Схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с кнопками управления и световой индикацией на лицевой панели шкафа управления (ТС-У-Н-1)
Схемой предусмотрено:
- управление («Пуск», «Стоп») электродвигателем с помощью кнопок на дверце шкафа управления;
- сигнализация состояния («Работа», «Отключено», «Авария») электродвигателя на дверце шкаф управления;
- защита силовой цепи (кабель, электродвигатель) от коротких замыканий и перегрузок;
- защита цепи управления от коротких замыканий и перегрузок.
Описание работы схемы управления:
1. При включенных автоматических выключателях QF1 и SF1 нажатие на кнопку SB1.1 приводит к замыканию её НО контакта, т.е. на катушку контактора KM1 подается фазное напряжение, в результате чего главные контакты контактора KM1 в силовой цепи замыкаются и электродвигатель запускается. Кроме того:
- замыкается НО вспомогательный контакт KM1/1 контактора KM1, он шунтирует НО контакт кнопки SB1.1, поэтому кнопку можно отпустить;
- размыкается НЗ вспомогательный контакт KM1/2 контактора KM1, через него подавалось напряжение на сигнальную лампу HL1.1, она гаснет;
- замыкается НО вспомогательный контакт KM1/3 контактора KM1, через него подается напряжение на сигнальную лампу HL1.2, она загорается.
2. При возникновении перегрузки по току в силовой цепи, через некоторое время (определяемое по времятоковой характеристике) сработает электротепловое реле KK1, разомкнется его НЗ контакт KK1/1. Цепь катушки контактора KM1 будет разомкнута и контактор отключится, разомкнутся его главные контакты – двигатель отключится, разомкнется вспомогательный контакт KM1/1, замкнется вспомогательный контакт KM1/2 – сигнальная лампа HL1.1 загорится, разомкнется вспомогательный контакт KM1/3 – сигнальная лампа HL1.2 погаснет. Также замкнется контакт KK1/2 электротеплового реле KK1, через него подается напряжение на сигнальную лампу HL1.3, она загорится. Разблокировка электротеплового реле KK1 может быть автоматической (после остывания биметаллических пластин в реле) или ручной (нажатие на выступающий шток электротеплового реле), в зависимости от типа реле. При разблокировке электротеплового реле его контакты переходят в свое нормальное состояние. Пуск электродвигателя производится по п.1. Перегрузка в силовой цепи может быть вызвана:
- механической перегрузкой электродвигателя (момент сопротивления механизма больше номинального момента электродвигателя);
- обрыв линейного провода, при котором увеличивается ток статора электродвигателя в оставшихся фазах;
- заклиниванием ротора;
- снижением напряжения, при котором номинальный момент электродвигателя становится меньше момента сопротивления рабочего механизма (M ~ U 2).
3. Отключение работающего электродвигателя производится нажатием кнопки SB1.2, НЗ контакт который размыкает цепь катушки контактора KM1, который в свою очередь, отключаясь, размыкает свои главные контакты в силовой цепи. Также разомкнется вспомогательный контакт KM1/1, замкнется вспомогательный контакт KM1/2 – сигнальная лампа HL1.1 загорится, разомкнется вспомогательный контакт KM1/3 – сигнальная лампа HL1.2 погаснет.
4. При снижении фазного напряжения ниже значения напряжения отпускания контактора KM1 (0,3-0,6· Uс, где Uс – номинальное напряжение катушки управления) происходит отключение электродвигателя контактором KM1, как в п. 3.
5. Автоматический выключатель SF1 служит для защиты цепи управления от коротких замыканий. В случае, если номинальный ток автоматического выключателя QF1 небольшой (обычно не более 10 А, ограничение зависит от минимальной величины тока короткого замыкания в цепи управления, т.е. от длины и сечения кабелей и проводов), то можно отказаться от использования автоматического выключателя SF1. Главное, чтобы автоматический выключатель QF1 был чувствителен к токам короткого замыкания в цепи управления.
Схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с кнопками управления и световой индикацией на лицевой панели шкафа управления и кнопками управления на посту управления (ТС-У-Н-2)
Схемой предусмотрено:
- управление («Пуск», «Стоп») электродвигателем с помощью кнопок на дверце шкафа управления;
- управление («Пуск», «Стоп») электродвигателем с помощью кнопок на посту управления SB2;
- сигнализация состояния («Работа», «Отключено», «Авария») электродвигателя на дверце шкаф управления;
- защита силовой цепи (кабель, электродвигатель) от коротких замыканий и перегрузок;
- защита цепи управления от коротких замыканий и перегрузок.
Данная схема аналогична схеме ТС-У-Н-1 за исключением того, что работа кнопок SB1.1 («Пуск») и SB1.2 («Стоп») дублируется кнопками SB2.1 и SB2.2, соответственно, на посту управления SB2. Все кнопки «Пуск» включаются в схему параллельно, кнопки «Стоп» – последовательно. Кнопка SB2.2 имеет отличное от кнопки SB1.2 условное обозначение, т.к. кнопка SB2.2 имеет фиксацию в нажатом положении, со снятием фиксации поворотом толкателя на 90°. Также бывают кнопки со снятием фиксации повторным нажатием, нажатием другой кнопки и вытягиванием. Фиксация на кнопке «Стоп» обычно предусматривается, когда имеется несколько постов управления, расположенных в разных местах. В таком случае на посту управления, расположенном по месту установки двигателя, можно зафиксировать кнопку «Стоп» в нажатом положении, например во время осмотра агрегата, так двигатель невозможно будет запустить из другого места.
Схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с кнопками управления и световой индикацией на лицевой панели шкафа управления, с пуском в два этапа (схема звезда – схема треугольник) (ТС-У-Н-3)
Схемой предусмотрено:
- управление («Пуск», «Стоп») электродвигателем с помощью кнопок на дверце шкафа управления;
- пуск электродвигателей насосов осуществляется в два этапа для уменьшения пускового тока: включение обмоток статора по схеме звезда, переключение на схему треугольник через время заданное на соответствующем реле
- сигнализация состояния («Отключено», «Пуск», «Работа», «Перегрев») электродвигателя на дверце шкаф управления;
- защита силовой цепи (кабель, электродвигатель) от коротких замыканий и перегрузок;
- защита электродвигателя от перегрева обмоток статора;
- защита цепи управления от коротких замыканий и перегрузок.
Для реализации такой схемы необходимо, чтобы электродвигатель имел обмотки с номинальным напряжением 380 В и, чтобы были доступны для подключения все выводы (начала и концы) обмоток в клеммной коробке двигателя. В таком случае в момент пуска, когда схема работает в режиме «звезда», на каждую обмотку электродвигателя подается напряжение 220 В, что меньше номинального, поэтому двигатель в таком режиме не развивает номинального момента и долго работать не должен. Однако из-за уменьшенного напряжения пусковой ток электродвигателя также будет меньше ожидаемого. Через установленное время схема переключается в режим «треугольник», двигатель продолжает разгоняться и выходит на нормальный режим работы. Для применения такой схемы необходимо провести проверку: будет ли развивать электродвигатель достаточный пусковой момент при сниженном напряжении (220 В вместо 380 В), т.к. электромагнитный вращающий момент электродвигателя пропорционален квадрату напряжения (M ~ U 2), т.е. момент будет составлять 1/3 от пускового момента, который указан в паспортных данных электродвигателя. Этот момент должен быть больше пускового момента сопротивления рабочего механизма (насоса, вентилятора, компрессора и др.).
В схеме использована тепловая защита электродвигателя. Для реализации этого решения необходимо, чтобы электродвигатель был снабжен терморезисторами (позисторами – элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления, т.е. при увеличении температуры увеличивается сопротивление) на обмотках статора для контроля температуры.
В таком случае обеспечиваются защиты электродвигателя от перегрева при затяжных пусках или остановках, снижении напряжения в сети, перенапряжения или чрезмерной частоте включения, загрязнения каналов охлаждения обмоток и т.д.
В данной схеме терморезисторы подключаются к специальному реле, которое может работать с датчиками соответствующими требованиям DIN44081 и DIN4408.
Такой вид защиты более точный и надежный, чем косвенная защита электродвигателя с помощью электротеплового реле. Косвенная защита означает, что электротепловое реле, грубо говоря, определяет температуру электродвигателя, измеряя ток.
Описание работы схемы управления:
1. При включенных автоматических выключателях QF1 и SF1 нажатие на кнопку SB1.1 приводит к замыканию её НО контакта. На реле KKT1 подано напряжение, поэтому если температура обмоток электродвигателя не превышает допустимого значения и в цепи терморезисторов электродвигателя нет короткого замыкания, контакт реле KKT1/1 замкнут. На катушку контактора KM1-1 подается фазное напряжение, в результате чего главные контакты контактора KM1-1 в силовой цепи замыкаются. Кроме того:
- замыкается НО вспомогательный контакт KM1-1/1 контактора KM1-1, он шунтирует НО контакт кнопки SB1.1, поэтому кнопку можно отпустить;
- размыкается НЗ вспомогательный контакт KM1-1/3 контактора KM1-1, через него подавалось напряжение на сигнальную лампу HL1 («Отключено»), она гаснет;
- замыкается НО вспомогательный контакт KM1-1/2 контактора KM1-1, через него подается напряжение на пусковое реле (звезда-треугольник) KT1;
- замыкается НО контакт KT1/1 реле KT1, через него подается напряжение на катушку управления контактора KM1-2, замыкаются его главные контакты в силовой цепи, обмотки электродвигателя подключаются по схеме звезда, двигатель разгоняется. Также замыкается НО контакт KM1-2/2, через который подается напряжение на сигнальную лампу HL2 («Пуск»), она загорается;
- через заданное на реле KT1 время (Tp) контакт KT1/1 реле KT1 размыкается, отключается контактор KM1-2 и двигатель отключается от сети, но он продолжает вращаться по инерции. Также размыкается контакт KM1-2/2, лампа HL2 гаснет;
- через заданное на реле KT1 время (tп, менее 1 с) НО контакт KT1/2 реле KT1 замыкается, через него подается напряжение на катушку контактора KM1-3, замыкаются его главные контакты в силовой цепи, обмотки электродвигателя подключаются по схеме треугольник, двигатель продолжает разгоняться и выходит на нормальный режим работы. Также замыкается НО контакт KM1-3/2, через который подается напряжение на сигнальную лампу HL3 («Работа»), она загорается;
- контакторы KM1-2 и KM1-3 имеют механическую и электрическую (НЗ контакты KM1-2/1, KM1-3/1 в схеме управления) блокировки, т.е. они не могут быть включены одновременно, это нужно, чтобы предотвратить короткое замыкание при их одновременном включении.
2. Если, во время пуска или во время нормальной работы электродвигателя, температура обмоток электродвигателя превысит определенное значение и суммарное сопротивление, включенных последовательно, терморезисторов превысит значение Rнагр., то размыкается НО контакт KTT1/1 реле KTT1, в результате отключится контактор KM1-1, реле KT1 и контактор KM1-2 или KM1-3 (в зависимости от того, какой из них был включен). Двигатель останавливается. Кроме того:
- замкнется НЗ контакт KTT1/2, через который подается напряжение на сигнальную лампу HL4 («Перегрев»), она загорается;
- замкнется контакт KM1-1/3, через который подается напряжение на сигнальную лампу HL1 («Отключено»), она загорается;
- разомкнется контакт KM1-2/2, через который подавалось напряжение на сигнальную лампу HL2 («Пуск»), она гаснет, если была в работе;
- разомкнется контакт KM1-3/2, через который подавалось напряжение на сигнальную лампу HL3 («Работа»), она гаснет, если была в работе.
После остывания обмоток электродвигателя, когда суммарное сопротивление терморезисторов станет меньше Rохл. контакт KTT1/1 снова замкнется и станет возможен повторный ручной пуск электродвигателя (см. п. 1). Кроме того разомкнется контакт KTT1/2 и лампа HL4 погаснет.
При возникновении короткого замыкания в цепи терморезисторов электродвигателя схема отключает двигатель точно также как описано в данном пункте (2).
3. Отключение работающего электродвигателя производится нажатием кнопки SB1.2, НЗ контакт который размыкает цепь катушки контактора KM1-1, который в свою очередь, отключаясь, размыкает свои главные контакты в силовой цепи. Также разомкнется вспомогательный контакт KM1-1/1, размыкается контакт KM1-1/2, отключается реле KT1, отключатся контакторы KM1-2, KM1-3 (в зависимости от того, какой из них был включен), погаснет лампа HL2 или HL3, замкнется вспомогательный контакт KM1-1/3 – сигнальная лампа HL1 загорится.
4. При снижении фазного напряжения ниже значения напряжения отпускания контактора KM1-1 (0,3-0,6·Uс, где Uс – номинальное напряжение катушки управления) происходит отключение электродвигателя, как в п. 3.
5. Автоматический выключатель SF1 служит для защиты цепи управления от коротких замыканий.
Схема АВР – 2 ввода (основной, резревный) на одну нагрузку, с использованием контакторов (ТС-АВР-Н-1)
Схемой предусмотрено:
- автоматическое переключение электропитания нагрузок с основного ввода на резервный при снижении, пропадании или увеличении напряжения, а также при "обрыве нуля" или изменении порядка чередования фаз на основном вводе, при условии наличия напряжения с допустимыми показателями на резервном вводе. Переключение происходит с выдержкой времени заданной на реле контроля трехфазного напряжения;
- переход на работу с резервного ввода на основной при восстановлении на нем "нормального" напряжения происходит автоматически с выдержкой времени заданной на реле контроля трехфазного напряжения;
- переключение питания нагрузки с основного ввода на резервный возможно вручную путем отключения автоматического выключателя SF1. Схема автоматически, с выдержкой времени заданной на реле контроля трехфазного напряжения, переключится на работу с резервного ввода, при условии наличия на нем напряжения с допустимыми показателями;
- индикация работы вводов на дверце шкафа АВР;
- индикация наличия напряжения и соответствия его требуемым параметрам на вводах, на дверце шкафа АВР.
В схеме предусмотрены два вида блокировок контакторов, которые защищают от одновременного включения контакторов: электрическая блокировка (НЗ контакты в схеме) и механическая блокировка. Механическую блокировку выполняют не всегда.
В схеме применены четырехполюсные контакторы, с коммутацией N-проводника. Существует требование ГОСТ Р 50571-4-44-2011 п. 444.4.7, согласно которому: «В системах TN переключение питания с одного источника на другой источник должно выполняться при помощи коммутационного устройства, переключающего одновременно линейные проводники и нейтральный проводник, если он имеется в электроустановке. Такое переключение предотвращает возникновение электромагнитных полей, создаваемых блуждающими токами в основной системе питания электроустановки. Сумма токов в одном кабеле должна быть равна нулю. Это гарантирует протекание разности токов линейных проводников по нейтральному проводнику только той цепи, на которую переключается питание электроустановки». В ГОСТ Р 50571-4-44-2011 даются соответствующие поясняющие рисунки. Но не всегда соблюдение этого требования бывает необходимым, например, когда питание идет от разных секций одного вышестоящего РУ и длина кабелей небольшая.
Описание работы схемы АВР:
1. При включенных автоматических выключателях QF1, SF1 и при наличии напряжения, в допустимых пределах, на основном вводе реле контроля трехфазного напряжения KV1 замыкает свой НО контакт KV1/1. На лампу HL1 «Наличие напряжения на основном вводе» подается напряжение и она загорается. Если контактор KM2 отключен, то через контакты KV1/1 и НЗ контакт KM2/2 контактора KM2 фазное напряжение подается на катушку контактора KM1. Контактор KM1 замыкает свои главные контакты, через которые напряжение от основного ввода подается на нагрузку. Кроме того, замыкается контакт KM1/1 контактора KM1, через который напряжение подается на лампу HL2 «Основной ввод. Работа». Размыкается НЗ контакт KM1/2 контактора KM1 и НЗ контакт KV1/2 реле KV1, что не допустит включения контактора KM2. Контактор KM2 не может быть включен даже механическим путем (вдавливанием якоря), т.к. предусмотрена механическая блокировка.
2. Если автоматические выключатели QF2, SF2 включены и на резервном вводе присутствует напряжение в допустимых пределах, то у реле контроля трехфазного напряжения KV2 был замкнут НО контакт KV2/1. Через контакт KV2/1 подается напряжение на лампу HL3 «Наличие напряжения на резервном вводе». Контактор KM2 не может быть включен (см. п. 1), лампа HL4 «Резервный ввод. Работа» не горит.
3. Реле KV1 и KV2 работают с выдержкой времени (см. их диаграмму работы), которую можно изменять.
4. При возникновении аварии на основном вводе (снижение, пропадание или увеличение напряжения, «обрыв нуля» или изменении порядка чередования фаз), а также при ручном или автоматическом отключении автоматических выключателей QF1 или SF1 контактор KM1 отключается, т.к. реле KV1 размыкает свой контакт KV1/1 в схеме питания катушки контактора KM1 или просто пропадает напряжение в цепи катушки контактора KM1. Также гаснет лампа HL1, контакт KM1/1 контактора KM1 размыкается и гаснет лампа HL2, контакты KV1/2 и KM1/2 замкнутся. Главные контакты контактора KM1 размыкаются и напряжение на нагрузке пропадает. При этом если замкнут контакт KV2/1 (см. п. 2), то подается напряжение на катушку контактора KM2, контактор замыкает свои главные контакты и на нагрузку подается напряжение от резервного ввода. Также замыкается контакт KM2/1 контактора KM2, через который подается напряжение на лампу HL4 «Резервный ввод. Работа», она загорается. Контакт KM2/2 контактора KM2 размыкается, поэтому контактор KM1 не может быть включен.
5. Переход на резервный ввод не происходит, если на нем нет «допустимого» напряжения или если автоматические выключатели QF2 или SF2 отключены. Схема перейдет на работу с резервного ввода, если на нем появится напряжение (например, произойдет пуск генератора) или если будут включены отключенные ранее автоматические выключатели.
6. При появлении напряжения в допустимых пределах на основном вводе замыкается контакт KV1/1 реле KV1, однако контактор KM1 не включается, т.к. контакт KM2/2 контактора KM2 разомкнут. Также размыкается контакт KV1/2, который «снимает» напряжение с катушки контактора KM2. Контактор KM2 отключается, размыкаются его главные контакты, размыкается контакт KM2/1, гаснет лампа HL4, замыкается контакт KM2/2, который подает напряжение на катушку контактора KM1. Далее схема работает как в п. 1. Если не предусматривать контакт KV1/2, то механическую блокировку нужно исключить, а при переходе с резервного ввода на основной вводы будут включены параллельно на короткое время и если их фазы не будут совпадать, то может возникнуть уравнительный ток, сравнимый даже с током короткого замыкания.
7. Если, при работе от резервного ввода, происходит авария на резервном вводе (снижение, пропадание или увеличение напряжения, «обрыв нуля» или изменении порядка чередования фаз) или отключаются автоматически выключатели QF2 или SF2, то отключается контактор KM2 и напряжение на нагрузке пропадает до тех пор, пока не восстановится напряжение на основном или резервном вводе или пока не будут включены отключенные ранее автоматические выключатели.