66557

Исследование схемы автоматического управления электроприводом в функции пути и времени

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель работы – изучение схем управления электроприводом. Исследование режимов работы экспериментальной установки «Автоматизированное управление электроприводом в функции пути и времени».

Русский

2014-08-22

194 KB

10 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации.

Марийский государственный технический университет.

                                                             Кафедра транспортных и технологических машин

Лабораторная работа № 6.

«Исследование схемы автоматического управления электроприводом в функции пути и времени».

                                                                   Разработал

доц. Ротт А.Р.

Йошкар-Ола

  Цель работы

  Цель работы – изучение схем управления электроприводом. Исследование режимов работы экспериментальной установки «Автоматизированное управление электроприводом в функции пути и времени».

  Общие положения

  Автоматическое управление в функции пути является одной из самых распространенных форм электрической автоматизации технического оборудования. Основным органом управления в схемах путевой электроавтоматики является путевой выключатель.

Рис. 1. Схема автоматического управления приводом в функции пути.

  Пусть подвижной узел А станка, перемещаемый электродвигателем при нажатии на кнопку П, должен остановиться в результате воздействия на путевой выключатель ПВ.

  В этой схеме действие размыкающего контакта путевого выключателя ПВ подобно действию кнопки «стоп», нажимаемой в момент, когда движущийся элемент станка достигает нужного положения.

 

  Схемы управления электроприводом.

  1. Схемы управления пуском, торможением и реверсированием асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с использованием автоматического выключателя и контактора.

  Для управления асинхронными двигателями широко используют релейно-контактные аппараты. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется, обычно, при помощи магнитных пускателей. Магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока и встроенных в него двух тепловых реле. В схемах управления электроприводами используются автоматы с электромагнитными расцепителями и расцепителями электромагнитными и тепловым.

  Электромагнитные расцепители имеют нерегулируемую отсечку, равную 10-ти кратному номинальному току, и служат для токов короткого замыкания. Тепловые расцепители имеют обратнозависимую характеристику времени от тока; например, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при  1,5-кратной перегрузке через 1 час, а при 4-кратной – через 20 сек. Такие тепловые расцепители не могут защитить двигатель от перегрева при перегрузках на 20 – 30%, но они могут в некоторой степени защитить двигатель и питающие его провода от перегрева пусковым током при застопоривании механизма. Поэтому при продолжительном режиме работы для осуществления надёжной защиты двигателей от длительных перегрузок, в случае автомата с тепловым расцепителем такого типа, применяют дополнительные тепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя, только с электромагнитным расцепителем.

Рис. 2. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием автоматического выключателя.

  Преимущества автоматического выключателя заключаются в том, что исключается возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это имеет место при установке вместо автоматического выключателя плавких предохранителей; не требуется замены элементов, как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки.

  Схема предусматривает питание силовых цепей и управление от источника одного и того же напряжения. Однако в целях повышения надёжности работы релейных и контактных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, а также в целях повышения безопасности эксплуатации, часто применяются схемы, предусматривающие питание цепей управления от источника пониженного напряжения.

  Если выключатель QF включен, то для пуска двигателя достаточно нажать кнопку SB2. При этом получает питание катушка контактора КМ1, замыкаются главные контакты в силовой цепи, и статор двигателя присоединяется к сети. Одновременно в цепи управления закрывается замыкающий вспомогательный контакт КМ1, блокирующий кнопку SB2, после чего эту кнопку не нужно больше удерживать в нажатом состоянии, т.к. цепь катушки контактора КМ1 остаётся замкнутой. Кнопка за счёт действия пружины возвращается в исходное положение. Нажатием кнопки SB1 двигатель отключается от сети. При этом катушка контактора КМ1 теряет питание, и замыкающие контакты его размыкают цепь статора. В схеме предусмотрена защита двигателя автоматическим выключателем от коротких замыканий и тепловым реле КК от перегрузки.

  2. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием динамического торможения.

Рис. 3. Схема управления с использованием динамического торможения.

  При включении двигателя в сеть переменного тока возбуждается реле времени RV, если от источника постоянного тока подано напряжение. В этом случае замыкающий контакт реле RV будет замкнут. Очевидно, контактор торможения КТ при этом не включен, т.к. размыкающий вспомогательный контакт контактора КМ будет разомкнут. Выключение двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1; контактор КМ теряет питание и его размыкающий контакт КМ закрывается, что приводит к включению контактора КТ, главные контакты которого присоединяют обмотку статора двигателя на время динамического торможения к сети постоянного тока. При отключении контактора КМ катушка реле динамического торможения RV теряет питание, однако замыкающий контакт RV, будучи ранее замкнутым, разомкнётся с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. По истечении установленной выдержки времени статор двигателя автоматически отключается от источника постоянного тока, и система управления приходит в исходное положение.

  Во избежание случайного одновременного включения контакторов КМ и КТ катушки этих контакторов взаимоблокированы размыкающими вспомогательными контактами КМ и КТ.

  Для ограничения величины постоянного тока служит дополнительный резистор RT. Защита цепи постоянного тока от короткого замыкания осуществляется плавкими предохранителями. Существует также схема торможения противовключений.

  3. Схема управления и фрикционного торможения двухскоростным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Рис. 4. Схема управления двухскоростным асинхронным двигателем.

  Привод может иметь две скорости. Пониженная скорость получается при соединении обмоток статора на треугольник, что осуществляется нажатием кнопки SB3 и включением контактора К3 с замыканием трёх силовых контактов К3. Одновременно замыкается вспомогательный замыкающий контакт К3А, шунтирующий кнопку SB3, и размыкается К3А – вспомогательный размыкающий контакт в цепи катушки К4. Повышенная скорость получается при соединении обмоток на двойную звезду, что реализуется нажатием двухцепной кнопки SB4. При этом катушка контактора К3 обесточивается, контакты К3 в силовой цепи размыкаются, размыкается вспомогательный замыкающий контакт К3А, шунтирующий кнопку SB3, и замыкается вспомогательный размыкающий контакт К3А в цепи катушки К4.

  При дальнейшем нажатии кнопки SB4 замыкается цепь катушки контактора К4, замкнуться пять контактов К4 в силовой цепи, обмотка статора будет подключена на двойную звезду. Одновременно замкнётся вспомогательный замыкающий контакт К4А в цепи катушки контактора К3. Обычно контакторы переменного тока имеют три силовых контакта, а в схеме подключения статора на двойную звезду показано пять силовых

контактов К4. В этом случае параллельно катушке контактора К4 включается катушка дополнительного контактора.

  После предварительного соединения обмоток статора производиться пуск двигателей при помощи контакторов К1 и К2 для вращения «вперёд» или «назад». Включение контакторов К1 или К2 осуществляется соответственно нажатием кнопки SB1 или SB2. Применение двухцепных кнопок позволяет осуществить дополнительную электрическую блокировку, исключающую одновременное включение контакторов К1 и К2, а также К3 и К4. В схеме предусмотрена возможность переключения с одной скорости на другую при вращении электродвигателя без нажатия кнопки SB5 «стоп».

  При нажатии кнопки SB5 катушки включенных контакторов обесточиваются и схема приходит в исходное, нормальное состояние. На схеме условно показан односторонний колодочный тормоз с пружинным приводом зажима тормозного шкива. Если статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети, электромагнит Y отведёт колодочный тормоз от шкива и создаст деформацию пружины.

  Двигатель вращается расторможенным. Если статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y отключаются от сети, колодочный тормоз с пружинным приводом жёстко фиксирует ротор электродвигателя к неподвижному корпусу.

  Рассмотренная схема является основой построения схем двухскоростного управления насосными агрегатами, схем управления электродвигателями двухскоростных транспортеров.

  3.4. Схема тиристорного управления пуском и торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис.5).

  В типовой схеме разомкнутого управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в качестве силовых элементов, включенных в статорную цепь двигателя, используются тиристоры в сочетании с релейно-контактными аппаратами в цепи управления. Тиристоры выполняют роль силовых коммутаторов и, кроме того, легко позволяют осуществить необходимый темп изменения напряжения на статоре двигателя регулированием угла включения тиристоров.

  При пуске плавное изменение угла включения тиристоров дает возможность изменять приложенное к статору напряжение от нуля до номинального, тем самым ограничить токи и моменты двигателя. Схема содержит устройство динамического торможения в виде демпфирующего контура. Применение шунтирующего тиристора, замыкающего цепь тока между двумя фазами, приводит к увеличению постоянной составляющей тока, что создает достаточный тормозной момент в области высокой угловой скорости.

  Рассмотрим типовую схему комплектного устройства, состоящего в силовой части из группы включенных встречно-паралельно тиристоров v1. . .v4 в фазах  A и C и одного коротко-замкнутого тиристора между фазами A и Bv5, для управления асинхронным двигателем. Схема управления предполагает наличие блока управления тиристорами БУ и релейно-контактного узла управления.

  Нажатием кнопки S 1 включается реле К1М и К2М, на управляющие электроды тиристоров v1. . .v4 подаются импульсы, сдвинутые на 60  относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3М с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети.

  Для остановки двигателя нажимается кнопка S3, обесточивается релейная схема управления, тиристоры V1…V4, и напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счёт энергии, запасённой конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры V2 и V5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя течёт ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение.

  Сила тока, а, следовательно, время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема имеет также шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле К5М, которое своими контактами К5.3 и К5.4 включает тиристоры V2 и V5. В этом случае по фазам А и В в обмотке статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле К5М и тиристоры V2 и V5, при этом на короткое время за счёт энергии, запасённой в конденсаторе С6, включается реле, которое своими контактами К6.2 включает тиристор V3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота, примерно, на такой же угол результирующего вектора потока статора.

  Величина шага поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация шагового режима работы двигателя проводиться после его остановки, т.к. реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов К1.5 и К4.1. Шаговый режим работы двигателя создаёт благоприятные условия наладки.

Содержание работы.

 В процессе подготовки к работе необходимо изучить электрическую аппаратуру управления и защиты, работу реле времени, выяснить преимущества и недостатки контактных и бесконтактных электрических приборов управления, запомнить их графические и буквенные обозначения, уяснить принцип работы схем автоматического управления электроприводом, рассмотренных выше.

В процессе выполнения лабораторной работы необходимо

- изучить схему и устройство экспериментальной установки, определить назначение всех её аппаратов и переключателей.

- составить схему управления, которая реализует установка и вычислить циклограмму её работы (вариант – по заданию преподавателя ).

- проверить работу составленной схемы на экспериментальной установке и дать заключение об её функциональных возможностях.

  Назначение и состав экспериментальной установки.

  Экспериментальная установка предназначена для исследования схемы автоматического управления электроприводом в функции пути и времени.

  В состав экспериментальной установки входят:

  1) асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором М1;

  2) кнопки управления SB1 «стоп», SB3 «вперёд», SB6 «назад»; конечные (путевые) переключатели S2 и S5; тумблеры для выбора одного из вариантов схем S4 и S7;

  3) контакторы КМ1 «вперёд» и КМ2 «назад»;

  4) моторное (электронное) реле времени КТ1;

  5) автоматический выключатель QF.

Варианты заданий

№ варианта

1

2

3

4

5

6

Положение тумблера  S4

0

0

1

1

0

1

Положение тумблера  S7

0

1

0

1

2

2

Схема экспериментальной установки.

Рис. 6. Схема экспериментальной установки (вар. 1).

Работа схемы (вар. 1)

  Включаем автоматический выключатель QF. Цепь подключается к трёхфазному источнику переменного тока.

  Нажимаем кнопку SB3 «вперёд». Запитывается контактор КМ1, замыкаются силовые контакты КМ1.1 и статор двигателя подключается к сети. Одновременно с этим замыкается вспомогательный контакт КМ1.2, который шунтирует кнопку SB3. Ротор электродвигателя начинает вращаться, перемещая каретку. Когда каретка достигнет крайней точки, сработает путевой переключатель S2. Катушка КМ1 обесточится, силовые контакты разомкнуться, и двигатель остановится. Схема приходит в исходное состояние.

  Нажимаем кнопку SB6 «назад». Запитывается контактор КМ2, замыкаются силовые контакты КМ2.1 и статор двигателя подключается к сети. Одновременно с этим замыкается вспомогательный контакт КМ2.2, который шунтирует кнопку SB6. Ротор электродвигателя начинает вращаться, перемещая каретку. Когда каретка достигнет крайней точки, сработает путевой переключатель S5. Катушка КМ2 обесточится, силовые

контакты КМ2.1 разомкнутся, двигатель остановится.

   При нажатии на кнопку SB1 «стоп» во время работы двигателя цепь управления обесточится, силовые контакты разомкнутся, и статор электродвигателя отключится от сети.

Пример циклограммы работы условного привода


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

192. Финансовое планирование в коммерческой организации 436.5 KB
  Цели, задачи, принципы и этапы финансового планирования. Классификация финансовых планов. Особенности бюджетирования: сущность, функции, виды. Миссия и сущность стратегии финансового планирования организации.
193. Реализация игры жизнь 276 KB
  Установка начальных значений ячеек сетки, анализ поведения различных комбинаций клеток на доске в математический игре Жизнь. Хранение значений клеток методом использования двумерного массива и заполнение его соответственными комбинациями.
194. Автоматизированные системы управления технологическими процессами 257.5 KB
  Изучение функционирования программы Electronics Workbench для приобретения навыков по исследованию электрических схем с помощью виртуальных электроизмерительных приборов. Снятие нагрузочных характеристик с помощью амперметра и вольтметра.
195. Расчет устойчивости естественных откосов 187 KB
  Метод круглоцилиндрической поверхности скольжения. Метод горизонтальных сил и расчет устойчивости склона. Определённые возможности появления и степени распространения активных (движущихся) оползней при инженерно–геологических условиях и действующих нагрузках.
196. Контроль качества и определение свойств материалов 777 KB
  Кратковременное механическое растяжение, типичные графические зависимости напряжения от деформации. Методы определения теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости. Методы определения электрических свойств.
197. Определение договорной цены и расчет эффективности строительства 620.5 KB
  Расчет сметной стоимости строящегося здания по заданному аналогу. Сводная ведомость стоимости работ выполненных по объекту. Определение сметной стоимости на благоустройство территории (дороги и тротуары).
198. Створення сайту 422.52 KB
  Парні теги, позначають початок і кінець дії команди. Тег, що закриває область дії, має косу риску. Головні параметри тега body, основний текст, до якого застосовуються теги форматування. Написання заголовку сторінки.
199. Разработка конструкции транзисторного радиопередатчика, размещенного в кабине планера 9.15 MB
  Передающий тракт систем радиосвязи, расчет режимов транзистора мощного усилителя. Расчет режима мощного усилителя СВЧ и некоторое значение тока возбуждения. Расчет режима транзистора по схеме ОЭ без учета индуктивности выводов.
200. Разработка базы данных с помощью Microsoft Excel и Microsoft Access 466 KB
  Разработка логической модели базы данных средствами Microsoft Excel. Создание базы данных Microsoft Access, а также SQL-запросов и макросов. Создание таблиц и построение схемы данных, создание форм ввода-вывода информации.