15.4. Особенности построения схем на тиристорных коммутаторах
( переход от контактных схем к бесконтактным );
Таких особенностей две:
в силовой части схемы вместо металлических ( медных ) контактов контакторов
применяют тиристорные контакторы ( рис.13.35 );
2. в схемах управления вместо мощных электромагнитных контакторов применяют
слаботочные электромагнитные реле ( рис. 9 ).
. 
Рис. 13.35. Эквивалентные схемы силовой части: на тиристорах ( левая ) и металлических контактах ( правая )
2. в схемах управления вместо электромагнитных контакторов применяют слабо-
точные электромагнитные реле.
В остальном схемы управления контактных и бесконтактных электроприводов оди
наковы.
15.5. Бесконтактная система управления электроприводом грузовой лебедки
Схема управления состоит из силовой части ( левая половина схемы ) и собственно схемы управления ( правая половина ) ( рис. 13.36 )..
Блоки контроля исправности тиристоров для упрощения объяснения на схеме не показаны.
Рис. 13.36. Принципиальная схема управления электроприводом лебедки
Силовая часть схемы состоит из следующих элементов:
1. автоматического выключателя QF, предназначенного для отключения электро-
двигателя от питающей сети при коротком замыкании в любой из трех обмоток статора –
обмотки первой скорости 1С1, второй 2С1 или третьей 3С1;
2. шести тиристорных контакторов:
Е1 – контактор «Подъем»;
Е2 – контактор «Спуск»;
Е3 - контактор 1-й скорости;
Е4 - контактор 2-й скорости;
Е5 - контактор 3-й скорости;
Е6 – тормозной контактор;
3. трансформатора тока ТА, во вторичную обмотку которого включен амперметр
рА, встроенный в верхнюю часть тумбы командоконтроллера.
4. катушки электромагнитного тормоза YB;
5. нагревательных элементов КК1...КК6 тепловых реле.
6. асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и тремя обмотками на ста-
торе - 1С1, 2С1, 3С1.
Схема управления состоит из следующих элементов:
понижающего трансформатора ТL напряжением 380 / 27 В, предназначенного
для питания катушек промежуточных реле KV1…KV7 и реле времени КТ1, КТ2;
командоконтроллера, имеющего 5 контактов SА2:1…SA2:5.
3. реле напряжения KV1;
4. реверсивного реле КV2 «Подъем»;
5. реверсивного реле КV3 «Спуск»;
6. реле 1-й скорости КV4;
7. реле 2-й скорости КV5;
8. реле 3-й скорости КV6;
9. тормозного реле КV7$
10. реле времени КТ1, для задержки перехода двигателя с 1-й скорости на 2-ю;
11. реле времени ( тормозное) КТ2, для перевода двигателя в режим рекуператив
ного торможения;
12. конечного выключателя SQ1, контролирующего длину троса при его намотке на барабан;
13 конечного выключателя SQ2, контролирующего длину троса при его смотке с
барабана;
14. выпрямительного мостика UZ, для питания постоянным током катушек реле
времени КТ1 и КТ2 .
Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе включают:
1. автоматический выключатель QF силовой части схемы на групповом распредели
тельном щите лебёдок внутри стандерса;
2. аварийный выключатель SA1 на тумбе командоконтроллера лебедки.
Исходное состояние
В нулевом положении замкнут контакт SA2:1 командоконтроллера.
Через SA2:1 получает питание реле напряжения KV1, которое замыкает контакты
KV1:1 и KV1:2.
Контакт KV1:1 шунтирует SA2:1, а через KV1:2 подаётся питание на остальную
часть схемы управления.
В результате через контакты KV5:3 и KV6:3 включается реле 1-й скорости KV4, а
через выпрямительный мостик UZ и контакты KV2:6 и KV3:6 включается реле времени КТ1.
Реле KV4 замыкает контакты KV4:1, KV4:2 в тиристорном коммутаторе 1-й скоро-
сти ЕЗ, а также KV4:3 в цепи катушки реле тормоза KV7.
Реле КТ1 мгновенно размыкает контакт КТ1:1 в цепи катушек реле 2-й и 3-й скоро
сти KV5 и KV6, тем самым препятствуя их включению без выдержки времени.
Таким образом, в нулевом положении включены реле KV1, KV4 и КТ1.
Схема управления симметрична, рассмотрим работу схемы в направлении «Подъ-
ём».
Первая скорость
При переводе рукоятки командоконтроллера в 1-е положение «Подъём» размыкает
ся контакт SA2:1 и замыкается SA2:2.
Несмотря на размыкание SA2:1, цепь катушки реле напряжения KV1 сохраняется
через собственный контакт KV:1 (самоблокировка).
Через SA2:2 включается реверсивное реле KV2 «Подъём». Оно замыкает контакты
KV2:1 и KV2:2 в тиристорном коммутаторе Е1 «Подъём» и KV2:5 в цепи катушки реле тормоза KV7.
Реле RV7 включается и замыкает контакты KV7:1, KV7:2 в тиристорном коммута
торе Е6 тормоза YB.
Двигатель растормаживается и работает на 1 -и скорости.
Кроме того, замыкается контакт KV2:4, предварительно подготавливая цепь управ
ления рекуперативным торможением.
Одновременно реле KV2 размыкает контакт KV2:6 в цепи катушки реле времени
КТ1, отключая его. Контакт КТ1:1 замыкается с выдержкой времени 0,5 с, тем самым за-
держивая переход с 1-й: скорости на 2-ю на это время.
Таким образом, в 1-м положении рукоятки включены реле напряжения KV1, ревер
сивное KV2 и тормозное KV7.
Вторая скорость
При переводе рукоятки ко\(андоконтроллера во 2-е положение замыкается контакт
SA2:4.
Через него и контакт КТ1:1 , замкнувшийся с выдержкой времени 0,5 с, включается
реле 2-й скорости KV5.
Последнее сначала размыкает контакты KV5:3, отключая реле 1-й скорости KV3, и
замыкает контакты KV5:1, KV5:2 в тиристорном коммутаторе 2-й скорости Е4. Двигатель переходит с 1-й скорости на 2-ю.
Одновременно замыкается контакт KV5:5, включая реле времени рекуперативного
торможения КТ2. Реле КТ2 мгновенно замыкает контакт КТ2:1, в результате параллельно контакту SA2:2 подключается цепь рекуперативного торможения, включающая последова
тельно соединенные контакты КТ2:1 иКУ2:4.
Таким образом, во 2-м положении включены реле: реверсивное KV2 «Подъем», 2-й
скорости KV5, тормозное KV7 и времени КТ2.
Третья скорость
При переводе рукоятки в 3-е положение замыкается контакт SA2:5.
Через него включается реле 3-й скорости KV6. Оно сначала размыкает контакт
KV6:4, отключая реле 2-й скорости KV5, а затем замыкает контакты KV6:1, KV6:2 в цепи тиристорного коммутатора Е5. Двигатель переходит на 3-ю скорость.
Кроме того, замыкается контакт KV6:6, оставляя включённым реле КТ2.
Таким образом, в 3-м положении включены реле: реверсивное KV2, 3-й скорости
KV6, тормозное KV7 и времени КТ2.
Автоматизация торможения
При резком переводе рукоятки командоконтроллера из 3-го или 2-го положения в
нулевое размыкаются контакты SA2:2, SA2:4 и SA2:5.
При этом отключаются реле 3-й (или второй) скорости KV6 ( или KV5 ), их контак
ты KV6:1, KV6:2 и KV5.1, KV5:2 размыкаются, отключая обмотки 3-й и 2-й скорости, а контакты KV5:3 и KV6:3 замыкаются, включая реле 1-й скорости KV4.
Двигатель переходит на 1 -ю скорость.
Одновременно размыкаются контакты KV5:5 и KV6:6, отключая реле КТ2. С этого
момента начинается выдержка времени реле КТ2.
Поэтому контакт этого реле в цепи катушки реверсивного реле KV2 «Подъём» оста
нется замкнутым ещё 0,25 с. В течение этого времени катушка KV2 продолжает получать питание через контакты КТ2:1 и KV2:4 , несмотря на размыкание контакта SA2:2.
Таким образом, остаются включёнными реле реверсивное KV2 и 1-й скорости KV4,
вследствие чего двигатель переходит в режим рекуперативного торможения, создавая на
своем валу тормозной электромагнитный момент.
Через 0,25 с контакт КТ2 размыкается, при этом реле KV2 отключается, размыкая
свои контакты KV2:1 и KV2:2 в тиристорном контакторе Е1 и тем самым отключая двига-
тель от питающей сети.
Одновременно снимается питание с катушки электромагнитного тормоза YB.
Двигатель отключается от сети и затормаживается.
Как следует из пояснения, электрическое и механическое торможение происходило
последовательно - сначала электрическое, потом – механическое. Такое двухступенчатое торможение позволяет избежать резкой остановки электродвигателя, но увеличивает вре-
мя его остановки.
Защита от токов короткого замыкания
Для защиты от токов короткого замыкания служат:
автематический выключатель QF - от короткого замыкания в любой из 3-х обмо
ток статора 1С1, 2С1 или 3С1;
2. предохранители FU1... FU2 - от короткого замыкания во вторичной обмотке тран
сформатора TL.
При срабатывания любого из перечисленных защитных устройств двигатель отклю
чается от сети и затормаживается.
Защита от токов перегрузки
При перегрузки 3-й скорости тепловые реле КК5, КК6 размыкают свои контакты в
цепи катушки реле 3-й скорости KV6, которое отключается и размыкает контакты KV6:1, KV6:2 в цепи тиристорного контактора Е5. В результате отключается обмотка 3-й скоро-
сти.
Одновременно замыкается контакт KV6:4, через который и контакт SA2:4 включа-
ется реле 2-й скорости KV5.
Двигатель переходит с 3-й скорости на 2-ю.
Аналогично работает схема при перегрузке обмотки 2-й скорости.
При перегрузке 2-й скорости тепловые реле ККЗ, КК4 отключают реле 2-й скоро
сти KV5, которое размыкает контакты KV5:1, KV5:2 в цепи тиристорного коммутатора Е4, отключая обмотку 2-й скорости, и замыкает KV5:3, включая реле 1-й скорости KV4.
Двигатель переходит со 2-й скорости на 1-ю.
При перегрузке 1-й скорости тепловые реле КК1, КК2 отключают реле напряжения
KV1. Это реле размыкает контакты KV1:1 и KV1:2..
При размыкании контакта KV1:1 снимается самоблокировка, при размыкании KV1:2 снимается питание со схемы управления.
При этом двигатель отключается от сети и затормаживается.
Возврат реле КК1.. .КК6 в рабочее состояние - ручной, нажатием кнопки снаружи
корпуса реле.
Для продолжения работы схемы надо сначала вернуть рукоятку командоконтрол-
лера в нулевое положение, чтобы замкнулся контакт SA2:1, через который повторно вклю
чится реле напряжения KV1.
Только после этого рукоятку командоконтроллера можно перевести в нужное рабо-
чее положение.
Защита по снижению напряжения
Для защиты по снижению напряжения служит реле напряжения KV1.
При снижении напряжения до минимально допустимого значения ( 60 % номиналь-
ного и менее, вплоть до обесточивания ) якорь реле напряжения KV отпадает, контакты KV1:1...KV1:3 размыкаются, двигатель отключается от сети и затормаживается.
Для повторного включения двигателя надо после восстановления напряжения пере вести рукоятку командоконтроллера в нулевое положение, чтобы замкнулся контакт SA2:1, через который повторно включится реле напряжения KV1.
После этого продолжают работу, устанавливая рукоятку в нужное рабочее положе
ние.
Блокировки
В схеме управления электроприводом лебёдки использованы такие блокировки:
1. от одновременного включения реверсивных реле KV1 и KV2;
2. по длине троса при работе на подъём;
3. по длине троса при работе на спуск.
Блокировка одновременного включения реверсивных реле предназначена для иск-
лючения одновременного включения реверсивных контакторов Е1 и Е2, т.к. при этом воз-
никает аварийный режим двойного короткого замыкания в силовой части схемы, через од-
новременно открытые тиристоры в контакторах Е1 и Е2.
Для блокировки в цепь катушки одного реверсивного реле включают размыкающие
контакты другого, и наоборот.
В принципиальной схеме электропривода лебёдки в цепь катушки реверсивного ре
ле KV2 «Подъём» включены размыкающие контакты КV3:3 реверсивного реле «Спуск». Аналогично, в цепь катушки реверсивного реле КV3 «Спуск» включены размыкающие контакты КV2:3 реверсивного реле KV2 «Подъём».
Тогда, при включении, например, реле KV2 «Подъем» его контакт КV2:3 размыка-
ется, делая невозможным включение реле KV3 «спуск».
Для блокировки по длине троса при работе на подъем служит конечный выклю
чатель SQ1.
При подъёме груза возможно возникновение такой аварийной ситуации: по мере
подъёма груза длина троса между гаком и ноком стрелы непрерывно уменьшается, и гак может упереться в нок стрелы.
Двигатель переходит в режим стоянки под током и набивает грузовой канат, при
этом пытаясь приподнять стрелу. К разрывному усилию в канате от действия веса груза теперь добавится усилие, созданное моментом стоянки (пусковым ) электродвигателя. В результате трос может разорваться и груз упадёт.
Для исключения такой ситуации в схеме используется конечный выключатель SQ1,
установленный на ноке стрелы. Выключатель удерживается во включённом состоянии при помощи противовеса. Когда гак доходит до противовеса и немного приподымает его, пружинный механизм размыкает контакты выключателя, и реверсивный контактор КМ1 отключается.
Вместе с тем, сохраняется возможность работы электропривода в направлении
«Спуск»,, т.к. контакты конечного выключателя SQ2 остаются замкнутыми.
Для блокировки по длине троса при работе на спуск служит конечный выключа-
тель SQ2.
При спуске груза конечный выключатель SQ2 ограничивает сматывание шкентеля
с барабана и размыкает свои контакты SQ2, когда на барабане остается 1,5-2 шлага троса.
При отсутствии такого выключателя может возникнуть аварийная ситуация, при
которой продолжение работы двигателя после полной смотки троса с барабана приведёт к его намотке на барабане в противоположном направлении с перехлестами и изломами.