на контрольные вопросы.

III. Графическая часть.

Вычертить электрическую схему управления трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью тиристорного пускателя, управляемого герконовыми элементами.

В выводах о проделанной работе следует изложить свойства исследованной схемы управления, указать замеренные параметры электродвигателя, сравнить эти значения с паспортными данными электродвигателя.

Рис. 2.4. Электрическая схема управления пуском трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью тиристорного пускателя с управлением на герконовых элементах.

IV. Контрольные вопросы

1. Какие виды бесконтактных управляющих устройств Вы знаете?

2. Объяснить применение тиристора в цепи постоянного тока, принцип действия тиристора.

3. Применение тиристора в цепи переменного тока, принцип действия тиристора.

4. Каковы преимущества бесконтактных управляющих устройств (тиристорного пускателя)?

5. Каковы преимущества герконовых элементов по сравнению с кнопочными выключателями?

6. Изложите последовательность работы пускателя при включении герконов КТ1, КТ2.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ КОНТАКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

Цель работы: Ознакомиться с правилами начертания принципиальных схем и сборкой их при управлении асинхронным электроприводом.

I. Описательная часть.

Большинство механизмов и машин на горных и геологоразведочных работах имеют контакторное управление электроприводом. В зависимости от условий технологического процесса используются те или иные схемы управления, различающиеся по сложности и насыщенности различными элементами. Однако в основе их лежат сочетания типовых схем, объединяемых в общий комплекс управления машиной, станком или агрегатом.

К числу таких схем относятся три базовых варианта управления: с использованием однокнопочного поста управления (толчковая, схема), двухкнопочного поста (с блокировкой кнопки «Пуск») и с трехкнопочным постом (реверсивный вариант).

Нередко в общей схеме управления агрегатом используются все разновидности типовых схем, как, например, в схеме управления современной буровой установкой, где по толчковой реверсивной схеме управляется механизм труборазворота, а станок и насосы — по схеме с блокировкой кнопки «Пуск».

На рис. 1, 2, 5 приведены базовые, схемы, а на рис. 3, 4 даны промежуточные варианты, позволяющие с постепенным усложнением перейти от схемы 2 к схеме 5.

Прежде, чем приступить к сборке схем следует ознакомиться с приведенными ниже условными обозначениями отдельных элементов и правилами их начертания:

— схемы выполняются с минимальными количеством пересечений, а места соединений обозначаются точками;

— силовые цепи чертятся толще, чем прочие (цепи управления);

— элементы аппаратов размещаются на схеме с учетом последовательности их действия и удобства чтения.

II. Практическая часть и порядок работы.

1. Изучить условные обозначения отдельных элементов схем и найти их на стенде.

2. Собрать типовые варианты схем и поочерёдно после проверки преподавателем произвести включение.

III. Графическая часть.

Начертить принципиальные схемы контакторного управления.

IV. Проверочное задание

Составить схему управления двумя электродвигателями:

1) второй двигатель может быть включен только после включения первого, а отключаются оба двигателя одновременно;

2) двигатели включаются и выключаются одновременно, только второй выключается после первого;

3) первый двигатель включается индивидуально, но отключается при включении второго.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Тиристорные контакторы постоянного тока

Контакторы постоянного тока имеют ряд индивидуальных особенностей и характеристик. Одной из них является возможность работы с гораздо более высокими частотами переключения, во время регулировок и преобразований тока и напряжения. Этим они заметно отличаются от тиристорных регуляторов, осуществляющих стабилизацию в цепях с переменным током. Устройства постоянного тока обеспечивают более высокий уровень быстродействия, и данный фактор в значительной степени определяет сферу их использования.

Тиристорные пускатели электродвигателей

Сочетание малого коэффициента мощности двигателя и большого угла задержки включения при использовании тиристорных пускателей приво-

Хотя в асинхронных двигателях коэффициент мощности при включении и имеет обычно небольшую величину, формы токов и напряжений в них при использовании тиристорных пускателей подобны приведенным на Рис. 10.8 и Рис. 10.9. При прямом включении асинхронного двигателя в сеть в начальный момент ток через него оказывается в 5—6 раз больше, чем даже при максимальной нагрузке. Этот бросок тока способен вызвать «проседание» напряжения в цепи питания двигателя, и, если к ней подключено еще какое-либо оборудование, может произойти нарушение его работы. Даже лампы накаливания на секунду-другую могут потухнуть. Тиристорные пускатели способствуют уменьшению этих неприятностей, но ценой снижения начального момента вращения двигателя. Момент вращения пропорционален квадрату тока через двигатель, так что снижение этого тока на 50% от номинального значения приведет к снижению вращающего момента в 4 раза. Однако множество механизмов, например вентиляторов и насосов, способны стартовать и при пониженном вращающем моменте. Если исключить потери на трение, они требуют увеличения вращающего момента пропорционально квадрату скорости вращения.

Рис. 10.9. Графики напряжений и тока одной фазы в схеме трехфазного ключа при угле задержки включения 120°и коэффициенте мощности 0.8

дит к большому падению напряжения питания. Более того, содержание гармоник в потребляемом из сети токе может превысить допустимые пределы. Одним решением для обеих этих проблем является использование конденсаторов для коррекции коэффициента мощности. Их подключают к одному или нескольким последовательно включенным в шины питания дросселям. При этом не только повышается коэффициент мощности, но и фильтруются гармоники потребляемого тока. Для поддержания напряжения питания в приемлемых пределах эти конденсаторы делают коммутируемыми. Если емкости конденсаторов достаточно для обеспечения нужного напряжения питания при пусковом токе, то при нормальной работе двигателя во избежание чрезмерного повышения напряжения питания эти конденсаторы должны быть отключены.

Тиристорные пускатели обычно работают при токе, минимально достаточном для получения требуемого момента вращения. Достоинство этих стартеров состоит в возможности плавного увеличения тока до требуемого значения, что исключает резкие броски тока и «проседание» напряжения в питающей сети. Незначительное плавное снижение яркости свечения ламп накаливания, включенных в цепь питания электродвигателя, намного менее заметно, чем внезапное их погасание.

На Рис. 10.10 приведены пусковые характеристики асинхронного двигателя для привода центрифуги мощностью 2500 л. с. Ток линейно увеличивается от нуля до 400% от номинального значения за время 20 с. Вал двигателя начинает вращаться при токе около 350% и затем начинает ускоряться. Кривая 4 на Рис. 10.10 отображает «чистый» момент вращения, идущий на ускорение и равный разнице между развиваемым мотором моментом вращения и моментом вращения, отбираемым нагрузкой.

На Рис. 10.11 приведены графики изменения тока и скорости при пуске этого двигателя.

Вопреки здравому смыслу при использовании уменьшенного пускового тока мотор подвергается большим температурным воздействиям, чем при прямом включении его в сеть. Интеграл frdt оказывается больше из-за увеличенного времени выхода на рабочий режим, хотя ток и меньше. Это значение необходимо сравнить с пределом, указываемым производителем. При этом следует проявлять осторожность, так как до тех пор, пока вал двигателя не начнет вращаться, существенного отвода тепла от двигателя не происходит.

Тиристорные стартеры не только исключают броски тока в питающей сети. Еще одно их достоинство состоит в исключении ударных нагрузок на вал и на связанное с ним оборудование при включении с плавно нарастающим током. Программное управление током мотора способно обеспечить практически постоянное значение момента вращения, передаваемого на нагрузку в процессе выхода мотора на рабочий режим, что является важ-

2 — Вращающий моментдвигателя

3 — Вращающий моментнагрузки

— Вращающий момент, идущий

на ускорение вращения

Рис. 10.10. Пусковые характеристики асинхронного двигателя для центробежного насоса мощностью2500л. c., конструкция С по классификации Nema, напряжепие питания 4160 В

Рис. 10.11. Графики изменения тока и скорости при пуске двигателя

ным требованием при использовании в качестве нагрузки центрифуг и другого подобного оборудования. Как вариант, программа может обеспечить и постоянное ускорение, т. e. линейную зависимость скорости вращения вала от времени при запуске.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

• Предыдущая запись: БК2Т1400-1,1-П
• Следующая запись: SKS1900B6U

Похожие посты:

Преимущества и недостатки

Несомненные плюсы тиристорных контакторов в сравнении с обычными устройствами заключаются в следующем:

• При регулярных включениях и отключениях отсутствует электрическая дуга, вызывающая разрушение контактов у электромагнитных устройств.
• Небольшой промежуток срабатывания дает возможность выполнять учащенные коммутации, практически без ограничений. Рабочие режимы могут быть не только длительными, но и повторно-кратковременными.
• Отсутствуют движущиеся части, подверженные механическому износу. Поэтому срок эксплуатации тиристорных контакторов намного выше, чем у обычных устройств.
• Бесшумная работа, благодаря особенностям конструкции.
• Очень простой ремонт и обслуживание. Любую деталь контактора можно легко заменить в течение короткого времени без демонтажа основного устройства.
• В случае необходимости тиристорный контактор легко переделывается под другой номинал тока. Для этого устанавливается подходящий тиристор с соответствующими техническими характеристиками.

Техические Данные

• Номинальное напряжение, В220; 380; 440
• Частота тока, Гц50; 60
• Число коммутируемых каналов 1; 2; 3
• Номинальный ток, А4; 6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630
• Допустимая частота включения, вкл/ч10000; 3600*
• Электрическая прочность изоляции, В2500
• Время срабатывания токовой защиты, с, не более: при I/I = 75
• при I/I = 1,3300

*Для пускателей с прямым релейным пуском.

Гарантийный срок пускателей — 2 года со дня ввода в эксплуатацию.

Конструкц Пускатель состоит из силовых блоков и блока управления. Блок управления для всех пускателей одного типоисполнения идентичен.

Силовые блоки в зависимости от номинального тока отличаются между собой по мощности тиристоров и датчиков тока.

Особенностью конструкции является размещение силовых тиристоров на групповом охладителе с использованием теплопроводящих электроизолирующих прокладок.

Силовой блок предназначен для подключения нагрузки к питающей сети переменного тока и состоит из пяти пар тиристоров, включенных по встречно-параллельной схеме, имеет реверсивное исполнение и осуществляет фазовое регулирование напряжения питания, подводимого к двигателю.

Блок управления имеет два типоисполнения для прямого пуска и для управляемого пуска и останова. Блок управления для прямого пуска состоит из схем управления и защиты, собранных на интегральных элементах.

Блок управления, предназначенный для управляемого пуска и останова, выполнен на базе микропроцессорной техники. Принцип регулирования подводимого к двигателю напряжения заключается в фазовом управлении тиристорами.

Система импульсно-фазового управления позволяет плавно изменять выходное напряжение при пуске и динамическом торможении путем симметричного изменения угла открывания тиристоров.

Пускатели с микропроцессорным управлением обеспечивают следующие виды пуска: плавный, сложный, с уставкой тока (с обратной связью по току). Под плавным пуском понимается изменение напряжения на выходе пускателя по прямолинейному закону, при этом t = 0,01с. Под сложным пуском понимается изменение напряжения на выходе пускателя по закону, изображенному на рис. 1. При этом: U0,1 U8U, t0,02с; U0,1U8U, t = 0с.

Рис. 1.:
Зависимость напряжения на выходе пускателя от времени при сложном пуске:

• U — номинальное напряжение сети;
• U1 напряжение пуска;
• U2 минимальное напряжение начала разгона;
• t1 время действия напряжения пуска;
• t — полное время разгона

Под пуском с уставкой тока понимается пуск двигателя с ограничением пускового тока путем введения обратной связи по току, при этом уставка пускового тока должна иметь регулировку в диапазоне от 1 до 6 I.

Пускатели обеспечивают следующие виды останова: естественный выбег двигателя (снятие напряжения); плавный;динамическое торможение. Под плавным остановом понимается уменьшение напряжения на зажимах двигателя по экспоненциальному закону, при этом t = 0,1с. Под динамическим торможением понимается изменение напряжения на выходе пускателя по сложному закону, изображенному на рис. 2. При этом: U — начальное напряжение торможения, изменяется в пределах 600 В; t- время протекания выпрямленного тока с начальным напряжением в пределах 0,2с; t- время протекания выпрямленного тока, не превышающее 20 с.

Рис. 2: Зависимость напряжения на выходе пускателя от времени при динамическом торможении: U — начальное напряжение торможения

Напряжение торможения изменяется в течение времени торможения по экспоненциальному закону.

Пускатели имеют ручное и автоматическое управление.

Пускатели обеспечивают следующие виды защит от: токов короткого замыкания и перегрузки; перегрева обмотки двигателя и пускателя; неправильного чередования фаз питающей сети; обрыва фазы питающей сети до и после пускателя; перекоса фаз; снижения напряжения питающей сети до 0,7U.

Пускатели обеспечивают следующие виды сигнализации: готовность к работе, срабатывания защит, о рабочем состоянии двигателя (разгон, останов, работа на заданной скорости).

Защита от токов короткого замыкания срабатывает при токах нагрузки I0I; время отключения — не более 10 мс; время выработки аварийного сигнала отключения — 1 мс.

Время срабатывания защиты от перегрузки, не более: при I7,5I 5 с, при I1,25I 300 с.

Уставка срабатывания защиты по Iи I в каждом типоисполнении пускателя должна устанавливаться от 0,3I до I с шагом 0,1I.

Схемы пускателя обеспечивают защиту от самовключения после срабатывания любой внутренней защиты (наличие кнопки «сброс»).

Пускатели для асинхронных электродвигателей

Пускатели на электромагнитных контакторах их аналоги — бесконтактные пускатели на тиристорах. Сравнение, обзор достоинств и недостатков тех и других.

Электрические устройства, предназначенные для подключения трехфазных асинхронных двигателей непосредственно к сети переменного тока, принято называть пускателями. Идея их заключается в том, чтобы обеспечивать автоматическую коммутацию силовой цепи двигателя, производя переключения в слаботочной сети.

Пускатели на контакторах

. Для подавляющего большинства электриков, магнитный пускатель – это обязательно разновидность контактора, имеющая три пары силовых контактов, несколько пар слаботочных контактов, не защищенных дугогасительными камерами, а также корпус, магнитопровод с подвижным якорем и, конечно, катушку управления.

Алгоритм его работы предельно прост: на катушку подается питающее напряжение, в результате чего, она притягивает к магнитопроводу якорь вместе с подвижными контактами, которые надежно прижимаются к контактам неподвижным.

Для обеспечения реверсивного пуска асинхронного привода используются два таких контактора, конструктивно объединенных в реверсивный пускатель. При включении одного из них порядок включения «фаз» будет условно «прямым», а при включении другого – «обратным». Отличие лишь в том, что две из трех «фаз» при обратном порядке меняются местами.

При одновременном включении обоих контакторов реверсивного пускателя на их контактной группе произойдет короткое межфазное замыкание. Чтобы этого не происходило, в реверсивных пускателях применяются два вида блокировок – электрическая и механическая.

Механическая блокировка заключается в том, что при втягивании якоря одного из контакторов, другой якорь блокируется каким-либо выдвижным элементом с возвратным механизмом. Из-за сложности устройства механическая блокировка обычно применяется только в заводских реверсивных пускателях, выполняемых в едином корпусе.

Электрическая блокировка применяется во всех схемах реверсивных пускателей. В наиболее общем виде – это два нормально замкнутых контакта, управляемых катушками пускателя. Каждый контакт располагается в цепи катушки другого контактора. Таким образом, контактор одного из направлений может включиться, только если другой выключен и замкнул свой блокировочный контакт.

Пускатели асинхронных приводов, реализуемые на контакторах, имеют существенные недостатки. Во время работы они издают шум, причем в тем большей степени, чем больше мощность используемых контакторов. С другой стороны, силовые контакты пускателей непрерывно подвергаются воздействию электрической дуги, несмотря на наличие дугогасительных камер.

Это способствует их быстрому выходу из строя. Во время включения/выключения контакторов, особенно при большом их токовом номинале, возникают ударные нагрузки и вибрации, нередко приводящие к ослаблению контактов и механических креплений. Поэтому, контакторные пускатели нуждаются в систематическом обслуживании, контроле состояния пружин, зачистке контактов и протяжке болтовых соединений.

Бесконтактные тиристорные пускатели

. Из-за перечисленных недостатков некоторые специалисты для пуска асинхронных приводов отдают предпочтение бесконтактным устройствам, реализуемым на силовых тиристорах.

Идея тоже не отличается повышенной сложностью: пара встречно включенных тиристоров являет собой один силовой полюс и пропускает ток в обоих направлениях при подаче выпрямленного напряжения на их управляющие электроды. Три подобных пары в каждой «фазе» двигателя – это готовый пускатель.

Бесконтактные тиристорные пускатели могут быть одно- и трехполюсные, реверсивные и нереверсивные. При желании в подобном устройстве, вполне можно предусмотреть защиту двигателя от перегрузок и прочие виды традиционных защит.

Достоинства бесконтактных пускателей состоят в их малых габаритах, бесшумности работы и высокой наработке на отказ. Недостатками можно считать более высокую стоимость и низкую ремонтопригодность по сравнению с аналогичным устройствами на контакторах.