Магнитные пускатели имеют силовые контакты для коммутации цепей нагрузки и вспомогательные контакты для цепей управления.
Схема управления асинхронным электродвигателем переменного тока
Современное оборудование часто работает в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Таким образом, можно устранить пресловутый человеческий фактор, увеличить объем и скорость работы и сделать производство более рентабельным. Одним из важнейших факторов надежной работы современного оборудования является правильное выполнение коммутационных операций электродвигателей, которые происходят в определенной последовательности и с соблюдением стандартного режима работы. Системы управления электродвигателями могут быть различными, так как принципы автоматического и полуавтоматического управления могут существенно отличаться. При полуавтоматическом управлении оператор вызывает запуск агрегата нажатием соответствующей кнопки или поворотом рычага. После этого задача оператора заключается только в управлении процессом. При автоматическом управлении реле или датчики берут на себя первоначальный запуск устройства, после чего операции выполняются в соответствии с заранее заданным расписанием. Такая программа часто реализуется с помощью логических схем, вариантов которых существует множество. Следующие схемы управления асинхронными двигателями наиболее широко используются в промышленности:
— нереверсивное управление; — реверсивное управление с двумя магнитными пускателями.
Основные схемы управления асинхронным электродвигателем
В системе управления двигателем с нереверсивным управлением после запуска к сети подключается электромагнитная катушка. Подвижные контакты якоря входят в контакт с сердечником катушки и замыкают силовые контакты. При этом на двигатель подается трехфазное напряжение. Контакты блокировки замыкаются параллельно с силовыми контактами, так что кнопка пуска может быть перемычена и разблокирована. Нажав кнопку «стоп», оператор разрывает цепь, от которой запитана катушка соленоида. Это освобождает якорь, который при падении размыкает токовые контакты, приводя устройство к остановке. В этой схеме управления долговременная защита от перегрузки обеспечивается путем подключения тепловых реле в двух фазах.
Схема управления реверсивным двигателем имеет два магнитных пускателя. Один из них подключается к первичной цепи, а другой — к обратной. Кнопки прямого и обратного хода подключают соленоиды, отвечающие за каждую функцию. Реверсивные пускатели состоят из двух нереверсивных пускателей и механически блокируются для предотвращения одновременного включения. Остановка двигателя встроена в общую цепь управления.
Схемы управления для двигателей постоянного тока и синхронных двигателей
Схемы управления двигателями постоянного тока могут быть следующими:
— клавиша «вниз»; — клавиша «вверх»; — мостовая схема.
Все они основаны на принципах ШИМ и основных характеристиках двигателя. Все они основаны на принципах ШИМ и основных характеристиках двигателя. Низшая конфигурация привода является наиболее экономичной, в то время как высшая конфигурация привода используется при повышенных требованиях к безопасности. Мостовая схема используется для реверсивного управления двигателем.
Синхронные двигатели сложнее асинхронных, но они менее чувствительны к колебаниям напряжения и более устойчивы к перегрузкам. Это является причиной их широкого применения. Схемы управления синхронных двигателей обычно содержат тиристорные возбудители, которые заменили возбудители электродвигателей, которые долгое время были слабым местом этого типа электродвигателей.
Принципиальная схема
Схема, показанная на рисунке 2, состоит из: Контроллер D2 (используется микроконтроллер PIC16F628-20/P с частотой 20 МГц), кнопки «Пуск» (SA1) и «Стоп» (SA2), кнопки увеличения/уменьшения частоты (SA3 и SA4), 7-сегментный двоичный декодер D1, светодиодные матрицы HG1 и HG2, тормозной модуль VT9, VT10, K1.
В схеме питания используется трехфазный мостовой драйвер IR2130 от International Rectifier D4, который имеет три выхода для управления нижними кнопками моста и три выхода для плавающих кнопок управления.
Рисунок 2. Схема управления асинхронным трехфазным двигателем с микроконтроллером.
Рисунок 2. Схема управления микроконтроллером для асинхронного трехфазного двигателя (продолжение).
Эта микросхема имеет защиту по току, которая отключает все кнопки в случае перегрузки, а также предотвращает одновременное открытие верхнего и нижнего транзисторов, тем самым предотвращая протекание сквозных токов. Для сброса защиты все модули должны быть установлены на входы HNx, LNx. МОП-транзисторы IRF740 используются в качестве автоматических выключателей.
Схема перегрузки состоит из датчика тока R10, делителя напряжения R7R9, который позволяет точно установить ток срабатывания защиты, и интегрирующей схемы R6C3, которая предотвращает ложное срабатывание защиты по питанию во время коммутационных операций. Напряжение активации защиты составляет 0,5 В на входе ITRP (D4).
После срабатывания защиты на выходе FAULT (открытый коллектор) отображается логотип «0», загорается светодиод HL1 и все автоматические выключатели замыкаются.
Для более быстрого разряда затворных емкостей силовых транзисторов параллельно резисторам в цепи затвора могут быть подключены блокирующие диоды. Двигатель должен быть подключен по схеме «звезда».
Источник питания состоит из мощных диодов VD11-VD14, токоограничивающего резистора R20, фильтрующей емкости C10, емкости C11, которая предотвращает перенапряжения при включении паразитных индуктивностей в схеме, и слаботочного трансформатора T1, стабилизатора напряжения 15 В D5 для питания схемы драйвера, стабилизатора напряжения 5 В D3 для питания микроконтроллера и схемы дисплея.
Если используется более мощный двигатель, вместо транзисторов IRF740 можно использовать IGBT транзисторы типа IRGBC20KD2-S, IRGBC30KD2-S. Диоды VD7-VD10, VD15, VD16 должны быть выпаяны. Конденсатор C11 типа K78-2 на напряжение 600…1000В. Желательно использовать диоды 10DF6 вместо VD1-VD6 и уменьшить конденсаторы C15-C17 до 2,2 …. 4,7 мкФ, который должен быть рассчитан на напряжение 50 В. Трансформатор Т1 — это трансформатор мощностью 0,5-2 Вт от карманного калькулятора с намотанной вторичной обмоткой. Обмотка намотана проводом 00,2 и должна выдавать напряжение 19,20 В.
Устройство
Конструктивно простейшая асинхронная машина представляет собой рамку, вращающуюся в переменном магнитном поле. Однако на практике эта модель носит скорее ознакомительный характер и не имеет практического применения в промышленности. Таким образом, на рисунке 1 ниже показана структура рабочей модели асинхронного двигателя.
Рисунок 1: Структура асинхронного электродвигателя
Весь двигатель помещен в раму 7, основной задачей которой является обеспечение достаточной механической прочности для поглощения соответствующих сил. Чем больше мощность машины, тем более устойчивыми должны быть рама и корпус.
Сердечник статора 3 установлен внутри корпуса и служит магнитопроводом для динамических линий рабочего поля. Для снижения потерь в стали магнитопровод изготавливается из формованных листов, но в некоторых моделях используется и монолитный вариант.
В пазах сердечника статора находится обмотка 2, которая должна проводить ток и генерировать ЭЭД. Количество обмоток зависит от количества пар полюсов на фазу. Также с точки зрения укладки обмоток электродвигатели делятся на:
- трехфазный,
- двухфазный,
- однофазный.
Внутри статора находится подвижный элемент — ротор 6. Конструкция ротора может быть короткозамкнутой или фазосдвигающей, на рисунке показан первый вариант. Ротор состоит из сердечника 5, также изготовленного из стали, и червячной обоймы 4. Вся конструкция установлена на металлическом валу 1, который передает вращение и механическую силу.
Для более быстрого разряда затворных емкостей силовых транзисторов параллельно резисторам в цепи затвора могут быть подключены блокирующие диоды. Двигатель должен быть подключен по схеме «звезда».
Схемы управления электродвигателями
Современные устройства часто работают в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Это устраняет пресловутый человеческий фактор, увеличивает объем и скорость работы и делает производство более рентабельным. Одним из основных факторов надежной работы современного оборудования является правильное выполнение системы управления электродвигателем, которое осуществляется в заданной последовательности и с соблюдением стандартного режима работы. Системы управления электродвигателями могут быть разными, поскольку принципы автоматического и полуавтоматического управления могут существенно отличаться.
При полуавтоматическом управлении оператор вызывает запуск агрегата нажатием соответствующей кнопки или поворотом рычага. После этого задача оператора заключается только в управлении процессом. При автоматическом управлении реле или датчики берут на себя первоначальный запуск оборудования, после чего операции выполняются в соответствии с заранее заданным расписанием. Такая программа часто реализуется с помощью логических схем, вариантов которых существует множество. В промышленности наиболее распространены следующие схемы управления асинхронными двигателями
— нереверсивное управление; — реверсивное управление с двумя магнитными пускателями.
Основные схемы управления асинхронным электродвигателем
В системе управления двигателем с нереверсивным управлением после запуска к сети подключается электромагнитная катушка. Подвижные контакты якоря входят в контакт с сердечником катушки и замыкают силовые контакты. При этом на двигатель подается трехфазное напряжение. Контакты блокировки замыкаются параллельно с силовыми контактами, так что кнопка пуска может быть перемычена и разблокирована. Нажав кнопку «стоп», оператор разрывает цепь, от которой запитана катушка соленоида. Это освобождает якорь, который при падении размыкает токовые контакты, приводя устройство к остановке. В этой схеме управления долговременная защита от перегрузки обеспечивается путем подключения тепловых реле в двух фазах.
Схема управления реверсивным двигателем имеет два магнитных пускателя. Один из них подключается к первичной цепи, а другой — к обратной. Кнопки прямого и обратного хода подключают соленоиды, отвечающие за каждую функцию. Реверсивные пускатели состоят из двух нереверсивных пускателей и механически блокируются для предотвращения одновременного включения. Остановка двигателя встроена в общую цепь управления.
Схемы управления для двигателей постоянного тока и синхронных двигателей
Схемы управления двигателями постоянного тока могут быть следующими:
— клавиша «вниз»; — клавиша «вверх»; — мостовая схема.
Все они основаны на принципах ШИМ и основных характеристиках двигателя. Все они основаны на принципах ШИМ и основных характеристиках двигателя. Низшая конфигурация привода является наиболее экономичной, в то время как высшая конфигурация привода используется при повышенных требованиях к безопасности. Мостовая схема используется для реверсивного управления двигателем.
Синхронные двигатели сложнее асинхронных, но они менее чувствительны к колебаниям напряжения и более устойчивы к перегрузкам. Это является причиной их широкого применения. Схемы управления синхронных двигателей обычно содержат тиристорные возбудители, которые заменили возбудители электродвигателей, которые долгое время были слабым местом этого типа электродвигателей.
Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.
Если запуск двигателей с короткозамкнутым ротором в нормальном режиме невозможен, то запуск осуществляется под напряжением. Для этого в цепь статора вставляется резистор, реостат или автотрансформатор. Выключатель QF срабатывает, и на цепи управления и питания подается напряжение. При нажатии кнопки SB1 активируется пускатель KM1 и подает ток в цепь статора, при этом резистор оказывается под напряжением. В то же время активируется реле времени KT.
Рисунок 2 — Схема асинхронного двигателя с симметричными резисторами (запуск с реостатом).
Через определенный период времени, установленный реле KT, контакт KT замыкается. В результате стартер КМ2 замыкает резистор статора. Процесс запуска двигателя завершен. Чтобы выключить его, нажмите кнопку SB2 и выключите переключатель QF.
Упрощенная схема подключения
Типичная схема может иметь до десяти выходных контактов в контактной планке. Ток от фазы L идет на одну из щеток, затем на коллектор и обмотку якоря, затем через вторую щетку и мост на обмотку статора и выходит через нейтральный проводник N. При таком типе подключения двигатель не может реверсировать, поскольку обмотки соединены последовательно и магнитные поля одновременно меняются местами, поэтому крутящий момент всегда действует в одном направлении.
В этом случае направление вращения можно изменить только поменяв местами выводы обмотки в контактной ленте. Двигатель запускается «напрямую» только при соединенных проводах статора и ротора (через механизм щеточного коллектора). Для включения второй скорости используется кабель половинной намотки. Помните, что при таком подключении двигатель работает на полную мощность с момента включения, поэтому он не должен работать более 15 секунд.
Они используются для лифтов, горных машин, землеройной техники, эскалаторов и конвейерных лент. Дома их можно встретить в вентиляторах, микроволновых печах, хлебопечках и других вспомогательных приборах. Популярность асинхронных двигателей обусловлена их значительными преимуществами.
Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.
Если запуск двигателей с короткозамкнутым ротором в нормальном режиме невозможен, то запуск осуществляется под напряжением. Для этого в цепь статора вставляется резистор, реостат или автотрансформатор. Выключатель QF срабатывает, и на цепи управления и питания подается напряжение. При нажатии кнопки SB1 активируется пускатель KM1 и подает ток в цепь статора, при этом резистор оказывается под напряжением. В то же время активируется реле времени KT.
Рисунок 2 — Схема асинхронного двигателя с симметричными резисторами (запуск с реостатом).
Через определенный период времени, установленный реле KT, контакт KT замыкается. В результате стартер КМ2 замыкает резистор статора. Процесс запуска двигателя завершен. Чтобы выключить его, нажмите кнопку SB2 и выключите переключатель QF.
Разновидности простейших движков-трансформаторов
Двигатели переменного тока могут быть синхронными. Схема проще, а двигатель дешевле. Хотя все асинхронные двигатели имеют статор, аналогичный статору синхронного двигателя, основное различие заключается в конструкции ротора. Он не должен быть намагничен в одном или другом направлении, как в синхронном двигателе. Несмотря на различия между моделями асинхронных двигателей, конструкция их ротора аналогична короткозамкнутой вторичной обмотке.
Самый простой вариант — короткозамкнутый ротор с сепаратором. Он может быть легко сформирован из ферромагнитного материала и соответствующим образом обработан. Сплавы на основе железа проводят магнитное поле и взаимодействуют с ним. Цельнометаллическая конструкция имеет следующие преимущества:
- Он наиболее прост в производстве и поэтому имеет самую низкую стоимость,
- Он наиболее прост в изготовлении и имеет самую низкую стоимость, он наиболее устойчив к силовым воздействиям, оказываемым двигателем,
- Он хорошо ускоряется благодаря эффективному взаимодействию магнитных полей.
Читайте также: Как правильно подключить светодиодный светильник.
Как преодолеваются недостатки болванки
Однако очевидно, что такой закороченный ротор не будет лучшим проводником для токов, индуцированных статором. Железные сплавы проводят ток гораздо хуже, чем алюминий или медь. Существует также причина, по которой сердечники трансформаторов изготавливаются из стальных пластин, а не из цилиндрических заготовок. Токи нагревают литой металл и снижают общую эффективность электрической системы. Таким образом, недостатки массивности стальной конструкции конструктивно компенсируются более эффективным двигателем с короткозамкнутым ротором.
В этом двигателе используются алюминиевые или медные компоненты. Функции генерации магнитного поля и проведения энергии структурно разделены. Подобно трансформаторам, для создания переменного магнитного поля с малыми потерями используются тонкие изолированные пластины. Каждый из них снабжен выемками и имеет форму, соответствующую поперечному сечению ротора. Материал — трансформаторная сталь.
Как получается беличье колесо (клетка)
После сборки пластин получается цилиндр с пазами. Они состоят из углублений, в которые вставляются алюминиевые или медные стержни. На концах цилиндра находятся пластины или кольца из того же металла, что и стержни, к которым прикреплены концы. Таким образом, каждая пара диаметрально противоположных стержней образует короткозамкнутую катушку. Его сопротивление индуцированному току намного ниже, чем у сплава железа. Прутья с пластинами напоминают клетку для белки.
Поэтому двигатель с короткозамкнутым ротором такого типа имеет меньшие потери и поэтому широко используется. Однако сходство этого асинхронного короткозамкнутого двигателя с обычным нагруженным силовым трансформатором ограничено определенными электросетями. Не все они могут выдержать высокий пусковой ток. Когда асинхронные двигатели с короткозамкнутой клеткой запускаются одновременно, ток высок и сравним с коротким замыканием.
Реверсивный пуск асинхронного двигателя
Рисунок 3: Схема реверсивного запуска двигателя с короткозамкнутым ротором.
Эта схема позволяет запустить двигатель и изменить направление вращения. Для запуска двигателя необходимо выключить QF и нажать кнопку SB1 «Пуск», в результате чего ток поступает на KM1, который подает напряжение на статор. Реверсирование двигателя AD осуществляется последовательным нажатием SB3 «Стоп» (KM1 деактивируется и двигатель останавливается) и SB2 «Реверс» (KM2 активируется и асинхронный двигатель движется назад).
В этой схеме нажатие кнопки реверса изменяет последовательность фаз напряжения питания статора двигателя, в результате чего двигатель меняет направление (работает в обратном направлении). Размыкающие контакты KM1 и KM2 используются для защиты от ложного срабатывания двух магнитных пускателей KM1 и KM2 одновременно. Они также являются активными средствами защиты, аналогичными описанным выше. Двигатель можно выключить с помощью кнопки SB3 и выключателя QF.
В пазах сердечника статора находится обмотка 2, которая должна проводить ток и генерировать ЭЭД. Количество обмоток зависит от количества пар полюсов на фазу. Также с точки зрения укладки обмоток электродвигатели делятся на:
Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.
Если запуск двигателей с короткозамкнутым ротором в нормальном режиме невозможен, то запуск осуществляется под напряжением. Для этого в цепь статора вставляется резистор, реостат или автотрансформатор. Выключатель QF срабатывает, и на цепи управления и питания подается напряжение. При нажатии кнопки SB1 активируется пускатель KM1 и подает ток в цепь статора, при этом резистор оказывается под напряжением. В то же время активируется реле времени KT.
Рисунок 2 — Схема асинхронного двигателя с симметричными резисторами (запуск с реостатом).
Через определенный период времени, установленный реле KT, контакт KT замыкается. В результате стартер КМ2 замыкает резистор статора. Процесс запуска двигателя завершен. Чтобы выключить его, нажмите кнопку SB2 и выключите переключатель QF.
Разновидности простейших движков-трансформаторов
Двигатели переменного тока могут быть синхронными. Схема проще, а двигатель дешевле. Хотя все асинхронные двигатели имеют статор, аналогичный статору синхронного двигателя, основное различие заключается в конструкции ротора. Он не должен быть намагничен в одном или другом направлении, как в синхронном двигателе. Несмотря на различия между моделями асинхронных двигателей, конструкция их ротора аналогична короткозамкнутой вторичной обмотке.
Самый простой вариант — короткозамкнутый ротор с сепаратором. Он может быть легко сформирован из ферромагнитного материала и соответствующим образом обработан. Сплавы на основе железа проводят магнитное поле и взаимодействуют с ним. Цельнометаллическая конструкция имеет следующие преимущества:
- Он наиболее прост в производстве и поэтому имеет самую низкую стоимость,
- Он наиболее прост в изготовлении и имеет самую низкую стоимость, он наиболее устойчив к силовым воздействиям, оказываемым двигателем,
- Он хорошо ускоряется благодаря эффективному взаимодействию магнитных полей.
Читать далее.
Как преодолеваются недостатки болванки
Однако очевидно, что такой закороченный ротор не будет лучшим проводником для токов, индуцированных статором. Железные сплавы проводят ток гораздо хуже, чем алюминий или медь. Существует также причина, по которой сердечники трансформаторов изготавливаются из стальных пластин, а не из цилиндрических заготовок. Токи нагревают литой металл и снижают общую эффективность электрической системы. Таким образом, недостатки массивности стальной конструкции конструктивно компенсируются более эффективным двигателем с короткозамкнутым ротором.
В этом двигателе используются алюминиевые или медные компоненты. Функции генерации магнитного поля и проведения энергии структурно разделены. Подобно трансформаторам, для создания переменного магнитного поля с малыми потерями используются тонкие изолированные пластины. Каждый из них снабжен выемками и имеет форму, соответствующую поперечному сечению ротора. Материал — трансформаторная сталь.
Как получается беличье колесо (клетка)
После сборки пластин получается цилиндр с пазами. Они состоят из углублений, в которые вставляются алюминиевые или медные стержни. На концах цилиндра находятся пластины или кольца из того же металла, что и стержни, к которым прикреплены концы. Таким образом, каждая пара диаметрально противоположных стержней образует короткозамкнутую катушку. Его сопротивление индуцированному току намного ниже, чем у сплава железа. Прутья с пластинами напоминают клетку для белки.
Поэтому двигатель с короткозамкнутым ротором такого типа имеет меньшие потери и поэтому широко используется. Однако сходство этого асинхронного короткозамкнутого двигателя с обычным нагруженным силовым трансформатором ограничено определенными электросетями. Не все они могут выдержать высокий пусковой ток. Когда асинхронные двигатели с короткозамкнутой клеткой запускаются одновременно, ток высок и сравним с коротким замыканием.
Реверсивный пуск асинхронного двигателя
Рисунок 3: Схема реверсивного запуска двигателя с короткозамкнутым ротором.
Эта схема позволяет запустить двигатель и изменить направление вращения. Для запуска двигателя необходимо выключить QF и нажать кнопку SB1 «Пуск», в результате чего ток поступает на KM1, который подает напряжение на статор. Реверсирование двигателя AD осуществляется последовательным нажатием SB3 «Стоп» (KM1 деактивируется и двигатель останавливается) и SB2 «Реверс» (KM2 активируется и асинхронный двигатель движется назад).
В этой схеме нажатие кнопки реверса изменяет последовательность фаз напряжения питания статора двигателя, в результате чего двигатель меняет направление (работает в обратном направлении). Нормально замкнутые контакты KM1 и KM2 используются для защиты от ложного срабатывания двух магнитных пускателей KM1 и KM2 одновременно. Они также являются активными средствами защиты, аналогичными описанным выше. Двигатель можно выключить с помощью кнопки SB3 и выключателя QF.
