Κυκλώματα ελέγχου κινητήρα σε συνάρτηση με την ταχύτητα

Στον έλεγχο κινητήρα, η ταχύτητα παρακολουθείται ως συνάρτηση της ταχύτητας του ρότορα του κινητήρα για να επηρεάσει τα αντίστοιχα στοιχεία ελέγχου καθώς αλλάζει.

Ρελέ ελέγχου ταχύτητας ή μικρές ηλεκτρικές γεννήτριες μέτρησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κυκλώματα ελέγχου εκκίνησης κινητήρα. Ωστόσο, χρησιμοποιούνται εξαιρετικά σπάνια για αυτούς τους σκοπούς λόγω της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού, του υψηλού κόστους και της ανεπαρκούς αξιοπιστίας. Επομένως, η ταχύτητα του κινητήρα ελέγχεται με έμμεσες μεθόδους. Στους ασύγχρονους και σύγχρονους κινητήρες, η συχνότητα περιστροφής ελέγχεται από το emf και τη συχνότητα του ρεύματος του ρότορα και στους κινητήρες συνεχούς ρεύματος από το emf του οπλισμού.

Στο σχ. Τα σχήματα 1, a και b παρουσιάζουν σχήματα αυτόματης εκκίνησης ενός παράλληλου διεγερμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος ανάλογα με τη συχνότητα περιστροφής και ανάλογα με το EMF και την τάση του οπλισμού από τη στιγμή της εκκίνησης. Ο έλεγχος της συχνότητας περιστροφής πραγματοποιείται με μέτρηση του EMF του κινητήρα, το οποίο ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα περιστροφής.

Ρύζι. 1.Κυκλώματα ελέγχου ως συνάρτηση της ταχύτητας: α και β — κύκλωμα και διάγραμμα εκκίνησης κινητήρα συνεχούς ρεύματος με παράλληλη διέγερση

Δεδομένου ότι το EMF είναι ανάλογο με τις στροφές του κινητήρα, η αυτόματη είσοδος μεμονωμένων σταδίων του ρεοστάτη εκκίνησης πραγματοποιείται σε ένα ορισμένο μέγεθος της τάσης ενεργοποίησης των επαφών επιτάχυνσης KM1, KM2 και KMZ, καθένα από τα οποία έχει ρυθμιστεί σε μια ορισμένη ανάκληση αξία. Πατώντας τη μίζα κουμπιά Το SB2 ενεργοποιεί τον επαφέα γραμμής KM. Όλες οι αντιστάσεις R1, R2, R3 θα συνδεθούν σε σειρά με την περιέλιξη του οπλισμού και θα περιορίσουν το ρεύμα.

Σε μια ορισμένη ταχύτητα n1, η τάση Uy1 του πηνίου του επαφέα K1 είναι

όπου Εδώ Αυτός είναι ο συντελεστής της μηχανής.

Όταν το Uy1 θα είναι ίσο με την τάση κατεβάσματος, ο επαφέας KM1 θα λειτουργήσει και θα βραχυκυκλώσει την αντίσταση R1. Μια περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας περιστροφής μέχρι την περιστροφή των n2 και n3 θα οδηγήσει σε αύξηση της τάσης στα πηνία των επαφών K2 και σε βραχυκύκλωμα στις τιμές

Σε αυτήν την περίπτωση, οι επαφές K2 και το βραχυκύκλωμα θα λειτουργούν σε σειρά και θα βραχυκυκλώνουν τις αντιστάσεις R2 και R3. Μετά από βραχυκύκλωμα της αντίστασης R3, η διαδικασία εκκίνησης θα ολοκληρωθεί και ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το EMF στο κύκλωμα του ρότορα του κινητήρα επαγωγής είναι ανάλογο με την ολίσθηση, δηλαδή E2s = E2s. Εδώ το E2 είναι το emf ενός ακίνητου ρότορα.

Όσο χαμηλότερη είναι η ολίσθηση, τόσο χαμηλότερο είναι το EMF, δηλαδή τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του ρότορα του κινητήρα. Για τον έλεγχο της εκκίνησης κινητήρων AC με περιελιγμένο ρότορα, χρησιμοποιούνται ρελέ που ελέγχουν την τιμή του EMF στο κύκλωμα του δρομέα.Οι αντίστοιχες συσκευές (ρελέ, επαφές) που βραχυκυκλώνουν τις αντιστάσεις εκκίνησης προσαρμόζονται σε αυτές τις τάσεις.

Για τον έλεγχο των επαγωγικών κινητήρων περιτυλιγμένου ρότορα και των σύγχρονων κινητήρων, η μέθοδος συχνότητας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως συνάρτηση της ταχύτητας. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη γνωστή εξάρτηση της συχνότητας του ρεύματος του δρομέα f2 από τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα n0 και του δρομέα n2, δηλ.

Δεδομένου ότι κάθε ταχύτητα ρότορα αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη τιμή f2, ένα ρελέ που έχει ρυθμιστεί σε αυτή τη συχνότητα και είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα του ρότορα του κινητήρα θα ενεργήσει στο κύκλωμα του πηνίου του επαφέα. Ο επαφέας θα βραχυκυκλώσει τα στάδια αντίστασης σε μια δεδομένη ταχύτητα.

Το φρενάρισμα από αντίθετους κινητήρες γίνεται ανάλογα με την ταχύτητα ρελέ ελέγχου ταχύτητας SR. Στο Σχ. 2, τα α, β δείχνουν παραδείγματα διακοπής ασύγχρονων κινητήρων με αντίθεση.

Ρύζι. 2. Σχέδια διακοπής ασύγχρονων κινητήρων μέσω αντίθεσης: α — μη αναστρέψιμο. β - αναστρέψιμο

Ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς λειτουργούν αυτά τα σχήματα.

Πατώντας το κουμπί SB2 ενεργοποιείται το πηνίο του επαφέα KM (βλ. Εικ. 2, a), το οποίο κλείνει τις επαφές τροφοδοσίας και μπλοκάρει το κουμπί SB2. Ταυτόχρονα, η επαφή του μπλοκ ανοίγματος KM στο κύκλωμα του πηνίου του επαφέα φρένου KM1 και του ρελέ ελέγχου ταχύτητας SR τα αποσυνδέει από το δίκτυο. Όταν ο ρότορας του κινητήρα φτάσει σε μια ορισμένη ταχύτητα, η επαφή SR θα κλείσει, αλλά αυτό δεν θα προκαλεί πλέον τη λειτουργία του επαφέα KM1. Ο κινητήρας συνεχίζει να λειτουργεί κανονικά.

Το σταμάτημα του κινητήρα με φρένο αντιστροφής γίνεται πατώντας το κουμπί SB.Ταυτόχρονα, το πηνίο του επαφέα KM εξουδετερώνεται και οι κύριες επαφές του εξαφανίζονται και αποσυνδέουν τον κινητήρα από το δίκτυο. Η επαφή ανοίγματος KM στο κύκλωμα επαφέα φρένων του KM1 θα κλείσει. Δεδομένου ότι αυτή τη στιγμή η επαφή του ρελέ ελέγχου ταχύτητας SR είναι κλειστή, οι κύριες επαφές του επαφέα φρένου ενεργοποιούνται αμέσως και η περιέλιξη του στάτορα τίθεται σε όπισθεν, το μαγνητικό πεδίο θα αρχίσει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση, δηλ. η περιστροφή του ρότορα και του κινητήρα θα σταματήσει με μεταγωγή. Η ταχύτητα του ρότορα μειώνεται και σε μια ορισμένη μικρή τιμή οι επαφές του με το ρελέ ελέγχου ταχύτητας RKS θα ανοίξουν και θα αποσυνδέσουν τον κινητήρα από το δίκτυο.

Στην περίπτωση οπισθοπορείας με αντίθετη πέδηση (Εικ. 2, β), ο κινητήρας ξεκινά προς τα εμπρός πατώντας το κουμπί SB1, το οποίο, κλείνοντας το κύκλωμα του πηνίου του επαφέα KM1, διασφαλίζει ότι ο κινητήρας είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο. Ο ρότορας του κινητήρα θα αρχίσει να περιστρέφεται και όταν φτάσει σε μια ορισμένη ταχύτητα, η επαφή κλεισίματος SR1 του ρελέ ελέγχου ταχύτητας θα κλείσει και η επαφή ανοίγματος SR2 θα ανοίξει.

Η ενεργοποίηση του πηνίου του επαφέα KM2 δεν θα συμβεί επειδή η επαφή ανοίγματος του επαφέα KM1 έχει σπάσει το κύκλωμά της. Σε αυτή τη θέση, ο κινητήρας θα συνεχίσει να λειτουργεί μέχρι να πατηθεί το κουμπί SB. Όταν πατηθεί το κουμπί SB, το κύκλωμα του πηνίου KM1 απενεργοποιείται. Αυτό θα κλείσει την επαφή διακοπής KM1 και το κύκλωμα πηνίου του επαφέα KM2 θα λάβει ισχύ.

Η περιέλιξη του στάτορα του κινητήρα θα εμπλακεί για να αναστραφεί. Καθώς ο ρότορας συνεχίζει να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με αδράνεια, εμφανίζεται αντίθετη πέδηση.Όταν η ταχύτητα μειωθεί σε μια συγκεκριμένη μικρή τιμή, το ρελέ ελέγχου ταχύτητας ανοίγει την επαφή SR1, ο επαφέας KM2 θα σβήσει και θα αποσυνδέσει τον κινητήρα από το δίκτυο.

Για να ξεκινήσετε τον κινητήρα με την όπισθεν, πατήστε το κουμπί SB2. Η όλη διαδικασία θα είναι παρόμοια με αυτή που περιγράφεται. Τώρα τον ρόλο του επαφέα φρένων παίζει ο επαφέας KM1 και οι επαφές SR2 του ρελέ ελέγχου ταχύτητας θα ελέγχουν τη διαδικασία πέδησης.

Η αυτόματη εκκίνηση ενός σύγχρονου κινητήρα συνδέεται με γνωστές δυσκολίες, καθώς σε αυτήν την περίπτωση είναι απαραίτητο όχι μόνο να περιοριστεί το ρεύμα εκκίνησης, αλλά και να συγχρονιστεί το μηχάνημα με το δίκτυο.

Το κύκλωμα ελέγχου για έναν σύγχρονο κινητήρα χαμηλής ισχύος φαίνεται στο Σχ. 3. Ο περιορισμός του ρεύματος εισροής παρέχεται από τις ενεργές αντιστάσεις που περιλαμβάνονται στην περιέλιξη του στάτη. Πριν ξεκινήσετε τον κινητήρα, ενεργοποιήστε τους αυτόματους διακόπτες εισόδου QF και QF1 του ηλεκτρικού ρεύματος AC και DC, οι οποίοι παρέχουν μέγιστη και θερμική προστασία. Πατώντας το κουμπί εκκίνησης SB2, το πηνίο του επαφέα KM ενεργοποιείται και η περιέλιξη του στάτορα του σύγχρονου κινητήρα μέσω των κύριων επαφών του KM συνδέεται στο δίκτυο μέσω των αντιστάσεων εκκίνησης Rn. Το πηνίο είναι αυτοασφαλιζόμενο και η επαφή του στο κύκλωμα DC περιλαμβάνει το ρελέ ασφάλισης KV, η επαφή κλεισίματος του οποίου, κλείνοντας, προετοιμάζει τα πηνία των επαφών K1 και K2 για ενεργοποίηση.

Τα ρελέ συχνότητας KF1 και KF2 στο κύκλωμα διέγερσης του ρότορα LM λειτουργούν ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα Κατά την εκκίνηση, όταν η ολίσθηση του ρότορα είναι μεγαλύτερη, οι επαφές θραύσης των ρελέ KF1 και KF2 ανοίγουν.Το άνοιγμα των πηνίων συμβαίνει πριν ανάψει το ρελέ μπλοκαρίσματος KV και το πηνίο K1 δεν θα λάβει ισχύ. Οι επαφές του ρελέ KF1 και KF2 θα κλείσουν ξανά όταν οι σ.α.λ.

Μετά το κλείσιμο των επαφών του ρελέ KF1, το πηνίο του επαφέα K1 θα ανάψει, οι επαφές του στο κύριο κύκλωμα θα βραχυκυκλώσουν τις αντιστάσεις εκκίνησης Rp και ο στάτορας θα ενεργοποιηθεί σε πλήρη τάση γραμμής. Όταν οι ανοιχτές επαφές του ρελέ KF2 είναι κλειστές, δημιουργείται ένα κύκλωμα για την τροφοδοσία του πηνίου του επαφέα Κ2, ανεξάρτητα από τον επαφέα Κ1, η επαφή του ανοίγει με ταχύτητα περίπου 60% της σύγχρονης ταχύτητας.

Ο επαφέας K2 έχει δύο περιελίξεις: ένα κύριο, έλξη KM1 και το δεύτερο τύλιγμα KM2, σχεδιασμένο να απελευθερώνει την κλειδαριά, η οποία παρέχεται με τον επαφέα. Μετά την ενεργοποίηση του πηνίου λήψης KM1, οι επαφές κλεισίματος K2 κλείνουν στο κύκλωμα διέγερσης και οι επαφές ανοίγματος K2 ανοίγουν, αποσυνδέοντας την περιέλιξη του ρότορα από τις αντιστάσεις εκφόρτισης R1 και R2 και συνδέοντας τον ρότορα στο δίκτυο DC.

Ρύζι. 3. Σχέδιο ελέγχου σύγχρονου κινητήρα

Οι επαφές του ρελέ Κ2 λειτουργούν με την ακόλουθη σειρά. Η επαφή N / O K2 ανοίγει στο κύκλωμα τροφοδοσίας του πηνίου λήψης, αλλά η ενέργεια μπλοκαρίσματος διατηρεί τον επαφέα ενεργοποιημένο. Οι επαφές κλεισίματος Κ2 κλείνουν στο κύκλωμα τροφοδοσίας των δύο πηνίων και στο κύκλωμα του πηνίου KM2, προετοιμάζοντας το κύκλωμα για μετέπειτα ενεργοποίηση. Το πηνίο K2 θα απενεργοποιηθεί μόλις απελευθερωθεί ο μηχανισμός ασφάλισης από το πηνίο KM2. Ο κινητήρας αποσυνδέεται από το ρεύμα πατώντας το κουμπί SB1.Το πηνίο K1 απελευθερώνει την επαφή ανοίγματος του στο κύκλωμα του πηνίου KM2, το οποίο απελευθερώνει το μάνδαλο και απενεργοποιεί το πηνίο KM1, μετά το οποίο το κύκλωμα επιστρέφει στην αρχική του θέση.