2.3.4. Схема управления пуском двигателя постоянного тока в функции времени, реверсом и торможением противовключением в функции эдс

Контакты двух линейных контакторов КМ1 и КМ2 образуют мост, в диагональ которого включен двигатель М (рис.3.2). Направление тока в обмотке якоря этого двигателя, а следовательно, и направление вращения якоря зависят от того, какие из линейных контактов замкнуты.Так, при срабатывании контактора КМ1 ток в якоре направлен от точки А к точке В, а при срабатывании контактора КМ2-от точки В к точке А.

Рассматриваемая схема управления содержит следующие коммутирующие устройства: автоматический выключатель QF, кнопки управления SB1(сдвоенная), SB2( сдвоенная) и SB3, контакторы КМ1, КМ2, КМ3 и КМ4, реле времени КТ с замедлением при отпускании реле напряжения КV1 и KV2. В цепь якоря двигателя последовательно включены два резистора: пусковой r_доб1 и противовключения r_доб2.

Рис.3.2. Схема управления пуском двигателя постоянного тока в функции времени ,реверсом и торможением противовключением в Функции ЭДС

При включении автомата QF все элементы схемы оказываются под напряжением. При нажатии кнопки SB1 включается контактор КМ1 шунтируют кнопку SB1 и включают катушку реле напряжения KV1. Начинается пуск двигателя М, при этом начальный пусковой ток двигателя I_a1 ограничен резисторами r_доб1+r_доб2.

Этот пусковой ток создаст на резисторе r_доб2 падения напряжения U_доб2=I_a1r_доб2, что приведет к срабатыванию реле времени КТ ,и его контакты разомкнут цепь катушки контактора КМ4. Реле напряжения KV1, Включенное контактами КМ1, срабатывает и подключит цепи катушек контакторов КМ3 и КМ4(цепь КМ4 останется разомкнутой контактами реле времени КТ). Контактор КМ3 срабатывает и своими контактами зашунтирует резистор r_доб2, при этом двигатель перейдет на вторую ступень пуска, а реле времени КТ отпустит и своими контактами с выдержкой времени при отпускании замкнет цепь контактора КМ4, который сработает и своими контактами зашунтируют резистор r_доб1. В итоге двигатель окажется под полным напряжением сети, т.е. режим пуска двигаетля сменится работой в режиме естественной механической характеристики. Для реверсирования двигателя необходимо нажать сдвоенную кнопку SB2. При этом отключатся контакторы КМ1,КМ3 и КМ4 и включится контактор КМ2. В результате произойдет переключение цепи якоря двигателя на другое направление тока(от точки В к точке А). При этом электромагнитный момент двигателя изменит направление и станет тормозящим по отношению к якорю, продолжающему вращение по инерции в прежнем направлении. Ток якоря будет ограничен сопротивлением резисторов r_доб1+r_доб2. За счет падения напряжения на резисторе r_доб2 срабатывает реле времени КТ и своими контактами разомкнет цепь катушки контактора КМ4. Блокировочные контакты КМ2 зашунтируют кнопку SB2 и подключат катушку реле напряжения KV2.Однако в условиях противовключения двигателя, когда якорь за счет накопленной кинетической энергии продолжает вращаться в прежнем направлении, а ток в обмотке якоря изменил свое направлением сети. Поэтому реле напряжения KV2 в начальный момент противовключения не срабатывает.

Объяснятся это следующим. При работе двигателя в основном (двигательном) режиме ЭДС якоря (противо -ЭДС) направлена встречно напряжению, приложенному к якорю и соединенными с ним последовательно резисторами r_доб1 и r_доб2. Поэтому напряжение между точками А и С ,на которое включена катушка реле KV1, равно:

(3.1)

Этого напряжения достаточно для срабатывания реле KV1. Однако после реверсирования двигателя направление тока в обмотке якоря изменилось, а направление вращения якоря в первый момент осталось прежним.В этих условиях направление ЭДС якоря Е_а стало согласным с напряжением сети. При этом выражение напряжения между точками Аи С принимает вид:

(3.2)

В начальный момент реверса оба слагаемых правой части этого выражения приблизительно равны, поэтому напряжение на катушке реле KV2 _. В последующие моменты времени частота вращения якоря под влиянием его тормозящего момента ЭДС якоря будет уменьшаться, а напряжение будет увеличиваться. При частоте вращения якоря напряжение достигнет значения, достаточного для срабатывания реле KV2. Выбором точки С на резисторе r_доб2 можно корректировать величину напряжения .

При срабатывании реле напряжения KV2 включается контактор КМ3, который своими контактами шунтирует резистор r_доб2 . К этому времени процесс торможения заканчивается и происходит реверсирование двигателя. В этих условиях в двигателе начинается процесс пуска с ограничением пускового тока резистором r_доб1. При этом реле времени КТ отключается и его контакты с выдержкой времени на отпускание замыкают цепь катушки контактора КМ4. При срабатывании КМ4 шунтируется резистор r_доб1 и двигатель переходит в рабочий режим, т.е. в режим работы на естественной механической характеристике. Если же требуется работа двигателя в режиме искусственной механической характеристики, то последовательно в цепь якоря необходимо включить еще один резистор. Сопротивление этого резистора (на рис. 3.2 не показан) следует рассчитать по формуле (13) в соответствии с требуемой частотой вращения при заданной нагрузке двигателя.

При необходимости остановки двигателя после его торможения следует в момент изменения направления вращения вращения якоря нажать кнопку SB3, при этом разомкнутся цепи всех контакторов и двигатель будет отключен от сети, а все реле и контакторы цепи управления окажутся в состоянии, необходимом для следующего включения двигателя.

Разрядный резистор R_p образует с обмоткой возбуждения ОВ замкнутый контур. Поэтому при отключении двигателя автоматом QF ЭДС самоиндукции, наведенная в этой обмотке возбуждения ОВ, создаст ток в этом контуре, а электромагнитная энергия, запасенная в обмотке возбуждения, будет преобразована в тепловую энергию, не создав в этой обмотке опасных перенапряжений.