§13.4. Релейно-контакторное управление электродвигателями

Назначение релейно-контакторного управления.

Релейно-контакторное управление позволяет осуществить автоматический, дистанционный пуск, изменение частоты вращения, останов, реверсирование, торможение и защиту двигателя. Этот вид управления относится к разомкнутым системам в том смысле, что он не охвачен обратными связями. В результате этого возмущающее воздействие (например, изменение нагрузки на валу двигателя) изменяет заданный режим, т. е. приводит к изменению частоты вращения вала двигателя. Для сложных приводов применяют замкнутые системы, т. е. системы автоматического регулирования, охваченные обратными связями. В таких системах поддерживается заданный режим работы при наличии возмущающих воздействий (изменение нагрузки, напряжения питания и т. д.).

Изображение схем релейно-контакторного управления.

Схемы релейно-контакторного управления вычерчивают как совмещенные или как элементные (развернутые). В совмещенных схемах все элементы аппарата размещают на чертеже так, как они расположены в натуре. Монтажные схемы вычерчивают как совмещенные. Совмещенные схемы громоздки и сложны для чтения. При проектировании электропривода используют развернутые схемы, облегчающие понимание работы установки. На развернутой схеме элементы силовой цепи и управления показаны разнесенными, так же как контакты и обмотки реле. При этом контакты аппаратов изображают в положении, которое соответствует обесточенному состоянию обмоток. В соответствии с этим все контакты делят на нормально открытые, или замыкающие (3), и нормально закрытые, или размыкающие (Р). Когда катушка обесточена, цепь замыкающих контактов разомкнута, а цепь размыкающих контактов замкнута.

Схема управления и защиты асинхронного двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя.

Магнитный пускатель состоит из одного или двух контакторов, смонтированных на общем основании и помещенных в металлический корпус. Пускатели, как правило, снабжают встроенным тепловым реле. Магнитный пускатель с одним контактором называют нереверсивным. С его помощью осуществляют пуск, останов, защиту электродвигателя от самопроизвольных включений и перегрузок. Магнитный пускатель с двумя контакторами называют реверсивным; он помимо перечисленных функций обеспечивает реверсирование двигателя.

Рис 13.8. Схема реверсивного магнитного пускателя

Рассмотрим работу реверсивного магнитного пускателя (рис. 13.8). Пускатель содержит два контактора: один для пуска «вперед» (Вп), другой — для пуска «назад» (Нз). Защита двигателя от токов короткого замыкания осуществляется тремя плавкими предохранителями, а от перегрузок

— двумя тепловыми реле: 1РТ и 2РТ. Обмотки статора двигателя подключают к сети через плавкие предохранители, рабочие контакты Вп или Нз контакторов и нагревательные элементы тепловых реле 1РТ и 2РТ (для двух фаз). Работа схемы при пуске «вперед» происходит так. При нажатии кнопки Вп замыкаются контакты 3, 4 и к обмотке контактора Вп подводится напряжение от зажимов сети Л1—Л3. Контактор Вп срабатывает и замыкающие контакты Вп силовой цепи

замыкаются, подключая обмотку статора к сети. Одновременно замыкающий блок-контакт контактора Вп замыкается и цепь кнопки Вп шунтируется. Таким образом, кнопку Вп можно отпустить. Для останова двигателя необходимо нажать кнопку «Стоп». При этом снимается напряжение с обмотки контактора Вп, в результате чего размыкаются его главные контакты и со статорных обмоток двигателя снимается напряжение. Одновременно размыкаются блок-контакты Вп, шунтирующие кнопку Вп. Так же работает схема и при пуске двигателя «назад» после нажатия кнопки Нз, с той лишь разницей, что срабатывает контактор Нз и последовательность подключения фаз статора становится обратной. Это приводит к изменению направления вращения ротора двигателя. Размыкающие контакты кнопки Вп 1, 2 и кнопки Нз 5, 6 размыкаются раньше, чем соответствующие замыкающие контакты 3, 4 и 7, 8. Это обеспечивает их взаимную блокировку и не позволяет подавать напряжение на обмотки контакторов Вп и Нз одновременно.

Карточка №13.4 (254)

Схема управления и защиты асинхронного двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя

Схема автоматического пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами.

Рассмотрим работу схемы рис. 13.9. Обмотки статора двигателя присоединены к сети через замыкающие контакты линейного контактора ЛК. К обмоткам ротора подключены три одинаковых резистора, соединенных звездой. Схема управления пуском состоит из реле ускорения 1У и 2У, токовых реле ускорения 1РТ и 2РТ и реле времени РВ.

Рис. 13.9. Схема автоматического пуска асинхронного

двигателя с контактными кольцами

При нажатии на кнопку «Пуск» к контактору ЛК подводится напряжение сети, контактор срабатывает, его главные контакты ЛК и блок-контакты БК замыкаются. В результате к обмоткам статора подводится напряжение, а кнопка «Пуск» оказывает заблокированной. В фазных обмотках ротора двигателя возникают ЭДС и ток, а ротор начинает вращаться. Под действием тока ротора, проходящего через сопротивление R1+R2 и обмотки реле 1РТ и 1РТ, эти реле срабатывают и размыкают свои контакты 1РТ и 1РТ. Одновременно с подачей напряжения на статор двигателя подается питание на обмотку реле времени РВ, которое замыкает свои контакты спустя некоторое время после размыкания контакторов 1РТ и 2РТ, готовя цепь для подключения обмоток реле ускорения 1У и 2У. По мере увеличения частоты вращения ротора его фазный ток уменьшается и достигает тока отпускания реле 1PT, которое замыкает свои контакты, и к обмотке реле 1У подводится напряжение. Реле 1У срабатывает и замыкает свои главные контакты 1У, шунтирующие сопротивления. В результате ток в роторе увеличивается скачком и реле 2РТ продолжает удерживать свои контакты в разомкнутом состоянии. Блок-контакты 1У блокируют цепь контактов реле 1РТ. Частота вращения ротора продолжает нарастать и ток в роторе уменьшается, достигая тока отпускания реле 2РТ. Контакты реле 2РТ замыкаются и на обмотку реле 2У подается напряжение. Последнее срабатывает, замыкая свои контакты 2У, которые шунтируют резисторы R2. Блок-контакты 2У замыкаются, блокируя контакты реле 2РТ.

Рассмотренная последовательность работы схемы обеспечивает плавный разгон двигателя.

Карточка № 13.5 (211).

Схема автоматического пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами

ЭЛЕКТРОНИКА ГЛАВА 14 ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ

§14.1. Общие сведения

Электронные лампы входят в группу приборов, которые называются электровакуумными. Электровакуумные приборы — это электронные приборы, в которых проводимость

осуществляется посредством электронов или ионов, движущихся между электродами через вакуум или газ.

Электровакуумные приборы подразделяют на электронные и ионные. В электронных приборах, к которым относятся электронные лампы, прохождение электрического тока осуществляется только за счет свободных электронов, в ионных — как за счет свободных электронов, так и за счет ионов.

Электронные лампы применяют в выпрямительных, усилительных и генераторных устройствах, а также в автоматике, вычислительной и измерительной технике. В настоящее время

масштабы применения электронных ламп ограничены в связи с бурным развитием полупроводниковой техники и особенно микроэлектроники. Однако при больших частотах и мощностях электронные лампы еще находят широкое применение.

Во всех электронных лампах источником свободных электронов является специальный электрод, называемый катодом. Катод испускает электроны за счет явления электронной эмиссии.

§ 14.2. Электронная эмиссия

Металлы характеризуются наличием большого количества свободных электронов, которые беспорядочно перемещаются в междуатомном пространстве. При обычных условиях только отдельные электроны выходят из металла, преодолевая притягивающее действие его положительно заряженных ионов. В результате на поверхности металла формируется двойной электрический слой (рис. 14.1). Этот слой образует электрическое поле, препятствующее дальнейшему выходу электронов из металла. Разность потенциалов в этом поле между электрическими слоями называют потенциальным барьером.

Рис. 14.1. Двойной электрический слой на поверхности

металла

Для преодоления этого барьера электроны металла должны получить извне определенную энергию, равную работе, которую надо совершить, чтобы преодолеть потенциальный барьер. Эта работа называется работой выхода и обозначается Wa. Отношение работы выхода к заряду электрона называется потенциалом выхода ϕa=Wa/q0.

Существуют различные способы сообщения дополнительной энергии электронам металла и в зависимости от этого различные виды электронной эмиссии. Остановимся на двух: термоэлектронной и вторичной.

Термоэлектронной эмиссией называют явление испускания электронов нагретым металлом (катодом). При нагревании катода скорости хаотического движения электронов увеличиваются, что приводит к возрастанию их кинетической энергии. В результате число электронов, выходящих из металла, увеличивается. Эти электроны скапливаются около катода за счет притягивающего действия положительных ионов металла. Таким образом, вокруг катода образуется электронное облако, внутри которого электроны перемещаются в различных направлениях. При этом определенная часть их возвращается обратно на катод. С увеличением числа вышедших электронов плотность облака растет и дальнейший выход их затрудняется, а число возвращающихся на катод электронов увеличивается до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие: число вышедших электронов окажется равным числу возвратившихся. Плотность электронного облака (объемного заряда) зависит от температуры катода. Если на электронное