Riadiace obvody motora ako funkcia času
Tento typ ovládania sa používa, keď všetko spínanie v elektrickom obvode elektromotora prebieha v určitých časových okamihoch, napríklad pri automatizácii procesu spúšťania elektromotorov bez sledovania rýchlosti alebo prúdu. Trvanie intervalov je určené a možno ho upraviť nastavením časového relé.
Časové riadenie získalo najväčšie rozšírenie v priemysle vďaka jednoduchosti a spoľahlivosti sériovej výroby elektromagnetických a elektronických časových relé.
Takže z obr. 1, a a b je vidieť, že uzavretím kontaktu K sieťového stýkača je celý odpor reostatu zahrnutý do obvodu kotvy, rovnajúci sa R1 + R2 + R3, a zahrnutie štartovacích odporových sekcií môže nastať v určitých časových intervaloch t1, t2 a t3 pri určitých otáčkach motora n1, n2, n3 a pri poklese nábehového prúdu na nastavenú hodnotu I2. Časové intervaly sú zvolené tak, aby pri každom nasledujúcom skrate odporu prúd motora neprekročil prípustnú hodnotu I1.
Pri zrýchlení motora z n = 0 na n1 sa prúd zníži na I2 v dôsledku zvýšenia zadnej elektromotorickej sily. Po časovom intervale t1 sa kontakt K1 zopne, odpor posunu R1, čo vedie k zníženiu odporu reostatu na R2 + R3, novému zvýšeniu prúdu na I1 atď. Na konci štartu sa motor zrýchli na menovité otáčky, štartovací reostat je úplne odstránený.
Ryža. 1. Obvody riadenia motora ako funkcia času: a — reostat spúšťania jednosmerného motora, b — schéma spúšťania
Zvážte niektoré obvody riadenia motora ako funkciu času.
Pri časovo závislom riadení asynchrónneho motora s vinutým rotorom (obr. 2) je časové oneskorenie potrebné na skratovanie jednotlivých krokov rozbehového reostatu zabezpečované kyvadlovými časovými relé, ktorých počet sa rovná počtu kroky. Schéma funguje nasledovne.
Ryža. 2. Riadiaci obvod ako funkcia času indukčného motora s vinutým rotorom
Keď kliknete na tlačidlo SB1 prijíma energiu do cievky stýkača na linke KM, ktorá spája stator motora so sieťou. Súčasne je plne zavedený výstupný reostat. Spolu so stýkačom sa zopne časové relé KT1, ktoré po určitom časovom intervale zopne kontakt v obvode cievky stýkača KM1.
Stykač pracuje a zatvára prvú sekciu reostatu, aby sa spustil rotor. Súčasne sa zapne časové relé KT2, ktoré s oneskorením zopne svoje kontakty a zapne cievku KM2 a časové relé KTZ. Kontakty stýkača KM2 skratujú druhý stupeň KM2 štartovacieho reostatu.Okrem toho sa s časovým oneskorením spustí kontakt relé KTZ, čím sa zapne vinutie KMZ, čo spôsobí skrat posledného stupňa štartovacieho reostatu KMZ a motor pokračuje v práci v budúcnosti, ako pri rotor veveričky.
Motor sa zastaví stlačením tlačidla SB a v prípade preťaženia sa motor vypne uvoľnením spínača QF. Tým sa vypne sieťový stýkač, jeho pomocný kontakt KM a všetky stýkače zrýchlenia a časové relé bez časového oneskorenia. Reťaz je pripravená na ďalší cyklus.
Na spustenie voľnobežných otáčok indukčného motora so zvýšeným výkonom s prepínaním vinutia statora z hviezdy na trojuholník môžete použiť schému na obr. 3. Spínanie v tomto obvode prebieha automaticky v závislosti od času Stlačením tlačidla SB2 sa vinutie statora pripojí k sieti stýkačom KM. Súčasne je do siete pripojené časové relé KT a cievka KY, ktorá pomocou troch kontaktov v silovom obvode spája vinutie statora s hviezdou.
Ryža. 3. Riadiaci obvod ako funkcia času indukčného motora prepnutím z Y na Δ
Motor sa spúšťa a zrýchľuje pri zníženom napätí. Po vopred stanovenom časovom intervale relé KT vypne stýkač KY a zapne cievku stýkača KΔ spájajúceho vinutie statora s trojuholníkom. Keďže v obvode cievky K∆ je pomocný kontakt KY, nemôže dôjsť k zopnutiu stýkača K∆ pred zopnutím stýkača KMY.
Postupné spúšťanie viacrýchlostných indukčných motorov je ekonomickejšie a vykonáva sa ako funkcia času.Zoberme si príklad postupného štartu dvojrýchlostného motora s jedným vinutím (obr. 4). Vinutie statora prechádza z trojuholníka do dvojitej hviezdy dvojnásobnou rýchlosťou.
Ryža. 4. Riadiaci obvod ako funkcia času spustenia kroku indukčného motora
Motor sa zapína stýkačom KM na prvý stupeň otáčok a stýkačmi KM2 a KM1 na druhý. Ak chcete zapnúť motor na prvú rýchlosť, stlačením tlačidla SB2 sa zapne cievka stýkača KM a jeho výkonové kontakty KM v hlavnom obvode. Vinutie statora pripojené do trojuholníka je pripojené k sieti. Cievka časového relé KT je pod napätím a jej uzatvárací kontakt (v obvode cievky KM) je zopnutý.
Postupný štart motora pri druhej rýchlosti otáčania sa vykonáva pomocou medziľahlého relé K, ktorého obvod je uzavretý štartovacím tlačidlom SB3. Zatváracie kontakty K obchádzajú dve štartovacie tlačidlá a vypínací kontakt K odpája časové relé KT. Zatvárací kontakt KT v obvode cievky KM sa vypne so spätným oneskorením, v dôsledku čoho sa cievka KM v prvej perióde štartovania ukáže ako zatvorená a motor sa zapne pri prvej rýchlosti.
Kontakt bloku KM v obvode cievky KM2 a KM1 sa otvorí. Tieto cievky sú tiež odpojené od otvoreného kontaktu KT, ktorý je oneskorený pri návrate. Po určitom čase uzatvárací kontakt KT vypne cievku KM a jeho rozpínací kontakt zapne cievky stýkačov druhej rýchlosti otáčania KM1 a KM2. Ich hlavné kontakty v napájacom obvode prepnú vinutie statora na dvojitú hviezdu a pripoja ho k sieti.
Preto motor najskôr zrýchli na prvý prevodový stupeň a potom automaticky prepne na druhý prevodový stupeň. Upozorňujeme, že predbežné pripojenie vinutia statora k dvojitej hviezde a jeho následné zaradenie do siete sa vykonáva najskôr zapnutím dvoch uzatváracích kontaktov napájacieho zdroja KM2 a potom troch uzatváracích hlavných kontaktov KM1. Takáto postupnosť spínania je dosiahnutá tým, že cievka KM1 je pripojená na napätie cez kontakt uzatváracieho bloku KM2. Motor sa zastaví stlačením tlačidla «Stop», označeného na schéme písmenom SB1.
Na obr. 5 je znázornený diagram automatického štartu paralelne budeného jednosmerného motora v závislosti od času. Zatvorením ističa QF je motor pripravený na spustenie. Prúd preteká obvodom pozostávajúcim z vinutia časového relé KT1, kotvy motora M a dvoch stupňov štartovacieho reostatu R1 + R2.
Ryža. 5. Riadiaci obvod ako funkcia času vybudeného jednosmerného motora
Vzhľadom na vysoký odpor cievky relé KT1 je prúd v tomto obvode veľmi malý a nemá žiadny vplyv na motor, ale samotné relé sa spustí a otvorí sa jeho otvorený kontakt v obvode stýkača KM1. V cievke druhého časového relé KT2, zapojeného paralelne s odporom R1, je rozvetvený taký malý prúd, že sa nedá zopnúť. Zapne sa aj LM poľné vinutie motora.
Motor sa spustí stlačením tlačidla SB2 Súčasne sa zapne stýkač KM a jeho kontakt v obvode kotvy motora. Veľký štartovací prúd je obmedzený dvoma stupňami reostatu R1 a R2.Časť tohto prúdu je rozvetvená do cievky relé KT2 a pri aktivácii rozopne svoj kontakt KT2 v obvode stýkača KM2. Súčasne so zopnutím obvodu kotvy M skratuje pracovný kontakt stýkača KM cievku relé KT1.
Po určitom časovom intervale, keď sa relé vráti, KT1 zopne svoj kontakt KT1 v obvode stýkača KM1. Tento stýkač so svojím pracovným kontaktom KM1 skratuje prvý stupeň R1 štartovacieho reostatu a vinutie časového relé KT2. So spätným oneskorením jeho pracovné kontakty KT2 zapnú stýkač KM2, ktorý svojimi pracovnými kontaktmi KM2 skratuje druhý stupeň R2 štartovacieho reostatu. Tým sa dokončí štart motora.
Po stlačení tlačidla SB1 sa stýkač KM vypne a odpojí svoj hlavný kontakt v obvode kotvy. Kotva zostáva pod napätím, ale ukazuje sa, že je zapojená do série s reléovou cievkou KT1, vďaka čomu cez ňu preteká malý prúd. Relé KT1 bude fungovať, otvorí svoj kontakt v obvode stýkačov KM1 a KM2, vypnú a otvoria svoje kontakty, skratové odpory R1 a R2. Motor sa zastaví, ale jeho budiace vinutie zostane pripojené k sieti a tým je motor pripravený na ďalší štart. Úplné vypnutie motora sa vykoná vypnutím spínača automatického vstupu BB.
Dynamické brzdenie motorov sa vykonáva aj ako funkcia času. Pre dynamické brzdenie, napríklad indukčný motor, je vinutie statora odpojené od siete striedavého prúdu a podľa jednej zo schém uvedených v tabuľke 1 je pripojené k zdroju jednosmerného prúdu.V lesnom a drevospracujúcom priemysle sa jednosmerný prúd získava zo špeciálnych polovodičových usmerňovačov. V tomto prípade nie je potrebný špeciálny zdroj jednosmerného prúdu.
Keď je vinutie statora zapnuté podľa jednej zo schém (pozri tabuľku 1), vo vinutí k usmerňovaču sa vytvorí stacionárne magnetické pole. V stacionárnom poli sa rotor motora naďalej otáča zotrvačnosťou. V tomto prípade sa v rotore motora vytvorí striedavý EMF a prúd, ktorý vybudí striedavé magnetické pole. Meniace sa magnetické pole rotora pri interakcii so stacionárnym poľom statora vytvára brzdný moment. V tomto prípade sa uložená kinetická energia z rotora a pohonu premieňa v obvodoch rotora na elektrickú energiu a tá na teplo.
Tepelná energia sa odvádza z okruhu rotora do okolia. Teplo generované v rotore zohreje motor. Množstvo uvoľneného tepla závisí od prúdu vo vinutí statora, keď je napájané jednosmerným prúdom. V závislosti od schémy prijatej na zapnutie vinutia statora, keď je napájané jednosmerným prúdom, bude pomer prúdu k fázovému prúdu statora odlišný. Pomery týchto prúdov pre rôzne schémy spínania sú uvedené v tabuľke. 1
Dynamický brzdový okruh indukčného motora je znázornený na obr. 6.
Ryža. 6. Schéma dynamického brzdenia indukčného motora
Stlačením štartovacieho tlačidla SB1 sieťový stýkač KM zapne motor na sieť AC, jeho uzatvárací blokový kontakt prepne cievku KM na samonapájaciu.Rozpínací kontakt KM odpojí napájací obvod stýkača brzdy KM1 a časového relé KT. Keď sa stlačí tlačidlo SB, sieťový stýkač KM je bez napätia a obvod cievky stýkača KM1 bude pod napätím.
Stykač KM1 obsahuje svoje kontakty KM1 v obvode transformátora T a usmerňovača V, v dôsledku čoho bude vinutie statora napájané jednosmerným prúdom. Aby sa zabránilo náhodnému nezávislému spínaniu linkového stýkača, je vypínací kontakt bloku KM1 zapojený do série s jeho cievkou KM. Súčasne s brzdovým stýkačom je zapnuté aj časové relé KT, ktoré je nakonfigurované tak, že jeho otvorený kontakt KT bude po určitom časovom intervale vypnite cievku KM1 a časové relé. Nastavenie časového relé KT je zvolené tak, aby čas zobehnutia relé tkt bol rovný súčtu času dobehu motora tT a správneho času vypnutia stýkača KM1.