Дистанционное управление и защита электродвигателя

Дистанционность (управление на расстоянии) обеспечивается тем, что кнопки управления располагаются в месте, где оператору удобно управлять технологическим процессом с использованием асинхронного двигателя (АД).

Принципиальная электрическая схема подключения нереверсивногодвигателя к силовой сети в многолинейном исполнении совместно со схемой управления приведена на рис. 3.2. Рассмотрим основные режимы работы двигателя и сети.

1. Пуск АД. Вручную включается автоматический выключатель QF. «Нажимается кнопка управления» SBON (замыкается контакт SBON) и образуется замкнутый контур для протекания тока I _y через обмотку электромагнита магнитного пускателя КМ под действием напряжения фазы C. Контур тока обозначен на рис.3.2 стрелкой перечеркнутой одной чертой. Ток I _y создает магнитный поток, намагничивающий якорь контактора, и якорь притягивается к сердечнику. Подвижные контакты КМ, механически связанные с якорем, производят замыкание главной (силовой) цепи. Под действием трехфазной системы ЭДС (напряжений) обмоток трансформатора по электрической сети и обмоткам статора протекают трехфазные токи I. Они создают вращающее магнитное поле, которое согласно закону электромагнитной индукции приведет к возбуждению ЭДС и протеканию токов в обмотках ротора. На проводники ротора с током будет действовать силы со стороны магнитного поля статора, вращающий момент этих сил начнет разворачивать ротор. В начале пуска индуктивное сопротивление обмоток статора мало, поэтому величина тока I многократно (в 5-7 раз) превышает номинальную величину тока в установившемся режиме работы.

Вспомогательный контакт (блок-контакт) КМ. 1 шунтирует кнопку SBON, что дает возможность ее «отпустить» (размыкается контакт SBON), но цепь питания обмотки (катушки) КМ ненарушится, поэтому главные контакты КМ будут длительно удерживаться во включенном состоянии.

2. Останов АД. Нажимается кнопка SBOFF и обмотка контактора магнитного пускателя КМ «теряет питание», так как разрывается цепь тока управления I _y. Магнитный поток, создающий электромагнитную силу, удерживающую якорь в притянутом положении исчезает. Якорь под действием возвратных и контактных пружин отрывается от сердечника. Главные контакты, механически связанные с якорем, размыкают главную цепь питания обмоток электродвигателя. Цепь тока I разрывается, двигатель под действием тормозного момента, существующего на его валу, останавливается.

Рис. 3.2. Схема подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к цеховой сети. Принципиальная схема управления двигателем

3. Защита АД от перегрузки. При повышенном механическом моменте на валу АД по фазам статора двигателя начинают протекать токи, по величине большие, чем номинальные значения. При этом срабатывает тепловое реле и разрывает свой размыкающий контакт КК в цепи обмотки электромагнита контактора КМ. Цепь тока управления I _y, проходящего через катушку КМ разрывается. Магнитный поток, создающий электромагнитную силу, удерживающую якорь в притянутом положении исчезает. Якорь под действием возвратных и контактных пружин отрывается от сердечника. Главные контакты, механически связанные с якорем, размыкают главную цепь питания обмоток электродвигателя. Двигатель под действием тормозного момента, существующего на его валу, останавливается. Защита от перегрузки осуществляется при токе, начиная с 1,05 от номинального тока теплового реле I _нтр. Выдержка времени срабатывания будет тем меньше, чем больше ток перегрузки.

Ситуация аналогичная перегрузке АД возникает при обрыве одной из фаз силовой цепи. Электродвигатель продолжает вращаться, но оставшиеся в работе обмотки двух фаз потребляют из сети повышенный ток, который может привести их к перегреву и повреждению. Особенностью этого режима будет то, что у теплового реле нагреваются только два полюса. Большинство современных реле обеспечивают ускоренное размыкание контакта KK при двухполюсной работе.

4. Короткое замыкание (КЗ) на корпус АД. По повреждённой фазе и нулевому проводу начинает протекать ток короткого замыкания I _к. Контур протекания тока I _к обозначен на рис. 3.2 стрелкой перечеркнутой двумя чертами. Этот ток приводит к мгновенному срабатыванию электромагнитного расцепителя автоматического выключателя QF, который своими контактами разрывает цепь его протекания за время 0,01- 0,02с.

Автоматический выключатель защищает не только проводники электрической сети и обмотки электродвигателя, но также воспринимающую часть теплового реле (биметаллические пластины и нагревательные элементы) и силовые контакты электромагнитного контактора.

Внимание! Срабатывание теплового реле КК при коротких замыканиях недопустимо. Отключение тока короткого замыкания в этом случае будет осуществляться контактами магнитного пускателя КМ. Контактная и дугогасительная система контакторов не рассчитаны на отключение больших токов КЗ, поэтому они повреждаются возникающей электрической дугой. Однофазное КЗ может перейти в трехфазное КЗ на контактах МП, что приведет к еще большим разрушениям.

5. Короткое замыкание в цепи управления МП. Этот вид КЗ отключается путем перегорания плавкого элемента предохранителя FU. При этом разрывается цепь тока управления I _y, проходящего через катушку КМ. Магнитный поток, создающий электромагнитную силу, удерживающую якорь в притянутом положении исчезает. Якорь под действием возвратных и контактных пружин отрывается от сердечника. Главные контакты, механически связанные с якорем, размыкают главную цепь питания обмоток электродвигателя. Двигатель под действием тормозного момента, существующего на его валу, останавливается.

При использовании двигателя с номинальным током до 10А данный предохранитель не устанавливается, а его функции выполняет автоматический выключатель QF.

6. Защита от понижения напряжения и от самозапуска. При пониженном напряжении двигатель потребляет из сети повышенный ток, который может привести к перегреву обмоток. Поэтому данный режим должен быть исключен без выдержки времени при помощи защиты минимального напряжения, которая осуществляется с использованием обмотки контактора МП. При понижении напряжения до 30 60% от номинального значения уменьшается ток, протекающий через катушку МП, уменьшается магнитный поток и уменьшается сила, которая удерживает якорь в притянутом положении, контакты КМ в силовой цепи размыкаются, и происходит автоматическое отключение АД от сети. Одновременно размыкается и вспомогательный контакт KM. 1. Тем самым предотвращается самопроизвольное повторное включение электроприемника после восстановления сетевого напряжения. В этом случае говорят о возможности предотвращении самозапуска АД.

Аналогичная ситуация возникает при полном исчезновении напряжения, чем также исключается самозапуск АД при последующем восстановлении напряжения в сети.

Самозапуск большого количества АД недопустим, т.к. в процессе пуска происходит увеличение тока в 5-7 раз выше номинального значения, что приведет к увеличению падения напряжения в подводящей сети и недопустимому снижению напряжения в точках подключения АД. Это не позволит создать достаточный пусковой момент для запуска.

7. Дополнительная защита от неполнофазного режима работы электродвигателя. При защите АД и сети от коротких замыканий предохранителями (вместо автоматического выключателя QF) при КЗ на корпус происходит перегорание лишь одного предохранителя, что приводит к работе АД на двух фазах. Если запитать обмотку контактора МП на междуфазное (линейное, а не фазное) напряжение, то в двух из трех случаев защита осуществляется мгновенно, так как исчезает напряжение, под действием которого протекает ток управления I _y. Магнитный поток, создающий электромагнитную силу, удерживающую якорь в притянутом положении исчезает. Якорь под действием возвратных и контактных пружин отрывается от сердечника. Главные контакты, механически связанные с якорем, размыкают главную цепь питания обмоток электродвигателя. Двигатель под действием тормозного момента, существующего на его валу, останавливается.

В одном из трех случаев защита осуществляется тепловым реле KK по ускоренному варианту при загрузке двух полюсов теплового реле.

Поиск по сайту: