Перечень практических

вопросов и ответов экзамена по СЭП , 31-34 ЭМ

1. Прочитать и объяснить работу схемы реверса двигателя постоянного тока изменением направления тока в обмотке якоря;

Для реверса двигателя первым способом применяют схему реверсивного мостика, состоящую из контактов В1, В2 «Вперёд» и H1, H2 «Назад» ( рис. 9.9 ).

Рис. 9.9. Схема реверса двигателя постоянного тока изменением направления тока в обмотке якоря

Пары контактов В1-В2 и Н1-Н2 замыкаются поочерёдно. При направлении «Вперёд» замкнуты контакты В1 и В2, цепь тока через обмотку якоря такая: «плюс» - В1 – обмотка якоря - В2 - «минус».

При направлении «Назад» замкнуты контакты H1 и Н2, цепь тока через обмотку якоря такая: «плюс» - H1 - обмотка якоря - Н2 - «минус».

Таким образом, при работе «Вперёд» ток через обмотку якоря протекал в направлении сверху вниз, при работе «Назад» - снизу вверх. При этом направление тока в параллельной обмотке возбуждения не изменялось.

2. Прочитать и объяснить работу схемы реверса двигателя постоянного тока изменением направления тока в обмотке возбуждения;

Для реверса двигателя вторым способом применяют ту же схему реверсивного мостика, однако меняют местами обмотку якоря и обмотку возбуждения ( рис. 9.10 ).

Рис. 9.10. Схема реверса двигателя постоянного тока изменением направления тока в обмотке возбуждения

При направлении «Вперёд» замкнуты контакты В1 и В2, цепь тока через обмотку возбуждения такая: «плюс» - В1 - обмотка возбуждения - В2 - «минус».

При направлении «Назад» замкнуты контакты H1 и Н2, цепь тока через обмотку возбуждения такая: «плюс» - H1 - обмотка возбуждения - Н2 - «минус».

Таким образом, при работе «Вперёд» ток через обмотку возбуждения протекал в направлении сверху вниз, при работе «Назад» - снизу вверх.

При этом направление тока в обмотке якоря не изменялось.

Однако этот второй способ на практике не применяют из-за недостатков:

1. при переключении контактов В1, В2 и H1, H2 существует момент времени, когда контакты К1, К2 уже разомкнулись, а контакты Н1,Н2 ещё не замкнулись.

В этот момент ток в обмотке возбуждения равен 0, поэтому магнитный поток Ф, а значит, и противоЭДС обмотки якоря Е = k*ω*Ф = 0.

При этом ток якоря двигателя увеличивается до значения

I = ( U – E ) / R = ( U – 0 ) / R = U / R = I ,

который в десятки раз больше номинального, что недопустимо;

2. одновременно в обмотке возбуждения индуктируется ЭДС самоиндукции е = - L*dI / dt

которая в десятки раз больше напряжения сети из-за крайне малого значения времени dt, в течение которого ток возбуждения убывает до нуля ( т.к. контакты В1, В2 и Н1,Н2 переключаются практически мгновенно).

Под действием этой ЭДС происходит пробой изоляции витков обмотки возбуждения.

Следует обратить внимание на то, что при изменении полярности напряжения питающей сети двигатель постоянного тока не реверсирует.

Иначе говоря, при переброске на двигателе концов питающего кабеля реверс не происходит.

Это объясняется тем, что при переброске концов одновременно изменяется направление тока как в обмотке двигателя, так и в параллельной обмотке возбуждения, а знак электромагнитного момента не изменяется:

3. Прочитать и объяснить работу схем пуска асинхронного двигателя при пониженном напряжении;

Для уменьшения пусковых токов применяют схемы пуска при пониженном напряжении:

1. включением резисторов в цепь обмотки статора ( рис. 9.13, а);

2. включением индуктивных сопротивлений в цепь обмотка статора (рис. 9.13, б);

3. включением обмотки статора через автотрансформатор ( рис.9.13, в );

4. переключением обмотки статора со «звезды» на «треугольник» ( рис.9.13, г ).

Рис. 9.13. Схемы пуска асинхронного двигателя при пониженном напряжении

В схеме на рис. 9.13, а при пуске замкнуты контакты линейного контактора КЛ, поэтому обмотка статора подключается к питающей сети через пусковые токоограничивающие резисторы СП. После того, как двигатель наберет обороты, а пусковой ток уменьшится до безопасных значений ( обычно 2…2,5 номинального ), схема управления замыкает контакты второго контактора – ускорения КУ, при этом двигатель подключается к сети «напрямую».

В схеме на рис. 9.13, б для ограничения пусковых токов последовательно с обмоткой статора включены токоограничивающие рабочие обмотки дросселя насыщения Др. Его обмотка управления ОУ питается постоянным током через понижающий трансформатор Тр и выпрямитель Вп.

При пуске индуктивное сопротивление рабочих обмоток дросселя должно быть максимальным, поэтому ток в обмотке управления ОУ должен быть минимальным. Для этого ползунок резистора поста управления ПУ должен находиться в крайнем правом положении.

После пуска ток в обмотке управления ОУ постепенно увеличивают, для чего перемещают ползунок ПУ влево. Индуктивное сопротивление рабочих обмоток постепенно уменьшается.

Когда ползунок ПУ перемещен влево до упора, пуск закончен. При таком положении ползунка индуктивное сопротивление рабочих обмоток дросселя практически равно нулю, что равнозначно прямому подключению обмотки статора к питающей сети.

В схеме на рис. 9.13, в использованы два контактора – регулировочный КЛ1 и линейный КЛ2, а также автотрансформатор АТр.. При пуске включается контактор КЛ1, при замыкании нижних контактов которого образуется нулевая точка «звезды» трех фазных обмоток автотрансформатора, а через верхние контакты подается питание питающей сети на верхние выводы этих обмоток.

В момент пуска ползунки автотрансформатора должны находиться в крайнем нижнем положении, при этом обмотка статора асинхронного двигателя закорочена через нижнии контакты КЛ1, т.е. напряжение на ней равно нулю. Поэтому скорость ротора также равна нулю, ротор неподвижен.

Для пуска ползунки автотрансформатора постепенно перемещают вверх, при этом напряжение, снимаемое с обмоток автотрансформатора на обмотку статора также постепенно увеличивается. Поэтому скорость двигателя также увеличивается.

Пуск закончен, если ползунки автотрансформатора перемещены в крайнее верхнее положение. При этом на обмотку статора подается полное напряжение питающей сети, автотрансформатор не нужен.

В этот момент времени включается линейный контактор КЛ2 и отключается регулировочный КЛ1. При замыкании контактов КЛ2 обмотка статора двигателя подключается к питающей сети «напрямую», а при размыкании контактов КЛ1 автотрансформатор отключается от обмотки статора двигателя ( он уже выполнил свою роль ).

В схеме на рис. 9.13, г использован линейный контактор КЛ и переключатель «звезда»-«треугольник» П. Для пуска включают линейный контактор КЛ, через замыкающиеся контакты которого напряжение питающей сети подается на верхние выводы обмотки статора двигателя АД. После этого переводят переключатель в нижнее положение «звезда». При этом нижние выводы обмотки статора соединяются вместе, в нулевую точку, обмотка статора соединена «звездой».

После того, как двигатель наберет обороты и перестанет увеличивать скорость, переключатель переводят в верхнее положение «треугольник». Двигатель с броском тока переключается со «звезды» на «треугольник», после чего разгоняется на «треугольнике» до скорости, зависящей от статического момента механизма.

Этот способ нашёл самое широкое применение на судах ввиду его простоты ( не требуются резисторы, индуктивные сопротивления или автотранс­форматоры ) и эффективности - пусковой ток уменьшается в 3 раза.

Следует особо подчеркнуть, что переключение обмотки статора со «звезды» на «треугольник» применяется для пуска, а не для регулирования скорости асинхронного двигателя. Это объясняется тем, что скорость двигателя на «треугольнике» незначительно больше скорости на «звезде».

Все 4 рассмотренные выше схемы пуска при пониженном напряжении имеют один и тот же принципиальный недостаток: резкое уменьшение пускового момента двигателя, поскольку электромагнитный момент двигателя пропорционален квадрату напряжения.

Например, если при пуске напряжение понижено до значения U' = 0,8U , то пусковой момент двигателя составит

М' = (U' / U ) *М = ( 0,8 ) * М = 0,64 М ( т.е. 64% М ).

Иначе говоря, при провале напряжения на 20% двигатель уменьшает пусковой момент на 36% ( 64% = 100% – 36% ).

Поэтому пуск при пониженном напряжении можно применять для механизмов, у которых на малых скоростях статический момент невелик. К таким механизмам относятся центробежные насосы и вентиляторы, у которых статический момент пропорционален квадрату скорости ( т.е. на малых скоростях мал и статический момент ).

4. Прочитать и объяснить работу принципиальной электрической схемы не реверсивного магнитного пускателя;

Основные сведения

Магнитный пускатель – это комплектный аппарат, предназначенный для дистанци-

онного управления электродвигателями и их защиты.

Магнитные пускатели классифицируют по таким признакам:

1. роду тока - переменного и постоянного тока;

2. возможности реверса - нереверсивные и реверсивные;

3. числу питающих сетей – одно- и двухсетевые.

Последние предусматривают автоматическое переключение на резервную сеть питания при обесточивании основной.

Нереверсивный магнитный пускатель

Конструктивно нереверсивный магнитный пускатель представляет собой металли-

ческую коробку, внутри которой располагаются следующие аппараты и устройства:

1. контактор;

2. два тепловых реле;

3. кнопочный пост управления с двумя кнопками «Пуск» и «Стоп».

Исполнение корпуса пускателя брызго- или водозащищённое ( соответственно IP23

или IP44 ).

Схема пускателя ( рис.129 ) предусматривает выполнение таких действий:

1. пуск и остановку электродвигателя;

2. защиту электродвигателя.

Поясним действие схемы управления электродвигателем в такой последовательно-

сти:

1. подготовка схемы к работе;

2. работа схемы.

3. действие защит.

Рис. 129. Принципиальная электрическая схема нереверсивного магнитного пускателя

Элементы схемы

На рис. 129 приняты такие обозначения:

в силовой части:

1. Л1, Л2, Л3 – линейные провода питающей сети;

2. КМ1…КМ3 – главные контакты линейного контактора КМ;

3. КК1, КК2 – нагревательные элементы тепловых реле;

4. М – обмотка статора асинхронного двигателя;

в схеме управления:

1. FU – предохранители, для защиты цепи катушки КМ от токов к.з.;

2. КК1, КК2 – размыкающие контакты тепловых реле;

3. КМ – катушка линейного контактора;

4. SB1 – кнопка «Пуск»;

5. SB2 – кнопка «Стоп»

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе подают питание на линейные провода Л1, Л2 и Л3.

После этого никакие электрические цепи не образуются. Схема готова к работе.

Работа схемы Пуск

Для пуска нажимают кнопку SB1 «Пуск». При этом возникает цепь тока через ка-

тушку линейного контактора КМ:

линейный провод Л2 – верхний предохранитель FU – размыкающий контакт тепло-

вого реле КК2 – катушка КМ – размыкающие контакты кнопки SB2 – замыкающие контак

ты кнопки SB1 “Пуск” – размыкающий контакт теплового реле КК1 – нижний предохра-

нитель FU – линейный провол Л3.

Контактор включается, при этом:

1. замыкаются главные контакты КМ1...КМ3 в силовой части схемы, вследствие чего двигатель включается в сеть;

2. замыкается вспомогательный контакт КМ4, после чего кнопку “Пуск” можно отпустить.

После отпускания кнопки ток катушки контактора КМ будет протекать через вспо-

могательный контакт КМ4.

Таким образом, этот контакт предназначен для удержания контактора КМ во вклю-

ченном состоянии после отпускания кнопки “Пуск”.

Если по каким-либо причинам этот контакт не пропускает ток, то при нажатии кнопки “Пуск” двигатель включится, а после отпускания – отключится.

Остановка

Для остановки электродвигателя нажимают кнопку SB2 “Стоп”. Контакты этой

кнопки размыкаются, поэтому цепь тока через катушку КМ пропадает.

Контактор КМ отключается, при этом:

1. размыкаются главные контакты КМ1...КМ3 – двигатель отключается от сети;

2. размыкается вспомогательный контакт КМ4.

Если отпустить кнопку SB2 “Стоп”, ее контакт замкнется. Однако после этого кон-

тактор КМ не включится, т.к. разомкнуты контакт КМ4 и контакт кнопки SB1 Пуск».

Для повторного пуска надо нажать кнопку SB1 «Пуск».

Защиты

Схема предусматривает 2 вида защит:

1. от токов перегрузки при помощи тепловых реле КК1, КК2;

2. по снижению напряжения при помощи контактора КМ.

Под перегрузкой понимают увеличение тока обмотки статора двигателя выше номи

нального. Основная причина перегрузки двигателя состоит в перегрузке механизма.

Например, перегрузка грузовой лебёдки возникает при подъёме груза большего, чем предусмотрено грузоподъёмностью лебёдки.

Защита от токов перегрузки работает так.

При перегрузке тепловое реле КК1 ( или КК2 ) размыкает свой контакт в цепи

катушки линейного контактора КМ.

Контактор КМ отключается, при этом:

1. размыкаются главные контакты КМ1...КМ3 – двигатель отключается от сети;

2. размыкается вспомогательный контакт КМ4.

Снижение напряжения приводит к уменьшению вращающего момента и скорости двигателя, вследствие чого увеличивается ток обмотки статора. При глубоких провалах напряжения ( до 60% и менее ) возможны более тяжелые последствия: остановка и стоян-

ка под током электроприводов насосов, вентиляторов и компрессоров, или, что ещё опас-

нее, реверс электродвигателей грузовых лебёдок или брашпилей.

Потому при снижении напряжения до недопустимих значений схемы управления

отключают двигатель от питающей сети.

Защита по снижению напряжения работает так.

При снижении напряжения до 60% и менее якорь контактора КМ отпадает под дей-

ствием пружины или собственного веса, поэтому его главные и вспомогательный контак-

ты размыкаются. Двигатель отключается от сети.

При восстановлении напряжения до 80% и более самопроизвольное включение кон

тактора КМ невозможно, потому что разомкнуты вспомогательный контакт КМ4 и контак

ты кнопки SB1“Пуск”.

Для повторного пуска надо нажать кнопку SB1 ( «Пуск» ).

Таким образом, рассмотренная защита по снижению напряжения исключает автома

тическое повторное включение двигателя после восстановления напряжения. Такая защи-

та называется нулевой.