Лабораторна робота № 6 проектування та аналіз автоматизованих систем керування електроприводами технологічних машин

Мета роботи: ознайомлення студентів з релейно-контактними схемами, принципом їх роботи, методиками проектування систем керування електроприводами технологічного обладнання, придбання навиків монтажу та аналізу їх роботи.

1 Короткі теоретичні відомості

При проектуванні принципових релейно-контактних схем систем дискретного керування слід точно сформулювати технічні умови функціонування такої системи. Надалі можна йти двома шляхами: спроектувати принципову схему з типових фрагментів, які відображають окремі позиції технічних умов, або записувати технічні умови логічними формулами (використовуючи логічні функції НЕ, АБО, І), математично обробляти одержану узагальнену формулу й відображати її відповідною схемою.

Типові фрагменти релейно-контактних схем для проектування систем дистанційного керування електроприводами наведені у таблиці 6.1. Розглянемо їх.

1 Використовується в схемах як підсилювач (наприклад, якщо при спрацьовуванні малопотужного контакту SA1 треба забезпечити замикання кола більш потужного навантаження - лампи EL1) або при необхідності розмножити кількість контактів (наприклад, якщо спрацьовування одного замикаючого контакту SA1 має забезпечити роздільне замикання кіл кількох навантажень R).

2 Використовується при необхідності змінити вид контакту на протилежний (наприклад, якщо треба, щоб при спрацьовуванні замикаючого контакту SA2 коло лампи EL2 розривалось).

3 Струм по колу проходить, якщо замикається хоч один з паралельно з'єднаних замикаючих контактів.

4 Струм у колі зберігатиметься, доки залишається замкненим хоч один із паралельно з'єднаних розмикаючих контактів.

5 Струм по колу проходить, якщо замикаються всі послідовно з'єднані замикаючі контакти.

6 Струм у колі зберігатиметься, якщо залишаються замкненими всі послідовно з'єднані розмикаючі контакти.

7 Якщо певна подія може статися тільки після здійснення деякої попередньої.

8 Якщо, навпаки, певна подія може статися тільки при відсутності дії попередньої.

9 Натиснення на кнопку SB1 примушує реле КМ11 спрацювати, внаслідок чого замикаючий контакт КМ11 шунтує контакт SB1, і реле КМ11 залишиться спрацьованим і після розмикання контакту кнопки SB1; якщо ж хоча б короткочасно натиснути на кнопку SB2, реле КМ11 відпустить, і схема повернеться у початкове положення, у якому й залишиться до нового натиснення на кнопку SB1.

10 Використовується при необхідності керувати схемою з двох незалежних кнопкових станцій, розміщених на відстані одна від одної.

11 Натиснення на SB7 забезпечує роботу електродвигуна в певному напрямі (назвемо таку роботу «вперед»); натиснення на SB9 забезпечує роботу в протилежному напрямі («назад»); натиснення на SВ8 розмикає коло будь-якої котушки (KМ13 або КМ14) й забезпечує зупинку електродвигуна; розмикаючий контакт КМ13 включений послідовно з котушкою реле КM14 та розмикаючий контакт КМ14 включений послідовно з котушкою реле КМ13 забезпечують взаємовиключаюче блокування (якщо вже спрацювало КМ13 - вмикання КМІ4 неможливе, і навпаки, якщо спрацювало KМ14, то неможливе вмикання КМ13).

12 Для режимної зупинки електродвигуна використовується SB11, для аварійної зупинки при перевантаженні двигуна - контакт KК теплового реле захисту (див. рисунок 6.1); відповідно до фрагмента 6 - контакти SB11 та KK поєднуються послідовно (це - так звана «схема магнітного пускача»).

Рисунок 6.1 – Теплове реле

1 – біметалева пластина; 2, 3 – нагрівальні елементи; 4 – пружина;

5 – важіль; 6 – кнопка; 7 – контакти

13 Забезпечує вмикання реле КМ16 з самоблокуванням, режимне його відмикання (за допомогою SB13), а також аварійне відмикання при спрацьовуванні будь-якого технологічного контакту (SQ1 або SQ2); для цього розмикаючий контакт SQ1 вмикається послідовно з SB13, а замикаючий контакт SQ2 спочатку треба інвертувати, і контакт реле-інвертора KМ17 теж ввімкнути у послідовне коло.

Таблиця 6.1 – Фрагменти релейних схем

№ п/п	Операція	Схема
Логічна
1	Ствердження (реле-повторювач: при замиканні SA1 замикаються кола лампи EL1 та навантажень R1 і R2)
2	Заперечення (реле-інвертор: при замиканні SA2 лампа EL2 відмикається)
3	Диз’юнкція стверджень (реле КМ3 спрацьовує, якщо замикаються контакти SA3 або SA4)
4	Диз’юнкція заперечень (реле КМ4 спрацьовує, поки замкнені контакти SA5 або SA6)
5	Кон’юнкція стверджень (реле KM5 спрацьовує, якщо замикаються контакти SA7 і SA8)
Продовження таблиці 6.1
6	Кон’юнкція стверджень (реле KM6 спрацьовує, поки замкнені контакти SA9 і SA10 )
Блокування
7	Дозволене (замикання SA12 спричинить спрацьовування реле КМ8 тільки при умові, якщо до цього спрацювало реле КМ7)
8	Виключне (замикання SA14 спричинить спрацьовування реле КМ10 тільки при умові, якщо до цього не спрацювало реле КМ9)
Самоблокування
9	З режимним поверненням (для нереверсивного керування; кнопкова станція складається з кнопок SВ1 та SВ2)
10	При керуванні з двох кнопкових станцій (перша кнопкова станція складається з кнопок SВ3 та SВ4, друга – з SВ5 та SВ6)
Продовження таблиці 6.1
11	З режимним поверненням і взаємовиключним блокуванням (для реверсивного керування; кнопкова станція – з кнопок SВ7, SВ8 та SВ9)
12	З режимним (для нереверсивного керування; кнопкова станція – з кнопок SВ10 та SВ11) або аварійним поверненням (при спрацьовуванні теплового реле КК)
13	З режимним (для нереверсивного керування; кнопкова станція – з кнопок SВ12 та SВ13) або аварійним поверненням (при спрацьовуванні будь-якого з технологічних контактів SQ1 чи SQ2; оскільки контакт SQ2 – замикаючий, треба використати реле-інвертор КМ17, контакт якого розриватиме коло котушки реле КМ16)
Продовження таблиці 6.1
14	Вмикання сигнальних ламп (засвічування лампи HL1 при роботі реле КМ13, лампи HL2 при роботі КМ14, лампи HL3 при відмиканні цих обох реле)
15	Нереверсивне керування трифазним асинхронним електродвигуном із короткозамкненим ротором (для аварійного захисту від перевантаження ввімкнені нагрівальні елементи теплового реле КК)
16	Реверсивне керування трифазним асинхронним електродвигуном з короткозамкненим ротором
Продовження таблиці 6.1
17	Плавкі запобіжники FU; для вимикання живлення при їх заміні слугують розмикачі QS
18	Автоматичний вимикач QF для вимикання живлення при певній максимальній силі струму I

14 Вмикання сигнальних ламп (для реверсивного керування електроприводом, фрагмент 11).

15 Силова частина схеми нереверсивного керування трифазним електродвигуном; для захисту електродвигуна від перевантаження у дві його фази вмикаються нагрівальні елементи теплового реле KK (див. рисунок 6.1).

16 Силова частина схеми реверсивного керування трифазним електродвигуном: контакти КМ13 подають на статор фази A - B - C, контакти КМ14 подають фази C- B - A; очевидно, що одночасне спрацьовування КМ13 та KМ14 призвело б до короткого замикання; щоб уникнути цього, й здійснюється взаємовиключне блокування (фрагмент 11).

17 Застосування плавких запобіжників для захисту джерела живлення від короткого замикання. При заміні плавких запобіжників напруга з них знімається за допомогою розмикачів (для розмикання струму розмикачі не придатні).

18 Замість плавких запобіжників можна використати автоматичний вимикач QF.