СУАЭ / № 5

Дисциплина: ПП.03.05 «Системы управления автоматизированного

электропривода»

Блок модулей 2 (ПП.03.05.01) «Системы автоматизированного управления

электроприводом»

Модуль 2.1 (3 ПФ.С.11.ЗР.З.01.01) «Разомкнутые системы автоматизированного

управления электроприводом»

Лекция № 5

«Принципы автоматического управления пуском и торможением

электродвигателей. Понятие о релейно-контакторных системах управления электроприводом»

План:

1. Принципы автоматического управления пуском и торможением электродвига-

телей.

2. Понятие о релейно-контакторных системах управления электроприводом.

Пункт 1 - Принципы автоматического управления пуском и торможением

электродвигателей.

Автоматизация пускового процесса значи­тельно облегчает управление электродвигателями, устра­няет возможные ошибки при пуске и ведет к повышению производительности механизмов.Наиболее просто осуществляется автоматизация для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, по­скольку управление пуском здесь сводится в подавляющем большинстве случаев к прямому включению двигателя на полное напряжение сети.

Для мощных синхронных и асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором пуск иногда осуществляется переключением обмотки статора с пониженного напряже­ния на номинальное напряжения.

Для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей по­стоянного тока в целях ограничения пусковых токов в цепи ро­торов и якорей двигателей включаются пусковые резисторы, ко­торые при разгоне двигателей по ступеням выключаются. Когда пуск закончится, пусковые резисторы полностью шунтируются. Процесс торможения двигателей также может быть автоматизирован. После команды на торможение с помощью релейно-контакторной аппаратуры осуществляются необходимые переклю­чения в силовых цепях. При подходе к скорости, близкой к нулю, двигатель отключается от сети. В процессе пуска выключение ступеней происходит через определенные интервалы времени либо в зависимости от других параметров; при этом изменяются ток и скорость двигателя.

Автоматическое управление позволяет более точно вы­держать заданные условия пуска и освобождает человека от выполнения утомительных операций.

Автоматическое управление пуском двигателя осуществляется в функции Э.Д.С. (или скорости), тока, времени и пути.

Пункт 2 - Понятие о релейно-контакторных системах управления

электроприводом.

Под термином «Релейно-контакторные системы управления» (РКСУ) понимаются логические системы управления, построен­ные на релейно-контакторной элементной базе и осуществляющие автоматизацию работы двигателей. В задачу РКСУ входит автома­тизация следующих операций:

1 - включение и отключение двигателя;

2 - выбор направления и скорости вращения;

3 - пуск и торможение двигателя;

4 - создание временных пауз в движении;

5 - защитное отключение двигателя и остановка механизма.

Данные операции требуются для выполнения необходимого по технологическим условиям движения рабочего органа меха­низма.

Непосредственным объектом управления для РКСУ является двигатель, питаемый от сети. Электропривод, выполненный на такой основе, представляет собой простой нерегулируемый элек­тропривод, в основном общепромышленного применения (напри­мер, электропривод кранов, тихоходных лифтов, конвейеров, компрессоров, вентиляторов, насосов, некоторых транспортных устройств и т.п.). При этом, как уже было сказано ранее, применяются двигатели асинхронные, синхронные, постоянного тока с последовательным и смешан­ным возбуждением.

Далее приведены некоторые технические характеристики релейно-контакторной аппаратуры:

Быстродействие: - время срабатывания t_ср, с................... 0,005...0,1

- число включений в час N................... 600... 1200 для контакторов,

1200...3600 для реле; 40000 для герконов.

Масса т, кг........................................................................... 0,03...5

Потребляемая мощность S_n, В-А ………………………… 5... 50 для контакторов;

0,2... 5 для реле.

Срок службы - общее число включений...............................10⁶……10⁷.

К достоинствам РКСУ следу­ет отнести:

- наличие гальваниче­ской развязки цепей;

- значитель­ную коммутационную мощность;

- высокую помехоустойчивость;

- возможность использования еди­ного источника питания для си­ловых и управляющих цепей.

Недостатками РКСУ являют­ся:

- контактная коммутация, тре­бующая соответствующего ухода за аппаратурой и ограничива­ющая срок ее службы;

- ограни­ченное быстродействие;

- повышенные массо-габаритные показатели и энергопотребление.

В составе РКСУ можно выделить по функциональному назна­чению две части: управляющую, формирующую алгоритм управ­ления (реле - Р), и исполнительную, непосредственно осуще­ствляющую управляющие воздействия на двигатель (контакторы - К) (рис. 1).

Управляющую часть можно подразделить на две составляющие: Р 1 - формирующую общие команды на движение механизма (М) согласно технологическому режиму его работы (верхний уровень управления), и Р2 - формирующую необходимое качество дви­жения (нижний уровень управления). Функционально разделен­ные части Р 1 и Р 2 конструктивно могут быть как разделены, так и объединены в виде единого управляющего устройства, например, единой панели управления.

Рисунок 1 – Управляющая и исполнительная части РКСУ

Через двигатели (Д) РКСУ управляют движением рабочего органа (РО) производственной установки с определенным тех­нологическим назначением. В разных установках РКСУ выполня­ют различные технологические задачи - перемещение грузов, подачу воды, воздуха, смазки, повороты регулирующих венти­лей и задвижек и т.п.

Однако для выполнения разных технологических задач требу­ется набор некоторых одинаковых операций. К ним относятся так называемые типовые функции. В выполнении одной такой функции участвует не вся РКСУ, а только ее часть - типовой узел. Таким образом, в составе РКСУ всегда будут присутствовать те или иные типовые узлы. Кроме них для решения конкретной технологической задачи требуются дополнительные, нетиповые, узлы, например, узел, формирующий программу технологического цикла работы уста­новки, узел защиты рабочего органа от пробуксовки приводно­го шкива, превышения скорости и т.п.

Наиболее полную информацию о РКСУ управления дает так называемая принципиальная схема. В ней приводятся все элемен­ты системы управления, изображенные и обозначенные в соот­ветствии со стандартом, отображены все электрические соедине­ния элементов. Допускается изображение какого-либо узла без раскрытия его внутреннего содержания, т. е. с показом только его электрических входов и выходов для соединения с другими узла­ми и источниками питания. При этом указываются наименование типового узла и источник информации о нем. Если узел не стан­дартный, то его схема должна быть дополнительно приведена как приложение к принципиальной схеме. Контакты одного и того же аппарата разнесены в принципиальной схеме по разным цепям, которые этими контактами коммутируются. Схема не дает пространствен­ного расположения аппаратуры, по ней затруднительно выпол­нить монтаж электрических соединений аппаратов. Поэтому до­полнительно к принципиальной схеме в проектной документа­ции дается схема электрических соединений с изображением аппаратов в собранном виде и со­единяющих их электропроводов.

Важнейшей типовой функцией, возлагаемой на РКСУ, явля­ется защита электрической и механической частей электроприво­да от аварийных режимов. Задача узла защиты - отключить двига­тель от источника питания и остановить рабочий орган производ­ственной машины.

Аварийными режимами в электрических цепях двигателя могут быть: короткие замыкания, кратковременные и длительные перегрузки по току двигателя, перебои в электроснаб­жении, недопустимое снижение напряжения сети. Аварийная па­уза в электроснабжении может привести после возобновления электроснабжения к самозапуску двигателя и не контролируемо­му оператором движению рабочего органа. Для исключения само­запуска используется так называемая нулевая защита (нулевая блокировка), осуществляемая с помощью кнопки управления с самовозвратом или командоконтроллера с нулевым замыкающим контактом. При недопустимом уровне снижения напряжения для номинально загруженных асинхронных и синхронных двигателей возникают токовые перегрузки. Кроме того, из-за разных коэф­фициентов возврата аппаратов управления нарушается правиль­ная работа РКСУ. Защита от недопустимого уровня снижения на­пряжения выполняется с помощью реле напряжения с высоким коэффициентом возврата.

Аварийными режимами для механической части электропри­вода могут быть: превышение допустимого момента в механиче­ской передаче (заклинивание механизма); расцепление рабочего органа (РО) с валом двигателя; превышение допустимой скоро­сти двигателя или РО; выход РО за пределы зоны допустимых перемещений. Наиболее опасным является расцепление РО с ва­лом двигателя в пассажирских подъемно-транспортных установ­ках с активным моментом нагрузки (лифты, канатные дороги, эскалаторы), когда возможен наезд с большой скоростью РО на жесткую преграду. Защита от такого аварийного режима выполня­ется установкой тормозной системы непосредственно на РО.

Контрольные вопросы для закрепления изученного материала:

1. Для какого типа двигателя наиболее легко реализуется автоматизированная система управле-

ния?

2. В функциях каких элетрических величин может быть осуществлён автоматический пуск и

дальнейшее управление электроприводом?

3. Что понимают под термином «Релейно-контакторные системы управления»? Автоматизация

каких операций обычно входит в задачу РКСУ?

4. Что необходимо отнести к достоинствам и недостаткам РКСУ?

5. Перечислите возможные аварийные режимы в электрических цепях двигателя.

6. Перечислите возможные аварийные режимы для механической части электропри­вода.

Источники для дополнительного изучения материала лекции:

1. Петренко Ю.Н.Системы автоматизированного управления електроприводами – Минск: Новое

знание, 2004 г., стр. 14 - 15.

2. Терехов В. М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов – М.: Академия, 2005 г.,

стр. 11 - 23.

3. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода – М.; Энергоатомиздат, 1981 г.,

стр. 394 - 395.

4