книги из ГПНТБ / Кузнецов Б.В. Электрооборудование и электроснабжение торфопредприятий учеб. пособие
.pdfВ автомате с электромагнитным расцепителем минимального (нулевого) напряжении (рис. 6-19, б) катушка 3 удерживает сер дечник и связанную с ним защелку до тех пор, пока напряжение сети, а следовательно, и ток в катушке не снизятся до установ ленного предельного значения, после чего сердечник отпускается и защелка освобождает пружину.
Рис. 6-19. Принципиальные схемы автоматических воздушных выключателей:
а — схема с электромагнитным максимальным расцепителем; б — схема с расцепителем минимального (нулевого) напрфкения.
Автоматы могут срабатывать при перегрузках мгновенно и с выдержкой времени, при коротких замыканиях — мгновенно. Для ручного включения автоматы снабжаются рукояткой или рычаж ным дистанционным приводом. Расцепитель минимального напря жения может быть использован для дистанционного отключения автомата посредством кнопочной станции управления или под дей ствием защитного реле с размыкающимися контактами.
Промышленность выпускает ряд серий автоматических воз душных выключателей. Наиболее массовой серией являются авто маты A3100 на 50—600 А, 500 В переменного и 220 В постоянного напряжения. Они имеют тепловые (термобиметаллические) расце пители максимального тока с обратно зависимой от тока выдерж кой времени и электромагнитные расцепители максимального тока (кроме А3160) мгновенного действия. В схемах управления широко используются двух- и трехполюсные автоматы серии АП50 на 50 А, 380 В переменного и 220- В постоянного напряжения, имеющие теп ловые и электромагнитные расцепители. Невысокая коммутацион ная способность автоматов АП50 привела к разработке и внедре нию в серийное .производство автоматов АК63 с расцепителями максимального тока на номинальные токи 0,63—63 А.
В настоящее время разработана Единая серия автоматов А3700, которая призвана заменить все ранее разработанные кон струкции в диапазоне токов 160—630 А.
Внедряется также новая серия автоматов Э — «Электрон» на номинальное переменное напряжение 660 В и постоянное 440 В и токи расцепителей максимального тока 250—4000 А.
ПО
§ 6-10. Станции управления, защитные панели
Станцией управления называется комплектное устройство', предназначенное для дистанционного управления какой-либо элек трической установкой, например одним или несколькими электро двигателями постоянного или переменного тока. Станция состоит из отдельных аппаратов управления и защиты: контакторов, авто матов, магнитных пускателей, реле, электрически связанных меж ду собой по той или иной определенной схеме. Аппараты станции управления монтируются на изоляционных плитах в форме панелей или блоков по различным стандартным схемам и поставляются промышленностью в готовом виде. Станции устанавливаются на открытых щитах или в металлических шкафах.
К простейшим станциям управления можно отнести защитные панели, которые применяются при контроллерном управлении элек тродвигателями кранов.
Защитные панели обычно состоят из линейного контактора (одного или нескольких), максимальных реле, рубильника, кнопки включения линейного контактора. Все эти аппараты монтируются на изоляционной плите и помещаются в закрытом шкафу.
Защитные панели осуществляют следующие виды защиты: нулевую блокировку — невозможность пуска электродвигате
лей, если один из контроллеров находится не в нулевом положении; нулевую защиту — невозможность пуска электродвигателей
или отключение их при снижении напряжения сети; защиту от, чрезмерных перегрузок и коротких замыканий при
помощи максимальных токовых реле, размыкающие контакты ко торых включены последовательно в цепь катушки линейного кон тактора;
концевую защиту — при помощи конечных выключателей, огра ничивающих движение механизмов крана.
- Кроме перечисленных видов защиты и блокировок, защитные панели снимают напряжение с крана при размыкании аварийного выключателя, открывании дверей кабины, мостового люка и т. п.
§ 6-11. Кольцевые токоприемники
Кольцевые токоприемники применяются для питания электро приемников, расположенных на вращающихся или поворотных частях машины.
Кольцевой токоприемник состоит из набора контактных колец и контактных щеток, а также изоляционных и крепежных деталей.
Контактные кольца крепятся к специальному барабану (коль-' цевой барабан), который устанавливается на неподвижной части машины. Щеточный механизм шарнирно сочленяется с подвижной частью машины. При повороте последней щетки скользят по неподвижным контактным кольцам.
Число контактных колец в токоприемнике зависит от элек трической схемы. Так, на погрузочных кранах ПК-3, ПК-ЗМ для
111
)
подачи питания от сети трехфазного тока к распределительному устройству 500 В на поворотной платформе крана кольцевой токо приемник имеет три питающих кольца и одно — четвертое для за земления поворотной платформы.
Кольцевые токоприемники изготовляются на напряжения до 1000 В, а также на высокие напряжения до 6000 В включительно с 3, 6, 9 или 12-контактными кольцами.
Вопросы для самопроверки
1.По каким признакам классифицируются аппараты защиты и управления электроприводами?
2.Поясните устройство кулачкового контроллера, а также работу кулачков
контактной системы при переходе контроллера с одной позиции на другую.
3.Укажите основные элементы контактора и поясните принцип его работы.
4.Какова роль короткозамкнутого витка у контактора переменного тока?
б.Перечислите основные элементы автоматического воздушного выключат ля и поясните принцип работы максимального и нулевого расцепителей.
6.Как понимать номинальный ток плавкой вставки и номинальный ток пре дохранителя?
7.Рассмотрите конструктивные элементы плавкого предохранителя и пояс ните работу предохранителя при перегорании плавкой вставки.
8.По каким признакам можно классифицировать реле? Как работает теп ловое реле?
9.Поясните принципы создания выдержек времени у замедляющих реле (реле времени).
10. Укажите достоинства электрогидравлнческих толкателей по сравнению с электромагнитными тормозами.
Глава 7 УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
V
§ 7-1. Общие сведения
Управление электроприводами заключается в осуществлении пуска, торможения, регулирования скорости, реверсирования, а также поддержания заданного режима работы привода в соот ветствии с требованиями технологического процесса.
На ранней ступени своего развития управление электропри-. водами осуществлялось с помощью аппаратов ручного управле ния — рубильников, контроллеров, реостатов. По мере предъявле ния к электроприводу более жестких требований аппаратура руч ного управления не могла выполнять возлагаемых на нее функций, что привело к созданию аппаратов автоматического управления и соответственно систем автоматического управления электропри водами.
Наиболее широкое применение в настоящее время нашли сис темы релейно-контакторной автоматики, где в качестве основных аппаратов применяются контакторы и реле. Эти системы управле ния являются разомкнутйми и отличаются от замкнутых тем, что появление возмущающих воздействий, например изменение нагруз ки на валу электродвигателя, изменяет заданный режим работы электропривода. В данном случае может измениться скорость вра щения электродвигателя.
Для сложных электроприводов применяются замкнутые систе мы или системы автоматического регулирования. Они характери зуются наличием обратных связей и автоматических регуляторов, которые позволяют поддерживать заданный режим работы с любой точностью при любых возмущениях. .В качестве регуляторов и пре образователей в таких системах применяются электромашинные усилители (ЭМУ), магнитные усилители (МУ), управляемые ион ные приборы и кремневые выпрямители-тиристоры, а также ионные и полупроводниковые (транзисторные) устройства и логические элементы.
Практика современного автоматизированного управления электроприводами включает также программное управление и вы числительные машины.
Системе релейно-контакторной автоматики присущ ряд недо статков, вследствие чего она не может обес'печить всех требований,
ИЗ
предъявляемых современными интенсивными производственными процессами к электроприводу. Этим и объясняется появление но вых систем автоматики — замкнутых систем.
Электроприводы торфяных установок в подавляющем боль шинстве имеют релейно-контакторную автоматику. В отдельных случаях встречаются электроприводы с ручным управлением (на пример, стилочные 'машины, саморазгружающиеся кузова типа СКСидр.).
§ 7-2. Начертание и построение электрических схем управления
Любая электрифицированная установка состоит из электриче ских машин, приборов, аппаратов и других устройств, которые электрическй соединяются между собой и образуют электрическую схему соединений. Для облегчения изображения и чтения схем каждый аппарат, электродвигатель, реле имеют условное обозна чение (см. Приложение 1); начертание их выполняется по опреде ленной системе, согласно ГОСТу 2.721—68, ГОСТу 2.748—68, ГОСТу 2.750—68, ГОСТу 2.751—68, введенным в действие с 1 янва ря 1971 г.
Электрические схемы принято делить на принципиальные, эле ментные, или развернутые, и монтажные.
Принципиальная схема содержит в условном виде только те элементы и связи между ними, которые поясняют принцип работы
установки |
в наиболее общем виде. В качестве примера на |
рис. 7-1, а |
приведена принципиальная схема управления асинхрон |
ным короткозамкнутым электродвигателем.
На этой однолинейной схеме приведен трехфазный короткозамкнутый электродвигатель, включенный в сеть трехфазного тока напряжением 380 В. В цепь электродвигателя последовательно включены автомат с максимальными и тепловыми расцепителями и главные контакты линейного контактора Л.
Элементная схема является дальнейшей разработкой и разви тием принципиальной схемы. На ней указываются все электриче ские соединения между рабочими элементами аппаратов электро установки или прибора (рис. 7-1, б). При этом отдельные элементы одного и того же аппарата или машины размещаются в соответ ствии с их расположением в электрической цепи, независимо от кинематической или конструктивной связи этих элементов. Основ ные особенности вычерчивания элементных схем состоят в сле дующем:
1. Все электрические цепи схемы разделяются на группы глав ного тока или силовые (цепи электродвигателей, генераторов), управления, блокировки, сигнализации и т. д. Цепи главного тока вычерчиваются утолщенными линиями, а остальные — тонкими.
2. Контакты аппаратов изображаются на схеме в нормальном положении. Нормальным называется положение контактов, кото рое они занимают: при обесточенной катушке — у электромагнит ных реле и контакторов; при отсутствии механического воздей-
114
1.
Пуск
Стоп
Рис. 7-1. Схемы управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем:
а — принципиальная; б — элементная (развернутая); в — монтажная; А — автомат, Л — линейный контактор, Я — предохранитель, Р — рубильник.
ствия — у кнопок управления, путевых выключателей и переключа телей с самовозвратом; при отключенном состоянии аппарата — у рубильников, высоковольтных выключателей, разъединителей; при
нулевом положении рукоятки или штурвала |
— у контроллеров, |
||
командоконтроллеров, ключей управления. |
(сокращенно |
«з») |
|
3. Контакты |
делятся на «замыкающие» |
||
и «размыкающие» |
(«р»), которые замыкают и размыкают цепь то |
||
ка при срабатывании аппарата.- |
|
|
|
4. Состояние контактов для каждого положения рукоятки тех |
|||
аппаратов, которые имеют несколько рабочих |
положений (напри |
||
мер, контроллер, |
командоконтроллер), должно поясняться |
диа |
|
граммой. Диаграммы должны также пояснять положение контак тов путевых выключателей и переключателей при различных по ложениях упоров подвижных частей рабочего механизма.
• Каждому аппарату в схеме присваиваются буквенные индексы, характеризующие назначение (функцию) аппарата или машины и сохраняющиеся одинаковыми для всех его элементов. Контак торы обозначаются чаще всего одной буквой. Для обозначения ре ле используют не менее двух букв; из них первой буквой является Р (реле), а второй — функциональная буква, например, PH — реле напряжения. Если в схеме имеется несколько аппаратов или ма шин, выполняющих одинаковые функции, они обозначаются одина ковыми буквами с арабской цифрой — порядковым номером. Но1 мер ставится перед буквенным индексом, например 1Л, 2Л, 1РП, 2РП и т. д.
В качестве примеров буквенных обозначений аппаратов можно привести следующие индексы:
|
|
Контакторы |
|
|
|
К — контактор |
(общее обозначение); |
Н — контактор «назад»; |
|||
Л — контактор |
линейный; |
Т — контактор |
торможения; |
||
В — контактор |
«вперед»; |
У — контактор |
ускорения. |
||
|
|
Реле |
|
|
|
Р — реле (офцее обозначение); |
РП — реле |
промежуточное; |
|||
РМ — реле |
максимальное; |
РУ — реле |
ускорения; |
||
PH — реле |
напряжения; |
PC — реле |
скорости; |
||
РТ — реле |
тока |
(или тепловое); |
РВ — реле |
времени. |
|
|
Командоашпараты |
|
КУ — кнопка управления; |
ПВ — путевой |
выключатель; |
КК — командоконтроллер; |
КВ — конечный |
выключатель. |
Монтажная схема (рис. 7-1, ѳ) является чертежом, на основа нии которого производится монтаж электрооборудования установ ки. Поэтому на монтажной схеме аппараты изображаются в соот ветствии с их действительным расположением на панели, пульте и т. д. Все элементы одного аппарата вычерчиваются вместе, а ап парат условно изображается в виде прямоугольника. На монтаж ной схеме изображаются разводки проводов и кабелей силовых
116
и вспомогательных цепей с указанием марки, сечения и способа их прокладки. Все провода имеют определенные буквенные или циф ровые обозначения, элементы аппаратов изображаются условными знаками, а их зажимы маркируются в соответствии с элементной схемой. Монтажная схема составляется на основании принципиаль ной и элементной схем.
§ 7-3. Схемы управления неавтоматизированными электроприводами
В системах неавтоматизированного электропривода все пере ключения в цепях электродвигателей осуществляются с помощью аппаратов ручного управления. В простейших случаях такими ап-
Рис. 7-2. Схема управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором при’помощи кулачкового контроллера.
паратами являются рубильники, переключатели, пакетные выклю чатели, в более сложных — контроллеры, специальные переклю чатели. ■
На рис. 7-2 приведена-принципиальная схема управления сило выми цепями асинхронңого' электродвигателя с фазным ротором при помощи кулачкового контро.ллера. На этом же рисунке при ведена таблица замыканий контактов контроллера (контроллерная
г диаграмма), -которая обычно |
дается для ‘удобства чтения схем |
с кулачковыми контроллерами. |
Приведенная схема позволяет, осу |
117
ществлять следующие процессы: пусй, останов, |
реверсирование |
и регулирование скорости. Привод контроллера |
имеет, • кроме ну |
левого, пять фиксированных положений Вперед и пять фиксирован ных положений Назад. .
Из схемы и таблицы замыканий контактов следует, что в поло жении О привода контроллера все контакты разомкнуты. В поло-
а Л 1 |
Л 2 |
Л З |
Ф V Y,Y |
0 |
0 |
0 |
f i
I
■
I
II
i
Скорость
Соединение
обмоток
Положение
Контакты
Л1 - Сі
Л2 - С2
I •
1 о Л
А— YY
Лебое |
Среднее |
Пробое |
X |
|
|
X |
|
|
X |
|
|
T - 1 |
Л{ - С4 |
X |
I |
|
|
I
лг - сб |
X |
ЛЗ-С5 |
X |
с і - с г - с з |
X |
Рис. 7-3. Схема управления дву.Хскоростным асинхронным электродвигателем при помощи барабанного переключателя (а) и контроллерная диаграмма (б).
жении 1 Вперед замыкаются контакты В\ и В2 цепи статора, кото рые остаются включенными на всех пяти положениях контроллера. В положении 1 Назад замыкаются контакты Н\ и Я2 цепи статора, что соответствует переключению двух фаз и реверсированию элек тродвигателя. Контакты Я 1 и Н% также остаются включенными на всех пяти положениях контроллера.
В положении 1 Вперед или 'Назад привода контроллера все секции пусковых сопротивлений включены в цепь ротора. В поло жении 2 замыкается контакт / и секция Р1—Р5 пускового сопро-
118
гивления закорачивается. В положении 3 контакт II закорачивает секцию Р2—Р4\ в положении 4 контакт III закорачивает секцию РЗ—Р6\ в положении 5 контакты IV и V полностью выводят пуско регулирующие сопротивления из цепи ротора. Схема данного конт роллера, как следует из рассмотрения рисунка, предусматривает неравномерное выключение пусковых ступеней.
На рис. 7-3, а приведена схема ручного управления двухско ростным асинхронным электродвигателем при помощи барабанного переключателя. Схема осуществляет переключение статорной об мотки электродвигателя с треугольника на двойную звезду. Привод барабанного переключателя имеет три фиксированных положения: нулевое, левое и правое.
Внулевом положении все контакты переключателя разомкнуты
иэлектродвигатель отключен от сети. При установке привода пе реключателя в левое положение замыкаются контакты Л1—С1, Л2—С2 и ЛЗ—СЗ. Обмотка статора при этом включается по схеме треугольника, что соответствует меньшей скорости вращения элек тродвигателя. В правом положении переключателя замыкаются контакты Л1—С4, Л2—С6, ЛЗ—С5; контакты С1—С2— СЗ соеди
няются в нулевую .точку. Такое замыкание контактов включает обмотку статора по схеме двойная звезда, что позволяет получить большую скорость вращения электродвигателя (примерно в два раза).
На рис. 7-3, б приведена также контроллерная диаграмма, по ясняющая положение контактов переключателя.
§ 7-4. Схемы автоматического управления электроприводами
Автоматическое управление электроприводами, как уже отме чалось, осуществляется главным образом с помощью релейно-кон тактной автоматики. Особенно легко автоматизируются электропри воды с асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Дистанционное и автоматическое управление пуском и остановом этих электродвигателей в схемах релейно-контактного управления обычно осуществляется с помощью контакторов, магнитных пуска телей.
Элементная схема дистанционного нереверсивного управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором приведена на рис. 7-4. Здесь включение и отключение электродвига теля осуществляется замыкающими главными контактами контак тора Л (лийейный), включенными в цепь обмотки статора. Подача команд на включение производится вручную нажатием на кнопку П (Пуск) с замыкающим контактом, а на отключение — на кноп ку С (Стоп) с размыкающим контактом. В схеме предусмотрена защита электродвигателя от токов короткого замыкания — предо хранителями и от длительных перегрузок — тепловыми реле ІРТ
и 2РТ.
После включения рубильника Р (рис. 7-4, а) нажатием на кнопку П 'замыкается цель 1—3—5—6—4—2 катушки контактора
119