Управление электроприводом

При управлении электроприводом необходимо осуществлять ряд операций: пуск и остановка; торможение; реверсирование; регулирование скорости вращения в соответствии с требованиями технологического процесса. Для обеспечения надежной работы электропривода необходимо обеспечивать заданный порядок операций по управлению и должны исключаться ошибочные действия оператора. С учетом этого схемы управления оснащаются цепями автоматических блокировок и средствами защиты от перегрузок двигателя и от аварийных режимов.

Наиболее простая схема управления трехфазным асинхронным электродвигателем, часто используемая в электроприводе многих производственных агрегатов, строится на основе магнитных пускателей. Эта схема, за счет наличия контактора, обеспечивает дистанционность управления. Для защиты от перегрузок и от токов короткого замыкания служат тепловые реле и плавкие предохранители. За счет наличия в цепи питания катушки контактора вспомогательных контактов обеспечивается «нулевая защита». При значительном снижении напряжения сети или его исчезновении двигатель отключается и предотвращается его самопроизвольное включение. Однако эта схема не позволяет изменять направление вращения и регулировать скорость вращения управляемого двигателя.

На рис.6.3 приведена схема управления асинхронным электродвигателем при помощи реверсивного магнитного пускателя, позволяющая изменять направление вращения двигателя. В данной схеме используются два электромагнитных контактора – КМ1 и КМ2. За счет разного соединения главных контактов этих контакторов при их срабатывании обеспечивается изменение чередования фаз на двигателе - АВС при срабатывании КМ1 и АСВ при срабатывании КМ2. За счет этого происходит изменение направления вращения двигателя. Для изменения направления вращения или торможения двигателя вначале нажимается кнопка «Стоп», что приводит к отключению ранее включенного контактора (например КМ1, двигатель вращался вперед), после чего нажимается кнопка «Назад». Это приводит к выключению контактора КМ1 и подачу на двигатель питающего напряжения с другим порядком чередования фаз. Произойдет торможение противовключением (если двигатель вращался) и разбег в противоположную сторону. Особенностью схемы является то, что в ней задействованы нормально замкнутые (размыкающие) контакты обоих контакторов (Рис. 6.3). Размыкающий контакт контактора КМ1 включен в цепь катушки КМ2, а контакт КМ2 - в цепь катушки КМ1. Это позволяет избежать короткого замыкания при изменении направления вращения без нажатия кнопки «Стоп» или при одновременном нажатии кнопок «Вперед» и «Назад». Эта схема тоже не обеспечивает регулирование скорости вращения двигателя.

Рис.6.3 – Схема управления асинхронным электродвигателем при помощи реверсивного магнитного пускателя

Для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей используются схемы, содержащие преобразователи частоты.

В таких схемах (Рис. 6.4) трехфазное сетевое напряжение сначала выпрямляется с помощью трехфазного выпрямителя В и используется далее для питания управляемого электронного (транзисторного) генератора УГ, который формирует трехфазное напряжение для питания асинхронного двигателя М. Частота этого напряжения задается системой управления СУ. Для обеспечения необходимого вращающего момента двигателя при изменении частоты изменяется и величина напряжения. В наиболее совершенных преобразователях цифровая система управления отслеживает напряжения на обмотках двигателя, сдвиг фаз между ними, определяет скольжение и угловое положение ротора. На основе этих данных в реальном масштабе времени рассчитывается оптимальное положение вращающегося магнитного поля статора и генерируется соответствующее напряжение для питания двигателя.

Рис. 6.4 – Схема управления асинхронным электродвигателем с преобразованием частоты

Выходная частота управляемого генератора может изменяться в широких пределах – от единиц герц до 400 Гц. Система управления обеспечивает плавный разгон и торможение двигателя по заданному закону. Обеспечивается также защита электродвигателя и преобразователя от перегрузок по току и от обрыва фаз. Применение частотных преобразователей для управления асинхронными электродвигателями позволяет экономить до 30% электроэнергии за счет поддержания оптимального значения КПД и cosφ.

Существуют и другие, например, тиристорные схемы управления частотой вращения асинхронных электродвигателей.