Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электронный учебник Наладка ЭиЭМО.docx
Скачиваний:
380
Добавлен:
18.07.2019
Размер:
56.51 Mб
Скачать

Урок 35

Тема 5.1: Наладка нерегулируемых электроприводов с ад

Пуск АД с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности на напряжение до 1000В осуществляется прямым подключением обмотки статора на напряжение питающей сети. Такое подключение осуществляется контактами контакторов, как показано на рис. 8.9. Команды на пуск и остановку двигателя подаются кнопками управления SB2 и SB1. Для этого могут применяться и другие командные устройства. Схемы управления подключаются непосредственно к питающей сети или через трансформатор, осуществляющий потенциальное разделение цепей управления и снижающий напряжение цепи управления.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а также синхронные двигатели, имеющие на роторе короткозамкнутую пусковую обмотку, большой мощности при маломощных питающих сетях пускаются с ограничением пусковых токов и моментов двигателей.

Для этой цели используется пуск при снижении напряжения на статорах двигателей путем включения в статорную цепь на время пуска дополнительных резисторов, реакторов или автотрансформаторов. Узлы схем с резисторами R и реакторами L приведены соответственно на рис. 8.10 а, б. По управлению схемы идентичны. Пониженное напряжение на статор двигателя подается включением контактора КМ2, а в конце пуска контактором КМ1 шунтируются резисторы или реакторы и на статор подается полное напряжение. Контактор КМ2 выключается. Эти схемы используются при пусках с низкими пусковыми моментами, так как момент двигателя в них при пуске, если пренебречь током намагничивания, снижается пропорционально квадрату отношения токов в принятой схеме и в схеме при прямом пуске

где Мпс, IПС - сниженные значения пусковых момента и тока двигателя в схеме с резисторами и реакторами;

Мпп, IПП - значения пусковых момента и тока в схеме при прямом пуске;

К - кратность снижения пускового тока.

Узел схемы с автотрансформатором TR приведен на рис. 8.10 е. При управлении пуском сначала включаются контакторы КМ2 и КМЗ и на статор двигателя через ав тотрансформатор подается пониженное напряжение, а в конце пуска контакторы КМЗ и КМ2 отключаются, а контактор КМ 1 включается и на статоре двигателя оказывается полное напряжение питающей сети. Схема используется при пусках двигателей с высокими пусковыми моментами, так как в этой схеме момент двигателя при пуске снижается пропорционально первой степени отношения токов.

Примерные электромеханические характеристики двигателей при пуске с резисторами или реакторами (кривая 2), с автотрансформатором (кривая 3) и при прямом пуске (кривая 1) показаны на рис. 8.10 г.

Схема с автотрансформатором может использоваться для осуществления комбинированного автотрансформаторно-реакторного пуска, при котором момент двигателя изменяется согласно рис. 8.10 г сначала по характеристике 3, а затем 2 и в конце пуска при подаче полного напряжения - по характеристике 1. Для этого сначала включаются контакторы КМ2 и КМЗ (см. рис. 8.10 в) и на статор подается пониженное напряжение через автотрансформатор, затем контактор КМЗ выключается и пуск продолжается с реакторами, в качестве которых используются обмотки автотрансформатора, рассчитанные на этот режим. В конце пуска включается контактор КМ1 и полное напряжение сети подается на статор двигателя, а контактор КМ2 включается.

1. Наладка нереверсивного электропривода без торможения. Прямой пуск двигателя сопровождается значительными бросками тока (до 6-7-кратного по отношению к номинальному току двигателя). Максимальные реле и автоматические выключатели должны быть отстроены от пусковых токов.

При наладке электропривода первый запуск осуществляют без включения контактора КМ1. При этом измеряют время спадания тока двигателя до установившегося значения. Уставку времени задержки включения контактора КМ 1 устанавливают равной измеренному времени и затем производят проверку работы электропривода по полной схеме.

2. Наладка реверсивного электропривода с торможением. По схеме рис. 8.11, аналогичной схеме станции управления ПУ5522, осуществляются пуск привода в выбранном ключом направлении, динамическое торможение двигателя с наложением механического тормоза при установке ключа SA в нейтральное положение, торможение двигателя противовключением с последующим разгоном в обратном исходному направлении при переводе ключа из одного крайнего положения в другое. Конечные выключатели SQ1 и SQ2 ограничивают ход механизма в крайних положениях. Блокировочное реле KB в этой схеме обеспечивает прерывание динамического торможения и повторное подключение двигателя к сети, если ключом SA выбрано определенное направление вращения двигателя до окончания динамического торможения. Реле KB должно надежно втягиваться через последовательно включенную с ним катушку контактора (КМ2 или КМЗ). Выдержка времени этого реле при отпадании должна быть на 20-30% больше времени включения одного контактора, т.е. 0,2- 0,3 с, и ее необходимо настраивать в реальной схеме (без подачи силового напряжения на двигатель). При этом искусственно замыкают контакты реле КТ2 в цепи катушки контактора КМ4 и подают напряжение на схему. В нейтральном положении SA контактор КМ4 включится. При повороте ключа SA в любое положение должно включиться реле KB и своим размыкающим контактом отключить контактор КМ4, который в свою очередь своим размыкающим контактом включит избранный ключом контактор направления (КМ2 или КМЗ) и зашунтирует катушку КВ. За время отпадания KB должен включиться контактор направления. Это время должно быть минимально возможным, чтобы не задерживалось повторное подключение динамического торможения.

Сопротивление резистора динамического торможения R выбирают при опробовании электропривода с механизмом в соответствии с требуемой по технологии интенсивности торможения. Ток динамического торможения может достигать 3-4-кратного значения номинального тока двигателя.

Реле защиты цепи динамического торможения от коротких замыканий КА2 отстраивают при этом от срабатывания при установленном токе динамического торможения. Выдержку времени реле КТ2 длительности динамического торможения устанавливают после выбора необходимого сопротивления резистора R чуть больше фактического времени торможения привода от номинальной частоты вращения до полной остановки.

Защиты силовой цепи от коротких замыканий и двигателя от перегрузки обеспечиваются в рассматриваемом электроприводе автоматическим выключателем Q.

Ток уставки электромагнитного расцепителя автомата для АД с короткозамкнутым ротором выбирается из условия

В том случае, когда максимально-токовая защита АД с короткозамкнутым ротором осуществляется предохранителями, ток плавкой вставки определяется: при нормальном пуске с временем пуска, меньшим 5 с,

при тяжелом пуске с временем превышающим 5 с,

Ток теплового расцепителя автомата должен быть на 20-30% выше номинального тока двигателя; максимальный расцепитель отстраивают от срабатывания при токах противовключения двигателя при опробовании привода. Реле КА1, защищающее двигатель от перегрузки, настраивают до опробования электропривода на срабатывание при токе, равном 2,5-кратному номинальному току двигателя. Реле КТ1 настраивают при опробовании привода по фактическому времени реверса привода от номинальной до номинальной частоты вращения.

При управлении моментом при торможении противовключением АД с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 8.12.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1-0,2) ωуст Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 8.12 а) и в нереверсивной (рис. 8.12 б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

3. Электроприводы с фазным управлением. В этих электроприводах сравнительно простыми средствами осуществляются: пуск в заданном направлении с ограничением тока статора или ударных моментов; динамическое или двухтоковое торможение до полной остановки; реверс с ограничением тока статора или ударных моментов; работа на пониженной частоте вращения в случае небольшой продолжительности или при вентиляторном характере момента сопротивления; шаговый режим для установочных перемещений.

Состав электропривода. АД подключается к сети через тиристорную станцию управления. Простейшие тиристор-ные пускатели и станции управления (например, серий ПТ, ТСУ, КТСУ) обеспечивают бесконтактные пуск, торможение, реверс, некоторые логические операции, блокировки и защиты электропривода. Другой разновидностью являются станции управления, которые дополнительно обеспечивают возможность регулирования скорости (например, серии ТСУР). В этом случае в составе электропривода предусматривается тахогенератор, осуществляющий отрицательную обратную связь по скорости.

Тиристорная станция управления. Силовой блок тири-сторной станции управления содержит от двух до пяти пар встречно-параллельно включенных тиристоров, которые подключают обмотки статора асинхронного двигателя к сети переменного тока. Наиболее распространенная схема соединения тиристоров приведена на рис. 8.13. При открытых тиристорах VS1- VS6 магнитное поле двигатели вращается в прямом направлении «вперед»; если открыты тиристоры VS5-VS10, то магнитное поле двигателя вращается в обратном направлении «назад». Тиристоры VS2, VS10 и VS3, VS7 обеспечивают питание статора постоянным током в режиме динамического торможения.

Регулирование первой гармоники подводимого к статору напряжения осуществляется изменением угла управления α, определяющего фазу открывания тиристоров. Угловая скорость магнитного поля при этом остается неизменной. Так как электромагнитный момент асинхронного двигателя при каждом значении угловой скорости V пропорционален квадрату напряжения первой гармоники, то введение обратной связи по частоте вращения, воздействующей на угол управления, позволяет поддерживать заданную частоту вращения двигателя. К.п.д. привода не превышает относительной скорости V. Поэтому длительная работа привода на пониженной частоте вращения при больших моментах нагрузки не допустима по условиям нагревания.

Используя тиристоры силовой цепи (рис. 8.13), можно обеспечить подачу в цепь статора постоянного тока и осуществить тем самым режим динамического торможения АД. На рис. 8.14 показаны тиристоры, на которые при осуществлении динамического торможения подаются импульсы управления. На остальные тиристоры управляющие импульсы не подаются. Поэтому такие тиристоры не влияют на работу схемы, и их можно исключить из рассмотрения. На рис. 8.14 представлена схема, составленная из схемы рис. 8.13 о таким образом, что закрытые тиристоры не изображены. Из схемы рис. 8.14 ясно видно, что включенные тиристоры образуют однофазный управляемый мост, с помощью которого по двум обмоткам статора АД протекает постоянный ток IП, что и определяет режим динамического торможения.

Наладка электропривода. Наладочные работы электропривода с тиристорной станцией управления содержат ряд определенных операций.

Вначале выполняют проверку на функционирование всей системы управления без силовой части путем контроля правильности фазировки, наличия и диапазона сдвига отпирающих импульсов тиристоров при управлении от устройства задания частоты вращения (скорости) АД.

Далее при заторможенном АД проводится настройка токоограничения (ограничения тока статора в переходных режимах).

Затем настраиваются защиты от перегрузок по току и коротких замыканий. Обе защиты должны быть настроены так, чтобы в наиболее тяжелых режимах (пуск, реверс) они не срабатывали.

После настройки защит и токоограничения производят пробный пуск при отключенной обратной связи по частоте вращения. При этом проверяют функционирование тиристорной станции управления и полярность обратной связи по частоте вращения. Затем устанавливают минимальный коэффициент усиления усилителя разности напряжений тахогенератора и устройства задания частоты вращения и замыкают контур регулирования скорости. Плавно повышая коэффициент усиления усилителя, добиваются требуемой жесткости механических характеристик при удовлетворительном качестве протекания переходных процессов.

Для выполнения поверочных расчетов пусковых резисторов в цепях статора и ротора необходимо задаться допустимыми величинами пускового тока или момента, которые определяют точку короткого замыкания (пуска) АД на его искусственной механической характеристике.

Для вычисления искомых значений активных и индуктивных сопротивлений, вводимых в цепь статора для получения заданного значения пускового тока или момента, вводят понятие полного комплексного сопротивления короткого замыкания Zk, соответсвующего моменту пуска АД

где U1H0M - номинальное напряжение обмотки статора;

I1ПП - пусковой ток АД по его естественной характеристике.

Активное R и реактивное Хк сопротивления короткого замыкания определяются по следующим формулам

где cos φН - коэффициент мощности АД в момент его пуска.

Тогда для получения заданных кратностей пусковых тока α = I1ПИ / I1ПЕ или момента μ = М1ПП / М1ПЕ (I1ПИ и I1ПЕ, М1ПП и М1ПЕ) - соответственно пусковые токи и моменты АД при включении добавочного резистора и без него) требуемое сопротивление добавочного резистора или индуктивности (реактора) определяется из следующих выражений

Пусковые сопротивления АД с фазным ротором удобно определять путем подбора универсальных механических характеристик из семейства двигателей с критическим моментом, равным трехкратному номинального.

При пуске АД с фазным ротором пусковые токи ограничиваются резисторами, включенными в цепь ротора. Напряжение на обмотку статора подается контакторами, как показано на рис. 8.15.

При использовании трехфазных контакторов переменного тока применяется один контактор, а при использовании однополюсных или двухполюсных контакторов постоянного тока применяются соответственно три или два контактора. Пуск производится с примерно постояннымзначением пускового момента, что обеспечивается отключением ступеней пускового резистора при спадании момента двигателя до значения момента переключения Мпер. Отключение ступеней пускового резистора производится замыканием контактов контакторов ускорения КМ2-КМ4 при трехступенчатом пусковом резисторе Rl, R2 и R3. Число ступеней пускового резистора выбирается в зависимости от требований поддержания постоянства пускового момента двигателя и от моментов статической нагрузки. Приведенная на рис. 8.15 схема включения пусковых резисторов и контактов контакторов ускорения применяется для двигателей с номинальным током ротора, не превышающим 900 А. Наибольшее распространение получила схема с двумя контактами контакторов ускорения, как наиболее простая. При токе в роторе более 900 А применяются две и более параллельных цепочек пусковых резисторов.

Управление моментом при пуске АД с фазным ротором осуществляется по программе с заданием времени. В схеме управления используются электромагнитные реле времени постоянного тока серии РЭВ810 или РЭВ80. При редких пусках двигателя и использовании трехфазных контакторов переменного тока применяется схема управления, приведенная на рис. 8.16, где питание реле ускорения осуществляется от полупроводникового выпрямителя V. При частых пусках АД в схеме используются контакторы с управлением на постоянном токе, имеющие значительно большее число срабатываний. В этом случае применяется аналогичная схема управления, которая подключается к общему выпрямителю или к сети постоянного тока, если она имеется. Настройкой реле ускорения обеспечивается постоянство моментов переключения

Ml и M2, как показано на рис. 8.4. Команды управления на начало пуска или останова АД могут подаваться как от кнопок управления, так и от командоконтроллеров, ключей управления или других управляющих устройств.

1. Электропривод с регулированием частоты вращения. По схеме рис. 8.17, аналогичной схеме станции управления ПУ6421, обеспечивается длительная работа привода на трех частотах вращения (в зависимости от положения командоконтроллера SA), пуск привода с ускорением, наложение механического тормоза при установке SA в нейтральное положение и противовключение двигателя. Сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 в роторных цепях двигателя выбирают в зависимости от требований технологии: если основным по технологии является работа привода на пониженных частотах вращения, то значения резисторов определяются требуемыми механическими характеристиками; если по технологии требуется в основном работа на максимальной частоте вращения, то значения резисторов и выдержки времени реле КТ1, КТ2 выбирают из условий обеспечения необходимых токов переключения.

Если привод имеет большие маховые массы (а в основном только для таких электроприводов может быть важным обеспечение минимального времени пуска и реверса), то значения резисторов в роторных цепях и выдержки времени реле ускорения КТ1, КТ2 можно настраивать, контролируя ток статора по амперметру. При правильном выборе числа ступеней пусковых резисторов и выдержек времени реле ускорения токи при переключениях на всех ступенях будут одинаковыми.

Реле KV настраивают так, чтобы оно надежно втягивалось при реверсе с частоты вращения, соответствующей второй ступени ускорения (КМ7 включен, КМ8 отключен), и отпадало при реверсировании в момент остановки двигателя (100% номинального напряжения ротора). Для облегчения настройки реле служит резистор R4.

Реле КА1-КАЗ отстраивают от срабатывания при токах пуска и реверса привода.

2. Электропривод по схеме электрического вала. Механизмы, имеющие электропривод по схеме электрического вала (упрощенная схема на рис. 8.18), обычно не допускают раздельную работу двигателей. Поэтому для настройки электрического вала двигатели следует отсоединить от механизма. Вначале поочередно проверяют направление вращения обоих двигателей при замыкании их роторов на имеющиеся роторные резисторы R, а также проверяют с мощью фазоуказателя чередование фаз в роторе. Направление вращения двигателей и чередование фаз в роторе должны быть одинаковыми. Затем один из двигателей соединяют с механизмом, надежно затормаживают, после чего собирают схему электрического вала.

После подачи силового напряжения незаторможенный двигатель, сделав несколько оборотов и качания, установится в определенном положении. В этом положении двигатель соединяют с механизмом, растормаживают первый двигатель и производят опробование электрического вала с механизмом. Прочие наладочные работы на таком электроприводе особенностей не имеют.

Для управления моментом при динамическом торможении АД с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные на рис. 8.19, из которых схема рис. 8.19 а применяется при наличии сети постоянного тока, а схема рис. 8.19 б - при отсутствии ее. Реле торможения КТ - постоянного тока, обмотка его в схеме рис. 8.19 а питается от сети постоянного тока, а в схеме рис. 8.19 б- от полупроводникового выпрямителя V2. В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения производится отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде одного контактора КМЗ, команда на отключение которого подается блокировочным контактом линейного контактора КМ 1. Эквивалентное значение постоянного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 8.19 о дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 8.19 б соответствующим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т. Контактор торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 8.19 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения АД с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 8.19 б.

Узел управления АД с фазным ротором в режиме торможения противовключением с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 8.20. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 8.20 а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 8.20 б.

При пуске двигателя реле противовключения KV не включается и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск. В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 8.20 а) или остановку (рис. 8.20 б) скольжение АД повышается и происходит включение реле K.V. Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R2 в ротор двигателя. В конце процесса торможения при скорости АД, близкой к нулю и составляющей примерно 10-20% установившейся начальной скорости ωПЕР = (0,1 0,2) ωУСТ, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование АД в реверсивной схеме (рис. 8.20 а) или команду на остановку АД в нереверсивной схеме (рис. 8.20 б).

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Для АД с фазным ротором, у которых пусковой ток (IП) обычно IП=2IН0М дв, выбор плавкой вставки для защиты двигателя от коротких замыканий производится по отношению к номинальному току двигателя.

Уставка электромагнитного расцепителя автоматического выключателя выбирается из условия