книги из ГПНТБ / Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник

нитного реле времени 1РУ, которая обесточивается. Якорь дви­ гателя начинает вращаться. Через некоторую выдержку времени,

ществлен с использованием, например, маятникового реле време­ ни (рис. 50). При нажатии на кнопку «Пуск» получает питание катушка контактора Л. Контактор срабатывает, замыкает си­ ловые контакты Л в цепи статора двигателя и блок-контакты Л,

двигателя с фазным ро­ тором при помощи маят­ никового реле времени

шунтирующие кнопку «Пуск». При этом заводится маятниковое реле (на схеме не показано). Ротор двигателя начинает вращать­ ся. Через некоторую выдержку времени, равную уставке ма­ ятникового реле, его контакты, обозначенные на схеме Л, замы­

60

В некоторых случаях управление двигателями переменного тока осуществляется цепями постоянного тока.

Автоматический разгон нескольких электродвигателей может осуществляться с помощью моторно-импульсного реле, которое отличается надежностью, точностью работы и компактностью.

Рис. 51. Электрическая схема управления автоматическим разгоном группы дви­ гателей с помощью моторно-импульсного реле

Моторно-импульсное реле состоит из электрического серводви­ гателя, редуктора и кулачкового переключателя. Оно может ус­ танавливаться в любом месте крана и подключается к контакто­ рам панелей всех или части механизмов крана. При подаче напряжения на серводвигатель валик кулачкового переключателя начинает вращаться с заданной частотой'и своими кулачками замыкает цепи катушек контакторов ускорения двигателей через определенные промежутки времени.

На схеме, приведенной на рис. 51, изображены цепи управле­ ния трех двигателей, но их может быть и больше.

Если контакты В1 в момент пуска серводвигателя моторно­ импульсного реле -замкнуты, то при наползании кулачковой шай­

61

бы замыкаются контакты К11, получает питание.катушка перво­ го контактора ускорения первого двигателя У11, контактор сра­ батывает, выводится первая ступень сопротивления и замыкаются блок-контакты У11, которые шунтируют контакты КП- Через не­ которую выдержку времени при сползании кулачковой шайбы контакты К11 разомкнутся, а контакты К12 замкнутся. Получит

питание катушка второго контактора ускорения У12, контактор сработает и так далее, пока все ступени сопротивления первого двигателя не будут выведены. Аналогично выводятся ступени со­ противлений и в цепях роторов других двигателей, если будут замкнуты соответствующие контакты В2 или Н2, ВЗ или НЗ, ...

Таким образом, при непрерывном вращении кулачкового пе­ реключателя импульсы для разгона поступают на катушки кон­ такторов ускорения лишь тех двигателей, у которых включен реверсивный контактор. Если при включении реверсивного кон­ тактора какого-то из двигателей окажется, что контакты первой ступени не замкнулись из-за того, что в этот момент кулачковая шайба еще не наползла на эти контакты, то будет задержка включения, равная времени поворота кулачковой шайбы на за­ данный угол. Контакты последующих ступеней ускорений замы­ каются с заданными выдержками времени в последовательности, предусмотренной электрическими блокировками.

Электрическая схема автоматического разгона короткозамк­ нутого асинхронного двигателя переключением со звезды на тре­ угольник с использованием электромагнитных реле времени со встроенными выпрямителями приведена на рис. 52.

62

времени РВ и контакты 1К в цели катушки контактора 2К. Кон­ тактор 2К сработает, замкнет свои силовые контакты 2К, ротор двигателя начнет вращаться, обмотки статора при этом будут включены на звезду. Одновременно получит питание катушка электромагнитного реле времени РВ. Через некоторую выдерж­ ку времени, равную уставке реле, его размыкающие контакты РВ в цепи катушки контактора 2К разомкнутся, катушка контактора обесточится, а замыкающие контакты РВ в цепи катушки контак­ тора ЗК замкнутся. Катушка контактора ЗК окажется под на­ пряжением, контактор сработает и замкнет свои силовые кон­ такты ЗК. Обмотки статора двигателя будут автоматически пе­ реключены на треугольник.

Разгон двигателей по принципу частоты вращения. Контроль частоты вращения электродвигателя для своевременного вывода ступеней сопротивления можно осуществлять с помощью центро­ бежных реле скорости, но в схемах автоматического разгона они применяются редко, что объясняется относительной сложностью их конструкции, высокой стоимостью и недостаточной точностью работы. Частоту вращения двигателя можно также контролиро­ вать посредством тахогенератора, установленного на его валу, но и этот способ не является достаточно простым и надежным. По­ этому обычно частота вращения двигателя контролируется кос­

На рис. 53 и 54 изображены две схемы автоматического раз­ гона двигателя постоянного тока параллельного возбуждения по принципу частоты вращения.

63

стоянном магнитном потоке возникает э. д. с., пропорциональная частоте вращения двигателя. В схеме каждый из контакторов ускорения отрегулирован на срабатывание при определенном значении напряжения. По мере разгона двигателя его э. д. с. уве­ личивается, и, когда напряжение на зажимах катушки первого контактора ускорения достигнет величины, на которую он отрегу­ лирован, контактор 1У сработает и зашунтирует первую ступень ускорения 1У. Частота вращения двигателя продолжает увеличи­ ваться, и при определенном значении напряжения на зажимах катушки 2У второй контактор ускорения 2У срабатывает, замыкая свои силовые контакты 2У. Двигатель выходит на режим естест­ венной характеристики. Очевидно, что катушки контакторов ус­ корения срабатывают при разных величинах повышающегося по мере разгона двигателя напряжения.

Схема проста, так как в ней нет реле ускорения. Однако при нагреве катушек контакторы срабатывают при более высоких значениях частоты вращения двигателя, чем в том случае, когда катушки холодные. Это объясняется увеличением их сопротивле­ ния при нагреве. Кроме того, скорость выведения ступеней со­ противлений изменяется при колебаниях подводимого к двигате­ лю напряжения. Неудобством является также необходимость регулировки срабатывания катушек при разных величинах на­ пряжения с помощью последовательного включения добавочного сопротивления (грубая регулировка) или изменением начального воздушного зазора между сердечником и якорем (тонкая регули­ ровка), или даже подбором катушек.

В схеме, приведенной на рис. 54, в отличие от схемы на рис. 53, одни концы катушек подключены к зажиму якоря, а вто­ рые— к разным точкам пускового сопротивления. При пуске дви­ гателя, когда якорь еще неподвижен, подведенное напряжение сети распределяется примерно следующим образом: 10% напря­ жения приходится на обмотку якоря двигателя и 90% — на пус­ ковой реостат. По мере разгона двигателя напряжение на зажи­ мах якоря возрастает и в режиме естественной характеристики становится равным напряжению сети.

При нажатии на кнопку «Пуск» получает питание катушка линейного контактора Л, контактор срабатывает, замыкает си­ ловые контакты Л и блок-контакты Л, шунтирующие кнопку «Пуск». Якорь двигателя начинает вращаться, и по мере разгона напряжение на якоре возрастает, но наименьшим окажется вели­ чина напряжения на зажимах катушки 1У. Когда это напряже­ ние достигнет определенной величины, первый контактор ускоре­ ния 1У сработает и зашунтирует первую ступень сопротивления. Частота вращения якоря снова начнет возрастать, и напряжение на катушке 2У достигнет такой величины, при которой кон­

64

тактор ускорения 2У сработает и выведет вторую ступень со­ противления. Двигатель выйдет на режим естественной харак­ теристики.

При подключении катушек контакторов ускорения по второй схеме (см. рис. 54) они регулируются на напряжение втягивания не с такой большой разностью, как при включении по схеме на рис. 53. На время разгона в зависимости от э. д. с. влияет нагрузка двигателя. При очень большой нагрузке некоторые ступени сопро­ тивления могут оказаться невыведенными из-за недостаточной час­ тоты вращения двигателя.

Разгон двигателей по принципу тока. Схема автоматического разгона двигателя постоянного тока изображена на рис. 55.

Рис. 55. Электрическая схема автоматического разгона двигателя постоянного тока по принципу тока

В момент пуска двигателя и вывода ступени сопротивления наблюдается толчок тока от значения Л до /2. При замыкании линейных контактов Л в силовой цепи наблюдается толчок тока, равный величине /г, который испытывает токовое реле ускорения РУ и размыкает свои размыкающие контакты РУ в цепи катушки

Контактор сработает, замкнет свои силовые контакты У, выводя ступень сопротивления, и блок-контакты У, шунтирующие размы­ кающие контакты РУ. Их необходимо зашунтировать, так как в момент вывода следующей ступени снова будет наблюдаться тол­ чок тока до значения /2, при котором размыкающие контакты РУ разомкнутся.

В схеме предусмотрено блокировочное реле, которое своими замыкающими контактами РБ не дает возможности катушке У

больше или равно собственному времени срабатывания реле ус­ корения РУ.

Схема автоматического разгона асинхронного двигателя с фазным ротором, в цепь которого включены токовые реле уско­ рения, изображена на рис. 56.

При нажатии на кнопку «Пуск» получает питание катушка контактора Л, контактор срабатывает, замыкает силовые контак­

ты Л, блок-контакты Л, шунтирующие кнопку «Пуск», и контак­ ты Л в цепи катушки контактора 1У. В момент замыкания сило­ вых контактов Л ротор двигателя начинает вращаться, а токовые

питание только катушка первого контактора ускорения 1У. Кон­ тактор срабатывает, замыкает силовые контакты 1У в цепи ротора, выводя первую ступень сопротивления, замыкает контак­ ты 1 У, шунтирующие размыкающие контакты 1РУ, и контакты1

Рис. 56. Электрическая схема автоматического разгона асинхронного электро­ двигателя с фазным ротором по принципу тока

размыкающие контакты 1РУ и 2РУ замыкаются. Получает пита­ ние катушка контактора 2У, второй контактор ускорения сраба­ тывает, замыкаются силовые контакты 2У, сопротивление в цепи ротора выводится полностью. Одновременно замыкаются блокконтакты 2У, шунтирующие контакты 2РУ, и двигатель выходит на режим естественной характеристики.

В этой схеме не предусмотрена установка блокировочного реле, так как индуктивность обмоток двигателя и катушки токо­ вого реле значительно меньше индуктивности катушки контакто­ ра. Поэтому размыкающие контакты 1РУ разомкнутся раньше, чем сработает контактор.

Включение индуктивного сопротивления совместно с активным в цепь ротора асинхронного двигателя обеспечивает плавный разгон при небольшом количестве ступеней сопротивления. Это приводит к уменьшению числа контактов, чем повышается на-

66

дежность работы привода. Для плавного разгона асинхронных двигателей дроссели могут включаться параллельно активному сопротивлению и последовательно с ним. Первая схема применя­ ется более широко. В начале разгона частота тока ротора велика,

полностью определяются величиной активного сопротивления. По мере разгона двигателя индуктивное сопротивление уменьшается.

Между индуктивным и активным сопротивлениями происходит перераспределение, в результате чего ток ротора, коэффициент мощности и вращающий момент двигателя остаются почти посто­ янными в продолжение всего процесса разгона двигателя. К кон­ цу процесса разгона частота тока в роторе падает до 1—2 перио­ дов. Индуктивное сопротивление дросселя вследствие резкого уменьшения частоты уменьшается, и ток проходит в основном только через него.

При последовательном включении дросселя и активного со­ противления в цепь ротора двигателя в момент начала разгона, когда частота тока ротора примерно равна частоте тока цепи, индуктивное сопротивление дросселя велико. Благодаря этому ограничивается сила тока, но и уменьшается вращающий момент двигателя. В процессе разгона частота и напряжение тока ротора уменьшаются, что, в свою очередь, вызывает уменьшение сопро­ тивления дросселя.

Таким образом, благодаря дросселям ток в роторе изменяет­ ся в меньших пределах, чем в том случае, когда в цепи его толь­ ко активное сопротивление. Однако последовательное включение дросселя и активного сопротивления в цепь ротора уменьшает величину коэффициента мощности и пусковой момент, поэтому такая схема включения может применяться только в приводах с малыми моментами сопротивления при пуске.

Однако применение дросселей в цепи ротора для разгона дви­ гателей приводит к увеличению пускового тока вследствие умень­ шения коэффициента мощности. Это вызывает повышенные поте­ ри в двигателе, и потому область применения таких схем ограни­ чивается приводами с небольшой частотой включения. Так, схема с параллельным включением дросселя и активного сопротивле­ ния в цепь ротора может быть использована для плавучих кранов,

§ 7. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Автоматическое регулирование частоты вращения электродви­ гателя может осуществляться путем изменения подводимого на­ пряжения, так как момент асинхронного двигателя пропорциона­ лен квадрату напряжения. При неизменном моменте сопротивле­ ния и при снижении подводимого напряжения увеличивается скольжение и уменьшается частота вращения двигателя. При ре­ гулировании частоты вращения двигателя путем изменения под­

водимого к статору напряжения жесткость механических харак­ теристик оказывается недостаточной, и потому для увеличения жесткости и увеличения диапазона регулирования системы автома­ тического регулирования выполняются замкнутыми.

Для изменения напряжения, подводимого к двигателю, может применяться магнитный усилитель или дроссель насыщения, который включается в цепь статора. Дроссель насыщения пред­

Рис. 57. Схемы включе­ ния дросселя насыщения в цепь статора и ротора

дросселя насыщения приводит к изменению магнитной проницае­ мости материала магнитопровода, вследствие чего изменяется индуктивность и индуктивное сопротивление обмотки переменного тока.

Включение дросселя насыщения в цепь статора вызывает до­ полнительное падение напряжения, вследствие чего изменяется напряжение, подведенное к двигателю, и его вращающий момент (рис. 57, а). При включении дросселя насыщения в цепь статора можно управлять и короткозамкнутым двигателем.

Вращающий момент двигателя можно также изменять вклю­ чением дросселя насыщения в цепь ротора (рис. 57,6). Включе­ ние дросселя насыщения в цепь ротора дает возможность вы­ полнять эту цепь низковольтной и, следовательно, более дешевой, в то время как цепь статора может питаться высоким напряже­ нием, например 500 В. При этом габариты дросселя на 5—10% уменьшаются. Однако включение дросселя насыщения в цепь ста­ тора дает более высокие энергетические показатели, так как при этом снижается напряжение, следовательно, уменьшается намаг­ ничивающий ток, снижаются потери, повышается коэффициент мощности и возможно осуществление бесконтактных реверсивных схем.

68

Регулирование частоты вращения как путем изменения напря­ жения, так и путем создания несимметрии напряжения осуществ­ ляется включением дросселя насыщения в одну из фаз статора

насыщения в статор двигателя малопригодно для регулирования

ротор двигателя неподвижен. При перемещении движка влево или вправо подмагничивается либо дроссель 1ДН, либо дроссель 2ДН и начнется разгон двигателя в соответствующем направле­ нии. Таким образом, частота вращения двигателя регулируется положением движка потенциометра.

На одном валу с двигателем М находится тахогенератор ТГ, с помощью которого осуществляется отрицательная обратная связь по частоте вращения двигателя. В первый момент разгона по обмотке управления протекает большой ток, и двигатель на­ чинает быстро вращаться. По мере разгона напряжение тахогенератора ТГ увеличивается и, так как оно направлено встречно задающему напряжению, сила тока в обмотке управления будет уменьшаться до тех пор, пока вращающий момент двигателя не станет равным моменту сопротивления рабочего механизма при заданной частоте вращения.

69