книги из ГПНТБ / Кусмарцев, В. С. Автоматизация строительного производства

Для включений их >в главную цепь применяют одну из следующих схем:

прямого пуска, когда статор двигателя подключается непосредственно к сети, без устройств, снижающих вели­ чину пускового тока;

спусковым сопротивлением в цепи, подводимой к ста­

тору;

спусковым сопротивлением в цепи ротора.

*/

'-звав

Л! № ЯЗ

- 220В

~ 380В

Рис. 6. Схемы управления электродвигателями:

а — одиночным; б — промежуточным, Л\, Л2, Л%— линейные провода; 0 — нулевой провод; П — плавкий предохранитель.

'Схема прямого пуска применяется для двигателей с короткозамкнутым ротором малой мощности ( ^ 5 квт). Иногда эта схема, может быть применена для пуска дви­ гателей средней мощности, но только там, где по режиму других потребителей допускается кратковременное пони­ жение напряжения на шинах подстанции от пусковых то­ ков двигателя.

Автоматический прямой пуск осуществляется с по­ мощью магнитных пускателей.

На рис. 6а представлена схема управления одиноч-

30

ным электродвигателем с цепью управления, включенной на фазное напряжение. Такое включение допустимо толь­ ко при наличии защиты главной цепи автоматом А, од­ новременно отключающего все фазы. Работает эта схема следующим образом. После включения автомата А на силовую и вспомогательную цепь будет подаваться на­ пряжение. При нажатии на кнопку Кi/пуск/ замыкается

замыкаются контакты пускателя Л', включающего пита­ ние электродвигателя. Одновременно замыкается нор­ мально открытый (н. о.) блок-контакт Л2\ последний шун­

отпустить кнопку К\ (пуск), но и обеспечивают защиту электродвигателя от самопроизвольного включения пус­ кателя при появлении ранее исчезнувшего напряжения в цепи.

Для того чтобы остановить двигатель, нужно нажать на кнопку К2, после чего цепь катушки разрывается и происходит отключение электродвигателя. Для выклю­ чения электродвигателя при коротком замыкании име­ ются плавкие предохранители П.

Тепловые реле 1РТ и 2РТ предназначены для предо­ хранения двигателя от перегрева при длительной пере­ грузке. «Нулевая» защита обеспечивается в магнитном пускателе тем, что при снижении напряжения на 30— 50% от требуемого контакты автоматически размыкают­ ся и отключают двигатель от сети. Последнее очень важно при эксплуатации короткозамкнутых электродви­ гателей, расположенных в местах, удаленных от обслу­ живающего персонала.

В многодвигательных системах первый электродви­ гатель по пуску управляется по выше рассмотренной схеме. Для управления вторым и последующим (по дви­ жению) в рассмотренную схему вводится дополнитель­ ная блокировка. По схеме (рис. 6 б) видно, что она имеет зависимость двигателя 2Д от двигателя Д, созда­ ваемую блок-контактом /Д 3 пускателя электродвигателя

31

Рис. 7. Схемы управления электродвигателями с помощью реверсивного пускателя.

Д. Только после пуска последнего, когда замкнется блок-контакт 1Л3 пускателя двигателя 2Д, возможен его запуск. При остановке двигателя Д блок-контакт 1Лг разомкнется, вследствие чего произойдет автоматическая остановка двигателя 2Д.

Обычно параллельно блок-контакту 1ЛЪвключается контакт избирателя управления 2ИУ. Если установить последний в положение Р (ручное управление), что при­ водит к замыканию его контактов и шунтированию блокконтактов, то можно будет за-пустить двигатель 2Д без включения двигателя 1Д. Такой пуск бывает необходи­ мым при ремонте и наладке автоматической системы.

В тех случаях, когда необходимо реверсирование,

32

применяют схемы с реверсивным магнитным пускателем. Примеры таких пускателей приведены на рис. 7.

Рассмотрим сначала схему с механической блокиров­ кой, приведенную на рис. 7 а. Здесь при нажатии на кнопку «Вперед» замыкается цепь: линейный провод 3— контакты теплового реле 1РТ и 2РТ — катушка контак­

«Вперед». Теперь кнопку «Вперед» можно отпустить, и она вернется в исходное положение.

Если нажать кнопку «Назад», то замыкается цепь: линейный провод 3 — контакты теплового реле — катуш­ ка контактора Н—контакты кнопки «Назад» и «Стоп»— линейный провод 2.

Замыкание этой цепи приводит к включению главных контактов контактора Ни включающих электродвига­ тель на ход «Назад» и блок-контакта Н2, шунтирующего кнопку «Назад».

Кнопкой «Стоп» размыкается любой из двух контак­ торов, поскольку каждая из цепей, замыкающих контак­ торы, проходит через контакты этой кнопки.

Одна из возможных схем управления реверсивным электродвигателем с электрической блокировкой приве­ дена на рис. 7 б. В этой схеме для пуска электродвигате­ ля Д «Вперед» надо нажать кнопку 1КВ, при этом вклю­ чается промежуточное реле 1РПВ и происходит замыка­ ние его н.о. контакта в цепи катушки пускателя 1В, включающей контакты контактора 1Вь Реле 1РПВ ос­

кается и последний включается. Реле 1РПН удержива­ ется в рабочем состоянии через блок-контакт 1Н2 и блок-контакт 1РПН.

В тех случаях, когда возникает необходимость в ог­ раничении тока, в цепях электродвигателя во время пус-

ка применяются различные схемы, понижающие напря­ жение питания. Последнее можно осуществить при по­ мощи сопротивления, реакторов, автотрансформаторов.

На рис. 8 приведена схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором боль­ шой мощности с активным сопротивлением в цепи стато­ ра, действующая в следующей последовательности. Пос­ ле нажатия на кнопку «Пуск» (2КУ) происходит замы­ кание главных контактов Л\ контактора Л (аналогично схеме на рис. 6), но в статор двигателя Д подается ток пониженного напряжения, так как он проходит через активное сопротивление Г. К магнитной системе контак­ тора Л присоединено реле времени, здесь оно называет­ ся реле ускорения РУ, имеющее нормально открытые контакты с выдержкой времени при замыкании. Кон­ такты реле ускорения РУ замыкают цепи катушки кон­ тактора ускорения У, последняя, возбуждаясь, замыкает контакты У1 , шунтирующие сопротивление в цепи стато­ ра. Установленное время срабатывания реле выбрано так, что к моменту замыкания контактора У[ и включе­ ния двигателя на полное напряжение скорость его бу­

34

дет достаточно велика и толчок тока не превзойдет до­ пустимой величины.

Так как пусковой момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, схемы пуска при пониженном на­ пряжении можно применять только для пуска вхолос­ тую или при небольшой нагрузке.

Отключение электродвигателя осуществляется нажа­ тием на кнопку «Стоп» (1КУ). Защита электродвигате­ ля и аппаратуры в данной схеме не отличается от преды­ дущей.

тока.

Схемы пуска асинхронных двигателей с разными ро­ торами, работающими в функции времени, широко при­ меняют в кранах, экскаваторах и в станках. Они подроб­ но описаны в соответствующих руководствах по эксплуа­ тации машин.

Схемы пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами в функции тока широко используются в раз­ личных грузоподъемных устройствах и описаны в руко­ водствах по эксплуатации последних.

Для более глубокого изучения рассмотренных в этой главе вопросов рекомендуется литература, указанная в конце книги за номерами [1] и [2].

2.4. Основные исполнительные устройства

Выше мы рассмотрели управление электро­ двигателями, служащими силовым приводом транспорт­ ных и рабочих машин. Механические характеристики и устройство этих двигателей даны в учебной литературе по электротехнике.

Для уменьшения веса и габаритов электродвигателей, применяемых в автоматике, их изготовляют, как прави­ ло, быстроходными. Поэтому в исполнительных устрой­ ствах (осуществляющих изменение положения или со­

стояния регулирующего органа) приходится применять шестеренчатый или червячный редуктор, а иногда и вин­ товую пару. Такое устройство, в которое входит электро­ двигатель и редуктор, называется электродвигательным механизмом.

По характеру действия их классифицируют на устройства позиционного действия и на устройства про­ порционального действия. По назначению их можно раз­ делить на механизмы:

спрямолинейным движением выходного штока;

свращательным движением выходного вала (одно­ оборотные или многооборотные); электровинт.

Кроме электродвигательных исполнительных меха­ низмов, широко применяют электромагниты (селеноиды).

В электромагнитном приводе энергия электрического тока преобразуется в поступательное движение рабоче­ го органа. Чаще всего электромагниты применяют для управления регулирующими органами, установленными на трубопроводах небольшого диаметра: для открыва­ ния и закрывания различного рода клапанов, золотни­ ков и задвижек с поступательным движением. Но могут применяться и для более тяжелых работ, например, для включения тормозных устройств и даже для переклю­ чения стрелок на железнодорожных путях.

Для управления механическими цепями применяют управляющие устройства в виде муфт сцепления. Муф­ тами сцепления называют устройства для передачи кру­ тящего момента с ведущего вала на ведомый. В автома­ тике применяют управляемые муфты, допускающие вне­ запный скачок нагрузки при включении и выключении и при реверсировании движения ведомого вала, при пос­ тоянной и непрерывной скорости ведущего вала.

По способу сцепления муфты бывают: фрикционные с механическим сцеплением и ферропорошковые — с электромеханическим сцеплением. В фрикционных муф­ тах вращающий момент передается за счет сил трения. Работа ферропорошковых муфт основана на эффекте сцепления, возникающего между двумя поверхностями, разделенными зазором, заполненным ферромагнитным порошком. При включении тока, под действием потока, ферромагнитная масса с большой силой сцепляет эле­ менты муфты. При включении тока между элементами

36

происходит вязкое трение, недостаточное для передачи

вращения.

Описание этих и иных типов муфт приведено в лите­ ратуре, посвященной дорожно-строительным машинам

(табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Муфты сцепления и область их применения

Гидравлические исполнительные устройства чаще всего выполняются в виде поршневых механизмов двух­ стороннего действия. Они выпускаются двух типов: с возвратно-поступательным движением штока (проход­ ные) и с вращательным движением вала (кривошипного типа).

Механизмы проходного типа предназначены для при­ вода регулирующих органов с поступательным движе-

37

2

Рис. 9. Разомкнутая систе­ ма гидравлического и пнев­ матического управления ре­ лейного действия.

нием рабочего элемента. С их помощью осуществляют большие рабочие хода и большие усилия. Так, серийные

тельным движением рабочего элемента (поворотные за­ слонки, вентили, краны и т. п.). 'Серийные образцы таких механизмов имеют диаметры поршней 80, 120 и 150 мм

ляются на мембранно-пружинные одностороннего дейст­ вия, на мембранные двухстороннего действия и на порш­ невые. Наиболее широкое применение имеют мембраннопружинные приводы (диафрагменные толкатели). Реже

условиями работают все тормозные устройства, подъем-

38

ники, механизмы опрокидывания и возврата (например, бетоносмесительных барабанов), механизмы опрокиды­ вания и воззатворы дозировочных устройств, а также пневматические регулирующие клапаны для жидкостей, пара и газа.

Недостатки их: малый ход поршня и резкое падение давления к концу хода.

В тех случаях, когда пневматический цилиндр дол­ жен развивать большие давления при прямом и обрат­ ном ходе, применяются пневматические цилиндры двух­ стороннего действия. Они имеют устройства для впуска сжатого воздуха и выпуска его в атмосферу с каждой стороны пневматического цилиндра (рис. 9). По такой схеме работают пневмоцилиндры к шиберам и к пере­ кидным клапанам в двух- и трехрукавных течках тран­ спортеров и элеваторов.

Рассмотрим подробнее схему, приведенную на рис. 9. Здесь исполнительное устройство состоит из цилиндра 1, в котором помещается шток с поршнем 2, а управляю­ щим устройством служит кран 3. Когда золотник крана, под воздействием сигнала от реле контролируемого па­ раметра или рукоятки ручного управления, займет по­ ложение 4, левая полость цилиндра соединится с напор­ ной магистралью через патрубок 5, а правая полость через патрубок 6 соединится с выпускной линией, в ре­ зультате чего, шток е поршнем будет перемещаться вправо до упора. Чтобы переместить шток с поршнем влево, надо переместить золотник в положение 7, при котором рабочая среда начнет заполнять правую часть цилиндра, а левая будет освобождаться.

3 . АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ, ВЫПОЛНЯЮЩИХ ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ (ЦИКЛИЧЕСКИЕ) ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

3 . 1. Задачи и методы порядково-временного связывания

Во всяком циклическом (т. е. многократно по­ вторяющемся процессе) можно выделить три основных стадии: загрузку объекта, выполнение последним ряда

39