книги из ГПНТБ / Кудактин, А. В. Электрооборудование подъемно-транспортных машин учебник для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

жении кнопка «Пуск» разомкнута). Поэтому при появлении напря­ жения в сети самопроизвольный пуск электродвигателя произойти не может. Для его повторного пуска надо снова нажать на пуско­ вую кнопку.

Схемы автоматического управления пуском с применением электромагнитных реле времени с медными демпферными шайба­ ми получили ограниченное применение в связи с необходимостью использовать в схеме лишние блокировочные контакты. Очевидно, что чем меньше в схеме контактов, тем она проще и надежнее.

В некоторых схемах даже реле 1РУ выбирается без медной шайбы. В этих случаях катушку реле 1РУ включают параллельно главным контактам линейного контактора Л. Тогда при замыка­ нии рубильника Р катушка первого реле времени 1РУ получает питание через обмотку якоря электродвигателя и пусковой реостат и реле, срабатывая, размыкает свой контакт в цепи катушки кон­ тактора ускорения 1У, подготавливая схему к дальнейшей работе. То обстоятельство, что последовательно с катушкой 1РУ включе­ ны обмотка якоря и пусковое сопротивление, не имеет существен­ ного значения, так как их сопротивление в сотни раз меньше со­ противления катушки 1РУ, и на ее зажимы при включении рубиль­ ника Р подается напряжение, достаточное для срабатывания. При нажатии на кнопку «Пуск» и замыкании контактов линейного кон­ тактора Л катушка замыкается накоротко, и реле после установ­ ленной выдержки времени замыкает свой размыкающий контакт 1РУ в цепи катушки контактора /У, обеспечивая' дальнейшую работу схемы в последовательности, описанной выше.

При большой частоте включений для автоматизации пуска асинхронных электродвигателей применяют электромагнитные ре­ ле времени с медными демпферными шайбами, включаемые в цепь управления переменного тока посредством полупроводнико­ вых выпрямителей. Принцип работы таких схем управления прак­ тически ничем не отличается от рассмотренной выше схемы управ­ ления пуском электродвигателя постоянного тока. Катушки всех реле времени в этом случае получают питание в момент подготов­ ки схемы к работе и размыкают свои контакты в цепи катушек контакторов ускорения. В процессе пуска электродвигателя реле, работая с выдержкой времени, последовательно замыкают свои контакты и включают в работу контакторы ускорения, постепенно выводящие из цепи ротора пусковые сопротивления.

При небольшой частоте включений управление асинхронными электродвигателями может быть упрощено за счет применения маятниковых реле времени, которые могут пристраиваться к кон­ такторам и обеспечивать их срабатывание с необходимой выдерж­ кой времени.

Схема управления подобного типа приведена на рис. 106, на которой показаны только замыкающие контакты маятниковых реле 1РУ, 2РУ и ЗРУ, механически связанные с контакторами, причем реле 1РУ должно быть связано с подвижной системой ли­ нейного контактора Л , реле 2РУ — с подвижной системой контак-

180

батывании якорь контактора сожмет пружину реле 1РУ и послед­ нее начнет отрабатывать установленную выдержку времени. После этого реле 1РУ замкнет свои контакты и включит в работу кон­ тактор ускорения /У, который зашунтирует своими контактами первую ступень пускового сопротивления. Одновременно якорь контактора приведет в действие второе маятниковое реле 2РУ и по истечении заданной выдержки времени оно своим контактом замкнет цепь катушки контактора ускорения 2У. Последний сра­ ботает и своими контактами замкнет накоротко вторую ступень пускового сопротивления и приведет в действие третье реле време­ ни ЗРУ. Как и предыдущие, реле ЗРУ через установленную вы­ держку времени включит контактор ускорения ЗУ и из цепи рото­ ра будет выведена последняя ступень пускового реостата; пуск электродвигателя будет закончен.

Остановка электродвигателя, как и в ранее рассмотренных схемах, осуществляется при нажатии на кнопку «Стоп» или сра­ батывании защиты. В обоих случаях обесточивается катушка ли­ нейного контактора, который, срабатывая, отключает электродви­ гатель и схему управления от сети. Защита в данном случае обес­ печивается двухэлементным тепловым реле РТ и плавкими предо­ хранителями ПР. Роль нулевой защиты выполняет сам линейный контактор.

В отличие от двух предыдущих способов автоматического уп­ равления пуском электродвигателей пуск по принципу независи­ мой выдержки времени имеет некоторые преимущества. Данный способ пуска может быть применен как, для электродвигателей постоянного, так и переменного тока. При этом одни и те же реле могут быть использованы для электродвигателей различных, мощ-

181

ностей, что очень удобно с точки зрения однотипности оборудова­ ния. Кроме того, при любых нагрузках после пуска электродвига­ теля полностью выводится пусковой реостат и опасность повреж­ дений ступеней пускового сопротивления за счет перегрева отсут­ ствует. Наконец, работа электромагнитных и других реле времени практически не зависит от температуры и колебаний напряжения в сети, что также является немаловажным фактором при выборе системы управления для того или иного электродвигателя.

При данном способе время пуска электродвигателя не зависит от нагрузки. Поэтому условия работы электродвигателя при пуске с различными нагрузками будут неодинаковы. Если электродвига­ тель пускается с небольшой нагрузкой, то толчки тока при пуске (после выведения первой и последующих ступеней пускового со­ противления) не будут достигать максимально допустимых зна­ чений и, следовательно, с точки зрения пусковых возможностей электродвигатель будет использован не полностью. Если же при пуске нагрузка электродвигателя окажется больше, чем предпола­ галось при расчете пусковой диаграммы и регулировке реле вре­ мени, то толчки тока при отключении ступеней пускового сопро­ тивления будут больше расчетных, что может неблагоприятно ска­ зываться на приводимом механизме и питающей сети. Вторым не­ достатком рассмотренного способа пуска следует считать наличие

§ 48. Принципы автоматического управления торможением электродвигателей

В большинстве электроприводов подъемно-транспорт­ ных машин, кроме автоматизации пуска, применяется автоматиче­ ское управление процессом торможения с целью быстрой останов­ ки механизма после отключения электродвигателя. Наряду с ме­ ханическим торможением, осуществляемым ленточными или колодочными тормозами, часто используется электрическое тормо­ жение, облегчающее режим работы механических тормозных уст­ ройств.

Процесс управления механическими тормозами обеспечивает­ ся тормозными электромагнитами, электрогидравлическими толка­ телями или вспомогательными электродвигателями. Управляю­ щее устройство (например, тормозной электромагнит) механически связано с ленточным или колодочным тормозом и осуществля­ ет его включение или выключение. Обмотка тормозного электро­ магнита или другого управляющего устройства включается в схе­ му электропривода так, что при подаче тока на электродвигатель одновременно получает питание и управляющее устройство. Ана­ логично, как только электродвигатель отключается от сети, теряет питание и устройство, управляющее механическим тормозом. При

182

отсутствии тока в катушке электромагнита тормоз под действием пружин или груза закрыт. В случае появления тока в катушке электромагнита его якорь втягивается и освобождает тормоз, .ме­ ханизм растормаживается.

Электроприводы подъемно-транспортных машин зачастую ра­ ботают в тяжелых повторно-кратковременных режимах с частыми пусками, остановками и изменениями направления вращения. Ме­ ханические тормозные устройства при этом подвергаются значи­ тельному износу, в связи с чем появляется необходимость в пе­ риодическом осмотре, ремонте и регулировании тормозов во вре­ мя эксплуатации. Чтобы облегчить режим работы механических тормозных устройств, применяется электрическое торможение, при котором функции тормоза выполняет приводной электродвигатель, работающий в режиме динамического торможения или противовключения. Такое сочетание механического и электрического тор­ можения весьма благоприятно сказывается на работе ленточных и колодочных тормозов. При электрическом торможении инерция электропривода почти полностью погашается самим приводным электродвигателем, а механическое тормозное устройство обеспе­ чивает затормаживание механизма в состоянии покоя, когда элект­ родвигатель отключен от сети.

У большинства электроприводов подъемно-транспортных ма­ шин процесс электрического торможения автоматизируется и осу­ ществляется по принципу контроля противоэ. д. с., скорости, тока или времени.

Для электродвигателей параллельного возбуждения обычно применяется динамическое торможение, автоматизация которого заключается в йодключении к якорю сопротивления на период торможения. После окончания процесса торможения сопротивле­ ние от якоря может быть отключено или оставлено на весь период стоянки электродвигателя.

Автоматическое управление указанным процессом может осу­ ществляться при помощи реле напряжения РТ (рис. 107). При ра­ боте электродвигателя размыкающие блок-контакты линейного контактора Л в цепи катушки контактора торможения Т разомк­ нуты, а замыкающие контакты реле напряжения РТ замкнуты, вследствие наличия э. д. с. на зажимах якоря. Благодаря этому катушка контактора Т питания не получает и его замыкающие контакты в цепи тормозного сопротивления ТС открыты. При на­ жатии на кнопку «Стоп» катушка линейного контактора Л обесточится и произойдет переключение его контактов, т. е. якорь электродвигателя отключится от сети, а катушка контактора Г по­ лучит питание. Последний сработает и подключит к якорю тор­ мозное сопротивление ТС. Электродвигатель переходит в режим динамического торможения, и его скорость быстро снижается. Когда скорость снизится почти до нуля, э. д. с. якоря уменьшится, настолько, что ток в катушке реле напряжения РТ будет недоста­ точен для удержания ее контактов замкнутыми. В результате ре­ ле РТ отключит от сети катушку контактора Т, а последний, от-

183

крыв свои контакты, разорвет цепь якоря электродвигателя. Схе­ ма готова к новому пуску.

Если линейный контактор имеет снабженные искусственным дугогашением размыкающие контакты, способные выдерживать ток силовой цепи, то схема динамического торможения электродви­ гателя может быть значительно упрощена (рис. 108). В этом слу­ чае линейный контактор Л , отключая якорь электродвигателя от сети, одновременно своими размыкающими контактами подклю­ чает к нему тормозное сопротивление ГС, создавая контур дина­ мического торможения, постоянно замкнутый во время стоянки электродвигателя. В момент пуска электродвигателя линейный контактор Л , срабатывая, своими замыкающими контактами под­ ключает якорь к сети и размыкающими — разрывает контур дина­ мического торможения.

В электроприводах подъемно-транспортных машин большое распространение получило торможение электродвигателя в ре­ жиме противовключения, которое применяется, главным образом, для электродвигателей постоянного тока с последовательным воз­ буждением и асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Во время торможения в режиме противовключения очень важно для уменьшения толчка тока ввести в цепь якоря или ротора электродвигателя добавочное сопротивление, которое после окон­ чания торможения должно быть отключено. Для этой цели приме­ няются реле противовключения, контролирующие процесс тормо­ жения по принципу контроля э. д. с. или тока электродвигателя.

В первом случае применяются реле напряжения РПВ и РПН (рис. 109), роль которых сводится к управлению работой контак-. тора противовключения Я, включающего или выключающего со­ противление противовключения РП. Подобный метод управления

184

цепь якоря на время торможения с помощью реле РПН и контак­ тора П должно включаться сопротивление РП. Наоборот, если до торможения были включены реверсивные контакторы 1Н и 2Н, то для обеспечения торможения должны включаться контакторы 1В и 2В. При этом вступает в действие реле напряжения РПВ и с по­

С О П рО Т И Р .^ ^ ч е Р пуск -

Главный недостаток данной схемы заключается в трудности регулировки реле противовключения РПВ и РПН. Они должны на­ страиваться так, чтобы их контакты отключались в начале тормо­ жения и закрывались при скорости электродвигателя, примерно равной нулю. При этом включается контактор противовключе­ ния П и сопротивление РП в цепи якоря шунтируется. Трудность настройки заключается в том, что реле противовключения не должны препятствовать нормальному пуску электродвигателя, т. е. во время включения электродвигателя в работу напряжение на реле должно быть достаточным для его срабатывания, а при не­ ожиданном переключении реверсивных контакторов указанные ре­ ле должны размыкать свои контакты и держать их открытыми до тех пор, пока скорость электродвигателя не снизится до нуля. Обычно реле противовключения в подобных схемах настроены на срабатывание при 45—48% номинального напряжения и замыкают свои контакты практически в первый же момент пуска. Когда же для торможения переключаются реверсивные контакторы и меня­ ется полярность сетевого напряжения на зажимах якоря, напря­ жение на зажимах катушки включенного реле противовключения недостаточно для его срабатывания (так как э. д. с. якоря имеет одинаковый знак с напряжением сети) и реле держит свои кон­ такты открытыми, не давая возможности сработать контактору П и вывести сопротивление РП из цепи якоря. По мере снижения скорости электродвигателя напряжение на зажимах реле проти­ вовключения растет, так как уменьшается э. д. с. электродвигате­

185

двигателя, в которой тормозная цепь питается от сети переменного тока через однофазный трансформатор Тр и полупроводниковый выпрямитель В.

При замыкании рубильников 1Р и 2Р и нажатии на кнопку «Пуск» электродвигатель включается в работу. При этом сраба­ тывает линейный контактор Л и подключает статор электродви­ гателя к сети трехфазного тока. Одновременно блок-контактами Л шунтируется пусковая кнопка и замыкается цепь катушки элект­ ромагнитного реле времени РВ, которое замыкает свои контакты и подготавливает к включению цепь катушки контактора тормо­ жения Т (катушка реле РВ питается от выпрямителя В). Контак­ тор Т не включен, так как его катушка блокирована размыкаю­ щими контактами линейного контактора Л. В момент нажатия на кнопку «Стоп» катушка контактора Л теряет питание, его главные контакты открываются, и обмотка статора электродвигателя от­ ключается от сети переменного тока. Одновременно открывается замыкающий блок-контакт Л, шунтирующий пусковую кнопку, и закрывается размыкающий блок-контакт Л, включающий катуш­ ку контактора торможения Т. Последний, срабатывая, подает в цепь статора электродвигателя постоянный ток от выпрямителя В. Электродвигатель переходит в режим динамического торможения и начинает быстро снижать свою скорость. При срабатывании линейного контактора Л в цепи катушки реле РВ блок-контакты Л разомкнулись, поэтому реле по истечении заданной выдержки вре­ мени разомкнет цепь катушки контактора торможения Г, кото­ рый, размыкая свои главные контакты, отключает цепь статора электродвигателя от выпрямителя. Торможение электродвигателя на этом заканчивается и схема готова к новому включению.

В рассмотренной схеме для предотвращения одновременного включения линейного и тормозного контакторов применена элект­ рическая блокировка: катушка контактора Л может включаться только через размыкающие блок-контакты Г, а катушка контак-

187

тора Т — через размыкающие блок-контакты Л. Иногда также при­ меняют механическую блокировку контакторов Л и Г, предотвра­ щающую их одновременное срабатывание.

Управление торможением асинхронных электродвигателей с ф.азным ротором может осуществляться также по принципу конт­ роля тока. Например, в приведенной на рис. 112, а схеме в одну из фаз ротора электродвигателя включена катушка токового реле противовключения РП, которое своим размыкающим контактом обеспечивает питание катушки контактора Я. Во время нормаль­ ной работы электродвигателя, когда токи в роторной цепи не пре­ восходят величины тока уставки, реле РП держит свои контакты закрытыми, обеспечивая шунтирование сопротивления противо­ включения контактами контактора Я. Для торможения на ходу электродвигателя переключают реверсивные контакты и магнит­ ное поле статора, практически не имеющее инерции, начинает вращаться в сторону, противоположную направлению вращения ротора. Электродвигатель переходит в режим противовключения, причем в первый момент ток в цепи ротора резко возрастает, з результате чего срабатывает реле РП, которое открывает свои контакты в цепи катушки контактора противовключения Я. По­ следний также срабатывает и вводит в цепь ротора на период тор­ можения дополнительное сопротивление.

По мере снижения скорости электродвигателя ток в обмотке ротора уменьшается и при скорости, близкой к нулю, реле РП,

Рис. 112. Схема управления торможением асинхронного электродвигателя по принципу:

а — контроля тока; б — контроля э. д. с. ротора

188