Κυκλώματα ελέγχου κινητήρα σε συνάρτηση με το χρόνο

Αυτός ο τύπος ελέγχου χρησιμοποιείται όταν όλη η εναλλαγή στο ηλεκτρικό κύκλωμα του ηλεκτροκινητήρα πραγματοποιείται σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές, για παράδειγμα, κατά την αυτοματοποίηση της διαδικασίας εκκίνησης ηλεκτροκινητήρων χωρίς παρακολούθηση της ταχύτητας ή του ρεύματος. Η διάρκεια των διαστημάτων καθορίζεται και μπορεί να ρυθμιστεί από τις ρυθμίσεις του ρελέ χρόνου.

Ο έλεγχος χρόνου έλαβε τη μεγαλύτερη εξάπλωση στον κλάδο λόγω της απλότητας και της αξιοπιστίας των ηλεκτρομαγνητικών και ηλεκτρονικών ρελέ χρόνου μαζικής παραγωγής.

Έτσι, από το σχ. 1, a και b, μπορεί να φανεί ότι κλείνοντας την επαφή Κ του επαφέα γραμμής, ολόκληρη η αντίσταση του ρεοστάτη περιλαμβάνεται στο κύκλωμα οπλισμού, ίση με R1 + R2 + R3, και η συμπερίληψη των τμημάτων αντίστασης εκκίνησης μπορεί να συμβεί σε ορισμένα χρονικά διαστήματα t1, t2 και t3 σε ορισμένες στροφές κινητήρα n1, n2, n3 και όταν το ρεύμα εισόδου πέσει στην καθορισμένη τιμή I2. Τα χρονικά διαστήματα επιλέγονται έτσι ώστε με κάθε επόμενο βραχυκύκλωμα της αντίστασης, το ρεύμα του κινητήρα να μην υπερβαίνει το επιτρεπόμενο I1.

Καθώς ο κινητήρας επιταχύνει από n = 0 σε n1, το ρεύμα μειώνεται στο I2 ως αποτέλεσμα της αύξησης της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης. Μετά από ένα χρονικό διάστημα t1, η επαφή K1 κλείνει, η αντίσταση μετατόπισης R1, η οποία οδηγεί σε μείωση της αντίστασης του ρεοστάτη σε R2 + R3, νέα αύξηση του ρεύματος σε I1, κ.λπ. Στο τέλος της εκκίνησης, ο κινητήρας επιταχύνει στην ονομαστική ταχύτητα, ο ρεοστάτης εκκίνησης αφαιρείται εντελώς.

Ρύζι. 1. Κυκλώματα ελέγχου κινητήρα σε συνάρτηση με το χρόνο: α — ρεοστάτης εκκίνησης κινητήρα συνεχούς ρεύματος, β — διάγραμμα εκκίνησης

Εξετάστε μερικά κυκλώματα ελέγχου κινητήρα ως συνάρτηση του χρόνου.

Στον εξαρτώμενο από τον χρόνο έλεγχο ενός επαγωγικού κινητήρα με περιελιγμένο ρότορα (Εικ. 2), η χρονική καθυστέρηση που απαιτείται για τη βραχυκύκλωση μεμονωμένων βημάτων του ρεοστάτη εκκίνησης παρέχεται από ρελέ χρόνου εκκρεμούς, ο αριθμός των οποίων είναι ίσος με τον αριθμό των βήματα. Το σχήμα λειτουργεί ως εξής.

Ρύζι. 2. Κύκλωμα ελέγχου ως συνάρτηση του χρόνου ενός επαγωγικού κινητήρα τυλιγμένου ρότορα

Όταν κάνετε κλικ στο κουμπί Το SB1 λαμβάνει ρεύμα στο πηνίο του επαφέα στη γραμμή KM, το οποίο συνδέει τον στάτορα του κινητήρα με το δίκτυο. Ταυτόχρονα, εισάγεται πλήρως ο ρεοστάτης εξόδου. Μαζί με τον επαφέα, ενεργοποιείται το ρελέ χρόνου KT1, το οποίο μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα κλείνει την επαφή στο κύκλωμα του πηνίου του επαφέα KM1.

Ο επαφέας λειτουργεί και κλείνει το πρώτο τμήμα του ρεοστάτη για να ξεκινήσει ο ρότορας. Ταυτόχρονα ανάβει το ρελέ χρόνου KT2, το οποίο κλείνει τις επαφές του με καθυστέρηση και ανάβει το πηνίο KM2 και το ρελέ χρόνου KTZ. Οι επαφές του επαφέα KM2 βραχυκυκλώνουν το δεύτερο στάδιο KM2 του ρεοστάτη εκκίνησης.Επιπλέον, με χρονική καθυστέρηση, ενεργοποιείται η επαφή του ρελέ KTZ, ενεργοποιώντας την περιέλιξη KMZ, η οποία κάνει βραχυκύκλωμα του τελευταίου σταδίου του ρεοστάτη εκκίνησης KMZ και ο κινητήρας συνεχίζει να λειτουργεί στο μέλλον, όπως ένας ρότορας σκίουρου.

Ο κινητήρας σταματά με το πάτημα του κουμπιού SB και σε περίπτωση υπερφόρτωσης, ο κινητήρας απενεργοποιείται αφήνοντας το διακόπτη QF. Αυτό απενεργοποιεί τον επαφέα γραμμής, τη βοηθητική επαφή KM του και όλους τους επαφές επιτάχυνσης και τα ρελέ χρόνου μη χρονικής καθυστέρησης. Η αλυσίδα είναι έτοιμη για τον επόμενο κύκλο.

Για να ξεκινήσετε την ταχύτητα ρελαντί ενός επαγωγικού κινητήρα με αυξημένη ισχύ με την εναλλαγή της περιέλιξης του στάτορα από ένα αστέρι σε ένα τρίγωνο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το διάγραμμα στο Σχ. 3. Η εναλλαγή σε αυτό το κύκλωμα γίνεται αυτόματα σε συνάρτηση με το χρόνο Πατώντας το κουμπί SB2, η περιέλιξη του στάτορα συνδέεται στο δίκτυο από τον επαφέα KM. Ταυτόχρονα, το ρελέ χρόνου KT και το πηνίο KY συνδέονται στο δίκτυο, το οποίο συνδέει την περιέλιξη του στάτη με ένα αστέρι χρησιμοποιώντας τρεις επαφές στο κύκλωμα ισχύος.

Ρύζι. 3. Κύκλωμα ελέγχου σε συνάρτηση με το χρόνο ενός επαγωγικού κινητήρα με εναλλαγή από το Υ στο Δ

Ο κινητήρας ξεκινά και επιταχύνει με μειωμένη τάση. Μετά από ένα προκαθορισμένο χρονικό διάστημα, το ρελέ KT απενεργοποιεί τον επαφέα KY και ενεργοποιεί το πηνίο του επαφέα KΔ που συνδέει την περιέλιξη του στάτορα με το τρίγωνο. Εφόσον υπάρχει μια βοηθητική επαφή KY στο κύκλωμα του πηνίου KΔ, το κλείσιμο του επαφέα KΔ δεν μπορεί να συμβεί πριν από το κλείσιμο του ρελέ KMY.

Η σταδιακή εκκίνηση των επαγωγικών κινητήρων πολλαπλών ταχυτήτων είναι πιο οικονομική και γίνεται σε συνάρτηση με το χρόνο.Ας εξετάσουμε ένα παράδειγμα βήμα προς βήμα εκκίνησης κινητήρα δύο ταχυτήτων με μία μόνο περιέλιξη (Εικ. 4). Η περιέλιξη του στάτορα πηγαίνει από δέλτα σε διπλό αστέρι με διπλή ταχύτητα.

Ρύζι. 4. Κύκλωμα ελέγχου ως συνάρτηση του χρόνου εκκίνησης του βήματος του επαγωγικού κινητήρα

Ο κινητήρας ενεργοποιείται από τον επαφέα KM στο πρώτο στάδιο ταχύτητας και από τους επαφές KM2 και KM1 στο δεύτερο. Για να ενεργοποιήσετε τον κινητήρα στην πρώτη ταχύτητα, πατώντας το κουμπί SB2 ενεργοποιείται το πηνίο του επαφέα KM και οι επαφές ισχύος του KM στο κύριο κύκλωμα. Η περιέλιξη του στάτορα που συνδέεται με το δέλτα είναι συνδεδεμένη στο δίκτυο. Το πηνίο του ρελέ χρόνου KT ενεργοποιείται και η επαφή κλεισίματος του (στο κύκλωμα του πηνίου KM) είναι κλειστή.

Μια βήμα προς βήμα εκκίνηση του κινητήρα στη δεύτερη ταχύτητα περιστροφής πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα ενδιάμεσο ρελέ Κ, το κύκλωμα του οποίου κλείνει από το κουμπί εκκίνησης SB3. Οι επαφές κλεισίματος K παρακάμπτουν τα δύο κουμπιά εκκίνησης και η επαφή ανοίγματος K απενεργοποιεί το ρελέ χρόνου KT. Η επαφή κλεισίματος KT στο κύκλωμα του πηνίου KM σβήνει με καθυστέρηση επιστροφής, λόγω της οποίας το πηνίο KM στην πρώτη περίοδο εκκίνησης αποδεικνύεται κλειστό και ο κινητήρας ανάβει στην πρώτη ταχύτητα.

Ανοίγει η επαφή του μπλοκ KM στο κύκλωμα του πηνίου KM2 και KM1. Αυτά τα πηνία αποσυνδέονται επίσης από την ανοιχτή επαφή KT, η οποία καθυστερεί κατά την επιστροφή. Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, η επαφή κλεισίματος KT θα απενεργοποιήσει το πηνίο KM και η επαφή ανοίγματός της θα ενεργοποιήσει τα πηνία των επαφών της δεύτερης ταχύτητας περιστροφής KM1 και KM2. Οι κύριες επαφές τους στο κύκλωμα τροφοδοσίας θα αλλάξουν την περιέλιξη του στάτη σε διπλό αστέρι και θα τη συνδέσουν στο δίκτυο.

Επομένως, ο κινητήρας επιταχύνει πρώτα στην πρώτη ταχύτητα και μετά αλλάζει αυτόματα στη δεύτερη ταχύτητα. Σημειώστε ότι η προκαταρκτική σύνδεση της περιέλιξης του στάτορα σε ένα διπλό αστέρι και η επακόλουθη ένταξή του στο δίκτυο πραγματοποιείται πρώτα με την ενεργοποίηση δύο επαφών κλεισίματος του τροφοδοτικού KM2 και, στη συνέχεια, τριών κύριων επαφών κλεισίματος KM1. Μια τέτοια ακολουθία μεταγωγής επιτυγχάνεται από το γεγονός ότι το πηνίο KM1 συνδέεται με την τάση μέσω της επαφής του μπλοκ κλεισίματος KM2. Ο κινητήρας σταματά πατώντας το κουμπί «Stop», που σημειώνεται στο διάγραμμα με το γράμμα SB1.

Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει ένα διάγραμμα της αυτόματης εκκίνησης ενός παράλληλου διεγερμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος σε συνάρτηση με το χρόνο. Κλείνοντας τον διακόπτη κυκλώματος QF, ο κινητήρας προετοιμάζεται για εκκίνηση. Το ρεύμα ρέει μέσω του κυκλώματος που αποτελείται από την περιέλιξη του ρελέ χρόνου KT1, τον οπλισμό του κινητήρα M και δύο στάδια του ρεοστάτη εκκίνησης R1 + R2.

Ρύζι. 5. Κύκλωμα ελέγχου ως συνάρτηση του χρόνου ενός διεγερμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Λόγω της υψηλής αντίστασης του πηνίου του ρελέ KT1, το ρεύμα σε αυτό το κύκλωμα είναι πολύ μικρό και δεν έχει καμία επίδραση στον κινητήρα, αλλά το ίδιο το ρελέ ενεργοποιείται και η ανοιχτή επαφή του στο κύκλωμα του επαφέα KM1 ανοίγει. Στο πηνίο του δεύτερου χρονικού ρελέ KT2, που συνδέεται παράλληλα με την αντίσταση R1, διακλαδίζεται ένα τόσο μικρό ρεύμα που δεν μπορεί να ενεργοποιηθεί. Η περιέλιξη πεδίου LM του κινητήρα ανάβει επίσης.

Ο κινητήρας ξεκινά με το πάτημα του πλήκτρου SB2.Ταυτόχρονα ενεργοποιείται ο επαφέας KM και η επαφή του στο κύκλωμα οπλισμού του κινητήρα. Το μεγάλο ρεύμα εκκίνησης περιορίζεται από δύο στάδια ρεοστάτη R1 και R2.Μέρος αυτού του ρεύματος διακλαδίζεται στο πηνίο του ρελέ KT2 και όταν ενεργοποιείται ανοίγει την επαφή KT2 στο κύκλωμα του επαφέα KM2. Ταυτόχρονα με το κλείσιμο του κυκλώματος οπλισμού Μ, η επαφή εργασίας του επαφέα KM βραχυκυκλώνει το πηνίο του ρελέ ΚΤ1.

Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα όταν επιστρέψει το ρελέ, το KT1 θα κλείσει την επαφή KT1 στο κύκλωμα του επαφέα KM1. Αυτός ο επαφέας με την επαφή εργασίας του KM1 θα βραχυκυκλώσει το πρώτο στάδιο R1 του ρεοστάτη εκκίνησης και την περιέλιξη του ρελέ χρόνου KT2. Με καθυστέρηση επιστροφής, οι επαφές εργασίας του KT2 θα ενεργοποιήσουν τον επαφέα KM2, ο οποίος με τις επαφές εργασίας του KM2 θα βραχυκυκλώσει το δεύτερο στάδιο R2 του ρεοστάτη εκκίνησης. Αυτό ολοκληρώνει την εκκίνηση του κινητήρα.

Όταν πατηθεί το κουμπί SB1, ο επαφέας KM θα απενεργοποιηθεί και θα αποσυνδέσει την κύρια επαφή του στο κύκλωμα οπλισμού. Ο οπλισμός παραμένει ενεργοποιημένος, αλλά αποδεικνύεται ότι είναι συνδεδεμένος σε σειρά με το πηνίο ρελέ KT1, λόγω του οποίου ένα μικρό ρεύμα ρέει μέσα από αυτό. Το ρελέ KT1 θα λειτουργήσει, θα ανοίξει την επαφή του στο κύκλωμα των επαφών KM1 και KM2, θα σβήσει και θα ανοίξει τις επαφές τους, τις αντιστάσεις βραχυκυκλώματος R1 και R2. Ο κινητήρας θα σταματήσει, αλλά η περιέλιξη του πεδίου παραμένει συνδεδεμένη στο δίκτυο και έτσι ο κινητήρας προετοιμάζεται για την επόμενη εκκίνηση. Το πλήρες σβήσιμο του κινητήρα γίνεται με το κλείσιμο του αυτόματου διακόπτη εισόδου BB.

Η δυναμική πέδηση των κινητήρων εκτελείται επίσης ως συνάρτηση του χρόνου. Για τη δυναμική πέδηση, για παράδειγμα, έναν κινητήρα επαγωγής, η περιέλιξη του στάτη αποσυνδέεται από το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος και, σύμφωνα με ένα από τα σχήματα που παρουσιάζονται στον πίνακα 1, συνδέεται με μια πηγή συνεχούς ρεύματος.Στη δασοκομία και την ξυλουργική βιομηχανία, το συνεχές ρεύμα λαμβάνεται από ειδικούς ανορθωτές ημιαγωγών. Σε αυτή την περίπτωση, δεν υπάρχει ανάγκη για ειδική πηγή συνεχούς ρεύματος.

Όταν η περιέλιξη του στάτορα είναι ενεργοποιημένη σύμφωνα με ένα από τα σχήματα (βλ. Πίνακα 1), δημιουργείται ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο στην περιέλιξη προς τον ανορθωτή. Σε ένα ακίνητο πεδίο, ο ρότορας του κινητήρα συνεχίζει να περιστρέφεται με αδράνεια. Σε αυτή την περίπτωση, θα δημιουργηθεί ένα εναλλασσόμενο EMF και ρεύμα στον ρότορα του κινητήρα, το οποίο θα διεγείρει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο του ρότορα όταν αλληλεπιδρά με το ακίνητο πεδίο του στάτορα δημιουργεί μια ροπή πέδησης. Σε αυτή την περίπτωση, η αποθηκευμένη κινητική ενέργεια από τον ρότορα και τον κινητήρα μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια στα κυκλώματα του ρότορα και η τελευταία σε θερμότητα.

Η θερμική ενέργεια διαχέεται από το κύκλωμα του ρότορα στο περιβάλλον. Η θερμότητα που παράγεται στον ρότορα θα θερμάνει τον κινητήρα. Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται εξαρτάται από το ρεύμα στην περιέλιξη του στάτη όταν τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα. Ανάλογα με το σχέδιο που υιοθετείται για την ενεργοποίηση της περιέλιξης του στάτορα όταν τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα, η αναλογία ρεύματος προς ρεύμα φάσης του στάτη θα είναι διαφορετική. Οι αναλογίες αυτών των ρευμάτων για διάφορα σχήματα μεταγωγής φαίνονται σε έναν πίνακα. 1

Το δυναμικό κύκλωμα πέδησης ενός κινητήρα επαγωγής φαίνεται στο σχ. 6.

Ρύζι. 6. Σχέδιο δυναμικής πέδησης επαγωγικού κινητήρα

Πατώντας το κουμπί εκκίνησης SB1, ο διακόπτης γραμμής KM ενεργοποιεί τον κινητήρα στο δίκτυο AC, η επαφή του μπλοκ κλεισίματος αλλάζει το πηνίο KM σε αυτοτροφοδοτούμενο.Η επαφή ανοίγματος KM αποσυνδέει το κύκλωμα τροφοδοσίας του επαφέα φρένου KM1 και του ρελέ χρόνου KT. Όταν πατηθεί το κουμπί SB, ο διακόπτης γραμμής KM απενεργοποιείται και το κύκλωμα πηνίου του επαφέα KM1 θα ενεργοποιηθεί.

Ο επαφέας KM1 περιλαμβάνει τις επαφές του KM1 στο κύκλωμα του μετασχηματιστή T και του ανορθωτή V, ως αποτέλεσμα του οποίου η περιέλιξη του στάτη θα τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα. Για να αποφευχθεί η τυχαία ανεξάρτητη ενεργοποίηση του επαφέα γραμμής, η επαφή ανοίγματος του μπλοκ KM1 συνδέεται σε σειρά με το πηνίο KM. Ταυτόχρονα με τον επαφέα φρένου, το ρελέ χρόνου KT είναι ενεργοποιημένο, το οποίο είναι διαμορφωμένο έτσι ώστε η ανοιχτή επαφή KT να απενεργοποιήστε το πηνίο KM1 και το ρελέ χρόνου μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Η ρύθμιση KT του ρελέ χρόνου επιλέγεται έτσι ώστε ο χρόνος ενεργοποίησης του ρελέ tkt να είναι ίσος με το άθροισμα του χρόνου επιβράδυνσης του κινητήρα tT και του σωστού χρόνου ενεργοποίησης του ρελέ KM1.