ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНОГО

УПРАВЛЕНИЯ

 

Наиболее часто используются принципиальные электрические схемы, на которых в виде условных графических обозначений, установленных в стандартах ЕСКД, изображают все электрические аппараты и устройства со всеми электрическими связями между ними, а также электрические элементы (разъемы, зажимы и т.д.).

Основные правила выполнения схем:

- схемы выполняются без масштабов; графические элементы аппаратов располагают на схеме там, где это наглядно для понимания работы схемы (используется принцип наибольшей наглядности). Если различные элементы одного аппарата на чертеже оказываются в разных частях схемы, они снабжаются одинаковыми буквенными или буквенно-цифровыми обозначениями;

- схемы изображают в отключенном положении аппаратов, когда катушки не обтекаются током, а кнопки и пружины отпущены. В соответствии с этим все контакты в схеме делятся на замыкающие (при обесточенной катушке разомкнуты) и размыкающие(при обесточенной катушке замкнуты). Силовые цепи на схеме вычерчивают жирными линиями, а цепи управления – более тонкими;

- каждому устройству и элементу на схемах присваивается буквенно-цифровое обозначение, составленное из буквенного обозначения и порядкового номера, проставленного после буквенного обозначения, одинаковой с ним высоты.

Приведем рекомендуемые одно- и двухбуквенные обозначения (первая буква означает тип элемента, вторая – его функциональное назначение):

А – усилители; В – преобразователи неэлектрических величин в электрические (датчики; например, ВR – тахогенератор); С – конденсаторы; D – интегральные схемы; F – разрядники, предохранители, защитные устройства (FА – дискретные элементы защиты по току; FU – плавкие предохранители); G – генераторы, источники питания; К – реле, контакторы, пускатели (КА – токовое реле, КК – электротепловое реле, КТ – реле времени, КU – реле напряжения, КМ – контактор, магнитный пускатель); М – двигатель; Q – выключатель в силовых цепях (QF – автоматический выключатель, QS – рубильник); S – коммутационные устройства для слаботочных цепей (SА – выключатель или переключатель, SВ – выключатель кнопочный, SQ – выключатель путевой, SМ – командоконтроллер); Т – трансформаторы (ТА – трансформатор тока, ТU – трансформатор напряжения); U – преобразователи одних электрических величин в другие электрические величины (UZ – преобразователь частоты, выпрямитель, инвертор); V – приборы полупроводниковые (VD – диод, VТ – транзистор, VS – тиристор); Y – устройства механические (YА – электромагнит, YВ – тормоз, YС – электромагнитная муфта).

Но часто обозначение элементов электрических аппаратов составляют также и из начальных букв названия и назначения аппарата, например: РТ – реле тепловое, РП – реле промежуточное, П или КнП – кнопка «Пуск», С или КнС – кнопка «Стоп».

На рис. 9.1, а приведена простейшая схема управления пуском асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для пуска включают рубильник QS и нажимают на кнопку SВ1. Контактор КМ1 при этом включается (так как через размыкающий контакт кноп-ки SВ2 и кнопку SВ1 образуется замкнутая цепь для катушки контактора КМ1) и своими главными контактами (с дугогашением) КМ1 подключает статор двигателя к сети. Замыкающий блок-контакт контактора КМ1 шунтирует кнопку SВ1 (это позволяет отпустить кнопку SВ1, не отключая катушки контактора КМ1). Блок-контакт КМ1 называют контактом самопитания или контактом самоблокировки. Отключение электродвигателя от сети осуществляется нажатием кнопки SВ2 (по катушке КМ1 протекание тока прерывается, контактор отключится, разомкнув три силовых контакта КМ1 в цепи двигателя М), после чего схема приходит в исходное состояние.

Данная схема обеспечивает так называемую нулевую защиту – защиту от самопроизвольного повторного включения асинхронного двигателя при восстановлении напряжения сети после аварийного понижения его до нуля или до недопустимо низких значений. При перебое в электроснабжении контактор КМ1 отпадает, размыкая все свои контакты, включая и блок-контакты, а при появлении напряжения в сети контактор КМ1 не включится сам, пока не будет нажата кнопка SВ1. То же самое будет происходить, если напряжение сети уменьшится до 50…60 % номинального при переменном токе и до 15…20 % при постоянном токе. Если электродвигатель включают рубильником, пакетным выключателем и контроллером, то при перебое в электроснабжении и остановке механизма схема электропривода не нарушается, а восстановление напряжения в сети вызывает самопроизвольное включение двигателя. Такой внезапный пуск двигателя и механизма может стать причиной аварии или несчастного случая. Замена кнопки SВ1 аппаратом ручного управления без самовозврата, например тумблером, также приводит к тому, что схема теряет свойство нулевой защиты.

На рис. 9.1, б показана схема управления пуском асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с реверсивным магнитным пускателем. Для подачи командных импульсов имеются три кнопки SВ1, SВ2, SВ3. При нажатии кнопки SВ1 включается контактор КМ1, который своими силовыми контактами КМ1 подключает статор двигателя к сети. Одновременно он своим замыкающим блок-контактом шунтирует кнопку SВ1, а размыкающим блок-контактом разрывает цепь катушки контактора КМ2, чтобы исключить возможность короткого замыкания в силовой цепи двигателя через главные контакты контакторов КМ1 и КМ2 при одновременном нажатии обеих кнопок (SВ1 и SB2). При нажатии кнопки SВ2 включается контактор КМ2. Две фазы статора при этом меняются местами, и двигатель изменит направление вращения. В данной схеме для реверса электродвигателя необходимо предварительно нажать на кнопку SВ3 («Стоп»), а затем уже на кнопку SВ2.

В электроустановках с целью исключения аварий и повышения надежности работы при возможных нарушениях нормального режима могут применяться различные виды защит, блокировки и сигнализация. В релейно-контакторных схемах управления применяются (кроме нулевой) также максимально-токовая, тепловая и другие виды защит. Нулевая защита обеспечивает защиту от самозапуска двигателя при кратковременном исчезновении напряжения сети. При управлении от кнопок нулевую защиту осуществляет сам контактор, а при управлении от командоконтроллера – реле защиты по напряжению. Максимально-токовая и тепловая защиты обеспечивают защиту электрооборудования от коротких замыканий и перегрузок.

 
 

В схеме на рис. 9.1, а защита двигателя М осуществляется тепловыми реле FК1, FК2, включенными в две фазы статора, а также плавкими предохранителями FU1. Размыкающие контакты защитных реле FК1, FК2 включены в цепь катушки контактора КМ1. Защита схемы управления двигателем осуществляется плавкими предохранителями FU2. При перегрузке или коротком замыкании срабатывает реле защиты FК1 или FК2. Контакт защитного реле размыкается и отключает катушку контактора КМ1, который своими главными контактами КМ1 отключит двигатель М от сети.

Реверсивные магнитные пускатели, содержащие по два контактора в общем корпусе, обычно снабжаются механической блокировкой. В этом случае посредством коромысла или кулачков не допускается включение одного контактора, когда другой уже включен или пока он полностью не отключится.

 
 

Часто необходимо, чтобы электропривод работал, лишь пока нажата кнопка «Пуск». Такое управление требуется при установочных перемещениях (при наладке), когда при кратковременном нажатии на кнопку должно произойти небольшое перемещение (толчок) узла станка. В данном случае не нужны контакты самопитания для кнопки «Пуск» и сама кнопка «Стоп» (рис. 9.2, а). Нередко возникает необходимость управления одним и тем же электроприводом в обоих режимах: установочном и длительном (рис. 9.2, б). Для длительного режима работы электродвигателя нужно кратковременно нажать на кнопку П, что вызовет включение промежуточного режима РП. Один замыкающий контакт этого реле шунтирует кнопку П и дает возможность снять ее нажатие, не вызывая отключения реле; другой – включает катушку контактора 1К. Для осуществления установочных перемещений необходимо нажимать кнопку У.

Блокировки в электрических схемах обеспечивают правильный порядок работы схемы, исключают холостые и аварийные включения аппаратов, предупреждают несчастные случаи, возможные завалы перегрузочных пунктов, поломки машин и др. По назначению блокировки разделяют на технологические и защитные. Технологические блокировки используются для осуществления заданной последовательности работы схемы. Защитные блокировки предотвращают ошибочные переключения в схеме и защищают электрооборудование, механизмы, а иногда и оператора от последствий неправильных действий. К защитным относятся блокировки реверсивных пускателей, предупреждающие их одновременное включение (см. рис. 9.2, б). Путевые блокировки ограничивают движение механизмов и защищают их от поломки.

Пуск асинхронных электродвигателей с фазным ротором средней и большой мощности производится в большинстве случаев с помощью реостата, включенного в цепь ротора (рис. 9.3), в автоматическом режиме. Пуск двигателей постоянного тока и асинхронных с фазным ротором обычно осуществляют в соответствии с заданной пусковой диаграммой, при этом закорачивание ступеней реостата происходит либо при достижении двигателем определенной скорости, либо при определенной силе тока, частоте или через заданные промежутки времени.

На рис. 9.3, а изображена пусковая диаграмма двигателя с тремя ступенями пускового реостата, из которой видно, что закорачивание ступеней реостата производится через время t1 (первая ступень), через время t2 (вторая ступень) и т.д. Ток двигателя при пуске изменяется в пределах от I1 до I2.

Автоматическое управление в функции тока. Величина тока во время пуска двигателя колеблется в заданных пределах (см. рис. 9.3, а) I1I2, где I1 – наибольший пусковой ток в момент включения электродвигателя. По мере разгона двигателя его ток снижается до величины I2, при которой часть пускового реостата шунтируется, что приводит к новому увеличению тока до значения I1 и т.д. Рассматриваемый метод управления основан на применении токовых реле с катушками, включаемыми в силовую цепь двигателя непосредственно или через трансформатор тока.

Схема пуска асинхронного электродвигателя в функции тока показана на рис. 9.3. После включения линейного контактора КМ1 двигатель запускается при полностью введенном в ротор реостате. Под действием пускового броска токовое реле КА включается и размыкает свой контакт. Катушка КМ1 при этом получает питание через блок-контакт КМ1 и резистор R. Замыкание блок-контакта КМ1 в цепи ускоряющего контактора КМ2 не вызывает включения последнего из-за значительной величины сопротивления резистора R.

Только после уменьшения тока двигателя до величины I1 реле КА, отрегулированное на соответствующую силу тока, отпустит свой якорь и замкнет размыкающий контакт КА. При этом контактор КМ2 своими силовыми контактами зашунтирует первую секцию пускового реостата. Соответствующий этому бросок тока снова вызовет включение реле КА, которое своим блок-контактом препятствует мгновенному включению второго ускоряющего контактора КМ3. Контактор же КМ2 остается включенным через блок-контакт КМ1 и резистор R, так как его ток при этом достаточен для удержания якоря в притянутом положении. Аналогично происходит шунтирование остальных ступеней реостата.

 
 

Достоинством данного способа пуска является автоматическое изменение выдержки времени при изменении нагрузки.

Автоматическое управление в функции времени. Наряду с автоматизацией технологических процессов реле времени применяют и для автоматизации процессов пуска и торможения электроприводов.

 
 

Широкое распространение получили пневматические реле времени, обеспечивающие выдержку времени от 0,4 до 180 с. В схемах постоянного тока широко используется электромагнитные реле времени (рис. 9.4). Электромагнитные реле времени обеспечивают выдержки времени от 0,3до 16с (в зависимости от исполнения).

В машиностроении используются и моторные реле времени на основе синхронного двигателя, электромагнита и фрикционной муфты. В различных исполнениях реле обеспечивает уставки от 2с до 24ч.

Когда от реле времени требуется большое количество срабатываний в час, применяют разнообразные электронные и полупроводниковые реле, обеспечивающие самые различные выдержки.

Схема автоматизации пуска двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением посредствам электромагнитных реле времени 1РУ и 2РУ, называемых в таких схемах реле ускорения, приведена на рис. 9.4.

 

При включении схемы ток проходит через обмотку 1РУ, якорь Я электродвигателя и две ступени пускового реостата R1 и R2. Реле 1РУ при этом включается и его размыкающий контакт открывается. Вследствие большого сопротивления катушки 1РУ ток в цепи включения реле мал и никакого действия на электродвигатель не оказывает. В обмотку реле 2РУ, включенную параллельно ступени R1 пускового реостата, ответвляется очень небольшой ток, от которого реле сработать не может. По обмотке возбуждения электродвигателя ток протекает.

При нажатии кнопки П включается линейный контактор КЛ и становится на самопитание. Рабочий контакт КЛ замыкает цепь яко-ря электродвигателя, по которой проходит пусковой ток, ограниченный двумя ступенями реостата. Часть пускового тока ответвляется в катушку реле 2РУ, которое теперь включается и мгновенно открывается его контакт в цепи катушки 2У. Одновременно с включением цепи якоря рабочий контакт КЛ линейного контактора замыкает накоротко катушку реле времени 1РУ. Ток в катушке 1РУ убывает и через некоторое время реле отпадает, закрывая свой размыкающий контакт 1РУ в цепи катушки 1У. При этом включается контактор 1У, главный контакт которого замыкает накоротко ступень R1 пускового реостата и одновременно – катушку реле времени 2РУ. Реле это отпадает с выдержкой времени и размыкающим контактом 2РУ включает контактор 2У, а главный контакт последнего замыкает накоротко вторую ступень R2 пускового реостата.

Параллельно обмотке возбуждения ОВ включен разрядный резистор СР (его сопротивление в 4–5 раз больше сопротивления обмотки возбуждения), замедляющий уменьшение потока и предохраняющий изоляцию обмотки от повреждения в случае аварийного обрыва цепи возбуждения.

Схема автоматического пуска асинхронного двигателя с использованием реле времени электромагнитного типа показана на рис. 9.5. Нажатием кнопки SВ1 подается питание на катушку контактора КМ1, который, включившись, своими главными контактами подключает электродвигатель М к сети при полностью введенном в цепь ротора реостате. Размыкающий блок-контакт КМ1 отключает реле времени КТ1, и последнее с выдержкой времени включает первый ускоряющий контактор КМ2, включившись, он шунтирует первую ступень пускового реостата. Аналогично шунтируются вторая и третья ступени пускового реостата, после чего двигатель выходит на естественную характеристику и пуск на этом заканчивается.

 

 
 

На рис. 9.6 представлена схема резисторного пуска двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением с использованием реле времени и командоконтроллера. Такие схемы в реверсивном исполнении используются на транспортных установках. Пуск осуществляется в три ступени. Командоконтроллер SМ имеет четыре положения (0, 1, 2, 3). В нулевом положении командоконтроллера SМ замкнуты его контакты 0–0, включено реле FV и замкнут его контакт FV, подающий питание на нижнюю часть схемы управления. Двигатель отключен от сети. В положении 1 командоконтроллера замкнут его контакт I–I, включается контактор КМ1, который подключает двигатель к сети при полном сопротивлении в цепи якоря.

Разгон двигателя осуществляется автоматически с помощью реле времени КТ1…КТ3. Ручка командоконтроллера устанавливается в крайнее (3) положение, при котором замыкаются все его контакты I–I; II–II; III–III. Размыкающий блок-контакт включившегося ранее контактора КМ1 отключает реле времени КТ1, которое с заданной выдержкой времени замкнет свой контакт в цепи ускоряющего контактора КМ2. Последний, включившись, шунтирует секцию R1 пус-кового реостата; при этом отключается реле времени КТ2. Последнее с выдержкой времени включит контактор КМ3, который зашунтирует вторую секцию пускового реостата R2. Третья секция пускового реостата будет зашунтирована аналогично. Реле напряжения осуществляет нулевую блокировку командоконтроллера. Включение двигателя и его разгон можно осуществлять только из нулевого положения командоконтроллера. Защита двигателя от перегрузки осуществляется максимальным реле FА, размыкающий контакт которого включен в цепь катушки реле FV.

Схема автоматического управления асинхронным двигателем с фазным ротором с динамическим торможением в функции времени представлена на рис. 9.7. Перед пуском двигателя универсальный переключатель SА должен стоять в положении С («Стоп»), в котором замкнуты контакты 2–4, а контакты 1–3 разомкнуты. В этом положении переключателя катушки контакторов КМ1 – КМ4 отключены, двигатель неподвижен. При замыкании рубильника в схеме QS1 практически ничего не изменяется. При замыкании рубильника QS2, хотя двигатель остается неподвижным, через размыкающие контакты КМ1 и КМ2 включатся катушки реле времени КТ1 и КТ2. Размыкающие контакты реле КТ1, КТ2 разомкнутся в цепях контакторов КМ2 и КМ3, а контакт КТ2 в цепи реле КV замкнется. Через контакты 2–4 универсального переключателя и контакт КТ2 включается реле КV и замыкает свой контакт. Таким образом, схема готова к работе, двигатель неподвижен.

 
 

Для пуска двигателя переводим ручку SА в положение П («Пуск»). При этом замкнутся контакты 1–3 (контакты 2–4 разомкнутся). В катушку контактора КМ1 будет подан ток по цепи: «плюс» источника постоянного тока, плавкий предохранитель FU1, контакт KV, контакты 1–3 переключателя SА, размыкающий контакт КМ4, катушка контактора КМ1, «минус» источника тока. Контакты контактора КМ1 подключат двигатель к сети, и он пойдет в ход при полностью включенном в цепь ротора пусковом реостате R1, R2. Разгон двигателя осуществляется автоматически в функции времени с использованием электромагнитных реле времени КТ1, КТ2.

Работа схемы происходит следующим образом. Размыкающий контакт включившегося контактора КМ1 размыкает цепь катушки реле времени КТ1. Реле отключается и с выдержкой времени замыкает свой размыкающий контакт КТ1 в цепи контактора КМ2. Контактор включается и своими главными контактами КМ2 шунтирует первую ступень реостата R1. Двигатель разгоняется по новой реостатной характеристике. Размыкающий блок-контакт КМ2 размыкает цепь катушки реле КТ2. Последнее отключается и с выдержкой времени замыкает свой размыкающий контакт КТ2 в цепи контактора КМ3. Контактор КМ3 своими главными контактами выводит оставшуюся ступень пускового реостата. При этом двигатель выходит на естественную характеристику и пуск заканчивается.

Остановка двигателя происходит в режиме динамического торможения. Для остановки двигателя универсальный переключатель SА переводят в положение С («Стоп»). При этом его контакты 1–3 размыкаются и отключают контакторы КМ1 – КМ3. Контактами КМ1 двигатель отключается от сети переменного тока, а в цепи ротора вводится весь пусковой реостат, поскольку контакты КМ2, КМ3 разомкнутся. Одновременно с перечисленными выше переключениями разомкнется контакт КМ1 в цепи реле времени КТ3 и замкнется контакт КМ1 в цепи контактора КМ4. Хотя катушка КТ3 обесточивается, контакт реле КТ3 в течение времени выдержки останется замкнутым. Через контакты КМ1 и КТ3 в катушку контактора КМ4 будет проходить ток. Замкнувшиеся контакты КМ4 через дополнительный резистор Rд.т подадут постоянный ток в две фазы статора асинхронного двигателя. Двигатель остановится в режиме интенсивного динамического торможения.

По истечении выдержки времени контакты реле времени КТ3 отключат контактор КМ4 и последний своими контактами отключит источник постоянного тока от статора двигателя. На этом торможение оканчивается.

Защита схемы управления осуществляется плавкими предохранителями FU1, защита двигателя от перегрузок и коротких замыканий – максимальным двухкатушечным реле FА1, защита цепи постоянного тока в режиме динамического торможения – максимальным реле FА2. Максимальная защита работает следующим образом: при перегрузке или коротком замыкании срабатывает (включается) максимальное реле и размыкает свой контакт FА1 (или FА2) в цепи реле КV. Реле КV отключается, своим контактом размыкает цепь контактора КМ1, и двигатель отключается от сети.

Автоматическое управление в функции скорости. Простейшим командным аппаратом в системах автоматического управления в функции скорости является индукционное реле контроля скорости (рис. 9.8). Валик 1 реле связывают с валом электродвигателя, скорость которого необходимо контролировать. На этом валике закреплен цилиндрический постоянный магнит 2. На том же валике 1 на отдельных подшипниках установлено кольцо 3 из листовой стали. На внутренней поверхности кольца уложена обмотка 4, аналогичная обмотке ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя.

При вращении магнита 2 в стержнях обмотки 4 наводятся ЭДС и появляется ток, в результате чего кольцо 3 поворачивается в сторону вращения магнита так же, как ротор асинхронного двигателя начинает вращаться вслед за полем. При повороте кольца 3 толкатель 5 в зависимости от направления вращения вала электродвигателя воздействует на контактную систему 6 или 7. Во время остановки и приближения его частоты вращения к нулю толкатель 5 перестает нажимать на контактные пружины 8 и 9, и контактная система приходит в нормальное положение.

Наиболее широкое применение в машиностроении реле контроля скорости получило в схемах торможения противовключением асинхронных двигателей. Одна из таких схем представлена на рис. 9.9. При нажатии на кнопку П срабатывает рабочий контактор КР, который своими главными контактами включает электродвигатель. При этом открывается размыкающий блок-контакт КР и закрывается замыкающий блок-контакт в цепи катушки промежуточного реле РП. Когда электродвигатель разгонится до некоторой небольшой частоты вращения, замыкающий контакт реле контроля скорости РКС закрывается и включает реле РП. Это реле замыкает контакт, включенный параллельно замыкающему блок-контакту КР. Через катушку КТ ток при этом не протекает, так как цепь ее разорвана замыкающим контактом КР. В таком состоянии схема находится во время работы станка.

 
 

Когда нажимают кнопку С, контактор КР отпадает и своими главными контактами отключает двигатель от сети. Размыкающий блок-контакт КР при этом закрывается, через замкнутые контуры РКС и РП включается тормозной контактор ТК. Его главные контакты включают электродвигатель на реверс, магнитное поле начинает вращаться в обратную сторону и происходит торможение электродвигателя противовключением. При снижении частоты вращения до определенной малой величины контакт РКС размыкается, реле РП и контактор КТ отпадают и электродвигатель отключается от сети. Если вал неподвижного электродвигателя повернуть от руки (например, дернув за ремень), то замыкающий контакт РКС включится. Однако двигатель при этом вращаться не начнет, так как замыкающие контакты РП и КР открыты. Наличие промежуточного реле РП предотвращает возможность такого аварийного пуска двигателя.

Реле контроля скорости пригодно также для торможения и реверсивного электродвигателя. В этом случае контактор, включающий двигатель вперед, используют как тормозной при вращении двигателя в обратную сторону, и наоборот.

 

 









Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 1744; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2019 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.013 сек.