Трехфазный асинхронный двигатель используется повсеместно в системах автоматизации, поэтому схема управления асинхронным двигателем должна быть изучена досконально каждым инженером. Здесь приводится контрольная работа, которая позволяет понять, как в принципе выполняется управление асинхронным электродвигателем. В контрольной работе имеются принципиальная схема электропривода и все необходимые расчёты.
Содержание Контрольное задание 1. Исходные данные 2. Разработка схемы управления двигателем 2.1. Включение и отключение двигателя от питающей сети 2.2. Защита от токов короткого замыкания 2.3. Тепловая защита от токов перегрузки 2.4. Защита от понижения напряжения сети 3. Подбор устройств электроавтоматики 3.1. Выбор предохранителей 3.2. Выбор магнитного пускателя 3.3. Выбор кнопок управления 3.4. Выбор теплового реле Заключение Список используемых источников Приложение А: Схема управления двигателем, А4
Параметр Значение Вариант 16 Тип двигателя 4А 112M4УЗ Устройство защиты от токов короткого замыкания Предохранитель с плавкой вставкой Устройство защиты от токов перегрузки Тепловое реле Категория применения магнитного пускателя АС-3
Электрическая принципиальная схема управления асинхронным двигателем приведена в приложении А.
Включение двигателя выполняется с помощью кнопки SB1. При замыкании контактов кнопки SB1 через катушку магнитного пускателя KM1 начинает протекать ток. Последовательность элементов, через которые протекает ток, приведена ниже:
Выключение двигателя выполняется с помощью кнопки SB2. При размыкании контактов кнопки SB2 катушка магнитного пускателя отключается от питания, что вызывает размыкание контактов KM1.1 и KM1.2. Двигатель останавливается.
Защита от токов короткого замыкания выполнена на предохранителях с плавкими вставками FU1 – FU3. При возникновении короткого замыкания ток через цепь, защищенную предохранителем, резко увеличивается. Это приводит к разогреву плавкой вставки, плавкая вставка расплавляется, разрывая электрическую цепь и отключая питание электродвигателя.
Тепловая защита от токов перегрузки реализована на тепловом реле KK1. Реле имеет два нагревательных элемента, через которые подается питание на электродвигатель. Если ток через какой-либо из нагревательных элементов значительно превысит предельно допустимый, то это приведет к нагреву нагревательного элемента и вызовет срабатывание реле KK1. Контакты реле KK1.1 разомкнут цепь питания катушки магнитного пускателя, что, в свою очередь, приведет к размыканию контактов KM1.1 и KM1.2. Электродвигатель остановится.
Защита от понижения напряжения сети основана на свойствах магнитного пускателя. Если напряжение сети упадет ниже, чем 0,7UНОМ, то этого напряжения будет недостаточно для того, чтобы удерживать контакты пускателя в замкнутом состоянии. Электромагнит перестанет работать, что вызовет размыкание контактов KM1.2 и приведет к размыканию цепи питания катушки пускателя. Даже если напряжение после этого придет в норму, двигатель не включится, т.к. цепь питания катушки пускателя разомкнута.
Подбор устройств электроавтоматики начинаем с анализа характеристик электродвигателя. Характеристики двигателя 4А 112М4У3 взяты из источника [1, стр. 229] и приведены в таблице 3.1.
Предохранители обеспечивают защиту от короткого замыкания. Режим короткого замыкания – это режим, при котором обмотка статора подключена к сети, а ротор заторможен. В этом режиме ток в несколько раз превышает номинальный. Двигатель не рассчитан на работу в таких режимах, поэтому может находиться в таком состоянии лишь несколько секунд. За это время предохранители должны успеть «сгореть», чтобы обеспечить отключение двигателя от сети. В то же время предохранители должны легко выдерживать пусковой ток и сколь угодно долго работать при номинальном токе. Кроме того, в плавких вставках не должно происходить старения под действием пусковых токов.
Номинальный ток плавкой вставки выбирается по пусковому току нагрузки и зависит от условий пуска [2]. Номинальный ток плавкой вставки определяется формулой:
Номинальное напряжение предохранителя должно быть равно номинальному напряжению питающей сети.
Выбор пускателей осуществляется по номинальному напряжению сети, номинальному напряжению питания катушек пускателей, по номинальному коммутируемому току. Силовые контакты магнитного пускателя должны в течение продолжительного времени выдерживать номинальный ток. Кроме того, они должны быть рассчитаны на номинальное напряжения электродвигателя, а также выдерживать кратковременный пусковой ток и ток короткого замыкания. Катушка магнитного пускателя подключается к питающей сети, поэтому она должна быть рассчитана на работу от сети переменного тока 380 В 50 Гц. Дополнительные контакты пускателя в нашем случае должны быть также рассчитаны на напряжение питающей сети и ток, потребляемый катушкой магнитного пускателя.
Выбор пускателя также зависит от режима коммутации.
Назначение кнопок управления SB1 и SB2 – коммутация цепи втягивающей катушки магнитного пускателя. Кнопка SB1 имеет один нормально разомкнутый контакт и предназначена для замыкания цепи (пуск двигателя). Кнопка SB2 имеет один нормально замкнутый контакт и предназначена для размыкания цепи (останов двигателя). Контакты кнопок должны быть рассчитаны на пусковой ток втягивающей катушки магнитного пускателя. Пусковая мощность катушки не превышает 100 Вт, т.е. пусковой ток катушки будет менее 1 А. Выбираем кнопки ПКЕ 212 – кнопочный пост из двух кнопок. Эти кнопки предназначены для коммутации цепей переменного тока напряжением до 660 В и рассчитаны на номинальный ток 10 А [5].
Наиболее частым ненормальным режимом для электродвигателей является перегрузка током. Для защиты от токов перегрузки в нашем случае используется тепловое реле. Тепловое реле должно отключать электродвигатель при возникновении перегрузки по току, но не должно срабатывать от пускового тока при пуске двигателя.
