книги / Электропривод, электрооборудование и основы управления

выпускаются. Поэтому приходится использовать двигатели продол­ жительного режима, если fK>15 мин, и двигатели повторно-кратко- временного режима, если 1,5-г2,5 мин.

Задача выбора двигателя, сводится к определению времени гдо* при котором перегруженный двигатель нагревается до допустимой температуры Т яо„ (допустимый перегрев Tnon). Если /к окажется меньше /ДОц то двигатель выбран правильно; если /к > /до* то прихо­ дится выбирать двигатель с большей мощностью и снова повторять расчет. Если нагрузочная диаграмма многоступенчата, то предвари­ тельно определяют эквивалентное значение мощности.

Порядок расчета. 1. Двигатель выбираем с номинальной мощ­ ностью Р ном<Р*, ориентируясь на перегрузочную способность так, чтобы максимальный момент Л/мпкс, указанный в каталоге, был на 15—20% больше момента М %.Момент Л/мокс=МНомМ*макс( где М ном=

=9,55 Р иоц/л; М к= 9У55Рк/л»

2.Потери выбранного двигателя при номинальном режиме

5.Постоянную времени, если она не указана в каталоге на выбранный двигатель, находим по графику (рис. 9.6).

6.Допустимое время работы двигателя с перегрузкой

142

туры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружаю­ щей среды.

На рис. 9.7 показана нагрузочная диаграмма и график перегрева двигателя. Продолжительность включения (% )

Выпускают специальные электродвигатели для привода подъем­ ных кранов, металлургических установок, лифтов, работающих в повторно-кратковременном режиме со стандартной продолжительно­ стью включения ПВст=15, 25, 40, 60%.

Если при продолжительном режиме пуск и остановка не имели большого значения ввиду их малости по сравнению со временем ра­ боты, то здесь приходится учитывать отдельно потери при пуске АРп, торможении Л у стан о в и в ш ей ся скорости Л Р уст и паузе А Р 0. Потери при паузе не всегда равны нулю. Обычно асинхронный дви­ гатель полностью отключается от сети, а в двигателях постоянного тока независимого и параллельного возбуждения, как правило, от­ ключается только обмотка якоря, а обмотка возбуждения остается под током, поэтому потери хотя и резко снижаются, но не исче­ зают совсем. Кроме того, охлаждение неподвижного двигателя при отсутствии вентиляции заметно ухудшается. Средние потери за цикл

Эти потери определяют номинальную мощность выбираемого двигателя. Его температура должна быть равной или несколько меньшей, чем допустимая для данного класса изоляция.

/4 = 28 с, /0 = 20 с. Выбрать двигатель асинхронный краново-металлургической серин. Решение. 1. Определяем по нагрузочной диаграмме [см. (9.3)} эквивалентную

мощность.

143

Мы,кс = 930 Н • м, т. е. М2 < М яЛ%е.

З А Д А Н И Е 9 . 2 . В ы б о р д в и г а т е л я д л я п о в т о р н о - к р а т к о в р е м е н н о г о р е ж и м а .

Нагрузочная диаграмма задана в табл. 9.3, если считать, что на всех четных участках двигатёль не работает. Выбрать асинхронный двигатель серии MTF.

§ 9.6. Допустимое число включений

Подъемно-транспортные устройства, кузнечно-прессовые механиз­ мы, некоторые металлорежущие станки, рольганги работают в очень напряженном повторно-кратковременном режиме и испытывают иногда до 2000 включений в час. Такие двигатели пускаются и тормозятся без применения добавочных резисторов, поэтому пере­ ходные процессы протекают быстро. Чем больше ПВ й число вклю­

(ПВ = 10Р%, А = 600 1/ч).

Как было показано выше, пуск и торможение происходят при токах, превышающих номинальное значение, поэтому электрические потери весьма велики, что вызывает интенсивный нагрев и ограни­ чивает число включений в час. Частота включений, при которой средние потери А Р ср равны номинальным потерям двигателя А Р „о* считается допустимым числом включений i двигателя при данной нагрузке на валу и данной продолжительности включений.

144

ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ

ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Г Л А В А 10

СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 10.1. Пуск электродвигателя в функции напряжения

На рис. 10.1, а изображена схема двигателя параллельного воз­ буждения. Последовательно с якорем включаются пусковые резис­ торы R1—R3; каждый из них может замыкаться контактами кон­ такторов У1, У2, УЗ. Контактор Л главными контактами включает двигатель в сеть, а блокирующими контактами (линия /) шунтирует кнопку пуска КнП. Цепь управления защищается предохранителями П1, а цепь двигателя — П2.

Включаем вводной рубильник В, тока в цепи управления и сило­ вой цепи двигателя' пока нет, так как все контакты разомкнуты. Нажимаем кнопку КнП, цепь управления замыкается, по ней начи­ нает протекать ток. В линии 1 срабатывает контактор Л, его блоки­ рующие контакты замыкаются и по ним тоже пойдет ток. Теперь кнопку КнП можем отпустить, она пОд действием возвратной пру­ жины размыкает свои контакты, но катушка контактора Л продолжает питаться через блокирующие контакты. .

Одновременно с этими контактами замыкаются главные контакты Л, ток начинает проходить по обмотке возбуждения и якорю, а дви­ гатель — вращаться. Ток якоря ограничен тремя резисторами в ли­ нии 3. По мере разгона он уменьшается, так как возрастает проти- во-ЭДС, т. е. I a= (U—C/J>n)/(Ro.n+Ri-\-R2-\-R3). Напряжение на ка­ тушке У / увеличивается Uiy= E + Ia(R 0.n+R3+ R 2) = U — .TeR,. При уменьшении тока якоря уменьшается падение напряжения на R1, следовательно, напряжение на катушке увеличивается. Когда ток уменьшится до / 2 (рис. 10.1, б), срабатывает контактор У /, его кон­ такты в линии 2 замыкаются и закорачивают первую секцию R1. Ток

— U—IaR2- Контакты У2 замыкаются, закорачивают секцию R2 и ток снова возрастает до /, (участок гд) . Разгон Продолжается, ток якоря постепенно уменьшается (участок де) и, когда он достигнет значения

146

$ 10.2. Пуск электродвигателя в функции тока

В схеме, показанной на рис. 10.2, двигатель параллельного воз­ буждения имеет два пусковых резистора R1 и R2. Они закорачи­ ваются контактами контакторов У1 и У2, катушки которых находят­ ся в линиях 7 и 9. Якорь включается в сеть главными контактами контактора Л. Его катушка находится на линии 5, а блокирующие контакты — в линии 6, шунтируя кнопку КнП. Реле времени РВ1 и РВ2 имеют катушки в линиях 6 и Я, а контакты — в линиях 7 и 9. Реле ускорения РУ1 и РУ2 включаются последовательно с якорем, ток срабатывания их равен пусковому току / ь размыкающие контак­ ты находятся в линиях 7 и 9. Реле максимального тока РМ пред­ назначается для защиты двигателя от перегрузок и коротких замы­ каний; в режиме работы и при пуске оно не срабатывает. Реле настроено на ток больший, чем /,. Цепь управления защищается предохранителями ЯР, включение в сеть производится рубильни­ ком Р.

Резистор R r служит для гашения поля возбуждения при отклю­ чении двигателя. Во время работы в обмотке возбуждения накап­ ливается энергия магнитного поля. При размыкании. контактов Л

147

кнопку КнС, срабатывает реле PBI, его контакты замыкаются с выдержкой времени в линии 7; срабатывает контактор Л, его кон­ такты в линиях 5 и 6 замыкаются. Кнопку КнП можно отпустить, так как контактор Л питается через свои блокирующие контакты. Главные контакты Л подключают двигатель и он начинает вращаться, при этом по обмотке якоря протекает большой пусковой ток /,, под действием которого срабатывает реле РУ /. Его контакты в линии 7 размыкаются и только потом замыкаются контакты РВ1 в этой линии. Двигатель-разгоняется, ток якоря постепенно уменьшается: когда он достигает значения / 2, отпускается реле РУ7, настроенное на ток отпускания, равный току / 2. Контакты РУ / замыкаются, ток проходит по линиям 7 и 5, срабатывает контактор У1 и реле РВ2. Контакты У1 в линии 4 замыкают секцию Ш и теперь ток протекает мимо нее, мимо катушки РУ /, по катушке РУ2. Реле РУ2 срабаты­ вает, его контакты размыкаются в линии 9 и затем замыкаются контакты РВ2 в этой линии, тока пока в ней нет. После закорачива­ ния секции R1 ток якоря скачком возрастает до значения /, и по мере разгона постепенно уменьшается. Отпускается реле РУ2, его контакты замыкаются и по линии 9 начинает проходить ток. Сра­ батывает контактор У2, его контакты в линии 4 замыкаются, за­ корачивают секцию R2. Ток якоря возрастает скачком до значения /, и потом постепенно уменьшается до некоторой величины, соответ­ ствующей нагрузке. Пуск окончен.

Для остановки двигателя нажимаем кнопку КнС, линия 5 обесто­ чивается, отпускается контактор Л, его контакты размыкаются и отключают двигатель от сети в линии 3. В линиях 7 и 9 обесточи­ ваются катушки У / и У2, они отпускаются и размыкают свои контак­ ты, подготавливая схему к следующему пуску. Если в процессе

148

работы возникнет перегрузка или короткое замыкание двигателя, то сработает реле РМ, его контакты в линии 5 разомкнутся, что рав­ носильно нажатию кнопки КнС. Контакты РМ возвращаются в зам­ кнутое состояние вручную после выяснения причин перегрузки или короткого замыкания, затем двигатель вновь может быть запущен.

В рассмотренной схеме сигнал на закорачивание секций RJ и R2 подается от токовых реле, в зависимости от тока якоря, поэтому схему называют управлением в функции тока.

На примере рассмотренных двух схем (см. рис. 10.1 и 10.2) можно сделать вывод, что для успешного изучения работы любой схемы нужно сначала из ее названия и технической документации выяснить назначение схемы, режимы работы, некоторые особенности. Затем рассмотреть расположение аппаратов, электрических машин и других устройств. В сложных схемах, где имеется много реле, контакторов, кнопок, целесообразно пронумеровать линии и сделать выписку с указанием, в какой линии находится катушка каждого аппарата и в какой — его контакты.

При изучении взаимодействия аппаратов следует всегда помнить, что замыкание контактов в какой-либо линии обычно является при­ чиной протекания тока в этой линии и, как следствие, — срабаты­ вание какого-то реле или контактора. Поэтому после замыкания контактов проверяем катушки, находящиеся в этой линии. Аналогич­ но, из-за размыкания каких-то контактов может произойти отпуска­ ние реле или контакторов. С другой стороны, срабатывание реле или контактора в какой-либо линии является причиной замыкания или размыкания контактов этого реле в других линиях. Поэтому после срабатывания реле необходимо проверить его контакты. Аналогично, отпускание реле является причиной обратного действия контактов. Причем на схемах всегда указано нормальное положение контактов, т. е. такое, при котором катушки обесточены, а пружины освобож­ дены от защелок.

§10.3. Пуск электродвигателя в функции времени

Всхеме, показанной на рис. 10.3, команду на замыкание пусковых резисторов подают реле времени РУ1, РУ2, РУЗ (в линиях 2, 3, 4).

Их контакты имеют выдержку времени на замыкание (в линиях 7, 8, 9). В эти же линии включены катушки контакторов У 1, У2, УЗу контакты которых могут закорачивать три пусковых резистора R l, R2, R3. В цепь якоря включены реле максимальной защиты РМ (контакты находятся в линии 6), главные контакты контактора Л и параллельно с ними катушка реле времени РУI. Другие катушки реле управления подключаются параллельно пусковым резисторам R 1 и R2 (в линиях 3, 4). Особенность этих реле — большое сопротивление катушек, так как они намотаны тонким проводом с большим числом витков и реагируют на напряжение. Гасящий резистор R r включен к обмотке возбуждения не наглухо, а через пакетный переключа­ тель ПП. Когда обмотка возбуждения включена в сеть (переклю­ чатель в нижнем положении), резистор R гобесточен, при отключении

149

Рис. 10.3. Схема пуска двигателя постоянного тока в функции времени

цепи возбуждения и управления от сети (верхнее положение пере­ ключателя Я/7), обмотка возбуждения замыкается на R r и поле га­ сится. Реле нулевого тока РНТ служит для защиты двигателя от разноса в случае обрыва цепи возбуждения. При нормальной работе РНТ срабатывает и его контакты в линии 6 замыкаются, подготав­ ливая контактор Л к работе. При обрыве линии 5 реле РНТ отпуска­ ется, размыкает свои контакты, что приводит к отпусканию контак­ тора Л и остановке двигателя.

Теперь, когда изучены все элементы схемы, переходим к анализу ее работы. Включаем 77/7, начинает проходить ток по линиям 7 и 5. Срабатывают реле РУ7, его контакты мгновенно размыкаются и реле РНТ, его контакты в линии б замыкаются. Несмотря на то что в двигателе имеется поле возбуждения, якорь пока не вращается, так как ток в нем ограничен большим сопротивлением катушки РУ7 и не в состоянии создать нужного момента.

Нажимаем кнопку КнП, срабатывает контактор Л, его блокиро­ вочные контакты замыкаются, можно отпустить кнопку КнП . Замы­ каются и главные контакты, они закорачивают катушку РУ7. и дви­ гатель начинает вращаться, так как по якорю пошел большой пуско­ вой ток /,. Одновременно отпускается реле РУ7 и его контакты начинают замыкаться с выдержкой времени реле РУ2 и РУЗ сраба­ тывают под действием большого падения напряжения на резисторах R I и 7?2, а их контакты размыкаются. В процессе разгона якоря ток уменьшается, и когда достигает значения / 2, заканчивается выдержка

150