Пуск двигателя постоянного тока в функции времени
В этом случае управление осуществляется с помощью реле времени, число которых равно числу ступеней пускового реостата, а выдержка времени каждого реле равна времени разгона двигателя на каждой из пусковых ступеней. В электромагнитных реле выдержка времени создается или установкой короткозамкнутой гильзы на ярмо магнитопровода, или (если это допустимо по условиям работы электрической схемы) замыканием накоротко катушки в реле напряжения.
Схема (рис. 1.7) иллюстрирует оба способа реализации выдержки времени. В исходном состоянии схемы, когда подано напряжение в оперативные цепи, втягивается реле КТ1, а цепи катушек контакторов ускорения КМ1 и КМ2 разорваны. После включения линейного контактора КМ кнопкой SB2 «Пуск» катушка КТ1 отключается, начинается отсчет выдержки времени этим реле. Одновременно цепь якоря двигателя подключается к сети постоянного напряжения, происходит пуск двигателя на первой ступени ускорения с максимальным сопротивлением пускового резистора. Реле КТ2 втягивается, так как есть падение напряжения на первой ступени R1 пускового резистора. После завершения выдержки времени КТ1 его нормально замкнутый контакт замыкается, на катушку КМ1 подается напряжение. Контактор КМ1, сработав, выводит первую ступень R1 пускового резистора и одновременно закорачивает катушку реле КТ2. Так как цепь катушки КТ2 не разорвана, а закорочена, то магнитный поток реле будет спадать медленно, обеспечивая выдержку времени. После завершения выдержки времени реле КТ2 оно отпадает, контактор КМ2 втягивается, двигатель выходит на естественную механическую характеристику.
В
электроприводах постоянного тока и
асинхронных с фазным ротором пуск
двигателя чаще всего осуществляется в
функции времени. Эта схема позволяет
унифицировать оборудование (разными
двигателями можно управлять от одних
реле), удобна в наладке (можно полностью
опробовать работу схемы управления, не
подключая силовые цепи), стабильное
время пуска облегчает работу оператора
и упрощает схемы автоматизации при
совместной работе нескольких
электроприводов.
Правда, независимость программы пуска от текущего состояния электропривода может вызвать чрезмерные выбросы тока якоря, например, при перегрузках. Поэтому схемы с управлением пуском двигателя в функции времени обязательно дополняются максимальной токовой защитой.
1.3. Защиты в электроприводе
Защитой называют аппарат или узел схемы, который отключает электропривод после возникновения в нем каких-либо аварийных режимов. Опишем работу некоторых из наиболее часто применяемых в системах электропривода защит.
Максимально-токовая защита главных цепей в схемах управления двигателями постоянного и переменного тока служит для отключения от сети главной цепи при появлении в ней токов короткого замыкания или ненормально больших токов, а также при длительных перегрузках.
Основными причинами появления токов короткого замыкания и опасно больших токов могут быть повреждение изоляции двигателя или подводящих проводов, выход из строя аппаратов на станции управления или пусковых резисторов, механическая перегрузка двигателя ненормально большим статическим моментом.
Для осуществления максимально-токовой защиты применяют:
автоматические воздушные выключатели (автоматы) с электромагнитными или комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями;
предохранители;
электромагнитные токовые реле (с воздействием на линейный контактор);
тепловые реле.
Автоматы устанавливаются для защиты от коротких замыканий на ответвлении к одному или к группе двигателей.
Предохранители применяют главным образом для защиты от токов короткого замыкания в схемах управления мелкими двигателями. В электроприводах средней и большой мощности применять предохранители избегают, что связано как с неудобствами обслуживания из-за необходимости менять плавкие вставки, так и опасностью применения некалиброванных плавких вставок. В статорных цепях асинхронных двигателей применение предохранителей влечет за собой опасность работы двигателя на двух фазах при перегорании одного из предохранителей. Использование предохранителей оправдано для неответственных потребителей (бытовая техника) или в тех случаях, когда по своим временным характеристикам автомат не может обезопасить защищаемый аппарат (например, быстродействующие предохранители в цепях вентилей тиристорных агрегатов).
Максимальные токовые реле обычно выполняются с воздействием на реле напряжения, при отключении которого отключается и линейный контактор. Они отключают токи перегрузки, а их уставка срабатывания выбирается на 10% больше допустимого тока перегрузки. В электроприводах повторно-кратковременного режима эти реле выполняются с самовозвратом, что позволяет оператору после срабатывания этой защиты вновь пускать двигатель без вызова электрика. Воздействие максимального токового реле непосредственно на линейный контактор с целью отключения токов короткого замыкания встречается реже и применяется в относительно простых схемах (нереверсивные магнитные пускатели асинхронных двигателей малой мощности).
Нулевая защита (защита минимального напряжения) отключает главную цепь при исчезновении (или снижении ниже допустимого уровня) напряжения так, что она после восстановления напряжения самопроизвольно включиться не может. Для большинства технологических механизмов самозапуск электропривода недопустим, поэтому они имеют такую защиту. Сказанное особенно актуально для подъемно-транспортных механизмов (подъемных кранов), где отсутствие или неисправное состояние такой защиты опасно для обслуживающего персонала.
Работу
нулевой защиты иллюстрирует схема (рис.
1.8 а). В исходном состоянии схемы реле
FV включается через верхнюю
цепочку командоаппарата, которая
замкнута при нулевом положении ручки
этого аппарата. В дальнейшем реле FV
самоблокируется своим нормально открытым
контактом, через который происходит
питание также катушек силовых контакторов
направления KM1 и KM2. Если при вращении
привода вперед или назад, когда ручка
командоаппарата SM стоит
в положении В или Н, произойдет исчезновение
напряжения, то реле FV отпадет, а запитать
цепи катушек KM1 и KM2 после восстановления
напряжения не удастся до тех пор, пока
ручку командоаппарата не поставят в
нулевое положение (т.е. включат реле
FV).
Минимально-токовая защита (защита от потери возбуждения) двигателей постоянного тока (рис. 1.8 б) осуществляется реле нулевого тока KF, катушка которого включается в цепь обмотки LM возбуждения двигателя, а контакт этого реле включается в цепь катушки реле напряжения FV нулевой защиты электропривода. При обрыве цепи возбуждения двигателя реле KF отключает реле напряжения FV, а оно – контакторы силовой цепи двигателя.
Для защиты крупных электродвигателей от чрезмерного повышения скорости применяют также центробежные реле скорости, которые дополняют действие нулевой токовой защиты.
Защита обмотки возбуждения двигателя от перенапряжений, возникающих при ее отключении, обеспечивается разрядным резистором RР (рис. 1.8 б). Диод VD обеспечивает протекание по резистору только разрядного тока, что уменьшает потребление тока из сети. Сопротивление разрядного резистора выбирают с учетом допустимых перенапряжений, определяемых классом изоляции, и достигающих нескольких сотен вольт.
Конечная защита реверсивных механизмов выполняется с помощью конечных (путевых) выключателей (рис. 1.8 в). Здесь приведен вариант схемы с двумя конечными выключателями SQ1 и SQ2 для ограничения хода механизма (например, тележки мостового крана) в направлении вперед и назад. С учетом выбега электропривода при торможении флажок конечного выключателя устанавливается на определенном расстоянии от конечного положения механизма.