Principes van automatische start- en stopregeling van elektromotoren

Het artikel gaat over relais-magneetschakelaarschema's voor het automatiseren van het starten, omkeren en stoppen van inductiemotoren met een faserotor en gelijkstroommotoren.

Overweeg de schema's voor het inschakelen van de startweerstanden en de contacten van de schakelaars KM3, KM4, KM5 die ze besturen bij het starten gewonden rotor inductiemotor (AD met f.R.) En Onafhankelijk opgewekte gelijkstroommotor DPT NV (afb. 1). Deze schema's voorzien in dynamisch remmen (Fig. 1, a) en tegengesteld remmen (Fig. 1, b).

Bij het starten van een DPT NV- of IM-reostaat met een faserotor, wordt het afwisselend sluiten (kortsluiting) van de fasen van de startweerstand R1, R2, R3 automatisch uitgevoerd met behulp van de contacten van de schakelaars KM3, KM4, KM5, die kunnen zijn gecontroleerd door drie manieren:

• door tijdsintervallen dt1, dt2, dt3 (Fig. 2) te tellen, waarvoor tijdrelais worden gebruikt (tijdmanagement);

• door het toerental van de elektromotor te bewaken of EMV (snelheidscontrole).Als EMF-sensoren worden spanningsrelais of magneetschakelaars gebruikt die rechtstreeks via reostaten zijn aangesloten;

• het gebruik van stroomsensoren (stroomrelais instelbaar voor een retourstroom gelijk aan Imin) die een commandopuls geven wanneer de anker(rotor)stroom tijdens het startproces afneemt tot de waarde van Imin (regeling van het stroomprincipe).

Overweeg de mechanische kenmerken van een DC-motor (DCM) (Fig. 1) (voor een inductiemotor (IM) is het hetzelfde als u het bedieningsgedeelte van de mechanische karakteristiek gebruikt) tijdens starten en stoppen, evenals de curven van snelheid, koppel (stroom) versus tijd.

Rijst. 1. Schema's voor het inschakelen van de startweerstanden van een inductiemotor met een faserotor (a) en een gelijkstroommotor met onafhankelijke bekrachtiging (b)

Rijst. 2. Start- en stopkarakteristieken (a) en DPT-afhankelijkheden (b)

Starten van de elektromotor (contacten KM1 zijn gesloten (fig. 1)).

Als er spanning op staat, is de stroom (koppel) in de motor gelijk aan I1 (M1) (punt A) en versnelt de motor met aanloopweerstand (R1 + R2 + R3).

Naarmate de versnelling vordert, neemt de stroom af en bij stroom I2 (punt B) wordt R1 kortgesloten, de stroom neemt toe tot de waarde I1 (punt C) enzovoort.

Op punt F, bij stroom I2, wordt de laatste trap van de startreostaat kortgesloten en bereikt de elektromotor zijn natuurlijke karakteristiek (punt G). Versnelling vindt plaats naar (punt H) wat overeenkomt met stroom Ic (afhankelijk van de belasting). Als R1 niet is kortgesloten op punt B, zal de motor versnellen naar punt B' en een constante snelheid hebben.

Dynamisch remmen (open KM1, gesloten KM7) totdat de elektromotor naar punt K gaat, wat overeenkomt met het moment (stroom) en de waarde ervan hangt af van de weerstand Rtd.

Remmen door weerstand (KM1 open, KM2 dicht) terwijl de elektromotor naar punt L gaat en zeer snel begint te vertragen met weerstand (R1 + R2 + R3 + Rtp).

De helling van deze karakteristiek, en dus de waarde, is gelijk (parallel) aan de beginkarakteristiek met de weerstand (R1 + R2 + R3 + Rtp).

Op punt N is een kortsluiting Rtp vereist, de elektromotor gaat naar punt P en versnelt in de tegenovergestelde richting. Als Rtp niet wordt kortgesloten op punt N, zal de motor versnellen naar punt N' en met die snelheid draaien.

Automatische besturingsschema's voor het starten van DPT

Regeling als functie van de tijd (Fig. 3) Meestal worden elektromagnetische tijdrelais gebruikt als tijdrelais in EP-circuits. Ze zijn ingesteld om rekening te houden met de vooraf ingestelde tijdvertragingen dt1, dt2,…. Elk tijdrelais moet een overeenkomstige vermogensmagneetschakelaar bevatten.

Rijst. 3. Schema van automatische start van DPT als functie van de tijd

Regeling als een functie van snelheid (meestal gebruikt voor dynamisch remmen en tegengesteld remmen) Dit principe van regelautomatisering omvat het gebruik van relais die direct of indirect de snelheid van de elektromotor regelen: voor gelijkstroommotoren wordt de emf van het anker gemeten, voor asynchrone en synchrone elektromotoren wordt de EMF of stroomfrequentie gemeten.

Het gebruik van apparaten die de snelheid direct meten (snelheidsregelrelais (RCC) op een complex apparaat) bemoeilijkt het installatie- en regelcircuit.RKS wordt vaker gebruikt voor rembesturing om de elektromotor los te koppelen van het net met een snelheid die bijna nul is. Indirecte methoden worden vaker gebruikt.

Bij constante magnetische flux is de armatuur-emf van de DPT recht evenredig met de snelheid. Daarom kan de spoel van het spanningsrelais rechtstreeks op de ankerklemmen worden aangesloten. De ankerklemspanning Uy verschilt echter van Eya in de grootte van de spanningsval over de ankerwikkeling.

In dit geval zijn er twee opties mogelijk:

• het gebruik van spanningsrelais KV, die kunnen worden aangepast aan verschillende bedieningsspanningen (Fig. 4, a);
• met behulp van KM-magneetschakelaars die zijn aangesloten via startweerstanden (Fig. 4, b). De sluitcontacten van de KV1, KV2 relais leveren spanning aan de spoelen van de vermogensmagneetschakelaars KM2, KM3.

Rijst. 4. Voedingscircuits voor aansluiting van DPT met spanningsrelais (a) en schakelaars (b) als DCS

Rijst. 5. Elektrisch circuit (a) en stuurcircuit (b) DPT met snelheidsafhankelijke startautomatisering. Stippellijnen tonen het circuit wanneer spanningsrelais KV1, KV2 worden gebruikt om de spanning te meten.

Controle in de huidige functie. Dit besturingsprincipe wordt geïmplementeerd met behulp van onderstroomrelais, die de vermogensschakelaars inschakelen wanneer de stroom de waarde I1 bereikt (Fig. 6, b). Het wordt meestal gebruikt om op te starten met een verhoogde snelheid met een verzwakking van de magnetische flux.

Rijst. 6. Aansluitschema (a) en afhankelijkheid van Ф, Ia = f (t) (b) bij het starten van een gelijkstroommotor afhankelijk van de stroom

Bij inschakelstroom (Rp2 is kortgesloten) wordt het KA-relais bekrachtigd en wordt stroom toegevoerd aan spoel KM4 via het KA-contact.Wanneer de ankerstroom afneemt tot de tegenstroom, sluit de schakelaar KM4 en neemt de magnetische flux af (Rreg wordt geïntroduceerd in het LOB-veldwikkelcircuit). In dit geval begint de ankerstroom toe te nemen (de veranderingssnelheid van de ankerstroom is hoger dan de veranderingssnelheid van de magnetische flux).

Wanneer Iya = Iav op punt t1 wordt bereikt, worden de relais KA en KM4 geactiveerd en wordt Rreg gemanipuleerd. Het proces van het verhogen van de flux en het verlagen van Ia zal beginnen op tijd t2 wanneer het ruimtevaartuig en KM4 uitschakelen. Met al deze afkoopsommen gaan M>Ms en de elektromotor accelereren. Het startproces eindigt wanneer de grootte van de magnetische flux de ingestelde waarde nadert die wordt bepaald door de introductie van de weerstand Rreg in het circuit van de excitatiespoel en wanneer, bij de volgende ontkoppeling van KA, KM4, de ankerstroom Iav niet bereikt ( punt ti). Dit regelprincipe wordt vibratie genoemd.

DPT automatisering van de remaansturing

In dit geval gelden dezelfde principes als voor startup-automatisering. Het doel van deze circuits is om de elektromotor los te koppelen van het netwerk met een snelheid gelijk aan of bijna nul. Het is het gemakkelijkst op te lossen met dynamisch remmen, gebruikmakend van de principes van tijd of snelheid (fig. 7).

Rijst. 7. Elektrisch circuit (a) en stuurcircuit (b) dynamisch remmen

Bij het starten drukken we op SB2 en de spanning wordt geleverd aan de spoel KM1, terwijl: de knop SB2 (KM1.2) wordt gemanipuleerd, de spanning wordt toegepast op het anker van de motor (KM1.1), het voedingscircuit KV ( KM1.3 ) wordt geopend.

Bij het stoppen drukken we op SB1 terwijl het anker is losgekoppeld van het netwerk, KM1.3 sluit en het KV-relais wordt geactiveerd (aangezien het op het moment van uitschakelen ongeveer gelijk is aan Uc en afneemt met een afname van de snelheid). Spanning wordt geleverd aan spoel KM2 en RT is verbonden met het anker van de motor. Wanneer de hoeksnelheid bijna nul is, verdwijnt het anker van het KV-relais, wordt KM2 spanningsloos en wordt RT uitgeschakeld. Het KV-relais in deze schakeling moet een zo laag mogelijke terugkoppelingsfactor hebben, omdat alleen dan tot de minimale snelheid kan worden afgeremd.

Wanneer de motor wordt omgekeerd, wordt remmen met tegenschakeling gebruikt en het is de taak van het regelcircuit om een ​​extra weerstandstrap te introduceren wanneer het achteruitcommando wordt gegeven en deze te omzeilen wanneer het motortoerental bijna nul is. Meestal wordt voor deze doeleinden besturing gebruikt als een functie van snelheid (fig. 8).

Rijst. 8. Elektrisch circuit (a), stuurcircuit (b) en remkarakteristieken (c) van achteruit DPT-remmen

Overweeg een circuit zonder een opstartautomatiseringsblok. Laat de elektromotor op natuurlijke wijze «vooruit» lopen (inclusief KM1, acceleratie wordt niet meegerekend).

Door op de SB3-knop te drukken, wordt KM1 uitgeschakeld en wordt KM2 ingeschakeld. De polariteit van de spanning die op het anker wordt toegepast, is omgekeerd. Contacten KM1 en KM3 zijn open, impedantie wordt geïntroduceerd in het ankercircuit. Er verschijnt een inschakelstroom en de motor beweegt naar karakteristiek 2, volgens welke er wordt geremd. Bij een snelheid die bijna nul is, moeten relais KV1 en schakelaar KM3 worden ingeschakeld. De Rpr-trap wordt gemanipuleerd en de versnelling begint in de tegenovergestelde richting volgens kenmerk 3.

Kenmerken van inductiemotor (IM) regelcircuits

1. Inductiesnelheidsregeling (RKS) relais worden vaak gebruikt om remmen (vooral achteruit) te regelen.

2. Voor IM met een gewonden rotor worden KV-spanningsrelais gebruikt, die worden geactiveerd door verschillende waarden van rotor-EMF (Fig. 9). Deze relais worden ingeschakeld via een gelijkrichter om de invloed van de frequentie van de rotorstroom op de inductieve weerstand van de spoelen van het relais zelf uit te sluiten (met een verandering in XL-veranderingen en Iav, Uav), waardoor de retourcoëfficiënt wordt verlaagd en verhoogd de bedrijfszekerheid.

Rijst. 9. Omgekeerd bloeddrukarrestatieschema

Werkingsprincipe: bij een hoge hoeksnelheid van de rotor van de elektromotor is de EMF die in zijn wikkelingen wordt geïnduceerd klein, aangezien E2s = E2k · s, en de slip s is verwaarloosbaar (3-10%). De KV-relaisspanning is niet voldoende om aan het anker te trekken. Omgekeerd (KM1 opent en KM2 sluit) is de draairichting van het magnetische veld in de stator omgekeerd. Het KV-relais werkt, opent het voedingscircuit van de KMP- en KMT-magneetschakelaars en de start-Rп- en rem-Rп-weerstanden worden in het rotorcircuit geïntroduceerd. Bij een snelheid die bijna nul is, schakelt het KV-relais uit, sluit de KMT en versnelt de motor in de tegenovergestelde richting.