ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.
Изучение схемы и принципа работы
Реверсивного и нереверсивного
МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ
Тема: Системы Управления Электроприводами.
Цель работы:
Ознакомление с конструкцией и принципом работы основных узлов магнитного пускателя, исследование характеристик электромагнитного пускателя, изучение и получение навыков в сборке схем запуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Краткие теоретические сведения
Устройство асинхронного двигателя (АД). Трехфазный АД предназначен для преобразования электрической энергии 3-х фазного переменного тока в механическую энергию. Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся - ротора.
Статор (рисунок 5.1 а) представляет собой полый цилиндр, составленный из изолированных листов электротехнической стали (толщиной 0.35 или 0.5 мм) в форме колец, со штампованными пазами с внутренней стороны, в которые укладывается 3-х фазная статорная обмотка, оси которых смещены относительно друг друга на 120°, 60°, 40° в зависимости от количества катушек.
Ротор представляет собой также цилиндр, составленный из листовой электротехнической стали в форме колец, с пазами на их внешней поверхности, в которые укладывается роторная обмотка. В зависимости от ее устройства различают:
-- короткозамкнутый (КЗ) ротор (рисунок 5.1 б) - обмотка короткозамкнутого ротора (рисунок 5.1 в) выполняется в виде «беличьей клетки» из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции вставляются в пазы сердечника ротора и с торцов замыкаются накоротко кольцами из того же материала. Для двигателей мощности до 100 кВт такая обмотка изготавливается путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием, при этом одновременно формируются замыкающие кольца и вентиляционные крылатки;
-- фазный ротор (ротор с контактными кольцами) (рисунок 5.1 г) отличается от короткозамкнутого тем, что его обмотка 1. выполнена по типу обмотки статора, соединена обычно звездой, начала выведены и соединены с контактными кольцами 2. Три кольца укреплены на валу ротора, изолированы друг от друга и от корпуса и вращаются вместе с валом. Они надежно касаются неподвижных щеток, которые соединяются с реостатом для улучшения условий пуска или регулирования частоты вращения.
В большинстве случаев используется двигатель с короткозамкнутым ротором, как более простой и компактный. Двигатель с фазным ротором используется в тяжелых пусковых условиях, в частности в подъемных устройствах, а также в исполнительных механизмах, использующих широкий диапазон частот вращения.
Подключение АД с КЗ ротором к сети. Статорные обмотки асинхронного электродвигателя имеют шесть концов. Обычно выводы всех фаз обмотки расположены в клемной коробке. Схема присоединения обмоток к зажимам колодки показана на рисунке 5.2а, включение обмоток по схеме «звезда» и соединение выводов зажимов - рисунке 5.2б, включение обмоток по схеме «треугольник» и соединение выводов зажимов рисунке 5.2в. Для изменения направления вращения двигателя (реверсирование АД) необходимо изменить направление вращения магнитного поля статора. Это достигается переключением двух фаз (двух любых подводящих электрическую энергию проводов на зажимах двигателя).
Обычно выводы фаз обмотки расположены в клемной коробке, но в редких случаях, в руки механика / электромеханика попадают АД с КЗ ротором без последней, а из двигателя «торчат» шесть концов. Подключать «как попало» двигатель нельзя, так как встречное включение обмоток может привести к искажению магнитного поля двигателя, а, следовательно, к неноминальному режиму работы последнего. Для определения начала – конца фаз обмоток пользуются методом «трансформации» (рисунок 5.3, 5). Для этого при помощи мультиметра определите пары выводов, принадлежащих отдельным фазным обмоткам. После определения обмоток две из них соедините последовательно (выводы «a» и «b») и подайте небольшое переменное напряжение, например 30В, а на третьей померьте результирующие напряжение. Если около 0 - то обмотки соединены одноимѐнными концами (встречно)- "началами" или "концами". Если 12-15В - начало соединено с концом (согласно), пометьте провода. Затем аналогично проверьте ту обмотку, на которой измеряли напряжение и пометьте провода. В результате получите три пары выводов, промаркированных "началами" и "концами".
Магнитный пускатель. Управление АД заключается в его запуске, остановке, реверсировании и может осуществляться вручную по месту или дистанционно (с помощью выключателей или кнопок), а также автоматически. Запуск низковольтных АД (до 1000В), особенно при частых включениях или отключениях, выполняется обычно с помощью магнитных пускателей. Магнитный пускатель содержит в себе контактор и устройства защиты (обычное тепловое реле) от перегрузок на валу двигателя. Магнитные пускатели (контакторы) выполняют защиту от снижения (если напряжение снизится более чем на 20% от номинального значения напряжения питания) или исчезновения напряжения питания АД. Магнитные пускатели (контакторы) не защищают АД от токов короткого замыкания, поэтому АД подключаются к источнику питания через автоматические выключатели или плавкие предохранители, которые выполняют эту защиту.
Магнитные пускатели изготовляют нереверсивными и реверсивными (меняющими направление вращения вала двигателя). Например, пускатели серии ПМЕ предназначены для управления двигателями мощностью от 1 до 10 кВт, а ПАЕ -от 17 до 55 кВт. Они рассчитаны на напряжение до 500 В.
Схема цепи управления нереверсивным пускателем показана на рисунке 5.3, 1
На рисунке 5.3, 2 показана схема управления реверсивным пускателем. Данная схема нужна для обеспечения возможности реверса АД с КЗ ротором. Для этого в схеме предусмотрен контактор КМ2 с набором блок контактов, который обеспечивает переключение двух фаз питающего напряжения. Нормально замкнутые контакты КМ2.3 и КМ1.3 необходимы как защита «от дурака» для предотвращения одновременного запуска контакторов КМ2 и КМ1.
На рисунке 5.3, 3 показана схема управления реверсивным пускателем, используемая для трапповых лебедок, валоповоротных устройств и грузовых талей. Как и предыдущая, данная схема нужна для обеспечения возможности реверса АД с КЗ ротором, в схеме также предусмотрен контактор КМ2 с набором блок контактов, который обеспечивает переключение двух фаз питающего напряжения. Нормально замкнутые контакты КМ2.3 и КМ1.3 необходимы как защита «от дурака» для предотвращения одновременного запуска контакторов КМ2 и КМ1. Особенностью схемы является наличие конечного выключателя SQ1 – ограничивающего высоту подъема груза.