Αρχές αυτόματου ελέγχου εκκίνησης και διακοπής ηλεκτροκινητήρων

Το άρθρο ασχολείται με σχήματα ρελέ-επαφέα για αυτοματοποίηση εκκίνησης, αντιστροφής και διακοπής κινητήρων επαγωγής με ρότορα φάσης και κινητήρες συνεχούς ρεύματος.

Εξετάστε τα σχήματα για την ενεργοποίηση των αντιστάσεων εκκίνησης και τις επαφές των επαφών KM3, KM4, KM5 που τις ελέγχουν, κατά την εκκίνηση τυλιγμένος επαγωγικός κινητήρας ρότορα (AD με στ. R.) Και Ανεξάρτητα διεγερμένος κινητήρας DC DPT NV (Εικ. 1). Αυτά τα σχήματα προβλέπουν δυναμική πέδηση (Εικ. 1, α) και αντίθετη πέδηση (Εικ. 1, β).

Κατά την εκκίνηση ενός ρεοστάτη DPT NV ή IM με ρότορα φάσης, το εναλλακτικό κλείσιμο (βραχυκύκλωμα) των σταδίων του ρεοστάτη εκκίνησης R1, R2, R3 πραγματοποιείται αυτόματα χρησιμοποιώντας τις επαφές των επαφών KM3, KM4, KM5, οι οποίες μπορούν να ελέγχεται με τρεις τρόπους:

• μετρώντας χρονικά διαστήματα dt1, dt2, dt3 (Εικ. 2), για τα οποία χρησιμοποιούνται χρονικοί ηλεκτρονόμοι (διαχείριση χρόνου).

• παρακολουθώντας την ταχύτητα του ηλεκτροκινητήρα ή EMF (έλεγχος ταχύτητας).Ως αισθητήρες EMF χρησιμοποιούνται ρελέ τάσης ή επαφές που συνδέονται απευθείας μέσω ρεοστατών.

• η χρήση αισθητήρων ρεύματος (ρελέ ρεύματος ρυθμιζόμενοι για ρεύμα επιστροφής ίσο με Imin) που δίνουν παλμό εντολής όταν το ρεύμα του οπλισμού (ρότορα) μειώνεται κατά τη διαδικασία εκκίνησης στην τιμή του Imin (έλεγχος της αρχής του ρεύματος).

Εξετάστε τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος (DCM) (Εικ. 1) (για έναν κινητήρα επαγωγής (IM), είναι το ίδιο εάν χρησιμοποιείτε το τμήμα λειτουργίας του μηχανικού χαρακτηριστικού) κατά την εκκίνηση και τη διακοπή, καθώς και τις καμπύλες ταχύτητας, ροπής (ρεύμα) έναντι χρόνου.

Ρύζι. 1. Σχέδια για την ενεργοποίηση των αντιστάσεων εκκίνησης ενός κινητήρα επαγωγής με ρότορα φάσης (a) και ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος με ανεξάρτητη διέγερση (b)

Ρύζι. 2. Χαρακτηριστικά εκκίνησης και διακοπής (α) και εξαρτήσεις DPT (β)

Εκκίνηση του ηλεκτροκινητήρα (οι επαφές KM1 είναι κλειστές (Εικ. 1)).

Όταν εφαρμόζεται τάση, το ρεύμα (ροπή) στον κινητήρα είναι ίσο με I1 (M1) (σημείο A) και ο κινητήρας επιταχύνεται με αντίσταση εκκίνησης (R1 + R2 + R3).

Καθώς η επιτάχυνση εξελίσσεται, το ρεύμα μειώνεται και στο ρεύμα I2 (σημείο Β) το R1 βραχυκυκλώνεται, το ρεύμα αυξάνεται στην τιμή I1 (σημείο C) και ούτω καθεξής.

Στο σημείο F, στο ρεύμα I2, το τελευταίο στάδιο του ρεοστάτη εκκίνησης βραχυκυκλώνεται και ο ηλεκτροκινητήρας φτάνει στο φυσικό του χαρακτηριστικό (σημείο G). Η επιτάχυνση συμβαίνει στο (σημείο H) που αντιστοιχεί στο ρεύμα Ic (εξαρτάται από το φορτίο). Εάν το R1 δεν βραχυκυκλωθεί στο σημείο Β, τότε ο κινητήρας θα επιταχύνει στο σημείο Β' και θα έχει σταθερή ταχύτητα.

Δυναμική πέδηση (ανοιχτό KM1, κλειστό KM7) μέχρι ο ηλεκτροκινητήρας να πάει στο σημείο K, που αντιστοιχεί στη ροπή (ρεύμα) και η τιμή του εξαρτάται από την αντίσταση Rtd.

Φρενάρισμα με αντίθεση (KM1 ανοιχτό, KM2 κλείσιμο) ενώ ο ηλεκτροκινητήρας πηγαίνει στο σημείο L και αρχίζει να επιβραδύνει πολύ γρήγορα με αντίσταση (R1 + R2 + R3 + Rtp).

Η κλίση αυτού του χαρακτηριστικού, και επομένως η τιμή, είναι ίδια (παράλληλη) με το αρχικό χαρακτηριστικό με την αντίσταση (R1 + R2 + R3 + Rtp).

Στο σημείο N απαιτείται βραχυκύκλωμα Rtp, ο ηλεκτροκινητήρας πηγαίνει στο σημείο P και επιταχύνει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Εάν το Rtp δεν βραχυκυκλωθεί στο σημείο N, τότε ο κινητήρας θα επιταχυνθεί στο σημείο N' και θα λειτουργήσει με αυτή την ταχύτητα.

Σχέδια αυτόματου ελέγχου για την εκκίνηση του DPT

Έλεγχος ως συνάρτηση του χρόνου (Εικ. 3) Τις περισσότερες φορές, τα ηλεκτρομαγνητικά ρελέ χρόνου χρησιμοποιούνται ως ρελέ χρόνου σε κυκλώματα EP. Έχουν ρυθμιστεί να υπολογίζουν τις προκαθορισμένες χρονικές καθυστερήσεις dt1, dt2,…. Κάθε ρελέ χρόνου πρέπει να περιλαμβάνει έναν αντίστοιχο επαφέα ισχύος.

Ρύζι. 3. Σχηματικό αυτόματο ξεκίνημα DPT σε συνάρτηση με το χρόνο

Έλεγχος ως συνάρτηση της ταχύτητας (συχνά χρησιμοποιείται για δυναμική πέδηση και αντίθετη πέδηση) Αυτή η αρχή του αυτοματισμού ελέγχου περιλαμβάνει τη χρήση ρελέ που ελέγχουν άμεσα ή έμμεσα την ταχύτητα του ηλεκτροκινητήρα: για κινητήρες συνεχούς ρεύματος μετριέται το emf οπλισμού, για ασύγχρονο και των σύγχρονων ηλεκτροκινητήρων, μετράται η συχνότητα EMF ή ρεύματος.

Η χρήση συσκευών που μετρούν απευθείας την ταχύτητα (ρελέ ελέγχου ταχύτητας (RCC) σε σύνθετη συσκευή) περιπλέκει το κύκλωμα εγκατάστασης και ελέγχου.Το RKS χρησιμοποιείται συχνότερα για τον έλεγχο πέδησης για την αποσύνδεση του ηλεκτροκινητήρα από το δίκτυο με ταχύτητα κοντά στο μηδέν. Πιο συχνά χρησιμοποιούνται έμμεσες μέθοδοι.

Σε σταθερή μαγνητική ροή, το emf του οπλισμού του DPT είναι ευθέως ανάλογο με την ταχύτητα. Επομένως, το πηνίο του ρελέ τάσης μπορεί να συνδεθεί απευθείας στους ακροδέκτες του οπλισμού. Ωστόσο, η τάση ακροδεκτών οπλισμού Uy διαφέρει από την Eya ως προς το μέγεθος της πτώσης τάσης κατά μήκος της περιέλιξης του οπλισμού.

Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατές δύο επιλογές:

• τη χρήση ηλεκτρονόμων τάσης KV, τα οποία μπορούν να ρυθμιστούν σε διαφορετικές τάσεις ενεργοποίησης (Εικ. 4, α).
• χρησιμοποιώντας επαφές KM που συνδέονται μέσω αντιστάσεων εκκίνησης (Εικ. 4, β). Οι επαφές κλεισίματος της τάσης τροφοδοσίας του ρελέ KV1, KV2 στα πηνία των επαφών ισχύος KM2, KM3.

Ρύζι. 4. Κυκλώματα τροφοδοσίας για σύνδεση DPT χρησιμοποιώντας ρελέ τάσης (a) και επαφές (b) ως DCS

Ρύζι. 5. Ηλεκτρικό κύκλωμα (α) και κύκλωμα ελέγχου (β) DPT με αυτοματισμό εκκίνησης που εξαρτάται από την ταχύτητα. Οι διακεκομμένες γραμμές δείχνουν το κύκλωμα όταν τα ρελέ τάσης KV1, KV2 χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της τάσης.

Έλεγχος στην τρέχουσα λειτουργία. Αυτή η αρχή ελέγχου εφαρμόζεται με χρήση ηλεκτρονόμων υπορροής, τα οποία ενεργοποιούν τους επαφές ισχύος όταν το ρεύμα φτάσει την τιμή I1 (Εικ. 6, β). Χρησιμοποιείται συχνότερα για εκκίνηση σε αυξημένη ταχύτητα με εξασθένηση της μαγνητικής ροής.

Ρύζι. 6. Διάγραμμα σύνδεσης (α) και εξάρτηση Φ, Ia = f (t) (β) κατά την εκκίνηση κινητήρα συνεχούς ρεύματος ανάλογα με το ρεύμα

Όταν το ρεύμα εισόδου (Rp2 είναι βραχυκυκλωμένο) το ρελέ KA ενεργοποιείται και η ισχύς εφαρμόζεται στο πηνίο KM4 μέσω της επαφής KA.Όταν το ρεύμα του οπλισμού μειώνεται στο αντίστροφο ρεύμα, ο επαφέας KM4 κλείνει και η μαγνητική ροή μειώνεται (Το Rreg εισάγεται στο κύκλωμα περιέλιξης του πεδίου LOB). Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα του οπλισμού αρχίζει να αυξάνεται (ο ρυθμός μεταβολής του ρεύματος του οπλισμού είναι υψηλότερος από τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής).

Όταν επιτευχθεί Iya = Iav στο σημείο t1, τα ρελέ KA και KM4 ενεργοποιούνται και το Rreg χειρίζεται. Η διαδικασία αύξησης της ροής και μείωσης της Ia θα ξεκινήσει τη στιγμή t2 όταν το διαστημόπλοιο και το KM4 σβήσουν. Με όλες αυτές τις εναλλαγές, το M> Ms και ο ηλεκτροκινητήρας θα επιταχυνθούν. Η διαδικασία εκκίνησης τελειώνει όταν το μέγεθος της μαγνητικής ροής πλησιάσει την καθορισμένη τιμή που καθορίζεται από την εισαγωγή της αντίστασης Rreg στο κύκλωμα του πηνίου διέγερσης και όταν, στην επόμενη αποσύνδεση του KA, KM4, το ρεύμα του οπλισμού δεν φτάσει στο Iav ( σημείο ti). Αυτή η αρχή ελέγχου ονομάζεται δόνηση.

Αυτοματισμός ελέγχου φρένων DPT

Σε αυτήν την περίπτωση, ισχύουν οι ίδιες αρχές όπως για την αυτοματοποίηση εκκίνησης. Ο σκοπός αυτών των κυκλωμάτων είναι η αποσύνδεση του ηλεκτροκινητήρα από το δίκτυο με ταχύτητα ίση ή κοντά στο μηδέν. Επιλύεται πιο εύκολα με το δυναμικό φρενάρισμα, χρησιμοποιώντας τις αρχές του χρόνου ή της ταχύτητας (Εικ. 7).

Ρύζι. 7. Ηλεκτρικό κύκλωμα (α) και κύκλωμα ελέγχου (β) δυναμική πέδηση

Κατά την εκκίνηση, πατάμε SB2 και η τάση τροφοδοτείται στο πηνίο KM1, ενώ: χειρίζεται το κουμπί SB2 (KM1.2), εφαρμόζεται τάση στον οπλισμό του κινητήρα (KM1.1), στο κύκλωμα τροφοδοσίας KV ( KM1.3 ) ανοίγει.

Κατά τη διακοπή πατάμε SB1 ενώ ο οπλισμός είναι αποσυνδεδεμένος από το δίκτυο, το KM1.3 κλείνει και ενεργοποιείται το ρελέ KV (αφού τη στιγμή του τερματισμού είναι περίπου ίσο με Uc και μειώνεται με μείωση της ταχύτητας). Η τάση παρέχεται στο πηνίο KM2 και το RT συνδέεται με τον οπλισμό του κινητήρα. Όταν η γωνιακή ταχύτητα είναι κοντά στο μηδέν, ο οπλισμός του ρελέ KV εξαφανίζεται, το KM2 απενεργοποιείται και το RT απενεργοποιείται. Το ρελέ KV σε αυτό το κύκλωμα πρέπει να έχει τον χαμηλότερο δυνατό συντελεστή ανάδρασης, γιατί μόνο έτσι είναι δυνατό να επιτευχθεί πέδηση στην ελάχιστη ταχύτητα.

Όταν ο κινητήρας είναι όπισθεν, χρησιμοποιείται αντίστροφη πέδηση και η δουλειά του κυκλώματος ελέγχου είναι να εισάγει ένα πρόσθετο στάδιο αντίστασης όταν δίνεται η αντίστροφη εντολή και να το παρακάμψει όταν η ταχύτητα του κινητήρα είναι κοντά στο μηδέν. Τις περισσότερες φορές, για αυτούς τους σκοπούς, ο έλεγχος χρησιμοποιείται ως συνάρτηση της ταχύτητας (Εικ. 8).

Ρύζι. 8. Ηλεκτρικό κύκλωμα (α), κύκλωμα ελέγχου (β) και χαρακτηριστικά πέδησης (γ) αντίστροφης πέδησης DPT

Σκεφτείτε ένα κύκλωμα χωρίς μπλοκ αυτοματισμού εκκίνησης. Αφήστε τον ηλεκτροκινητήρα να κινηθεί «εμπρός» φυσικά (συμπεριλαμβανομένου του KM1, η επιτάχυνση δεν λαμβάνεται υπόψη).

Πατώντας το κουμπί SB3 απενεργοποιείται το KM1 και ενεργοποιείται το KM2. Η πολικότητα της τάσης που εφαρμόζεται στον οπλισμό αντιστρέφεται. Οι επαφές KM1 και KM3 είναι ανοιχτές, η σύνθετη αντίσταση εισάγεται στο κύκλωμα οπλισμού. Εμφανίζεται ένα ρεύμα εισόδου και ο κινητήρας μετακινείται στο χαρακτηριστικό 2, σύμφωνα με το οποίο πραγματοποιείται πέδηση. Σε ταχύτητα κοντά στο μηδέν, το ρελέ KV1 και ο επαφέας KM3 πρέπει να ενεργοποιηθούν. Το στάδιο Rpr χειρίζεται και η επιτάχυνση ξεκινά προς την αντίθετη κατεύθυνση σύμφωνα με το χαρακτηριστικό 3.

Χαρακτηριστικά κυκλωμάτων ελέγχου κινητήρα επαγωγής (IM).

1. Τα ρελέ επαγωγικής ταχύτητας (RKS) χρησιμοποιούνται συχνά για τον έλεγχο της πέδησης (ειδικά για την όπισθεν).

2. Για IM με τυλιγμένο ρότορα, χρησιμοποιούνται ρελέ τάσης KV, τα οποία ενεργοποιούνται από διαφορετικές τιμές του EMF του δρομέα (Εικ. 9). Αυτά τα ρελέ ενεργοποιούνται μέσω ενός ανορθωτή για να αποκλειστεί η επίδραση της συχνότητας του ρεύματος του ρότορα στην επαγωγική αντίσταση των πηνίων του ίδιου του ρελέ (με αλλαγή στις αλλαγές XL και Iav, Uav), μειώνοντας τον συντελεστή επιστροφής και αυξάνοντας την αξιοπιστία της λειτουργίας.

Ρύζι. 9. Αντίστροφο σχήμα ανακοπής της αρτηριακής πίεσης

Αρχή λειτουργίας: σε υψηλή γωνιακή ταχύτητα του ρότορα του ηλεκτροκινητήρα, το EMF που προκαλείται στις περιελίξεις του είναι μικρό, αφού E2s = E2k · s και η ολίσθηση s είναι αμελητέα (3–10%). Η τάση του ηλεκτρονόμου KV δεν επαρκεί για να τραβήξει τον οπλισμό του. Αντίστροφα (το KM1 ανοίγει και το KM2 κλείνει), η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου στον στάτορα αντιστρέφεται. Το ρελέ KV λειτουργεί, ανοίγει το κύκλωμα τροφοδοσίας των επαφών KMP και KMT και οι αντιστάσεις Rп εκκίνησης και Rп πέδησης εισάγονται στο κύκλωμα του ρότορα. Σε ταχύτητα κοντά στο μηδέν, το ρελέ KV σβήνει, το KMT κλείνει και ο κινητήρας επιταχύνει προς την αντίθετη κατεύθυνση.