Принципиальные электрические схемы обычно являются основными и важнейшими техническими материалами проекта, базирующегося на использовании в системах управления электрической

аппаратуры. Любое изделие или установка, содержащие взаимодействующие электрические элементы и устройства, обязательно имеют в составе технической документации одну или несколько принципиальных схем.

Принципиальная (полная ) схема - это схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы установки или изделия.

Принципиальные схемы управления состоят из силовых цепей (цепи главного тока) и вспомогательных цепей управления и защиты (рис. 6.8). По функциональному назначению вспомогательные цепи можно разделить па цепи: управления технологическими процессами, регулирования, защиты, измерения и сигнализации.

При всем многообразии принципиальных электрических схем управления технологическими процессами и степени их сложности они представляют определенным образом составленное сочетание отдельных, достаточно элементарных электрических цепей и типовых функциональных узлов, в заданной последовательности выполняющих ряд стандартных операций.

Под стандартными операциями следует понимать передачу командных сигналов к органам управления или сигналов измерения к исполнительным органам, усиление или размножение командных сигналов, их сравнение, превращение кратковременных сигналов в длительные и наоборот, блокировку сигналов и т.д.

Так, на рис. 6.8 па примере управления двигателем подъема и опускания ограничителей корма (линия кормораздачи в птичнике напольного содержания птицы) показаны специфические цепи автоматического управления и типовые цепи:

• ? разделения режимов работы - переключатель SA1;
• ? ручного управления - состоят из кнопки стоп (SB1), кнопки пуск (SB2) и блок-контакта пускателя (КМ1);
• ? взаимной блокировки реверсивного пускателя (контакты КМ1 и КМ2);
• ? защиты силовых цепей и цепей управления;
• ? технологической сигнализации (работа двигателя па опускание ограничителя HL1, па подъем ограничителя HL2).

Реверс двигателя организован с помощью двух магнитных пускателей КМ1 и КМ2. Питание в целом па схему подает (как

Глава 6. Проектная документация систем автоматизации

Рис. 6.8. Управление реверсивным электродвигателем

и обеспечивает ее защиту) автоматический выключатель QF1. Цепи управления включает автоматический выключатель SF1. В автоматическом режиме переключатель SA1 устанавливают в положение I. При этом при наступлении времени кормораздачи суточное реле времени КТ1 замыкает свой контакт в цепи питания катушки КМ1 и, если корм в бункере имеется (замкнут контакт SL1), запитывается катушка КМ1 (загорается лампа сигнализации HL1) по цепи КТ1 - SL1 - SQ1 - КТ2 - КМ2. Силовые контакты КМ1 запитывают привод Ml. Размыкает цепь питания катушки КМ1 контакт датчика нижнего положения SQ1. Когда будет заполнен последний в линии ограничитель корма, контакт SL2 замкнет цепь питания катушки КМ2. Будет обеспечен подъем ограничителя. В ручном режиме переключатель устанавливают в положение II. Оператор с помощью кнопки SB2 замкнет цепь питания катушки КМ1. Когда кнопка SB2 будет отпущена, цепь питания пойдет через контакты SB1 - КМ1 - КМ2, пока оператор не нажмет па копку SB1 и не разорвет цепь.

Принципиальная электрическая схема управления (автоматический режим работы) разрабатывается в соответствии с алгоритмом управления технологическим процессом и дополняется типовыми принципиальными схемами регулирования, защиты и сигнализации.

Выбор типовых схем осуществляется в соответствии с общим комплексом вопросов, связанных с контролем, управлением и регулированием, которые определяются па начальной стадии проектирования для обеспечения надежности, простоты, удобства оперативной работы, эксплуатации и четкости действия схемы при аварийных режимах.

Полная принципиальная схема служит основанием для разработки монтажных таблиц щитов и пультов, схем соединений внешних проводок и других документов проекта. Принципиальными схемами пользуются для изучения принципов работы изделий, а также при их наладке, контроле и ремонте.

15.09.2014

Для управления асинхронными электродвигателями используются релейно-контакторные аппараты, которые реализуют типовые схемы пуска, реверса, торможения, остановки электропривода.
На базе типовых схем релейно-контакторного управления разрабатываются схемы управления электроприводами производственных механизмов. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется обычно при помощи магнитных пускателей. В данном случае магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока, двух встроенных в него электротепловых реле.
Простейшая схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Схема использует питание силовых цепей и цепей управления от источника одного и того же напряжения (рис. 4.9). Для повышения надежности работы релейных контакторных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, и для повышения безопасности эксплуатации применяются схемы с питанием цепей управления от источника пониженного напряжения.
Если рубильник S1 включен, то для пуска электродвигателя необходимо нажать на кнопку S2 («пуск»). При этом катушка контактора K1M получит питание, замкнутся главные контакты К1(1-3)М в силовой цепи и статор двигателя присоединится к сети. Электродвигатель начнет вращаться. Одновременно в цепи управления закроется замыкающий вспомогательный контакт K1A, шунтирующий кнопку S2 («пуск»), после чего эту кнопку не нужно удерживать в нажатом состоянии, так как цепь катушки контактора KlM остается замкнутой. Кнопка S2 с самовозвратом и за счет действия пружины возвращается в исходное разомкнутое состояние.

Для отключения электродвигателя от сети нажимается кнопка S3 («стоп»). Катушка контактора K1M обесточивается и замыкающие контакты K1(1-3)M отключают обмотки статора от сети. Одновременно размыкается вспомогательный контакт K1A. Схема приходит в исходное, нормальное состояние. Вращение электродвигателя прекращается.
Схема предусматривает защиту двигателя и цепи управления от коротких замыканий плавкими предохранителями F 1(1-3), защиту от перегрузки двигателя двумя электротепловыми реле F2(1-2). Пружинный привод контактов магнитного пускателя К 1(1-3)М, K1A на размыкание реализует так называемую нулевую защиту, которая при исчезновении или значительном снижении напряжения отключают двигатель от сети. После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет.
Более четкая защита от снижения или исчезновения напряжения может быть выполнена при помощи реле пониженного напряжения, катушка которого присоединяется к двум фазам силовой цепи, а его замыкающий контакт включен последовательно с катушкой контактора. В этих схемах вместо установки на вводе рубильников с предохранителями применяют воздушные автоматы.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием магнитного пускателя и воздушного автоматического выключателя. Автоматический выключатель F1 исключает возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это бывает при установке предохранителей (рис. 4.10). Нет необходимости заменять элементы в предохранителях при сгорании их плавкой вставки.

В схемах управления электродвигателями применяются автоматы с электромагнитными расцепителями либо с расцепителями электромагнитным и электротепловым. Расцепители электромагнитного типа характеризуются нерегулярной отсечкой, равной десятикратному току, и служат для защиты от токов короткого замыкания, Электротепловые расцепители обладают обратнозависимой характеристикой времени от тока. Так, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при 1,5-кратной нагрузке через 1 ч, а при 4-кратной - через 20 с. Электротепловые расцепители не защищают двигатель от перегрева при перегрузках на 20 - 30%, но могут защитить двигатель и силовую цепь от перегрева пусковым током при застопоривании приводного механизма. Поэтому для защиты электродвигателей от длительных перегрузок при использовании автомата с электротепловым расцепителем такого типа применяются дополнительные электротепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем. Многие выключатели, например АП-50, защищают электродвигатель одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузок. Принципы действия схем (см. рис. 4.9, 4.10) для пуска и останова аналогичны. Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков.
Схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с реверсивным магнитным пускателем. Эта схема применяется в случаях, когда необходимо изменять направления вращения электропривода (рис. 4.11), например в приводе электролебедок, рольгангов, механизмов подачи станков и т.д. Управление двигателями осуществляется реверсивным магнитным пускателем. Включение двигателя для вращения «вперед» осуществляется нажатием кнопки S1. Катушка контактора K1M будет под напряжением, и замыкающие главные контакты К1(1-3)M присоединят электродвигатель к сети. Для переключения электродвигателя необходимо нажать на кнопку S3 («стоп»), а затем на кнопку S2 («назад»), что вызовет отключение контактора K1M и включение контактора К2М. При этом, как видно из схемы, две фазы на статоре переключатся, т.е. произойдет реверс вращения электродвигателя. Во избежание короткого замыкания в цепи статора между первой и третьей фазой вследствие ошибочного одновременного нажатия на обе пусковые кнопки S1 и S2 реверсивные магнитные пускатели имеют рычажную механическую блокировку (на схеме не показана), которая препятствует втягиванию одного контактора, если включен другой. Для повышения надежности кроме механической блокировки в схеме предусмотрена электрическая блокировка, которая осуществляется при помощи размыкающих вспомогательных контактов К1А.2 и К2А.2. Обычно реверсивный магнитный пускатель состоит из двух контакторов, заключенных в один корпус.

В практике применяется также схема реверса асинхронных короткозамкнутых электродвигателей с использованием двух отдельных нереверсивных магнитных пускателей. Ho для устранения возможности короткого замыкания между первой и третьей фазой силовой цепи от одновременного включения обоих пускателей применяют двухцепные кнопки. Например, при нажатии кнопки S1 («вперед») цепь катушки контакторов K1M замыкается, а цепь катушки К2М при этом дополнительно размыкается. (Принцип действия двухцепных кнопок показан на рис. 4.12.) Реверс электродвигателей постоянного тока осуществляется изменением полярности напряжения силовой цепи.
Схема управления двухскоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Такая схема приведена на рис. 4.12. Привод может иметь две скорости. Пониженная скорость получается при соединении обмоток статора на треугольник, что осуществляется нажатием двухцепной кнопки S3 и включением контактора КЗ с замыканием трех силовых контактов К3. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и размыкается К3А - вспомогательный контакт в цепи катушки К4.

Повышенная скорость получается при соединении обмоток на двойную звезду, что реализуется нажатием двухцепной кнопки S4. При этом катушка контактора К3 обесточивается, контакты КЗ в силовой цепи размыкаются, размыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и замыкается вспомогательный контакт К3А в цепи катушки К4.
При дальнейшем нажатии (перемещении) кнопки S4 замыкается цепь катушки контактора К4, замыкаются пять контактов К4 в силовой цепи, обмотка статора будет подключена на двойную звезду. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К4А, шунтирующий кнопку S4 и размыкается вспомогательный контакт К4А в цепи катушки контактора К3. Обычно контакторы переменного тока имеют три силовых контакта, в схеме подключения статора на двойную звезду показано пять силовых контактов К4. В этом случае параллельно катушке контактора К4 включается катушка дополнительного контактора.
После предварительного соединения обмоток статора производится пуск двигателя при помощи контакторов K1 и К2 для вращения вперед или назад. Включение контакторов K1 или К2 осуществляется соответственно нажатием кнопки S1 или S2. Применение двухцепных кнопок позволяет осуществить дополнительную электрическую блокировку, исключающую одновременное включение контакторов K1 и К2, а также К3 и К4.
В схеме предусмотрена возможность переключения с одной скорости на другую при вращении электродвигателя вперед или назад без нажатия кнопки S5 («стоп»). При нажатии кнопки S5 катушки включенных контакторов обесточиваются и схема приходит в исходное, нормальное состояние.
Рассмотренная схема является основой построения схем управления электродвигателями двухскоростных транспортеров подачи раскряжевочных агрегатов, сортировочных конвейеров и т.п.
Рассмотрим вопросы торможения электродвигателей. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции. Для устранения этого явления в приводах с асинхронными электродвигателями в зависимости от их мощности и назначения применяется торможение противовключением, фрикционное торможение и динамическое торможение.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием торможения противовключением. Такая схема изображена на рис. 4.13. В схемах торможения противовключением используется реле контроля скорости (PKC) ЕМ, механически связанное с валом двигателя; его замыкающий контакт EA при определенной угловой скорости двигателя закрывается. При неподвижном роторе двигателя и скорости его вращения менее 10...15% от номинальной контакт реле EA разомкнут. Нажатием кнопки SI включается контактор K1M, замыкаются силовые контакты К1(1-3)M и двигатель пускается в ход, замыкается вспомогательный контакт K1A.1, шунтирующий кнопку S1. Размыкающий вспомогательный контакт А7А.2 одновременно разрывает цепь питания катушки контактора К2М, а несколько позднее с увеличением скорости вращения двигателя замыкается контакт реле скорости EA. Поэтому контактор К2М в этот период не включается.

Отключение электродвигателя от сети с торможением противовключением производится нажатием кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются силовые контакты К1(1-3)М, размыкается шунтирующий пусковую кнопку S1 вспомогательный контакт K1A.1. Одновременно замыкается размыкающий вспомогательный контакт К1А.2. При этом двигатель вращается по инерции и контакт реле EA замкнут, следовательно, катушка контактора К2А получит питание, замкнутся главные контакты К2(1-3)М, разомкнется вспомогательный контакт К2А в цепи катушки K1M. Обмотки статора будут подключены к сети на реверс вращения ротора. Ротор мгновенно затормаживается и при скорости вращения, близкой к нулю, контакт реле скорости EA размыкается, катушка контактора К2М обесточивается, главные контакты К2(1-3)М размыкаются, замыкается вспомогательный контакт К2А. Двигатель остановлен и отключен от сети. Схема будет в исходном положении.
Рассмотренная типовая схема торможения противовключением является основой построения схем управления электродвигателями станков заточки цепных, круглых, рамных пил, схем обрезных станков и др. Торможение противовключением обеспечивает жесткий, мгновенный останов привода и применяется обычно для электродвигателей небольшой мощности.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя грузоподъемного механизма. Такая схема представлена на рис. 4.14. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены.
На упрощенной схеме условно показан односторонний колодочный тормоз Tс пружинным приводом зажима тормозного шкива.

При пуске электродвигателя нажимается кнопка S1 («пуск»), катушка контактора K1M будет под напряжением, замкнутся три контакта К1(1-3)М в силовой цепи и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Электромагнит Y одновременно отведет колодочный тормоз от шкива и создаст деформацию пружины. Двигатель вращается расторможенным.
Нажатием кнопки S2 («стоп») обесточивается катушка контактора K1M, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита У отключаются от сети, колодочный тормоз с пружинным приводом жестко фиксирует ротор электродвигателя с механизмом подъема. Применение реверсивного магнитного пускателя дает возможность получить схему фрикционного торможения электропривода механизма и на подъем, и на опускание груза.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя станочного оборудования. Такая схема показана на рис. 4.15. В нормальном (отключенном) состоянии ротор электродвигателя расторможен под действием пружинного привода. Это позволяет проводить смену инструмента, наладку станка с легким поворотом приводного вала и ротора электродвигателя.

Электродвигатель подключается к сети при помощи кнопки S1, контакта K1A и силовых контактов К1(1-3)М. Остановка электропривода станка производится нажатием двухцепной кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Электродвигатель отключается от сети, продолжая вращаться по инерции.
При дальнейшем нажатии на кнопку S2 замыкается цепь катушки контактора К2М, замыкаются контакты К2(1-2)М, электромагнит Y затягивает колодочный тормоз. Кнопка S2 освобождается и принимает исходное положение, контактор К2М обесточивается, контакты К2(1-2)М размыкаются. Статор двигателя и электромагнит отключены от сети, привод остановлен и расторможен. Эта простейшая схема является базой разработки схем фрикционного торможения электродвигателей станочного оборудования, в которых учитывается необходимость реверса, защитных ограждений, сигнализации.
Схема управления асинхронным двигателем с использованием динамического торможения. Такая схема приведена на рис. 4.16. Динамическое торможение, в отличие от торможения противовключением и фрикционного метода, является плавным, мягким торможением. Включение электродвигателя в сеть осуществляется при нажатии кнопки SI («пуск»). Контактор K1M будет включен, замкнутся три главных контакта К1(1-3)М в силовой цепи, замкнется вспомогательный контакт K1А.1, разомкнется контакт К1А.2, замкнется контакт К1А.З, после чего включится реле времени Д1М и замкнет свой контакт РДТ в цепи катушки контактора К2М, которую несколько раньше разомкнул контакт К1А.2.

Отключение статора электродвигателя от сети переменного тока и торможение осуществляется нажатием кнопки S2 («стоп»). Контактор К1М теряет питание, главные контакты К1(1-3)М размыкаются, размыкаются вспомогательные контакты K1A.1, К1А.3, и замыкается контакт К1А.2. Катушка реле времени Д1M теряет питание, однако замыкающий контакт РДТ, будучи ранее замкнутым, разомкнется с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. При замыкании контакта К1А.2 катушка контактора К2М получит питание, разомкнется вспомогательный контакт блокировки К2А и замкнутся контакты К2(1-2)М. В обмотку статора подается постоянный ток. Обмотка создает неподвижный в пространстве магнитный поток. Во вращающемся по инерции роторе индуцируются ЭДС.
Взаимодействие токов ротора, вызванных этими ЭДС, с неподвижным магнитным потоком создает тормозной момент двигателя

где Mн - номинальный момент двигателя; nс - синхронная скорость двигателя; I"р - приведенный к статору ток ротора; R"р - полное активное сопротивление ротора, приведенное к статору; nд - относительная скорость двигателя, nд = n/nс.
После размыкания контакта реле времени РДТ схема приходит в исходное состояние, двигатель плавно останавливается. Для ограничения постоянного тока служит дополнительный резистор Rт. На базе этой схемы созданы схемы управления электродвигателями лесопильных рам, шпалорезных и других крупных круглопильных станков.
Схема тиристорного управления пуском и торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такая схема изображена на рис. 4.17. В типовой схеме разомкнутого управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в качестве силовых элементов, включенных в статорную цепь двигателя, используются тиристоры в сочетании с релейно-контактными аппаратами в цепи управления. Тиристоры выполняют роль силовых коммутаторов и, кроме того, легко позволяют осуществлять необходимый темп изменения напряжения на статоре двигателя регулированием угла включения тиристоров.

При пуске плавное изменение угла включения тиристоров дает возможность изменять приложенное к статору напряжение от нуля до номинального, тем самым ограничивать токи и момент двигателя. Схема содержит устройство динамического торможения в виде демпфирующего контура. Применение шунтирующего тиристора, замыкающего цепь тока между двумя фазами, приводит к увеличению постоянной составляющей тока, что создает достаточный тормозной момент в области высокой угловой скорости.
Рассмотрим типовую схему комплектного устройства, состоящего в силовой части из группы включенных встречно-параллельно тиристоров VS1...VS4 в фазах А и С и одного короткозамкнутого тиристора между фазами А и В - V5 для управления асинхронным двигателем М. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления.
Нажатием кнопки S1 включается реле K1M и К2М, на управляющие электроды тиристоров VS1...VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3M с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами реле К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети.
Для остановки двигателя нажимается кнопка S3, обесточивается релейная схема управления, тиристоры VS1...VS4 и напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счет энергии, запасенной конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры VS2 и VS5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение.
Сила тока, а следовательно, и время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема также имеет шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле K5M, которое своими контактами KS.3 и К5.4 включает тиристоры VS2 и VS5. В этом случае по фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле K5M и тиристоры VS2 и VS5; при этом на короткое время за счет энергии, запасенной в конденсаторе Сб, включается реле, которое своим контактом К6.2 включает тиристор VS3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота примерно на такой же угол результирующего вектора потока статора.
Шаг поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация пошагового режима работы двигателя проводится после его остановки, так как реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов K1.5, К4.1. Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.
Схема управления асинхронными электродвигателями с фазным ротором в функции времени. Такая схема представлена на рис. 4.18. Защита силовых цепей двигателя от токов короткого замыкания осуществляется с помощью реле максимального тока FI, F2, F3; защита от перегрузок - электротепловыми реле F4(1-2), нагревательные элементы которых включены через трансформаторы тока TT1, ТТ2. Цепи управления защищаются автоматическим выключателем F5, имеющим максимальную токовую защиту.
При включении рубильника SI и автоматического выключателя FS получит питание реле времени Д1М и замыкающие контакты его Д1А.1, Д1А.2 закроются, тем самым подготовится цепь включения реле времени Д2М и контактора K1M. Размыкающий контакт Д1А.3 разомкнется и выключит цепь катушек контакторов ускорения К2М, R3М, К4М.

При последующем нажатии кнопки S2 («пуск») через замкнувшийся ранее контакт Д1А.2 включится контактор K1M, замкнутся главные контакты К1(1-3) M в силовой цепи, в обмотку статора двигателя M будет подано напряжение. В обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы. Начинается пуск двигателя на первой реостатной характеристике. Одновременно закроется вспомогательный контакт K1A.3, шунтирующий пусковую кнопку, и замкнется контакт K1A.2, через который подается питание в цепь катушек реле времени Д2М, Д3М. Размыкающий вспомогательный контакт K1A.1 отключит цепь реле Д1М, которое отпускает якорь с выдержкой времени при отключении его катушки. Поэтому Д2М не сразу включится и его размыкающий контакт Д2А.1 будет открыт.
Следует отметить, что размыкающий контакт Д1А.З остается еще открытым; по истечении времени выдержки реле Д1М его замыкающий контакт Д1А.1 (а также Д1А.2) откроется, а размыкающий Д1А.З - закроется. В результате этих переключений в схеме управления включится контактор К2М и будет шунтирована первая пусковая ступень резистора - двигатель с первой реостатной характеристики перейдет на вторую, разогнавшись до большей угловой скорости. Кроме того, выключится реле времени Д2М и его размыкающий контакт с выдержкой времени Д2А.1 замкнет цепь катушки контактора К3М, который сработает и замкнет свои контакты К3(1-2)М, т.е. шунтируется вторая пусковая ступень резистора - двигатель переходит на третью реостатную характеристику.
Наконец, после размыкания с выдержкой времени замыкающего контакта Д2А.1 выключится реле Д3М - с выдержкой времени, на которое настроено реле Д3М (соответственно времени пуска двигателя на последней реостатной характеристике), замкнется его контакт Д3А.1, включится контактор К4М и замкнет свои контакты К4(1-3)М. Обмотка ротора будет замкнута накоротко и двигатель будет заканчивать свой разгон в соответствии с его естественной характеристикой. Этим и заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени Д1М, Д2М, Д3М.
Останов двигателя производится нажатием кнопки S3. Схема используется для привода механизмов, не требующих реверса, длительность торможения которых после отключения двигателя не имеет существенного значения. В частности, на базе этой схемы создаются схемы управления главным электродвигателем лесопильных рам.

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

После публикации статьи про схему подключения магнитного пускателя мне очень часто стали приходить вопросы о том, как осуществить управление двигателем с двух или трех мест.

И не удивительно, ведь такая необходимость может возникнуть довольно часто, например, при управлении двигателем из двух разных помещений или в одном большом помещении, но с противоположных сторон или на разных уровнях высот, и т.п.

Вот я и решил написать об этом отдельную статью, чтобы вновь обратившимся с подобным вопросом каждый раз не объяснять, что и куда необходимо подключить, а просто давать ссылочку на эту статью, где все подробно разъяснено.

Итак, у нас имеется трехфазный электродвигатель, управляемый через контактор с помощью одного кнопочного поста. Как собрать подобную схему я очень подробно и досконально объяснял в статье про - переходите по ссылочке и знакомьтесь.

Вот схема подключения магнитного пускателя через один кнопочный пост для приведенного выше примера:

Вот монтажный вариант этой схемы.

Будьте внимательны! Если у Вас линейное (межфазное) напряжение трехфазной цепи составляет не 220 (В), как в моем примере, а 380 (В), то схема будет выглядеть аналогично, только катушка пускателя должна быть на 380 (В), иначе она сгорит.

Также цепи управления можно подключить не с двух фаз, а с одной, т.е. использовать какую-нибудь одну фазу и ноль. В таком случае катушка контактора должна иметь номинал 220 (В).

Я немного изменил предыдущую схему, установив для силовых цепей и цепей управления отдельные автоматические выключатели.

Для моего примера с маломощным двигателем это не было критической ошибкой, но если у Вас двигатель гораздо бОльшей мощности, то такой вариант будет не рациональным и в некоторых случаях даже не осуществимым, т.к. сечение проводов для цепей управления в таком случае должно быть равно сечению проводов силовых цепей.

Предположим, что силовые цепи и цепи управления подключены к одному автомату с номинальным током 32 (А). В таком случае они должны быть одного сечения, т.е. не менее 6 кв.мм по меди. А какой смысл для цепей управления использовать такое сечение?! Токи потребления там совсем мизерные (катушка, сигнальные лампы и т.п.).

А если двигатель будет защищен автоматом с номинальным током 100 (А)? Представьте тогда, какие сечения проводов необходимо будет применить для цепей управления. Да они просто напросто не влезут под клеммы катушек, кнопок, ламп и прочих устройств низковольтной автоматики.

Поэтому, гораздо правильнее будет — это установить отдельный автомат для цепей управления, например, 10 (А) и применить для монтажа цепей управления провода сечением не менее 1,5 кв.мм.

Теперь нам нужно в эту схему добавить еще один кнопочный пост управления. Возьму для примера пост ПКЕ 212-2У3 с двумя кнопками.

Как видите, в этом посту все кнопки имеют черный цвет. Я все же рекомендую для управления применять кнопочные посты, в которых одна из кнопок выделена красным цветом. Ей и присваивать обозначение «Стоп». Вот пример такого же поста ПКЕ 212-2У3, только с красной и черной кнопками. Согласитесь, что выглядит гораздо нагляднее.

Вся суть изменения схемы сводится к тому, что кнопки «Стоп» обоих кнопочных постов нам необходимо подключить последовательно, а кнопки «Пуск» («Вперед») параллельно.

Назовем кнопки у поста №1 «Пуск-1» и «Стоп-1», а у поста №2 — «Пуск-2» и «Стоп-2».

Теперь с клеммы (3) нормально-закрытого контакта кнопки «Стоп-1» (пост №1) делаем перемычку на клемму (4) нормально-закрытого контакта кнопки «Стоп-2» (пост №2).

Затем с клеммы (3) нормально-закрытого контакта кнопки «Стоп-2» (пост №2) делаем две перемычки. Одну перемычку на клемму (2) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-1» (пост №1).

А вторую перемычку на клемму (2) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-2» (пост №2).

И теперь осталось сделать еще одну перемычку с клеммы (1) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-2» (пост №2) на клемму (1) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-1» (пост №1). Таким образом мы подключили кнопки «Пуск-1» и «Пуск-2» параллельно друг другу.

Вот собранная схема и ее монтажный вариант.

Теперь управлять катушкой контактора, а также самим двигателем можно с любого ближайшего для Вас поста. Например, включить двигатель можно с поста №1, а отключить с поста №2, и наоборот.

О том, как собрать схему управления двигателем с двух мест и принцип ее работы предлагаю посмотреть в моем видеоролике:

Ошибки, которые могут возникнуть при подключении

Если перепутать, и подключить кнопки «Стоп» не последовательно друг с другом, а параллельно, то запустить двигатель можно будет с любого поста, а вот остановить его уже на вряд ли, т.к. в этом случае необходимо будет нажимать сразу обе кнопки «Стоп».

И наоборот, если кнопки «Стоп» собрать правильно (последовательно), а кнопки «Пуск» последовательно, то двигатель запустить не получится, т.к. в этом случае для запуска нужно будет нажимать одновременно две кнопки «Пуск».

Схема управления двигателем с трех мест

Если же Вам необходимо управлять двигателем с трех мест, то в схему добавится еще один кнопочный пост. А далее все аналогично: все три кнопки «Стоп» необходимо подключить последовательно, а все три кнопки «Пуск» параллельно друг другу.

С нескольких мест, то смысл остается прежним, только в схему добавится, помимо кнопок «Стоп» и «Пуск» («Вперед»), еще одна кнопка «Назад», которую необходимо будет подключить параллельно кнопке «Назад» другого поста управления.

Рекомендую: на постах управления, помимо кнопок, выполнять световую индикацию наличия напряжения цепей управления («Сеть») и состояние двигателя («Движение вперед» и «Движение назад»), например, с помощью тех же , про преимущества и недостатки которых я не так давно Вам подробно рассказывал. Примерно вот так это будет выглядеть. Согласитесь, что смотрится наглядно и интуитивно понятно, особенно когда двигатель и контактор находятся далеко от постов управления.

Как Вы уже догадались, количество кнопочных постов не ограничивается двумя или тремя, и управление двигателем можно осуществлять и с бОльшего числа мест — это все зависит от конкретных требований и условий рабочего места.

Кстати, вместо двигателя можно подключить любую нагрузку, например, освещение, но об этом я расскажу Вам в следующих своих статьях.

P.S. На этом, пожалуй и все. Спасибо за внимание. Есть вопросы — спрашивайте?!

Электродвигатели устройства для преобразования электрической энергии в механическую и наоборот, но это уже генераоры. Существует огромное разнобразие типов электромоторов, поэтому и схем управления электродвигателями существует великое множество. Рассмотрим некоторые из них

Там, где требуется плавное и точное регулирование скорости и вращающего момента электромотора в широких пределах, необходима схема управления двигателем постоянного тока

В основе этой радиолюбительской разработки лежит принцип работы следящего привода с одноконтурной системой регулирования. Схема конструкции состоит из следующих основных частей: - СИФУ, Регулятор,Защита

Оно может быть использовано для управления однофазными асинхронными двигателями, в частности, для пуска и торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором малой мощности, имеющего пусковую обмотку или пусковой конденсатор, отключаемые до окончании пуска. Возможно использование устройства для пуска более мощных АД, а также для пуска трехфазных двигателей, работающие в однофазном режиме.

В другой простой схеме для управления однофазным асинхронным двигателем для пуска и торможения применяется электромагнитное реле, пусковой конденсатор типа МБГО-2 или МБГЧ, который включается и выключается контактами реле

Асинхронные однофазные электромоторы с пусковой обмоткой широко применяются в электроприводах различной бытовой техники (стиральные машины. компрессорные агрегаты холодильников), их используют для своих нужд радиолюбители.

Обладая известными достоинствами, такие электродвигатели требуют применения дополнительного устройства, обеспечивающего автоматическое подключение пусковой обмотки при включении, а также при остановке работы в случаях чрезмерного кратковременного увеличения нагрузки.

Многие радиолюбители нередко пытаются использовать трехфазный электродвигатель для различных радиолюбительских самоделок. Но вот беда - не каждый знает, как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети. Среди различных способов запуска наиболее простой с подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор, но не все двигатели хорошо работают от однофазной сети.

В радиолюбительской практике все нестандартные способы хороши, и так как у нас, руки развязаны, то и маломощные двигатели можно реверсировать переключателем ТП1 от старых ламповых телевизоров второго класса

Эта радиолюбительская разработка предназначена для регулировки и поддержания стабильной частоты вращения низковольтного двигателя мощностью от единиц ватт до 1000 ватт при U не более 20V. В качестве датчика частоты вращения используется датчик электронной системы зажигания автомобиля ВАЗ

Схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока работает на принципах широтно-импульсной модуляции и применяется для изменения оборотов двигателя постоянного тока на 12 вольт.

Регулирование частоты вращения вала двигателя при помощи широтно-импульсной модуляции дает больший КПД, чем при применение простого изменения постоянного напряжения подаваемого на двигатель, хотя эти схемы мы тоже рассмотрим

Рассмотрена простая схема контроллера шагового двигателя, управляющая шаговым двигателем с помощью параллельный порт компьютера.

Шаговый двигатель используется для изготовлении печатных плат, микродрели, автоматической кормушки и в конструкциях роботомеханизированных аппаратов.

Обычно регулирование оборотов для двигателей на 220 вольт осуществляют с помощью тиристоров. Типовой схемой считается подсоединение электродвигателя в разрыв анодной цепи тиристора. Но во всех подобных схемах должен быть надежный контакт. И поэтому их нельзя применить в регулировании частоты вращения коллекторных двигателей, так как механизм щеток искусственно создает небольшие обрывы цепи.

Асинхронный электродвигатель нашел свое применение благодаря своей надежности, простоте и дешевизне. Чтобы продлить срок его эксплуатации и улучшить его параметры, необходимы дополнительный устройства, которые позволяют запускать регулировать и даже защищать двигатель.

Типовые схемы релейно-контакторного управления асинхронными двигателями (АД) строятся по тем же принципам, что и схемы управления двигателями постоянного тока.

1. Типовые схемы управления ад с короткозамкнутым ротором

Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.

Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рис. 2.1) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск двигателя, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители F А) и перегрузки (тепловые реле КК).

Рис. 2.1. Схема управления АД с использованием

нереверсивного магнитного пускателя

Для пуска двигателя замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска S В 1. Получает питание катушка контактора КМ, который, включившись, своими главными силовыми контактами в цепи статора двигателя подключает его к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку S В1. Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике. Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки S В2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу.

1. Реверсивная схема управления ад.

Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ 1 и КМ 2 и два тепловых реле защиты КК (рис. 2.2). Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.

Рис. 2.2. Схема управления АД с использованием реверсивного магнитного пускателя

В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF ) и управления (предохранители F А). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ 1 и КМ 2).

Пуск двигателя при включенном QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок S В1 или S В2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ 1 или КМ 2, подключению двигателя к сети и его разбегу.

Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка S В З, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ 1), после чего нажимается кнопка S В 2.

Это приводит к включению контактора КМ 2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет свое направление вращения на противоположное, что приводит к началу процесса реверса. Этот процесс состоит из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.

В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой частоты вращения должна быть вновь нажата кнопка S В З, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка S В З нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.

Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок S В 1 и S В 2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ 1 в цепь катушки аппарата КМ 2 и, наоборот.

Следует отметить, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF . Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании.

Схема управления многоскоростным АД .

Эта схема (рис. 2.3) обеспечивает получение двух скоростей двигателя путем соединения секций (полуобмоток) обмотки статора в треугольник или двойную звезду, а также его реверсирование. Защита электропривода осуществляется тепловыми реле КК 1 и КК 2 и предохранителями F А.

Рис. 2.3. Схема управления двухскоростным АД

Для пуска двигателя на низкую частоту вращения нажимается кнопка S В 4, после чего срабатывает контактор КМ 2 и блокировочное реле К V . Статор двигателя оказывается включенным по схеме треугольника, а реле К V , замкнув свои контакты в цепях катушек аппаратов КМ З и КМ 4, подготавливает подключение двигателя к источнику питания. Далее нажатие кнопки S В 1 или S В 2 приводит к включению соответственно в направлении «Вперед» или «Назад».

После разбега двигателя до низкой частоты вращения может быть осуществлен его разгон до высокой частоты вращения. Для этого нажимается кнопка S В 5, что приведет к отключению контактора КМ 2 и включению контактора КМ 1, обеспечивающему переключение секций обмоток статора с треугольника на двойную звезду.

Остановка двигателя производится нажатием кнопки S В 3, что вызовет отключение всех контакторов от сети и торможение двигателя выбегом.

Применение в схеме двухцепных кнопок управления не допускает одновременного включения контакторов КМ 1 и КМ 2, КМ 3 и КМ 4. Этой же цели служит перекрестное включение размыкающих блок-контактов контакторов КМ 1 и КМ 2, КМ 3 и КМ 4 в цепи их катушек.

Схема управления АД, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки S В 1 (рис. 2.4), после чего срабатывает линейный контактор КМ , подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ 1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.

Рис. 2.4. Схема управления пуском и динамическим торможением АД с короткозамкнутым ротором

Для остановки двигателя нажимается кнопка S В 2, Контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ 1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ 1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор R т и переводу двигателя в режим динамического торможения.

Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ 1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.

Интенсивность динамического торможения регулируется резистором R т, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.

Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ 1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.

Типовые схемы управления АДс фазным ротором . Схемы управления двигателя с фазным ротором, которые рассчитаны в основном на среднюю и большую мощность, должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора. За счет включения резисторов в цепь ротора можно также увеличить момент при пуске вплоть до уровня критического (максимального) момента.

Схема одноступенчатого пуска АД в функции времени и торможения противовключением в функции ЭДС

После подачи напряжения включается реле времени КТ (рис. 2.5), ко­торое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМ 3, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.

Рис.2.5. Схема управления пуском и торможением противовключением АД с фазным ротором

Включение двигателя производится нажатием кнопки S В 1, после чего включается контактор КМ 1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз Y В растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ 1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ 4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения R д2 , а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ 3, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор R д1 , в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.

Управление торможением обеспечивает реле торможения K V , контролирующее уровень ЭДС (частоты вращения) ротора. С помощью резистора R p , оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0 < s < 1, наводимая в роторе ЭДС будет недостаточна для включения, а в режиме противовключения, когда 1 < s < 2, уровень ЭДС достаточен для его включения.

Для осуществления торможения двигателя нажимается сдвоенная кнопка S В 2, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушки контактора КМ 1. После этого двигатель отключается от сети и разрывается цепь питания контактора КМ 4 и замыкается цепь питания реле КТ. В результате этого контакторы КМ 3 и КМ 4 отключаются и в цепь ротора двигателя вводится сопротивление R д1 + R д2 .

Нажатие кнопки S В 2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ 2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Двигатель переходит в режим торможения противовключением. Реле К V срабатывает и после отпускания, кнопки S В 2 будет обеспечивать питание контактора КМ 2 через свой контакт и замыкающий контакт этого аппарата.

В конце торможения, когда частота вращения будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле К V отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ 2. Последний, потеряв питание, отключит двигатель от сети, и схема придет в исходное состояние. После отключения КМ 2 тормоз Y В, потеряв питание, обеспечит фиксацию (торможение) вала двигателя.

Схема одноступенчатого пуска АД в функции тока и динамического торможения в функции частоты вращения

Схема (рис. 2.6) включает в себя контакторы КМ 1, КМ2 и КМ 3; реле тока КА ; реле контроля частоты вращения SR , промежуточное реле KV ; понижающий трансформатор для динамического торможения Т ; выпрямитель VD . Максимальная токовая защита осуществляется предохранителями FA 1 и FA 2, защита от перегрузки двигателя – тепловыми реле КК 1 и КК 2.

Рис. 2.6. Схема управления пуском и динамическим торможением АД с фазным ротором

Схема работает следующим образом. После подачи с помощью автоматического выключателя QF напряжения для пуска двигателя нажимается кнопка S В 1, включается контактор КМ 1, силовыми контактами которого статор двигателя подключается к сети. Бросок тока в цепи ротора вызовет включение реле тока КА и размыкание цепи контактора ускорения КМ 2. Тем самым разбег двигателя начнется с пусковым резистором R д2 в цепи ротора.

Включение контактора КМ 1 приводит также к шунтированию кнопки S В 1, размыканию цепи катушки контактора торможения КМ 3 и включению промежуточного реле напряжения К V , что, тем не менее, не приведет к включению контактора КМ 2, так как до этого в этой цепи разомкнулся контакт реле КА.

По мере увеличения частоты вращения двигателя уменьшаются ЭДС и ток в роторе. При некотором значении тока в роторе, равном току отпускания реле КА , оно отключится и своим размыкающим контактом замкнет цепь питания контактора КМ 2. Тот включится, зашунтирует пусковой резистор R д2 , и двигатель выйдет на свою естественную характеристику.

Следует отметить, что вращение двигателя вызовет замыкание контакта реле частоты вращения SR в цепи контактора КМ 3, однако он не сработает, так как до этого разомкнулся контакт контактора КМ 1.

Для перевода двигателя в тормозной режим нажимается кнопка S В 2. Контактор КМ 1 теряет питание и отключает АД от сети переменного тока. Благодаря замыканию контактов КМ 1 включится контактор торможения КМ 3, контакты которого замкнут цепь питания обмотки статора от выпрямителя VD ), подключенного к трансформатору Т , и тем самым двигатель переводится в режим динамического торможения. Одновременно с этим потеряют питание аппараты К V и КМ 2, что приведет к вводу в цепь ротора резистора R д2 . Двигатель начинает тормозиться.

При частоте вращения двигателя, близкой к нулю, реле контроля частоты вращения SR разомкнет свой контакт в цепи катушки контактора КМ 3. Он отключится и прекратит торможение двигателя. Схема придет в исходное положение и будет готова к последующей работе.

Принцип действия схемы не изменится, если катушку реле тока КА включить в фазу статора, а не ротора.