Principi di controllo automatico dell'avvio e dell'arresto dei motori elettrici

L'articolo tratta gli schemi relè-contattore per l'automazione di avviamento, inversione e arresto di motori a induzione con rotore di fase e motori CC.

Considera gli schemi per accendere le resistenze di avviamento e i contatti dei contattori KM3, KM4, KM5 che li controllano, all'avvio motore a induzione a rotore avvolto (AD con f. R.) E Motore DC ad eccitazione indipendente DPT NV (Fig. 1). Questi schemi prevedono la frenatura dinamica (Fig. 1, a) e la frenata opposta (Fig. 1, b).

Quando si avvia un reostato DPT NV o IM con un rotore di fase, la chiusura alternata (cortocircuito) degli stadi del reostato di avviamento R1, R2, R3 viene eseguita automaticamente utilizzando i contatti dei contattori KM3, KM4, KM5, che possono essere controllato da tre modi:

• contando gli intervalli di tempo dt1, dt2, dt3 (Fig. 2), per i quali vengono utilizzati i relè orari (gestione tempi);

• monitorando la velocità del motore elettrico o campi elettromagnetici (controllo di velocità).Relè di tensione o contattori collegati direttamente tramite reostati vengono utilizzati come sensori EMF;

• l'utilizzo di sensori di corrente (relè di corrente regolabili per una corrente di ritorno pari a Imin) che danno un impulso di comando quando la corrente di armatura (rotore) diminuisce durante il processo di avviamento al valore di Imin (controllo del principio di corrente).

Considerare le caratteristiche meccaniche di un motore DC (DCM) (Fig. 1) (per un motore a induzione (IM), è lo stesso se si utilizza la sezione operativa della caratteristica meccanica) durante l'avviamento e l'arresto, nonché le curve di velocità, coppia (corrente) rispetto al tempo.

Riso. 1. Schemi per l'accensione delle resistenze di avviamento di un motore a induzione con rotore di fase (a) e un motore CC con eccitazione indipendente (b)

Riso. 2. Caratteristiche di avvio e arresto (a) e dipendenze DPT (b)

Avviamento del motore elettrico (i contatti KM1 sono chiusi (Fig. 1)).

Quando viene applicata la tensione, la corrente (coppia) nel motore è uguale a I1 (M1) (punto A) e il motore accelera con la resistenza di avviamento (R1 + R2 + R3).

Man mano che l'accelerazione procede, la corrente diminuisce e alla corrente I2 (punto B) R1 viene cortocircuitata, la corrente sale al valore I1 (punto C) e così via.

Nel punto F, alla corrente I2, viene cortocircuitato l'ultimo stadio del reostato di avviamento e il motore elettrico raggiunge la sua caratteristica naturale (punto G). L'accelerazione avviene al (punto H) che corrisponde alla corrente Ic (dipendente dal carico). Se R1 non è cortocircuitato nel punto B, il motore accelererà fino al punto B' e avrà una velocità costante.

Frenatura dinamica (KM1 aperto, KM7 chiuso) fino a quando il motore elettrico non va al punto K, che corrisponde al momento (corrente) e il suo valore dipende dalla resistenza Rtd.

Frenata per opposizione (KM1 aperto, KM2 chiuso) mentre il motore elettrico va al punto L e inizia a decelerare molto velocemente con resistenza (R1 + R2 + R3 + Rtp).

La pendenza di questa caratteristica, e quindi il valore, è la stessa (parallela) della caratteristica iniziale con la resistenza (R1 + R2 + R3 + Rtp).

Nel punto N è necessario un cortocircuito Rtp, il motore elettrico va nel punto P e accelera nella direzione opposta. Se Rtp non è cortocircuitato nel punto N, il motore accelererà fino al punto N' e funzionerà a quella velocità.

Schemi di controllo automatico per l'avvio di DPT

Controllo in funzione del tempo (Fig. 3) Molto spesso, i relè temporizzati elettromagnetici vengono utilizzati come relè temporizzati nei circuiti EP. Sono impostati per tenere conto dei tempi di ritardo preimpostati dt1, dt2,…. Ogni relè orario deve includere un contattore di potenza corrispondente.

Riso. 3. Schema di avvio automatico del DPT in funzione del tempo

Controllo in funzione della velocità (più spesso utilizzato per la frenatura dinamica e la frenatura opposta) Questo principio di automazione del controllo prevede l'uso di relè che controllano direttamente o indirettamente la velocità del motore elettrico: per i motori CC viene misurata la fem di armatura, per asincroni e motori elettrici sincroni, viene misurata l'EMF o la frequenza della corrente.

L'uso di dispositivi che misurano direttamente la velocità (relè di controllo della velocità (RCC) su un dispositivo complesso) complica l'installazione e il circuito di controllo.RKS è più spesso utilizzato per il controllo della frenata per scollegare il motore elettrico dalla rete a una velocità prossima allo zero. I metodi indiretti sono più spesso usati.

A flusso magnetico costante, la fem di armatura del DPT è direttamente proporzionale alla velocità. Pertanto, la bobina del relè di tensione può essere collegata direttamente ai terminali dell'indotto. Tuttavia, la tensione del terminale di armatura Uy differisce da Eya per l'entità della caduta di tensione attraverso l'avvolgimento di armatura.

In questo caso, sono possibili due opzioni:

• l'uso di relè di tensione KV, che possono essere regolati su diverse tensioni di attuazione (Fig. 4, a);
• utilizzando contattori KM collegati tramite resistori di avviamento (Fig. 4, b). I contatti di chiusura del relè KV1, KV2 forniscono tensione alle bobine dei contattori di potenza KM2, KM3.

Riso. 4. Circuiti di alimentazione per il collegamento di DPT utilizzando relè di tensione (a) e contattori (b) come DCS

Riso. 5. Circuito elettrico (a) e circuito di controllo (b) DPT con automazione di avviamento dipendente dalla velocità. Le linee tratteggiate mostrano il circuito quando i relè di tensione KV1, KV2 vengono utilizzati per misurare la tensione.

Controllo nella funzione corrente. Questo principio di controllo viene implementato utilizzando relè di minima corrente, che attivano i contattori di potenza quando la corrente raggiunge il valore I1 (Fig. 6, b). Viene spesso utilizzato per avviare a una velocità maggiore con un indebolimento del flusso magnetico.

Riso. 6. Schema di collegamento (a) e dipendenza di Ф, Ia = f (t) (b) all'avvio di un motore CC a seconda della corrente

Quando la corrente di spunto (Rp2 è in corto) il relè KA viene eccitato e l'alimentazione viene applicata alla bobina KM4 attraverso il contatto KA.Quando la corrente di armatura diminuisce fino alla corrente inversa, il contattore KM4 si chiude e il flusso magnetico diminuisce (Rreg viene introdotto nel circuito di avvolgimento di campo LOB). In questo caso, la corrente di armatura inizia ad aumentare (la velocità di variazione della corrente di armatura è superiore alla velocità di variazione del flusso magnetico).

Quando si raggiunge Iya = Iav nel punto t1, si attivano i relè KA e KM4 e si manipola Rreg. Il processo di aumento del flusso e diminuzione di Ia inizierà all'istante t2 quando la navicella e KM4 si spegneranno. Con tutte queste commutazioni, M>Ms e il motore elettrico accelereranno. Il processo di avviamento termina quando l'entità del flusso magnetico si avvicina al valore impostato determinato dall'introduzione della resistenza Rreg nel circuito della bobina di eccitazione e quando, alla successiva disconnessione di KA, KM4, la corrente di armatura non raggiunge Iav ( punto ti). Questo principio di controllo è chiamato vibrazione.

Automazione del controllo del freno DPT

In questo caso valgono gli stessi principi dell'automazione della messa in servizio. Lo scopo di questi circuiti è quello di disconnettere il motore elettrico dalla rete ad una velocità pari o prossima allo zero. È più facilmente risolvibile con la frenata dinamica, utilizzando i principi del tempo o della velocità (Fig. 7).

Riso. 7. Circuito elettrico (a) e circuito di controllo (b) frenatura dinamica

All'avvio, premiamo SB2 e la tensione viene fornita alla bobina KM1, mentre: il pulsante SB2 (KM1.2) viene manipolato, la tensione viene applicata all'armatura del motore (KM1.1), il circuito di alimentazione KV ( KM1.3 ) si apre.

All'arresto premiamo SB1 mentre l'indotto è disconnesso dalla rete, KM1.3 si chiude e si attiva il relè KV (poiché al momento dello spegnimento è approssimativamente uguale a Uc e diminuisce con una diminuzione della velocità). La tensione viene fornita alla bobina KM2 e RT è collegata all'armatura del motore. Quando la velocità angolare è prossima allo zero, l'armatura del relè KV scompare, KM2 è diseccitato e RT è spento. Il relè KV in questo circuito deve avere il fattore di retroazione più basso possibile, perché solo così è possibile ottenere la frenata alla velocità minima.

Quando il motore è invertito, viene utilizzata la frenatura in controcommutazione e il circuito di controllo ha il compito di introdurre uno stadio di resistenza aggiuntivo quando viene dato il comando di retromarcia e bypassarlo quando la velocità del motore è prossima allo zero. Molto spesso, per questi scopi, il controllo viene utilizzato in funzione della velocità (Fig. 8).

Riso. 8. Circuito elettrico (a), circuito di controllo (b) e caratteristiche di frenatura (c) della frenatura DPT in retromarcia

Considera un circuito senza un blocco di automazione all'avvio. Lasciare che il motore elettrico funzioni «in avanti» in modo naturale (incluso KM1, l'accelerazione non viene presa in considerazione).

Premendo il pulsante SB3 si spegne KM1 e si accende KM2. La polarità della tensione applicata all'armatura è invertita. I contatti KM1 e KM3 sono aperti, l'impedenza viene introdotta nel circuito dell'indotto. Compare una corrente di spunto e il motore passa alla caratteristica 2, in base alla quale avviene la frenatura. A una velocità prossima allo zero, il relè KV1 e il contattore KM3 dovrebbero accendersi. Lo stadio Rpr viene manipolato e l'accelerazione inizia nella direzione opposta secondo la caratteristica 3.

Caratteristiche dei circuiti di controllo del motore a induzione (IM).

1. I relè Induction Speed ​​​​Control (RKS) vengono spesso utilizzati per controllare la frenata (soprattutto la retromarcia).

2. Per IM con rotore avvolto, vengono utilizzati relè di tensione KV, che vengono attivati ​​​​da diversi valori di EMF del rotore (Fig. 9). Questi relè vengono accesi tramite un raddrizzatore per escludere l'influenza della frequenza della corrente di rotore sulla resistenza induttiva delle bobine del relè stesso (con una variazione di XL cambia e Iav, Uav), riducendo il coefficiente di ritorno e aumentando l'affidabilità di funzionamento.

Riso. 9. Schema di arresto della pressione sanguigna inverso

Principio di funzionamento: ad un'elevata velocità angolare del rotore del motore elettrico, l'EMF indotta nei suoi avvolgimenti è piccola, poiché E2s = E2k · se lo scorrimento s è trascurabile (3–10%). La tensione del relè KV non è sufficiente per tirare la sua armatura. Al contrario (KM1 si apre e KM2 si chiude), il senso di rotazione del campo magnetico nello statore è invertito. Il relè KV si attiva, apre il circuito di alimentazione dei contattori KMP e KMT e le resistenze di avviamento Rï e di frenatura Rï vengono introdotte nel circuito del rotore. A una velocità prossima allo zero, il relè KV si spegne, il KMT si chiude e il motore accelera nella direzione opposta.