Описание работы релейно-контакторной схемы

Лабораторная работа №5

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПУСКА, ТОРМОЖЕНИЯ И РЕВЕРСА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ФУНКЦИИ ЭДС

 

Цель работы: изучение релейно-контакторной схемы управления пуска, торможения и реверса ДПТ параллельного возбуждения в функции ЭДС.

 

Основные теоретические положения

 

В релейно-контакторных схемах управления электроприводами по­стоянного тока в функции скорости используются реле напряжения, ка­тушки которых подключают параллельно якорю двигателя. По мере разго­на ЭДС якоря возрастает в соответствии с выражением и реле на­пряжения последовательно срабатывают при определенных напряжениях и подают сигналы на включение силовых аппаратов.

 

Построение пусковых и тормозных характеристик

 

Построение пусковых и тормозных характеристик рассмотрим на примере.

Пример. ДПТ параллельного возбуждения с параметрами Р_Н = 75 кВт, U_Н = 220 В, I_H = 380 А, n_H = 900 об/мин, используется для автоматизации пуска, реверса и торможения в функции ЭДС (рис. 47).

Для данного двигателя необходимо:

1) рассчитать и построить естественную механическую характери­стику;

2) рассчитать и построить две искусственные характеристики и ха­рактеристику торможения противовключением;

3) рассчитать пусковые и тормозные сопротивления;

4) определить, при каком напряжении происходит срабатывание реле KV1,KV2 и KV3.

Решение

1. Построение естественной механической характеристики.

Рассчитаем вспомогательный КПД двигателя

Сопротивление обмотки якоря

Ом.

Частота вращения идеального холостого хода, считая, что I_Я = I_Н

об/мин.

Номинальный момент электродвигателя

Нм.

 

Рис. 47. Исследуемая схема

 

Естественную характеристику строим по двум точкам (рис. 48)

т.А n_(A)=n₀=950 о6/мин, M_(А)=0;

т.В n_(B)=n_H=900 о6/мин, M_(B)=M_H=800 Н м.

Рис. 48. Пусковая диаграмма

2. Построение искусственных и тормозной характеристик.

Для построения искусственных характеристик задаемся:

а)наибольшим моментом М₁=(2–2,5)M_Н;

б)моментом М₂=(l–1,2)M_С, при котором происходит шунтирование пусковых сопротивлений.

Пусть: M₁=2,5М_Н=2,5 800=2000 Н м,

М₂=0,94М_Н=0,94 800=750 Н м.

Момент М₂ подбирается графически, в зависимости от мощности электродвигателя и числа пусковых ступеней.

Через точки, соответствующие моментам М₁, и М₂, проводим линии, перпендикулярные оси моментов. Соединяем точки 1 и А. Получаем первую искусственную характеристику, по которой разгоняется двигатель с пусковым сопротивлением R₁+R₂. В точке 2 срабатывает реле KV1 и закорачивается сопротивление R₁. Двигатель “переходит” в точку 3 и разгоняется по второй искусственной характеристике. В точке 4 срабатывает реле KV2, закорачивающее пусковое сопротивление R₂ и двигатель выходит на естественную характеристику в точке 5. Если при построении пусковой диаграммы не попадаем в точку 5, то необходимо изменить значение М₂ независимо от предварительного расчета.

3. Расчет сопротивлений.

Рассчитаем номинальное сопротивление двигателя

Ом.

Определим масштаб сопротивлений.

Длина отрезка [1,6] = 9,5 см. соответствует R_H = 0,579 Ом, тогда Ом/см.

Сопротивления пускового реостата (отрезки берутся при номиналь­ном моменте двигателя М_Н) равны:

Ом,

Ом.

Сопротивление торможения противовключением равно (задаёмся током I_ДОП=2,5I_H)

Ом.

Определим напряжения срабатывания реле КVI, KV2 и KV3. При постоянном магнитном потоке ЭДО ДПТ прямо пропорционально скоро­сти Е= kФw. Поэтому катушку реле напряжения можно включать непосредственно на зажимы якоря. Однако напряжение на зажимах якоря U_Я отличается от Е_К на величину падения напряжения в обмотке якоря, тогда

В соответствии с пусковой диаграммой (рис. 48) шунтирование пус­ковых сопротивлений происходит при моменте двигателя М₂=0,94М_Н. Так как момент М пропорционален току М= kФl, то величина тока, при кото­ром происходит шунтирование, равен:

А

Определим напряжение срабатывания реле KV1:

В,

где рад/с – угловая скорость, при которой шунтируется R₁ (по рис. 47).

В с – из формулы М= кФl.

Напряжение срабатывания реле KV2 определим аналогично:

В,

где рад/с – угловая скорость, при которой шунти­руется R₂.

Определим напряжение срабатывания реле KV3, когда двигатель ос­тановится (w = 0).

Напряжение на катушке KV3 может быть определено по формуле

где U_C = 220 В – напряжение сети;

кФ = 2,1 В с – определено ранее;

w = 0;

– суммарное сопротивление цепи якоря при пуске;

R_X – часть сопротивления пускового реостата, которая зависит от точки подключения катушки реле KV3.

Как видно из формулы, напряжение U_KV3 зависит от величины R_X.

Зададимся отношением тогда

U_KV3=220 (220 + 2,1 0) 0,5 = 110 В.

С учетом времени срабатывания аппаратов напряжение срабатыва­ния реле KV3 равно:

U_CP3=0,8 U_KV3 =0,8–110 = 88 В.

При таком напряжении скорость двигателя практически равна нулю.

 

Описание работы релейно-контакторной схемы

Включаем автомат QF1 и QF2. По обмотке возбуждения LM начина­ет протекать ток и срабатывает токовое реле КА. Его контакт КА в цепи управления замыкается.

Пуск. При нажатии кнопки SB2 напряжение подается на катушку КМ1 по цепи: QF2 – КА – SBl – SB2 – КМ4.2 – катушка КМ1 – QF2. Кон­тактор КМ1 срабатывает, при этом:

– замыкается КМ1.1 (шунтируется кнопка SB2);

– размыкается КМ 1.2 (предотвращает одновременное срабатывание контакторов КМ1 и КМ4);

– замыкаются силовые контакты КМ 1.3, КМ 1.4 (напряжение подает­ся на якорь электродвигателя).

Двигатель начинает разгоняться по первой искусственной характе­ристике с номинальным магнитным потоком и пусковым сопротивлением в цепи (R1+R2). При достижении некоторой скорости (по пусковой диа­грамме) ЭДС якоря увеличится настолько, что сработает реле напряжения KV1. Контакт KV1 в цепи управления замыкается и напряжение подается на катушку контактора КМ2. Замыкается контакт КМ2 и шунтирует пер­вую ступень пускового реостата R1. Двигатель продолжает разгоняться по второй искусственной характеристике. При достижении некоторой скоро­сти срабатывает реле напряжения KV2. Контакт KV2 в цепи управления замыкается и напряжение подается на катушку КМЗ и шунтирует вторую ступень пускового реостата R2. Все сопротивления в цепи якоря закороче­ны и двигатель разгоняется по естественной характеристике.

Торможение. Нажимаем кнопку SB1 при работающем двигателе. Обесточивается цепь питания катушки контактора КМ1 и все его контакты переключаются. Якорь двигателя отключается от сети. Подается напряже­ние на катушку контактора КМ4 и его якорь притягивается, при этом:

– замыкается контакт КМ4.1 (шунтируется кнопка SB1);

– размыкается контакт КМ4.2 (предотвращает одновременное сраба­тывание контакторов КМ1 и КМ4);

– размыкается контакт КМ4.5 (в цепь якоря включается тормозное сопротивление RT);

– замыкаются силовые контакты КМ43, КМ4.4 (на якорь двигателя подается напряжение другой полярности).

Начинается процесс торможения противовключением с полным со­противлением (R1+R2+RT) в цепи якоря. По мере снижения скорости ЭДС якоря уменьшается и растет напряжение на катушке реле напряжения KY3. При уменьшении скорости двигателя до нуля срабатывает реле KY3. Раз­мыкается его контакт KV3, катушка контактора КМ4 отключается и якорь двигателя отключается от сети.

Защита силовой цепи от КЗ и перегрузок осуществляется автоматом QF1. Защиту от обрыва цепи возбуждения выполняет токовое реле КА. От КЗ цепь управления защищает автомат QF2.