Automatické riadiace obvody na spúšťanie a zastavovanie jednosmerných motorov

Štartovanie akéhokoľvek motora je sprevádzané určitými spínačmi v napájacom obvode a riadiacom obvode. V tomto prípade sa používajú relé-stykače a bezkontaktné zariadenia. Pre jednosmerné motory na obmedzenie štartovacie prúdy v obvode rotora a kotvy motorov sú zahrnuté štartovacie odpory, ktoré sa pri stupňovitom zrýchlení motorov vypínajú. Po dokončení spúšťania sa spúšťacie odpory úplne obídu.

Proces brzdenia motorov môže byť tiež automatizovaný. Po príkaze na zastavenie sa pomocou zariadenia relé-stykača vykonajú potrebné spínače v silových obvodoch. Pri približovaní sa k rýchlosti blízkej nule sa motor odpojí od siete. Počas spúšťania sa kroky vypínajú v pravidelných intervaloch alebo v závislosti od iných parametrov. Tým sa mení prúd a rýchlosť motora.

Riadenie štartovania motora sa vykonáva ako funkcia EMF (alebo rýchlosti), prúdu, času a dráhy.

Typické podzostavy a obvody pre automatické riadenie štartovania jednosmerných motorov

Spustenie jednosmerného motora s paralelným alebo nezávislým budením sa vykonáva pomocou odporu zavedeného v obvode kotvy. Na obmedzenie nábehového prúdu je potrebný odpor. Keď sa motor zrýchľuje, štartovací odpor je stupňovitý. Po dokončení štartu bude rezistor úplne premostený a motor sa vráti k svojim prirodzeným mechanickým charakteristikám (obr. 1). Pri štarte motor zrýchľuje podľa umelej charakteristiky 1, potom 2 a po manévrovaní s odporom - podľa prirodzenej charakteristiky 3.

Ryža. 1. Mechanické a elektromechanické charakteristiky jednosmerného motora s paralelným budením (ω – uhlová rýchlosť otáčania; I1 M1 – špičkový prúd a krútiaci moment motora; I2 M2 – prúd a spínací moment)

Zvážte uzol štartovacieho obvodu jednosmerného motora (DCM) vo funkcii EMF (obr. 2).

Ryža. 2. Uzol štartovacieho obvodu DCT paralelného budenia vo funkcii EMF

Funkciu EMF (alebo rýchlosť) ovládajú relé, napätia a stýkače. Napäťové relé sú nakonfigurované tak, aby fungovali pri rôznych hodnotách emf kotvy. Keď je stýkač KM1 zapnutý, napätie relé KV v čase spustenia nestačí na prevádzku. Keď motor zrýchľuje (v dôsledku zvýšenia emf motora), aktivuje sa relé KV1, potom KV2 (aktivačné napätia relé majú zodpovedajúce hodnoty); patria k nim akceleračné stykače KM2, KMZ a odpory v obvode kotvy sú premostené (spínacie obvody stykačov nie sú na schéme znázornené, LM je budiace vinutie).

Pozrime sa na schému spustenia jednosmerného motora vo funkcii EMF (obr. 3). Uhlová rýchlosť motora je často fixovaná nepriamo, t.j.meranie veličín súvisiacich s rýchlosťou. Pre jednosmerný motor je takouto hodnotou EMF. Štart sa vykonáva nasledovne. Zapne sa istič QF, pole motora je pripojené k napájaniu. Relé KA sa aktivuje a zopne svoj kontakt.

Zostávajúce zariadenia okruhu zostanú v pôvodnej polohe. Ak chcete naštartovať motor, musíte stlač tlačidlo SB1 «Štart», po ktorom sa aktivuje stýkač KM1 a pripojí motor k zdroju energie. Stykač KM1 je napájaný s vlastným napájaním. Jednosmerný motor je urýchľovaný odporom R obvodu kotvy motora.

So zvyšujúcou sa rýchlosťou motora sa zvyšuje jeho emf a napätie v cievkach relé KV1 a KV2. Pri rýchlosti ω1 (pozri obr. 1.) sa aktivuje relé KV1. Zatvorí svoj kontakt v obvode stýkača KM2, ktorý svojím kontaktom vypína a skratuje prvý stupeň štartovacieho odporu. Pri rýchlosti ω2 sa zopne relé KV2. Svojím kontaktom uzatvára napájací obvod stýkača KMZ, ktorý pri aktivácii kontaktom skratuje druhý rozbehový stupeň rozbehového odporu. Motor dosiahne svoje prirodzené mechanické vlastnosti a ukončí vzlet.

Ryža. 3. Schéma štartovacieho DCT paralelného budenia vo funkcii EMF

Pre správnu činnosť obvodu je potrebné nastaviť napäťové relé KV1 tak, aby pracovalo pri EMF zodpovedajúcej rýchlosti ω1 a relé KV2, aby pracovalo pri rýchlosti ω2.

Ak chcete zastaviť motor, stlačte tlačidlo Stop SB2. Ak chcete odpojiť elektrický obvod, otvorte istič QF.

Prúdová funkcia je riadená prúdovým relé. Zvážte uzol obvodu štartéra jednosmerného motora vo funkcii toku. V diagrame znázornenom na obr.4 sú použité nadprúdové relé, ktoré pri nárazovom prúde I1 zachytia a pri minimálnom prúde I2 odpadnú (pozri obr. 1). Interný čas odozvy prúdových relé musí byť kratší ako čas odozvy stýkača.

Ryža. 4. Uzol štartovacieho obvodu paralelného budenia DCT v závislosti od prúdu

Zrýchlenie motora začína s rezistorom úplne zasunutým do obvodu kotvy. Pri zrýchlení motora prúd klesá, s prúdom I2 relé KA1 zaniká a svojim kontaktom uzatvára napájací obvod stýkača KM2, ktorý svojim kontaktom obchádza prvý kontakt štartovacieho odporu. Podobne je skratovaný aj druhý štartovací stupeň odporu (relé KA2, stýkač KMZ). Výkonové obvody stykača nie sú na schéme znázornené. Na konci štartovania motora dôjde k premosteniu odporu v obvode kotvy.

Uvažujme obvod na spustenie jednosmerného motora ako funkciu toku (obr. 5). Odpory stupňov rezistora sú zvolené tak, aby v momente zapnutia motora a posunutia stupňov prúd I1 v obvode kotvy a moment M1 neprekročili prípustnú úroveň.

Spustenie jednosmerného motora sa vykonáva zapnutím ističa QF a stlačením tlačidla «Štart» SB1. V tomto prípade sa stýkač KM1 aktivuje a zopne svoje kontakty. Silovým obvodom motora prechádza nábehový prúd I1, pod vplyvom ktorého sa aktivuje nadprúdové relé KA1. Jeho kontakt sa otvorí a stýkač KM2 nedostáva energiu.

Ryža. 5. Schéma paralelného budenia spúšťania DCT ako funkcie prúdu

Pri poklese prúdu na minimálnu hodnotu I2 nadprúdové relé KA1 klesne a zopne svoj kontakt.Stykač KM2 sa aktivuje a cez svoj hlavný kontakt odpojí prvú sekciu štartovacieho odporu a relé KA1. Pri spínaní prúd stúpa na hodnotu I1.

Keď sa prúd opäť zvýši na hodnotu I1, stykač KM1 sa nezapne, pretože jeho cievka je premostená kontaktom KM2. Pod vplyvom prúdu I1 sa aktivuje relé KA2 a otvorí svoj kontakt. Keď v procese zrýchľovania prúd opäť klesne na hodnotu I2, relé KA2 klesne a stýkač KMZ sa zapne. Štart je úplný, motor pracuje so svojimi prirodzenými mechanickými vlastnosťami.

Pre správnu funkciu obvodu je potrebné, aby doba odozvy relé KA1 a KA2 bola menšia ako doba odozvy stýkačov. Ak chcete zastaviť motor, stlačte tlačidlo «Stop» SB2 a vypnite istič QF, aby ste odpojili obvod.

Časové riadenie sa vykonáva pomocou časového relé a zodpovedajúcich stýkačov, ktoré svojimi kontaktmi skratujú stupne odporu.

Uzol štartovacieho obvodu jednosmerného motora uvažujme ako funkciu času (obr. 6) Časové relé KT sa aktivuje okamžite, keď sa v riadiacom obvode objaví napätie cez rozpínací kontakt KM1. Po rozopnutí kontaktu KM1 stratí časové relé KT napájanie a zopne kontakt s časovým oneskorením. Stykač KM2 po časovom intervale, ktorý sa rovná časovému oneskoreniu časového relé, prijme energiu, zopne svoj kontakt a odpojí odpor v obvode kotvy.

Ryža. 6. Uzol štartovacieho obvodu DCT paralelného budenia ako funkcia času

Medzi výhody riadenia vo funkcii času patrí jednoduchosť ovládania, stabilita procesu zrýchľovania a spomaľovania, chýbajúce oneskorenie elektrického pohonu pri stredných rýchlostiach.

Zvážte obvod na spustenie paralelného budenia jednosmerného motora ako funkciu času. Na obr. 7 je znázornená schéma jednosmerného paralelného budiaceho motora s nevratným štartom. Spustenie prebieha v dvoch etapách. Obvod používa tlačidlá SB1 «Štart» a SB2 «Stop», stýkače KM1 ... KMZ, elektromagnetické časové relé KT1, KT2. Zapne sa istič QF. V tomto prípade cievka časového relé KT1 prijíma energiu a otvára svoj kontakt v obvode stýkača KM2. Motor sa naštartuje stlačením tlačidla «Štart» SB1. Stykač KM1 prijíma energiu a svojim hlavným kontaktom pripája motor k zdroju energie s odporom v obvode kotvy.

Ryža. 7. Schéma nevratného štartu jednosmerného motora v závislosti od času

Podprúdové relé KA slúži na ochranu motora pred prerušením budiaceho obvodu. Počas normálnej prevádzky sa relé KA zopne a jeho kontakt v obvode stýkača KM1 sa zopne, čím sa stýkač KM1 pripraví na prevádzku. Keď sa preruší budiaci obvod, relé KA sa vypne, otvorí svoj kontakt, potom sa vypne stýkač KM1 a motor sa zastaví. Pri aktivácii stýkača KM1 sa zopne jeho blokovací kontakt a otvorí sa kontakt KM1 v reléovom obvode KT1, ktorý s časovým oneskorením vypne a zopne svoj kontakt.

Po časovom intervale rovnajúcom sa časovému oneskoreniu relé KT1 sa uzavrie napájací obvod zrýchľovacieho stykača KM2, ktorý sa spustí a svojim hlavným kontaktom skratuje jeden stupeň rozbehového odporu. Súčasne sa zopne časové relé KT2. Motor zrýchľuje. Po časovom intervale, ktorý sa rovná oneskoreniu relé KT2, sa zopne kontakt KT2, aktivuje sa zrýchľovací stykač KMZ a svojim hlavným kontaktom sa skontaktuje s druhým stupňom rozbehového odporu v obvode kotvy. Štart je dokončený a motor sa vráti k svojim prirodzeným mechanickým vlastnostiam.

Typické jednotky riadiaceho obvodu jednosmernej brzdy

Automatické riadiace systémy s jednosmerným motorom využívajú dynamické brzdenie, opačné brzdenie a rekuperačné brzdenie.

Pri dynamickom brzdení je potrebné uzavrieť vinutie kotvy motora na dodatočný odpor a ponechať budiace vinutie pod napätím. Toto brzdenie môže byť vykonané ako funkcia rýchlosti a ako funkcia času.

Riadenie ako funkcia rýchlosti (EMF) počas dynamického brzdenia je možné vykonať podľa schémy znázornenej na obr. 8. Pri vypnutom stýkači KM1 je kotva motora odpojená od siete, ale na jej svorkách je v momente odpojenia napätie. Napäťové relé KV pracuje a zatvára svoj kontakt v obvode stýkača KM2, ktorý svojim kontaktom uzatvára kotvu motora k odporu R.

Pri rýchlostiach blízkych nule relé KV stráca energiu. Ďalšie spomalenie z minimálnej rýchlosti na úplné zastavenie nastáva pôsobením statického momentu odporu.Na zvýšenie účinnosti brzdenia je možné použiť dva alebo tri stupne brzdenia.

Ryža. 8. Uzol obvodu pre automatické riadenie dynamického brzdenia vo funkcii EMF: a — silový obvod; b — riadiaci obvod

Dynamické brzdenie konštantné budenie motora nezávislé ako funkcia času sa vykonáva podľa schémy znázornenej na obr. deväť.

Ryža. 9. Uzol dynamického brzdového okruhu DCT nezávislého budenia ako funkcia času

Keď motor beží, časové relé KT je zapnuté, ale obvod stýkača brzdy KM2 je otvorený. Ak chcete zastaviť, musíte stlačiť tlačidlo "Stop" SB2. Stykač KM1 a časové relé KT strácajú výkon; stýkač KM2 sa aktivuje, pretože kontakt KM1 v obvode stýkača KM2 sa zopne a kontakt časového relé KT sa rozopne s časovým oneskorením.

Pre časovanie časového relé dostane stýkač KM2 energiu, uzavrie svoj kontakt a pripojí kotvu motora k prídavnému odporu R. Vykoná sa dynamické zastavenie motora. Na svojom konci relé KT po určitom čase otvorí svoj kontakt a odpojí stýkač KM2 od siete. Ďalšie brzdenie až do úplného zastavenia sa vykonáva pod vplyvom momentu odporu Ms.

Pri spätnom brzdení pôsobia EMF motora a sieťové napätie v súlade. Na obmedzenie prúdu je do obvodu vložený odpor.

Riadenie budenia jednosmerných motorov

Budiace vinutie motora má značnú indukčnosť a pri rýchlom vypnutí motora sa na ňom môže objaviť veľké napätie, ktoré spôsobí porušenie izolácie vinutia. Aby ste tomu zabránili, môžete použiť uzly okruhu znázornené na obr.10. Zhášací odpor sa zapína paralelne s budiacou cievkou cez diódu (obr. 10, b). Preto po vypnutí prúd krátkodobo prechádza odporom (obr. 10, a).

Ryža. 10. Uzly obvodov na zapínanie zhášacích odporov: a — zhášací odpor je zapojený paralelne; b — zhášací odpor sa zapína cez diódu.

Ochrana proti prerušeniu budiaceho obvodu sa vykonáva pomocou podprúdového relé podľa schémy znázornenej na obr. jedenásť.

Ryža. 11. Ochrana proti prerušeniu budiaceho obvodu: a — silový budiaci obvod; b — riadiaci obvod

V prípade prerušenia budiacej cievky relé KA odbudí a rozpojí obvod stýkača KM.