Управление асинхронным двигателем

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.

Дисциплина: Технические средства автоматизации (ТСА)
Тема: Разработка схемы управления асинхронным двигателем
Всё это вместе с чертежами и схемами можно скачать бесплатно ЗДЕСЬ
Не могу скачать :о(

ВНИМАНИЕ!
Контрольная работа по ТСА здесь приводится в сокращённом виде. Полную версию можно скачать бесплатно по указанной выше ссылке.

Содержание

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

Контрольное задание

Разработать электрическую принципиальную схему управления асинхронным двигателем, обеспечивающую:

Включение и отключение двигателя от питающей сети
Защиту от токов короткого замыкания
Тепловую защиту от токов перегрузки
Защиту от понижения напряжения сети до уровня 0,7UНОМ (UНОМ – номинальное напряжение сети)

Выполнить подбор соответствующих устройств электроавтоматики
Оформить контрольную работу

Исходные данные

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

Разработка схемы управления двигателем

Электрическая принципиальная схема управления асинхронным двигателем приведена в приложении А.

Включение и отключение двигателя от питающей сети

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:

Предохранитель FU3
Контакты кнопки SB1
Нормально замкнутые контакты кнопки SB2
Катушка магнитного пускателя KM1
Нормально замкнутые контакты теплового реле KK1.1
Предохранитель FU2

Когда магнитный пускатель KM1 срабатывает, то замыкаются его контакты. Вспомогательные контакты KM1.2 замыкают цепь питания катушки магнитного пускателя, что позволяет отпустить кнопку SB1, так как теперь катушка пускателя подключена к питающей сети через контакты KM1.2. Через силовые контакты магнитного пускателя KM1.1 напряжение подается на электродвигатель. При этом одна фаза подключается через предохранитель FU2, а две другие фазы подключаются через предохранители FU1, FU3 и нагревательные элементы теплового реле KK1. Двигатель начинает работать.

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

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

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

Защита от понижения напряжения сети основана на свойствах магнитного пускателя. Если напряжение сети упадет ниже, чем 0,7U_НОМ, 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

Подбор устройств электроавтоматики начинаем с анализа характеристик электродвигателя. Характеристики двигателя 4А 112М4У3 взяты из источника [1, стр. 229] и приведены в таблице 3.1.

Выбор предохранителей

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 магнитного пускателя

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.

Выбор кнопок управления

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].

Выбор теплового реле

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.

Список используемых источников

Справочник по электрическим машинам: В 2 т./Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т. 1. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.: ил.
Чунихин А.А. Электрические аппараты (общий курс). Учебник для энергетических и электротехнических институтов и факультетов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1975. 648 с. с ил.
Алиев И.И., Абрамов М.Б. Электрические аппараты. Справочник. Москва, «РадиоСофт», 2004. 256 с.