78420

Элементы и схемы автоматизированных систем управления судовыми электроприводами

Лекция

Энергетика

Системы релейно-контакторного управления состоят из двигателя постоянного или переменного тока магнитного пускателя или контроллера командоконтроллера и ящиков сопротивлений в схемах на постоянном токе. Систему генератор двигатель Г Д применяют в электродвигателях большой и средней мощности с плавным регулированием скорости в широких пределах. Систему частотного регулирования асинхронного двигателя с использованием машинного преобразователя частоты система Д СГ АД применяют в многодвига тельных приводах с одинаковым режимом работы...

Русский

2015-02-07

317.94 KB

10 чел.

Лекция № 6

«Элементы и схемы автоматизированных систем управления судовыми электроприводами»

1. 2. Элементная основа систем управления

В зависимости от элементной основы систем автоматики различают  электроприво-

ды с релейно-контактным, электромашинным и бесконтактным управлением. 

В соответствии с этим можно назвать следующие применяющиеся в настоящее время системы управления электроприводами.

Системы релейно-контакторного управления состоят из двигателя постоянного

или переменного тока, магнитного пускателя или контроллера, командоконтроллера и ящиков сопротивлений ( в схемах на постоянном токе ).

Систему генератордвигатель ( Г—Д ) применяют в электродвигателях большой

и средней мощности с плавным регулированием скорости в широких пределах.

Систему ГД с питанием цепей возбуждения от ЭМУ(электромашинный усилитель), которые используют в качестве возбудителей и подвозбудителей — это так называемая каскадная система возбуждения ( рис. 9.64 ) крупных генераторов и двигателей. Каскадная система возбуждения позволяет уменьшить габаритные размеры аппаратов и облегчить процесс управления.

Рис. 9.64. Система Г- Д с каскадным возбуждением ( а ), система Д – Г – АД

( б ), асинхронно-вентильный каскад ( в ) и система МУ – Д ( г )

Систему ЭМУД применяют в установках небольшой мощности (до 10 кВт),рабо-

тающих с частым реверсированием.

Систему частотного регулирования асинхронного двигателя с использованием

машинного преобразователя частоты (система Д—СГ—АД) применяют в многодвига-

тельных приводах с одинаковым режимом работы двигателей ( рис. 9.64, б ).

Систему тиристорный преобразователь двигатель (ТП—Д) в настоящее время

во многих случаях используют вместо системы Г-Д.

Асинхронно-вентильный каскад служит для регулирования скорости асинхронно

го двигателя с фазным ротором на основании опорной ЭДС ротора ( рис.9.64, в). Этот и большое число других каскадов применяют в установках большой мощности, где необходима реализация мощности скольжения асинхронного двигателя.

Система магнитный усилитель – двигатель ( МУ – Д ) позволяет с помощью ма-

лой мощности управления контролировать скорость, ток и напряжение двигателей по-

стоянного тока ( рис.9.64, г ). На судах применяется ограниченно, в системах автомати-

ки.

Система источник тока двигатель ( ИТ—Д ) с применением преобразователя источника ЭДС в источник тока позволяет регулировать электромагнитный момент двигателя изменением потока полюсов и обеспечивает его работу на абсолютно мягкой механической характеристике.

            Микропроцессорные системы управления с применением цифровой информации в двоичном коде. Источником информации о состоянии ЭП являются датчики тока, напряжения, температуры, скорости и др. Для обработки информации в МП сигналы с этих датчиков преобразуются в цифровой двоичный код.  

  1.  Управление 3-фазным асинхронным двигателем  с одного и двух постов
  2.  (32ЭМ,Айтимов,Колымажнов,Шаукаров)(34ЭМ,Абдулкадыров,Курманбаев,Утебалиев)(31эм,Деянов,Чебуров)(33эм,4,17,Ергашев,)

 Схема управления 3-фазного асинхронного двигателя с одного и двух постов управ

ления  приведена на рис. 103.

Рис. 103. Схема управления 3-фазного асинхронного двигателя с одного ( а ) и двух ( б ) постов управления

Схема управления 3-фазным асинхронным двигателем с одного поста  управления

Схема ( рис. 103, а ) предусматривает пуск и остановку двигателя при помощи кно-

почного поста, состоящего из кнопок «Пуск» и «Стоп». Эта схема применяется для управ-

ления наиболее простых судовых электроприводов – насосов, вентиляторов, шлюпочных и траповых лебедок и т.п.

 

Элементы схемы

Силовая часть:

  1. А, В, С – линейные провода;
  2. КМ1…КМ3 – главные контакты линейного контактора КМ;
  3. М – обмотка статора 3-фазного асинхронного двигателя

Схема управления:

  1.  SB1 – контакты кнопки «Пуск»;
  2.  SB2 – контакты кнопки «Стоп»;
  3. КМ4 – вспомогательный контакт контактора КМ.

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе подают питание на линейные провода А, В, С. При

этом не образуются какие-либо электрические цепи, например, цепь тока через катушку контактора КМ ( т.к. разомкнуты контакты кнопки SB1 «Пуск») или цепь тока через трех-

фазную обмотку статора ( т.к. разомкнуты контакты КМ1…КМ3 ).

 Пуск

Для пуска нажимают кнопку SB1 «Пуск», её контакты замыкаются и через них

образуется цепь тока катушки контактора КМ:

линейный провод С – замкнувшиеся от нажатия на кнопку контакты кнопки SB1 –

контакты кнопки SB2 – катушка контактора КМ - линейный провод В.

Контактор включается и замыкает три главных контакта КМ1…КМ3 и один вспомо

гательный КМ4.

При замыкании главных контактов напряжение сети поступает на обмотку статора,

двигатель начинает вращаться.

При замыкании вспомогательного контакта шунтируется кнопка SB1 «Пуск». Пока

эта кнопка остается нажатой, ток катушки контактора протекает как через ее контакты, так и, параллельно, через контакт КМ4.

Как только контакт КМ4 замкнется, кнопку SB1 можно отпустить, ее контакты

размыкаются, но останется цепь тока катушки КМ через контакт КМ4:

линейный провод С – вспомогательный контакт КМ4 – контакты кнопки SB2 – ка-

тушка контактора КМ - линейный провод В.

Если бы вспомогательный контакт КМ4 отсутствовал, то после отпускания кнопки SB1 «Пуск» ток в катушке КМ исчез, контактор КМ отключился и двигатель остановился.

Иначе говоря, в отсутствие контакта КМ4 двигатель вращался бы только при нажа-

той кнопке SB1 «Пуск» и останавливался при отпускании этой кнопки .

Теперь понятно назначение контакта КМ4 : он оставляет двигатель включенным, если отпустить кнопку  SB1 «Пуск».

Остановка

Для остановки двигателя нажимают кнопку  SB2 «Стоп», ее контакты размыкают-

ся, поэтому катушка КМ теряет питание.

Контактор КМ отключается, при этом размыкаются его главные КМ1…КМ3 и вспо

могательный КМ4 контакты.

При размыкании главных контактов обмотка статора двигателя отключается от се-

ти, двигатель останавливается.

При размыкании вспомогательного контакта КМ4 цепь катушки КМ4 обрывается

во втором месте (  первый обрыв – разомкнулись контакты кнопки SB2  ).

Если кнопку SB2 «Стоп» отпустить, ее контакты замкнутся, но останутся разомкну

тыми контакты КМ4, поэтому катушка КМ останется обесточенной.

Таким образом, размыкание контакта КМ4 не позволило восстановить цепь катуш-

ки КМ после отпускания кнопки SB2 «Стоп».

 Роль вспомогательного контакта КМ4

Из сказанного выше следует, что контакт КМ4 придал схеме управления свойство

памяти. Теперь схема «запоминает» команды: при нажатии кнопки «Пуск» двигатель

включается, при нажатии кнопки «Стоп» двигатель отключается. Поэтому после нажатия кнопки «Пуск» и включения электродвигателя эту кнопку можно отпустить.

 

Схема управления 3-фазным асинхронным двигателем с двух постов управле-

ния

Эта схема ( рис. 103, б ) отличается от рассмотренной выше наличием второго по-

ста управления, состоящего из кнопок SB3 «Пуск» и SB4 «Стоп».

Следует обратить внимание, что контакты обеих кнопок «Пуск» включены парал-

лельно друг другу, а кнопок «Стоп» - последовательно.

Такое включение кнопок позволяет включить двигатель при нажатии любой кноп-

ки – SB1 или SB3, и остановить двигатель нажатием кнопки SB2 или SB4.

 

 Местное и дистанционное управление электроприводами. Правила Регистра

 Местным называется управление электроприводом при помощи кнопочного поста

управления, находящегося в непосредственной близости от электропривода.

 Дистанционным  называется управление электроприводом при помощи кнопочно-

го поста управления, находящегося на некотором удалении от электропривода.

Управление с двух постов применяют для электроприводов ответственных прием-

ников электроэнергии – рулевых приводов, некоторых насосов и вентиляторов.

Например, по Правилам Регистра, пуск и остановка электродвигателей привода

руля должны осуществляться из румпельного отделения ( местное управление ) и из руле-

вой рубки ( дистанционное управление ).

В некоторых случаях пост дистанционного управления может состоять только из

одной кнопки «Пуск» или «Стоп».

Например, электродвигатели погружных осушительных  и аварийных пожарных насосов должны иметь устройства дистанционного пуска, расположенные выше палубы переборок. Значит, пост дистанционного управления состоит из кнопки «Пуск». Этот

пост может находиться в рулевой рубке.

В то же время электродвигатели топливных и маслоперекачивающих насосов и се-

параторов топлива и масла должны отключаться дистанционно из мест, находящихся вне помещений этих насосов и вне шахты машинного отделения, но в непосредственной близости от этих помещений. Такой пост дистанционного управления состоит из кнопки «Стоп». Этот пост обычно располагается в коридоре при входе в машинное отделение.

Такое расположение постов дистанционного управления:

1. сводит к минимуму время, необходимое для включения или отключения электро-

привода ( не надо спускаться в машинное отделение ) и тем самым способствует повыше-

нию живучести судна при затоплении судовых помещений или пожаре в машинном отде-

лении;

2. исключает необходимость нахождения человека в машинном отделении, у поста местного управления, в условиях пожара в этом отделении или его частичного затопле-

ния.

 

3.3. Схема автоматического пуска  асинхронного двигателя переключением  обмотки статора со звезды на треугольник(32ЭМ,Алексеев-,Метенов-5)(34ЭМ, Абдулкадыров М.К., Максутов, Утегенов)(31эм,Зеленкин, Шамаев)(33эм, 5,18,Жидков,Сухов)

Основные сведения

Пуск двигателя переключением со звезды на треугольник уменьшает пусковой ток в 3 раза. Поэтому этот способ пуска применяют для крупных асинхронных двигателей, прямое включение которых вызывают большие провалы напряжения судовой сети.

Недостатком способа является уменьшение пускового момента в 3 раза, поэтому его применяют в электроприводах, допускающих при пуске уменьшение рабочих парамет-

ров ( у компрессора – давления, у насоса – подачи и т. п. )

Схема пуска 

Схема пуска асинхронного двигателя переключением со звезды на треугольник

приведена на рис. 120.

      

Рис. 120.  Схема пуска асинхронного двигателя переключением со звезды на треугольник

Основные элементы схемы:

1. QS – рубильник;

2. QF - автоматический выключатель;

3. М - асинхронный электродвигатель ;

4. FU – предохранитель цепей управления;

5. SB1 – кнопка «Пуск»;

6. SВ2 - кнопка «Стоп»;

6. KТ - реле времени электромеханическое;

7. КМ1 – контактор нулевой точки «звезды»;

      8. КМ2 – контактор «треугольника».

Выдержка времени электромеханического реле КТ начинается с момента подачи питания на катушку реле.

 Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе включают рубильник QS1 и автоматический выклю

чатель QF.

Схема готова к работе.

Работа схемы

Для пуска электродвигателя нажимают кнопку SВ1 «Пуск», после чего схема рабо

тает автоматически.

При нажатии кнопки SВ1 включаются реле времени КТ и контактор нулевой точки «звезды» КМ1. Последний соединяет в общую точку выводы С4, С5 и С6 обмотки стато-

ра.

Происходит пуск двигателя при соединении обмотки статора в «звезду»

С этого же момента начинается отсчет выдержки времени реле времени КТ.

Как только эта выдержка закончится, реле КТ переключает свои контакты: верхний размыкается, отключая катушку контактора КМ1, а нижний замыкается, включая  контак-

тор «треугольника» КМ2.

Главные контакты КМ2 замыкаются, соединяя попарно выводы С1 и С6, С2 и С4, С3 и С8, тем самым образуя схему «треугольника»

Пуск закончен.

Вспомогательный контакт КМ1 включен в цепь катушки контактора КМ2. Также вспомогательный контакт КМ2 включен в цепь катушки контактора КМ1.

Это сделано для того, чтобы исключить одновременное включение обоих контак-

торов, при котором происходит короткое замыкание в цепи обмотки статора.

3.4.  Схема автоматического пуска  асинхронного электродвигателя через пусковые резисторы в цепи обмотки статора(32ЭМ,Бисембеев,Одинцов)(34ЭМ, Биловол,Мелихов,Федотов)(31эм,Изтелеуев,Шашин)(33эм, 6,19,Кафаров,Уразов)

Основные сведения

Пуск асинхронного двигателя через пусковые резисторы в цепи обмотки статора предназначен для уменьшения пусковых токов. При прямом пуске ( без резисторов ) пу-

сковой ток превышает номинальный в 4…7 раз, что вызывает большие провалы напряже-

ния судовой сети, а при частых пусках - перегревает обмотки статора и ротора.

Недостатком способа является уменьшение пускового момента вследствие умень-

шения напряжения на обмотке статора , поэтому его применяют в электроприводах, допу-

скающих при пуске уменьшение рабочих параметров ( у компрессора – давления, у насоса – подачи и т. п. )

Схема пуска

Схема автоматического пуска асинхронного электродвигателя в функции времени

через пусковые резисторы приведена на рис. 121.

Рис. 121. Схема автоматического пуска асинхронного электродвигателя в функции времени через пусковые резисторы

На рис. 121 приняты такие обозначения: 1. верхний контакт КМ1 замыкается и шунтирует кнопку SB1 «Пуск»;

2. cредний контакт КМ1 замыкается в цепи катушки контактора ускорения КМ2,

но контактор не включается, т.к. в цепи его катушки разомкнут контакт КТ;

3. нижний контакт КМ1 размыкается, снимая питание с мостика UZ, вследствие

чего обесточивается катушка реле времени КТ.

  1. А, В, С – линейные провода;
  2. КМ1.1…КМ1.3 – главные контакты линейного контактора КМ1;
  3.  R- пусковые резисторы ( 3 шт., по одному в каждом линейном проводе );
  4.  SB1, SB2 – кнопки соответственно «Пуск» и «Стоп»;
  5. КМ1 – линейный контактор;
  6. КМ2 – контактор ускорения;
  7. КТ – электромагнитное реле времени ( с демпфером );
  8.  UZ – выпрямительный мостик ( мостик Греца ).

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе подают питание на линейные провода А, В, С.

При этом переменное напряжение от фаз В и С поступает на вход выпрямительного

мостика UZ по цепи:

 провод С – размыкающий контакт КМ1.6 линейного контактора – левый вывод мо

стика – правый вывод мостика – провод В.

На выходе мостика появляется выпрямленное напряжение с полярностью : «плюс»

на верхнем выводе, «минус» на нижнем, вследствие чего через катушку КТ потечет ток по цепи - «плюс» на мостике – катушка КТ - «минус» на мостике.

Реле КТ включается и мгновенно размыкает контакт КТ1 в цепи катушки контакто-

ра ускорения КМ2.

Таким образом, в исходном состоянии включено только реле времени КТ.

Работа схемы

Для пуска нажимают кнопку SВ1 «Пуск». Через контакты кнопки получет питание

катушка линейного контактора КМ1.

Контактор включается и замыкает главные контакты в силовой части схемы, вслед-

ствие чего обмотка статора подключается к линейным проводам А, В и С через пусковые резисторы R.

Одновременно переключаются вспомогательные контакты контактора КМ:

  1. верхний контакт КМ1 замыкается и шунтирует кнопку SB1 «Пуск»;
  2.  cредний контакт КМ1 замыкается в цепи катушки контактора ускорения КМ2,

но контактор не включается, т.к. в цепи его катушки разомкнут контакт КТ;

  1. нижний контакт КМ1 размыкается, снимая питание с мостика UZ, вследствие

чего обесточивается катушка реле времени КТ.

С этого момента начинается выдержка времени реле КТ. Когда выдержка закончит-

ся, реле КТ замыкает свой контакт в цепи катушки контактора ускорения КМ2.

Контактор КМ2 включается и замыкает свои главные контакты, которые шунтиру-

ют пусковые резисторы R.

Двигатель с броском тока переходит на естественную механическую характеристи-

ку и разгоняется до скорости, зависящей от статического момента механизма. Если этот момент равен номинальному, двигатель разгонится до номинальной скорости, если меньше номинального – до скорости, большей номинальной, если больше номинального ( что недопустимо ) – до скорости, меньшей номинальной.

На практике выдержка времени реле КТ – 1…2 сек.

Остановка

Для остановки двигателя нажимают кнопку SB2 «Стоп». Катушка линейного кон-

тактора КМ1 теряет питание, все 6 контактов контактора ( 3 – главных и 3 вспомогатель-

ных ) занимает положение, показанное на схеме.

Двигатель отключается от сети и останавливается.

3.5. Схема автоматического пуска асинхронного двигателя с фазным

ротором через пусковые резисторы в цепи обмотки ротора(32ЭМ,Горелов,Пилипенко)(34ЭМ, Бочарников,Мендгалиев,Щеглов)(31эм,Карташев)(33эм, 7,20,Ковалев,Утебалиев)

Основные сведения

Пуск асинхронного двигателя через пусковые резисторы в цепи обмотки ротора предназначен для уменьшения пусковых токов. При прямом пуске ( без резисторов ) пу-

сковой ток превышает номинальный в 4…7 раз, что вызывает большие провалы напряже-

ния судовой сети, а при частых пусках - перегревает обмотки статора и ротора.

Как известно из курса «Судовые электрические машины», электромагнитный мо

мент асинхронного двигателя прямо пропорционален активной составляющей тока ротора

  М = с*I'*cosψ*Ф ≡ I'*cosψ,

Где: с – конструктивный коэффициент;

 I'- приведенный ток ротора;

 ψ- угол отставания тока ротора от э.д.с. обмотки ротора;

Ф – магнитный поток;

 I'*cosψ- активная составляющая тока ротора.

Поскольку при пуске в ротор вводятся резисторы с большим активным сопротивле

тием, ток ротора получается практически активным, что увеличивает пусковой момент двигателя до необходимого значения.

На судах асинхронные двигатели с фазным ротором нашли ограниченное примене

шпилей ).

Схема автоматического пуска асинхронного электродвигателя в функции вре

мени через пусковые резисторы

Схема автоматического пуска асинхронного электродвигателя в функции времени

через пусковые резисторы приведена на рис. 122.

Рис. 122. Схема автоматического пуска асинхронного электродвигателя в функции времени через пусковые резисторы

На рис. 122 приняты такие обозначения:

  1.  QF – автоматический выулючатель;
  2. КМ – линейный контактор;
  3. КМ1, КМ» и КМ3 – контакторы ускорения;
  4.  SB1 – кнопка «Пуск»;
  5.  SB2 – кнопка «Стоп»;
  6.  R, Rи R- пусковые резисторы в цепи ротора.

Особенность схемы состоит в том, что для обеспечения выдержки времени к кон-

такторам пристроены маятниковые реле времени.

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе включают автоматический выключатель QF.

После этого схема готова к работе.

Работа схемы

Для пуска нажимают кнопку SВ1 «Пуск». Через контакты кнопки получет питание

катушка линейного контактора КМ1.

Контактор включается и замыкает главные контакты в силовой части схемы, вслед-

ствие чего обмотка ротора подключается к линейным проводам А, В и С через пусковые резисторы.

Одновременно мгновенно замыкается вспомогательный контакт, который шунтиру

ет кнопку SB1 «Пуск», после чего ее можно отпустить.

При этом напряжение подается на обмотку статора двигателя и он начинает вра-

щаться при полностью введенном пусковом реостате на первой искусственной характеритике.

Контакт КМ реле времени, включенный последовательно с катушкой контактора

ускорения КМ1, пока не замкнут – он замкнется только через некоторое время.

Как только выдержка времени реле, пристроенного к контактору КМ закончится,

контакт КМ в цепи катушки контактора КМ1 замкнется, вследствие чего контактор К

включится и замкнет два главных контакта КМ1, которые зашунтируют первую ступень пускового резистора R.

Двигатель с броском тока перейдет на вторую искусственную характеристику п

продолжит разгон.

Далее работа схемы повторяется.

Как только выдержка времени реле, пристроенного к контактору КМ1 закончится,

контакт КМ1 в цепи катушки контактора КМ2 замкнется, вследствие чего контактор КМ2 включится и замкнет два главных контакта КМ2, которые зашунтируют вторую ступень пускового резистора R.

Двигатель с броском тока перейдет на третью искусственную характеристику и про

должит разгон.

Как только выдержка времени реле, пристроенного к контактору КМ2 закончится,

контакт КМ2 в цепи катушки контактора КМ3 замкнется, вследствие чего контактор КМ3 включится и замкнет два главных контакта КМ2, которые зашунтируют третью и последнюю ступень пускового резистора R.

Двигатель с броском тока перейдет на естественную характеристику и продолжит

разгон до номинальной скорости.

 Для остановки двигателя нажимают кнопку SB2 «Стоп». Линейный контактор К

отключается. При этом размыкаются главные контакты в цепи обмотки статора, вследствие чего двигатель отключается от сети.

Одновременно размыкается вспомогательный контакт КМ, включенный параллель-

но кнопке SB1 «Пуск», вследствие чего отключаются контакторы ускорения КМ1, КМ2 и КМ3.

Схема готова к повторному пуску.

1.4. Реостатный пуск двигателей с фазным ротором(32ЭМДаниленко, Пономаренко)(34ЭМ, Вагаев, Мещеряков)(31эмКурдюков)(33эм, 8,21,)

Асинхронные двигатели с фазным ротором пускают в ход с помощью резисторов,  включаемых в цепь ротора, что позволяет уменьшить пусковой ток и увеличить пусковой момент двигателя ( рис. 9.17 )..

 Рис. 9.17. Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором

Для пуска двигателя включают линейный контактор КЛ, через контакты которого

обмотка статора двигателя подключается к питающей сети «напрямую».Контакты КУ1 и

КУ2 контакторов ускорения при пуске должны быть разомкнуты. Тем самым последова-

тельно в каждую из трех фазных обмоток ротора вводятся обе ступени добавочных ( пус

ковых ) резисторов r и r. Эти ступени увеличивают общее ( эквивалентное ) сопро

тивление цепей фазных обмоток ротора, что ( см. выше ) приводит, с одной стороны, к уменьшению пускового тока, с другой – к увеличению пускового момента.

Когда двигатель разгонится до скорости 30-40% номинальной, отключают первую ступень r, для чего замыкают контакты КУ1.

Двигатель с броском тока продолжает разгоняться, и при скорости 60-70% номи-

нальной отключают вторую ступень r, для чего замыкают контакты КУ2.

Двигатель после отключения резисторов r и r продолжает разгоняться до номи

нальной скорости.

Отключение резисторов можно производить вручную – при помощи контроллеров, или полуавтоматически – при помощи более сложных по устройству магнитных станций.  Следует отметить, что, кроме указанных достоинств – увеличеный пусковой мо-

мент, меньший пусковой ток, двигатели специального исполнения имеют существенные недостатки:

  1. более сложное устройство обмоток роторов;
  2. наличие щеточного устройства у двигателей с фазным ротором, снижающее

надежность двигателя;

  1. худшие эксплуатационные характеристики, а именно - меньшие значения коэф

фициента полезного действия и коэффициента мощности.

На судах из перечисленных выше типов двигателей специального исполнения огра

ниченное применение нашли двигатели с двумя клетками на роторе – в электроприводах грузовых лебедок ( суда польской постройки типа «Муром» ), и более широкое примене-

ние – двигатели с фазным ротором. Их применяют на многих сериях судов в электроприво

дах грузовых кранов и брашпилей.

 1.5. Пуск при пониженном напряжении на обмотке статора(32ЭМ,Детков,Рычков) (34ЭМ, Гурский, Пирмурадов-5)(31эмКурмашев)

(33эм, 9,22,Лепехин)

Для уменьшения пусковых токов применяют схемы пуска при пониженном напряже

нии:

  1.  включением резисторов в цепь обмотки статора ( рис. 9.13, а);
  2.  включением индуктивных сопротивлений в цепь обмотка статора (рис. 9.13, б);
  3.  включением обмотки статора через автотрансформатор ( рис.9.13, в );
  4.  переключением обмотки статора со «звезды» на «треугольник» ( рис.9.13, г ).

            

Рис. 9.13. Схемы пуска асинхронного двигателя при пониженном напряжении

В схеме на рис. 9.13, а при пуске замкнуты контакты линейного контактора КЛ, по-

этому обмотка статора подключается к питающей сети через пусковые токоограничиваю-

щие резисторы СП. После того, как двигатель наберет обороты, а пусковой ток уменьшит-

ся до безопасных значений ( обычно 2…2,5 номинального ), схема управления замыкает контакты второго контактора – ускорения КУ,  при этом двигатель подключается к сети «напрямую».

В схеме на рис. 9.13, б для ограничения пусковых токов последовательно с обмот-

кой статора включены токоограничивающие рабочие обмотки дросселя насыщения Др. Его обмотка управления ОУ питается постоянным током через понижающий трансформа-

тор Тр и выпрямитель Вп.

При пуске индуктивное сопротивление рабочих обмоток дросселя должно быть максимальным, поэтому ток в обмотке управления ОУ должен быть минимальным. Для этого ползунок резистора поста управления ПУ должен находиться в крайнем правом по-

ложении.

После пуска ток в обмотке управления ОУ постепенно увеличивают, для чего пере

мещают ползунок ПУ влево. Индуктивное сопротивление рабочих обмоток постепенно уменьшается.

Когда ползунок ПУ перемещен влево до упора, пуск закончен. При таком положе-

нии ползунка индуктивное сопротивление рабочих обмоток дросселя практически равно нулю, что равнозначно прямому подключению обмотки статора к питающей сети.

В схеме на рис. 9.13, в использованы два контактора – регулировочный КЛ1 и ли-

нейный КЛ2, а также автотрансформатор АТр.. При пуске включается контактор КЛ1, при замыкании нижних контактов которого образуется нулевая точка «звезды» трех фазных обмоток автотрансформатора, а через верхние контакты подается питание питающей сети на верхние выводы этих обмоток.

В момент пуска ползунки автотрансформатора должны находиться в крайнем ниж-

нем положении, при этом обмотка статора асинхронного двигателя закорочена через ниж-

контакты КЛ1, т.е. напряжение на ней равно нулю. Поэтому скорость ротора также равна нулю, ротор неподвижен.

Для пуска ползунки автотрансформатора постепенно перемещают вверх, при этом

напряжение, снимаемое с обмоток автотрансформатора на обмотку статора также посте-

пенно увеличивается. Поэтому скорость двигателя также увеличивается.

Пуск закончен, если ползунки автотрансформатора перемещены в крайнее верхнее положение. При этом на обмотку статора подается полное напряжение питающей сети, ав-

тотрансформатор не нужен.

В этот момент времени включается линейный контактор КЛ2 и отключается регу-

лировочный КЛ1. При замыкании контактов КЛ2 обмотка статора двигателя подключает-

ся к питающей сети «напрямую», а при размыкании контактов КЛ1 автотрансформатор отключается от обмотки статора двигателя ( он уже выполнил свою роль ).

В схеме на рис. 9.13, г использован линейный контактор КЛ и переключатель «зве-

зда»-«треугольник» П. Для пуска включают линейный контактор КЛ, через замыкающие-

ся контакты которого напряжение питающей сети подается на верхние выводы обмотки статора двигателя АД. После этого переводят переключатель в нижнее положение «звез-

да». При этом нижние выводы обмотки статора соединяются вместе, в нулевую точку, обмотка статора соединена  «звездой».

После того, как двигатель наберет обороты и перестанет увеличивать скорость, пе-

реключатель переводят в верхнее положение «треугольник». Двигатель с броском тока переключается со «звезды» на «треугольник», после чего разгоняется на «треугольнике» до скорости, зависящей от статического момента механизма.

Этот способ нашёл самое широкое применение на судах ввиду его простоты ( не требуются резисторы, индуктивные сопротивления или автотрансформаторы ) и эффектив

ности - пусковой ток уменьшается в 3 раза.

Следует особо подчеркнуть, что переключение обмотки статора со «звезды» на «треугольник» применяется для пуска, а не для регулирования скорости асинхронного двигателя. Это объясняется тем, что скорость двигателя на «треугольнике» незначительно

больше скорости на «звезде».

Все 4 рассмотренные выше схемы пуска при пониженном напряжении имеют один и тот же принципиальный недостаток: резкое уменьшение пускового момента двигателя,

поскольку электромагнитный момент двигателя пропорционален квадрату напряжения.

Например, если при пуске напряжение понижено до значения U' = 0,8U, то пуско

вой момент двигателя составит

М'= (U' / U)= ( 0,8 ) * М= 0,64 М ( т.е. 64% М).

Иначе говоря, при провале напряжения на 20% двигатель уменьшает пусковой мо-

мент на 36% ( 64% = 100% – 36% ).

Поэтому пуск при пониженном напряжении можно применять для механизмов, у

которых на малых скоростях статический момент невелик. К таким механизмам относятся центробежные насосы и вентиляторы, у которых статический момент пропорционален квадрату скорости ( т.е. на малых скоростях мал и статический момент ).

 

1. Способы пуска электродвигателей постоянного тока(32ЭМ,ЗоринСившкин)(34ЭМ, Замятин,Примечаев)(31эмМандросов)(33эм, 10,23,Осауленко)

1.1. Основные сведения 

Для пуска электродвигателей постоянного тока применяют два способа:

  1. прямой пуск;
  2. реостатный пуск.

1.2. Прямой пуск

При прямом пуске двигатель включается непосредственно в сеть ( рис. 9.1 ), для

чего вручную ( при ручном управлении ) или при помощи аппаратуры ( при автоматизиро-

ванном пуске ) замыкают контакты К1 и К2..

Рис. 9.1. Прямой пуск двигателя: а – схема пуска; б – пусковая диаграмма

При этом ток I, потребляемый двигателем из сети, в точке «А» разделяется на 2 то-

ка: ток обмотки якоря Iи ток обмотки возбуждения I. В точке «В» эти два тока сое-

диняются. Следовательно, через каждый из контактов, К1 и К2, протекает один и тот же ток I.

По Правилам Регистра, прямой пуск электродвигателей допускается при условии, что номинальная мощность двигателя не превышает 0,5 кВт, т.е. Р≤ 0,5 кВт.

Такое ограничение мощности объясняется тем, что при прямом пуске пусковой ток

якоря двигателя превышает номинальный в десятки раз.

Объясним это на примере.

Пусть электродвигатель имеет такие данные: напряжение U = 220 В, номинальная противоЭДС обмотки якоря Е = 210 В, сопротивление обмотки якоря двигателя R=

= 1 Ом.

Тогда номинальный ток якоря

   I= = = 10 А.

При пуске скорость якоря ω = 0, поэтому противоЭДС обмотки якоря

Е = сωФ = с0Ф = 0

( с – конструктивный коэффициент, величина постоянная, ω – угловая скорость якоря, Ф – магнитный поток, созданный параллельной обмоткой возбуждения L ).

Тогда пусковой ток якоря

  I= = = = 220 А.

Таким образом, пусковой ток якоря I= 220 А превышает номинальный I=

= 10 А в 22 раза, что недопустимо.

Сказанное подтверждается графиком электромеханической характеристики двига-

теля ω ( I ) на рис. 9.1, б. При пуске двигатель переходит из точки «0» ( начало координат ) в точку «А», в которой пусковой ток I( отрезок «ОА» ) гораздо больше номинального.

После пуска двигатель начнет разгоняться, в обмотке якоря появится и станет уве-

личиваться противоЭДС обмотки якоря ↑Е = с↑ωФ, а ток якоря – уменьшаться.

Процесс пуска прекратится в точке «В», в которой скорость якоря и ток якоря имеют номинальные значения: ω = ω, I= I.

Из сказанного следует, что причина больших пусковых токов – отсутствие противо

ЭДС обмотки якоря в момент пуска, когда якорь неподвижен. Такие токи вызывают ухуд-

шение коммутации вплоть до возникновения кругового огня на коллекторе, а также прова-

лы напряжения сети, нарушающие нормальную работу остальных приемников электро-

энергии

Допускаемые по условиям коммутации значения пусковых токов не должны превы

шать номинальный более чем в 2,5 раза, т.е. не должно нарушаться соотношение

I2,5 I

Выясним, как можно уменьшить пусковые токи.

Как следует из формулы пускового тока якоря

I= ,

его можно уменьшить двумя способами:

  1. увеличить знаменатель, т.е. увеличить при пуске сопротивления цепи обмотки якоря ( реостатный пуск );
  2. уменьшить числитель, т.е. уменьшить при пуске напряжение на обмотке якоря.

Рассмотрим поочередно эти два способа.

1.3. Реостатный пуск(32ЭМ, Измайлов, Солярик)(34ЭМ, Карабалиев,Рафиков)(31эм Мухамбетов)(33эм, 11,24,Рамазанов, )

Схема реостатного пуска изображена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Реостатный пуск двигателя: а – схема пуска; б – пусковая диаграмма

При пуске замыкаются контакты К1 и К2, контакт К3 разомкнут. Через контакты К1 и К2 на обмотку якоря «А» и параллельную обмотку возбуждения «L» подается пита-

ние сети, а через разомкнутый контакт КМ3 в цепь обмотки якоря вводится пусковой рези

стор R, поэтому полное сопротивление обмотки якоря увеличивается до значения

( R+ R).

Двигатель развивает пусковой ток

I= I= 2,5 I

На электромеханической характеристике ω( I ) двигатель переходит из точки «0» в

точку «А», после чего начинает разгоняться по участку «АВ» характеристики.

В точке «В», при токе I( обычно  I= 1,1…1,2 I) контакт К3 замыкается, вслед-

ствие чего двигатель с броском тока переходит из точки «В» в точку «С» и далее продол-

жает разгоняться до точки «D», в которой наступит установившийся номинальный режим.

Бросок тока при переходе точки «В» в тоску «С» объясняется тем, что при замыка-

нии контакта К3 сопротивление цепи обмотки якоря скачком уменьшается от значения ( R + R ) до значения R.

Рассмотренная схема пуска была упрощена ( для облегчения понимания процесса пуска ) тем, что для пуска использовалась одна ступень пускового резистора.

На практике для ручного пуска применяют пусковые реостаты ( отсюда название этого способа – реостатный ), имеющие несколько ступеней.

Перед пуском маховичок реостата должен быть повернут влево до упора,  при пус-

ке его поворачивают по часовой стрелке, постепенно выводя ступени пускового резистора из цепи обмотки якоря двигателя ). Сам процесс пуска не должен превышать 6…8 с.

Нельзя оставлять маховичок реостата в промежуточном положении, при котором

в цепи обмотки якоря останутся ступени пускового реостата, т.к. они сгорят.

Эти ступени рассчитаны лишь на кратковременное протекание через них пускового тока.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26013. СМО с конечной очередью и полной взаимопомощью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 48.02 KB
  Граф система уравнений расчетные соотношения. В частности для такого описания будем перекрывать входящий пуассоновский поток на время когда система запоняется следующим образом: Эта система эргодична всегда.
26014. Понятие дисциплины обслуживания. Основные классы 14.6 KB
  Дисциплина ожидания определяет порядок приема заявок в систему и размещения их в очереди дисциплина обслуживания порядок выбора заявок из очереди для назначения на обслуживание. Возможны следующие бесприоритетные дисциплины обслуживания то есть правила выборки заявки из очереди при необходимости назначения на обслуживание: выбирается первая в очереди заявка дисциплина первым пришел первым вышел FIFO First Input First Output; выбирается последняя в очереди заявка дисциплина последним пришел первым...
26015. Классификация бесприоритетных дисциплин обслуживания 13.11 KB
  Возможны следующие бесприоритетные дисциплины обслуживания то есть правила выборки заявки из очереди при необходимости назначения на обслуживание: выбирается первая в очереди заявка дисциплина первым пришел первым вышел FIFO First Input First Output; выбирается последняя в очереди заявка дисциплина последним пришел первым вышел LIFO Last Input First Output; заявка выбирается из очереди случайным образом.
26016. Классификация приоритетных дисциплин обслуживания 13.39 KB
  В приоритетных дисциплинах обслуживания заявкам некоторых типов представляется преимущественное право на обслуживание перед заявками других типов называемое приоритетом. Относительные приоритеты учитываются только в момент назначения заявки на обслуживание. При освобождении канала обслуживания сравниваются приоритеты заявок находящихся в очереди в состоянии ожидания и обслуживание предоставляется заявке с наибольшим приоритетом после чего выбранная заявка захватывает канал обслуживания. Обслуживание...
26017. СМО с отказами и полной взаимопомощью для массовых потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 35.4 KB
  На систему обслуживания имеющую n каналов обслуживания поступает пуассоновский поток заявок с интенсивностью λ. Интенсивность обслуживания заявки каждым каналом . После окончания обслуживания все каналы освобождаются. Поведение такой системы массового обслуживания можно описать Марковским случайным процессом t представляющим собой число заявок находящихся в системе.
26018. Определение Пуассоновского потока. Свойства 60.41 KB
  Определение Пуассоновского потока. Пуассоновский поток это ординарный поток без последействия. Классической моделью трафика в информационных сетях является Пуассоновский простейший поток. Он характеризуется набором вероятностей Pk поступления k сообщений за временной интервал t: где k=01 число сообщений; λ интенсивность потока.
26019. Общее понятие СМО. Основные составляющие модели 32.32 KB
  Система массового обслуживания СМО система которая производит обслуживание поступающих в нее требований. В зависимости от наличия возможности ожидания поступающими требованиями начала обслуживания СМО подразделяются на: системы с потерями в которых требования не нашедшие в момент поступления ни одного свободного прибора теряются; системы с ожиданием в которых имеется накопитель бесконечной ёмкости для буферизации поступивших требований при этом ожидающие требования образуют очередь; системы с накопителем конечной емкости...
26020. Классификация СМО 34.33 KB
  Эти ограничения могут касаться длины очереди числа заявок одновременно находящихся в очереди времени пребывания заявки в очереди после какогото срока пребывания в очереди заявка покидает очередь и уходит общего времени пребывания заявки в СМО и т. Например для СМО с отказами одной из важнейших характеристик ее продуктивности является так называемая абсолютная пропускная способность среднее число заявок которое может обслужить система за единицу времени. Наряду с абсолютной часто рассматривается относительная пропускная способность...
26021. Понятие систем обслуживания. Классификация 15.7 KB
  При исследовании операций очень часто приходиться сталкиваться с анализом работы своеобразных систем называемых системами массового обслуживания СМО. Каждая СМО состоит из какогото числа обслуживающих единиц которые называются каналами обслуживания. Всякая СМО предназначена для обслуживания какогото потока заявок поступающих в какието случайные моменты времени. Случайный характер потока заявок и времен обслуживания приводит к тому что в какието периоды времени на входе СМО скапливается излишне большое число заявок они либо...