В многодвигательных приводах определенная последовательность включения, выключения, реверсирования, регулирования и торможения различных двигателей обычно обеспечивается при помощи блокировочных связей между цепями управления отдельных, электродвигателей.
Приведем несколько схем автоматической блокировки, используемых при управлении двумя двигателями с короткозамкнутыми роторами.
По схеме рис.1, а пуск одного двигателя исключает возможность включения другого, что обеспечивается блок-контактами К1 и К2, размыкающимися при срабатывании контактора другого двигателя. Та же схема может быть использована для раздельного дистанционного управления каждым двигателем без взаимной блокировки. Для этого двухпозиционный переключатель SM должен быть поставлен в правое положение, когда замкнуты обе пары контактов 1 и 2, шунтирующие блок-контакты К1 и К2.
По схеме рис. 1, б первый двигатель (на рисунке не показан) включается нажатием пусковой кнопки SB1. Вместе с ним автоматически включается и второй двигатель. Но второй двигатель нельзя включить при неработающем первом. Включение одного из двигателей вызывает немедленный останов другого двигателя. При автоматической работе переключатель SM устанавливают в левое положение, при котором контакты 1 и 3 замкнуты, а при раздельном управлении переключатель ставится в правое положение, когда замкнуты контакты 2 и 4.
Рис.1. Схемы блокировки двух асинхронных двигателей: а — блокировки исключения; б и в — зависимой блокировки; гид — при совместной работе двух двигателей
По схеме рис.1, в включение двигателей осуществляется поочередно: сначала первого двигателя кнопкой SB1, а затем второго двигателя кнопкой SB2. Возможна работа первого двигателя отдельно, но второй двигатель может работать только совместно с первым. Схема управления пуском значительно упрощается, если двигатели должны работать только совместно.
По схеме рис.1, г это обеспечивается двумя контакторами и общей пусковой кнопкой, а в схеме рис.1, д — общим контактором. Во всех приведенных схемах останов двигателей производится соответствующими кнопками SB.
Как бы ни была рационально составлена схема управления двигателями, следует иметь в виду возможность отказов в работе отдельных ее элементов. Надежность в работе зависит не только от качества аппаратуры и ее монтажа, но и от построения схемы управления, поэтому необходимо предусматривать различного рода сигнализации о режимах работы схемы и избегать аварийные режимы. Для исключения самопроизвольного продолжения работы после восстановления напряжения без повторного включения схемы оператором предусматривается информационная сигнализация (рис.2). Несмотря на простоту варианта рис.2, а, он может дать ложный сигнал при перегорании лампы.
Более надежным является вариант рис.2,б так как при перегорании любой из двух ламп он не даст ложной информации. Если в схеме имеются свободные контакты, то вариант рис.2, в является более надежным. Сигнал о восстановлении напряжения при наличии реле напряжения KV можно обеспечить по схеме рис.2, г. Повторное включение после снятия напряжения производится пусковой кнопкой SB. Обрыв цепи катушек реле или контактора не должен быть причиной неверных срабатываний, поэтому в управляющие цепи нельзя включать размыкающие контакты, замыкающиеся при обрыве цепи катушки.
В схеме рис.2, д используется реле контроля КА тока в обмотках ответственных узлов, которое включается параллельно катушке контактора К. Сигнал обрыва в катушке К показывает лампа HL. В случае залипания якоря контактора К при снятии напряжения сигнал о том, что контактор остался включенным, обеспечивается загоранием лампы HL1.
Один из вариантов схемы звуковой сигнализации показан на рис.2, е. По этой схеме осуществляется контроль исправной работы четырех двигателей. После пуска всех четырех двигателей сигнализация в этой схеме автоматически подготавливается к включению. При этом замыкающий контакт четвертого двигателя К4 включает реле подготовки звукового сигнала KV, а размыкающие контакты на участке аb размыкаются. Замыкаются при этом контакты самоблокировки и блокировки реле KV.
При перегрузке, например, одного из двигателей на участке аb замкнется один из размыкающихся контактов и немедленно включится аварийный звуковой сигнал НА. Чтобы снять звуковой сигнал, нажимают кнопку SB, включенную последовательно с НА, при этом размыкается цепь реле KV и его контакты KV. Нажатием кнопки SB1 осуществляется автоматический останов двигателей, при этом включается реле автоматического останова КН.
Рис. 2. Схемы сигнализации: а, б, в — примеры информационной сигнализации; г и д — с реле напряжения и контроля; е, ж — аварийной
Реле КН своим размыкающим контактом отключит цепь питания катушек контакторов K1 К2, КЗ и К4 (контакторы на схеме не показаны), а другим контактом КН обесточит реле KV, которое отключит звуковую сигнализацию НА. Для проверки исправности звукового сигнала нажимают кнопку SB.
Для контроля верхнего и нижнего уровней стружки в бункере при производстве древесностружечных плит может быть применена звуковая сигнализация, изображенная на рис.2, ж. Когда стружка достигнет верхнего уровня бункера, включится реле KSL, и его замыкающий контакт включит звуковой сигнал НА. При снижении стружки в бункере ниже установленного уровня замкнется контакт реле низкого уровня RSL1 и включит звуковой сигнал.
Нажатием кнопки SB снимают звуковой сигнал. Кнопка SB включит реле снятия сигнала KV, а его размыкающий контакт отключит сигнализацию НА. Реле KV останется включенным через контакт самоблокировки до снятия напряжения в цепи управления. Нажатием кнопки SB1 проверяется исправность звуковой сигнализации.
На рис. 3 приведена схема электрической сигнализации двух технологических параметров.
Рис. 3. Схема сигнализации
При отклонении от нормы одного из них, например, первого, замыкается технологический контакт S1, расположенный в соответствуюшем измерительном приборе или сигнализаторе. При этом включается реле 1К, которое своим переключающим контактом 1К1 включает сигнальную лампу HL1 и отключает ее от кнопки опробования сигнализации SB3.
Одновременно замыкающий контакт 1К2 реле 1К через размыкающий контакт ЗК2 выключенного реле 3К включает звонок НА. Включается звонок кнопкой съема звуковой сигнализации SB1, при нажатии которой реле 3К через свой замыкающий контакт 3X7 становится на самоблокировку, размыкающим контактом отключается звонок.
Если при таком состоянии схемы замыкается второй технологический контакт S2, то при снятом звуковом сигнале загорается лишь сигнальная лампа HL2, а звуковой сигнал не будет подан. В исходное состояние схема придет после размыкания обоих технологических контактов S1 и S2, что вызывает отключение всех реле. Кнопки SB2 и SB3 предназначены для опробования звонка и сигнальных ламп.
Устройство сигнализации предназначено для извещения обслуживающего персонала о состоянии контролируемых объектов. Сигнализация может быть световая и звуковая. Световая сигнализация подается с помощью сигнальных ламп с различным режимом свечения (ровный или мигающий свет, полный или неполный накал) или световыми указателями различного цвета. Звуковая сигнализация подается звонками, сиренами или гудками. Часто применяют сочетание световой и звуковой сигнализации. В таких случаях звуковой сигнал служит для извещения диспетчера или оператора о возникновении аварийного режима, а световой — указывает на место возникновения характера этого режима. Различают также технологическую и контрольную сигнализацию.
Технологическая сигнализация извещает о нарушении нормального хода технологического процесса, что проявляется в отклонении от заданного значения технических параметров: температуры, давления, уровня, расхода и т. п. В зданиях и сооружениях, где возможно появление в помещениях паров пожаро- и взрывоопасных веществ, а также токсических продуктов, срабатывает сигнализация повышения предельно допустимых концентраций таких веществ. Технологическая сигнализация бывает двух видов: предупредительная и аварийная. Предупредительная сигнализация извещает о больших, но еще допустимых отклонениях параметров процесса от заданных. При появлении сигналов предупредительной сигнализации оператор должен принять меры для устранения возникающих неисправностей. Аварийная сигнализация извещает о недопустимых отклонениях параметров процесса от регламентных или внезапном отключении какого-либо инженерного оборудования. Аварийная сигнализация требует немедленных действий оператора по заранее составленной инструкции. Поэтому такая сигнализация подается мигающим светом и резким звуком. Схемы аварийной сигнализации обычно снабжают кнопкой отключения (съема) звукового сигнала. При поступлении нового аварийного сигнала звуковая сигнализация включается снова. Иногда применяют схемы без повторения звукового сигнала. Такие схемы используются, когда появление хотя бы одного из аварийных сигналов автоматически вызывает остановку всей инженерной системы. На рис. 4.4 приведена схема электрической сигнализации двух технологических параметров.
При отклонении от нормы одного из них, например, первого, замыкается технологический контакт Б1, расположенный в соот-
ветствующем измерительном приборе или сигнализаторе. При этом включается реле 1К, которое своим переключающим контактом 1К1 включает сигнальную лампу НЫ и отключает ее от кнопки опробования сигнализации 8ВЗ. Одновременно замыкающий контакт 1К2 реле 1К через размыкающий контакт ЗК2 выключенного реле ЗК включает звонок НА. Включается звонок кнопкой съема звуковой сигнализации Б В1, при нажатии которой реле ЗК через
свой замыкающий контакт ЗК1 становится на самоблокировку, размыкающим контактом отключается звонок.
Если при таком состоянии схемы замыкается второй технологический контакт 52, то при снятом звуковом сигнале загорается лишь сигнальная лампа НЬ2, а звуковой сигнал не будет подан. В исходное состояние схема придет после размыкания обоих технологических контактов -5/ и 52, что вызывает отключение всех реле. Кнопки 552 и 552 предназначены для опробования звонка и сигнальных ламп.
Контрольная сигнализация извещает о состоянии контролируемых объектов: открыты или закрыты регулирующие органы, включены или отключены насосы, вентиляторы и т. п. Наиболее просто контрольная сигнализация выполняется для устройств, имеющих только два рабочих положения: открыто—закрыто или включено—отключено. Следует иметь в виду, что контрольная сигнализация иногда может выдать неверную информацию. Например, если для сигнализации о работе насоса используют блок-контакты магнитного пускателя, то такая схема будет информировать о включенном насосе даже в том случае, когда он неисправен или закрыт запорный клапан на нагнетании. Поэтому в таких случаях необходимо обращать внимание на показания приборов, подтверждающих достоверность полученной информации. Таким прибором может быть, например, расходомер на линии нагнетания или манометр, установленный за запорным органом.
Устройства автоматической защиты предназначены для предотвращения аварий в зданиях, где изменение условий работы инженерных систем может привести к возникновению аварийной ситуации. К числу таких потенциально опасных относятся системы, работающие в условиях интенсивного тепловыделения, при больших давлениях и температурах и т. п. Устройства автоматической защиты в подобных системах должны реагировать на нарушение нормального режима таким образом, чтобы предава-рийное состояние не перешло в аварийное. Для этого обычно проводят защитные мероприятия: снижение давления, включение резервных насосов, отключение подачи топлива и т. д.
Некоторые защитные мероприятия, особенно в процессах, где авария может привести к тяжелым последствиям, предусматривают полную остановку оборудования, например посредством сброса воды из емкостей. Поскольку последующие пуск и наладка инженерной системы — задача сложная, необходимо исключить ложное срабатывание устройств автоматической защиты. Это достигается установкой двух отдельных устройств защиты, реагирующих на один и тот же признак опасности. Устройства защиты соединены так, чтобы исполнительный механизм защитного устройства включался только при их одновременном срабатывании.
Примером повсеместно применяемой системы автоматической защиты может служить схема управления электродвигателем (рис. 4.5). Схема работает следующим образом. При включении пусковой кнопки 5В1 замыкается цепь питания обмотки магнитного пускателя КМ. Своими силовыми контактами КМ2 магнитный пускатель включает электродвигатель, а блок-контактом КМ1 шунтирует пусковую кнопку. После этого кнопку можно отпустить, а цепь питания обмотки магнитного пускателя останется замкнутой через его блок-контакт КМ1. Отключают двигатель нажатием кнопки «Стоп» 8В2. При этом разрывается цепь питания обмотки пускателя и размыкаются его контакты КМ1 и КМ2. После отпускания кнопки БВ2 обмотка магнитного пускателя остается обесточенной. В этой схеме предусмотрено действие защиты в трех возможных аварийных ситуациях: при исчезновении напряжения в сети, перегрузках и при коротких замыканиях.
При исчезновении напряжения в сети, например при отключении подачи электроэнергии, происходят отключение магнитного пускателя и остановка электродвигателя. Блок-контакт КМ1 обеспечивает защиту электродвигателя от самопроизвольного повторного включения при возобновлении подачи электроэнергии.
Рис. 4.5. Схема управления электродвигателем
Повторный пуск двигателя возможен только после нажатия пусковой кнопки Б В1. Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется тепловыми реле КК1 и КК2, нагревательные элементы которых включены в две фазы питания электродвигателя, а размыкающие контакты — в цепь питания обмотки магнитного пускателя. Для нового пуска электродвигателя, отключенного тепловым реле, необходимо сначала вручную нажать кнопку, замыкающую контакты теплового реле. Защита электродвигателя и цепи магнитного пускателя от коротких замыканий выполняется предохранителями РШ, и РШ.
Блокировка служит для предотвращения неправильной последовательности включений и выключений механизмов, машин и аппаратов. На рис. 4.6 приведена схема управления реверсивным электродвигателем. Эта схема исключает возможность одновременного срабатывания магнитных пускателей «Вперед» 1КМ и «Назад» 2КМ, так как при этом через силовые контакты обоих
пускателей происходит короткое замыкание двух фаз питания. Такая блокировка обеспечивается введением нормально замкнутых блок-контактов 2КМЗ и 1КМЗ в цепи обмоток магнитных пускателей 1КМ и 2КМ.
При замыкании кнопкой Б В1 цепи питания магнитного пускателя 1КМ его нормально замкнутый блок-контакт 1КМЗ в цепи питания магнитного пускателя 2КМ размыкается. Это делает невозможным включение магнитного пускателя 2КМ без предварительного включения магнитного пускателя 1КМ кнопкой БВЗ. Аналогично при включении магнитного пускателя 2КМ кнопкой 8В2 невозможно одновременное включение магнитного пускателя 1КМ. Включение питания на обмотки двигателя осуществляется контактами 1КМ2 или 2КМ2.
Для обеспечения надежной и безопасной работы ЭП и технологического оборудования в его схемах предусматриваются необходимые виды защит и сигнализации. Этой же цели служат и различные блокировки, обеспечивающие заданный порядок операций по управлению одним или несколькими ЭП и технологическим оборудованием и предотвращающие при этом ошибочные действия оператора. Кроме того, во многих случаях целесообразно осуществлять контроль за состоянием и режимом работы отдельных узлов ЭП и технологического оборудования, что обеспечивается с помощью средств сигнализации, измерительных и регистрирующих приборов и диагностирования.
Максимальная токовая защита. При работе ЭП может произойти замыкание электрических цепей между собой или на землю (корпус), а также увеличение тока в силовых цепях сверх допустимого предела, вызванное, например, стопорением движения исполнительного органа рабочей машины, обрывом одной из фаз питающего напряжения, резким снижением тока возбуждения двигателей постоянного тока. Для защиты ЭП и питающей сети от появляющихся в этих случаях недопустимо больших токов предусматривается максимальная токовая защита, которая может реализовываться различными средствами — с помощью плавких предохранителей, реле максимального тока и автоматических выключателей.
Плавкие предохранители FU включаются в каждую линию (фазу) питающей двигатель сети между выключателем Q напряжения сети и контактами линейного контактора АЖ для асинхронного двигателя (рис. 10.11, а) и для двигателя постоянного тока (рис. 10.11, б). Цепи управления также могут защищаться плавкими предохранителями (рис. 10.11, в).
Выбор плавкой вставки предохранителей силовой части электропривода производится таким образом, чтобы при пуске двигателей она не перегорала от пускового тока двигателя.
Реле максимального тока используются в основном в ЭП средней и большой мощности. Катушки этих реле FA1 и FA2 (рис. 10.12, а, б) включаются в фазы трехфазных двигателей переменного тока и в один или два полюса двигателя постоянного тока между выключателем Q и контактами линейного контактора КМ. Размыкающие контакты этих реле включены в цепь катушки АЖ линейного контактора
Рис. 10.11. Схемы защиты с использованием плавких предохранителей асинхронного двигателя (а), двигателя постоянного тока (б) и цепей
(рис. 10.12, в). При возникновении сверхтоков в контролируемых цепях, превышающих уставки реле FA1 и FA2, эти контакты размыкаются и линейный контактор КМ отключает двигатель от питающей сети.
Уставки реле максимального тока должны выбираться таким образом, чтобы не происходило отключение двигателей при их пуске или других переходных процессах, когда токи в силовых цепях в несколько раз превышают номинальный уровень.
Уставка тока реле максимального тока при защите асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором выбирается из соотношения
Рис. 10.12. Схемы защиты с использованием максимальных токовых реле асинхронного двигателя (а), двигателя постоянного тока (б) и цепей
а для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока по формуле
Автоматические воздушные выключатели (автоматы) являются комплексными многоцелевыми аппаратами и обеспечивают ручное включение и отключение двигателей и защиту от сверхтоков, перегрузок и снижения питающего напряжения. Для выполнения этих функций автомат имеет контактную систему, замыкание и размыкание которой осуществляется вручную с помощью рукоятки или кнопки, максимальное токовое реле и тепловое токовое реле. Кроме того, некоторые типы автоматов обеспечивают защиту от снижения напряжения и дистанционное отключение двигателей.
Важным устройством автомата является механизм свободного расцепления, который обеспечивает его отключение при поступлении управляющих или защитных воздействий. В общем случае отключение автомата этим механизмом может происходить при протекании токов перегрузки, коротком замыкании, снижении напряжения сети, а также при дистанционном отключении автомата.
Пример схемы включения автомата QF щш подключения и защиты трехфазного асинхронного двигателя приведен на схеме рис. 10.13. Автоматические выключатели широко используются также для коммутации и защиты силовых и маломощных цепей других видов ЭП.
Нулевая защита. При значительном снижении напряжения сети или его исчезновении эта защита обеспечивает отключение двигателей и предотвращает самопроизвольное их включение (самозапуск) после восстановления напряжения.
В тех случаях, когда двигатели управляются от кнопок контакторами или магнитными пускателями, нулевая защита осуществляется без применения дополнительных средств. Например, если в схемах рис. 10.12 исчезло или значительно понизилось напряжение сети, катушка линейного контактора КМ потеряет питание и он отключит
Рис. 10.13. Схема включения асинхронного двигателя с использованием автоматического выключателя двигатель от сети. При восстановлении напряжения включение двигателя может быть произведено только после нажатия на кнопку управления SB2.
При управлении ЭП от командоконтроллера или ключа с фиксированным положением их рукояток нулевая защита осуществляется с помощью дополнительного реле /^напряжения (рис. 10.14).
В этой схеме реле FV включается в нулевом положении командоконтроллера (ключа) через контакт SM0, после чего оно становится на самопитание через свой собственный контакт. При переводе рукоятки командоконтроллера (ключа) в положение пуска 1 питание всей схемы управления осуществляется через этот контакт, поэтому при исчезновении напряжения реле FV отключится, прекратит ее питание и линейный контактор КМ отключит двигатель от сети.
При восстановлении напряжения питания повторное включение двигателя может быть произведено лишь после установки рукоятки вновь в нулевое (среднее) положение, чем исключается возможность его самозапуска.
Отметим, что в схеме рис. 10.14 реле FVявляется исполнительным элементом еще двух защит — от токов короткого замыкания (контакты реле максимального тока FA) и тепловой (контакты теплового реле FP), что часто используется в схемах управления.
Тепловая защита отключает двигатель от источника питания, если вследствие протекания по его цепям повышенных токов имеет место более высокий нагрев его обмоток. Увеличение тока возникает, в частности, при перегрузках двигателей или обрыве одной из фаз трехфазных асинхронных или синхронных двигателей.
Тепловая зашита двигателей может быть осуществлена с помощью тепловых, максимально-токовых реле и автоматических выключателей.
Тепловые реле FP включаются в две фазы трехфазных двигателей переменного тока непосредственно (рис. 10.15, а) или через трансформаторы тока ТА (рис. 10.15, б), если ток двигателя превышает номинальный ток реле. Для защиты двигателей постоянного тока реле включаются в один или два полюса цепи их питания
Рис. 10.14. Схема нулевой защиты
Рис. 10.15. Схемы тепловой защиты с использованием тепловых реле асинхронного двигателя (о, б) и двигателя постоянного тока (в)
(рис. 10.15, в). Размыкающие контакты тепловых реле включаются или в цепи катушек главных (линейных) контакторов, или в цепь защитного реле, как это показано на рис. 10.14.
Действие теплового реле основано на эффекте изгибания биметаллической пластинки при ее нагревании за счет различных температурных коэффициентов линейного расширения образующих ее металлов.
Номинальный ток теплового элемента реле /тэ выбирают равным или несколько больше номинального тока двигателя /
Тепловая защита двигателей может осуществляться автоматическими выключателями и магнитными пускателями, если они имеют встроенные тепловые расцепители, как, например, в схеме автомата.
При повторно-кратковременных режимах работы ЭП, когда процессы нагрева реле и двигателя различны, защита двигателей от перегрузок осуществляется с помощью максимально-токовых реле FA 1 и FA2 (см. рис. 10.12). Токи уставок реле при этом выбираются на 20—30% выше номинального тока двигателя. Так как уставки реле ниже пускового тока, то при пуске его контакты шунтируются контактами реле времени, имеющего выдержку времени несколько больше времени пуска двигателя.
Минимально-токовая защита применяется в ЭП с двигателями постоянного тока и синхронными двигателями для защиты от обрыва их цепей возбуждения. Исчезновение тока возбуждения опасно тем, что оно вызывает исчезновение противоЭДС двигателей и приводит тем самым к значительному возрастанию тока в их силовых цепях.
Эта защита осуществляется с помощью минимально-токового реле KF, катушка которого включается в цепь обмотки возбуждения двигателя, как это показано на рис. 10.16. Замыкающий контакт реле
Рис. 10.16. Схема минимальнотоковой защиты
KFвключается в цепь катушки контактора КМ, что позволяет включать двигатель только при наличии тока возбуждения в обмотке возбуждения ОВМ. При работе ЭП в случае исчезновения или резкого снижения тока возбуждения контакт реле KF разомкнется и контактор КМ, потеряв питание, отключит двигатель от сети.
Специальные виды защит. К ним относятся защиты от перенапряжения на обмотке возбуждения двигателя постоянного тока; от повышения напряжения в системе «преобразователь — двигатель»; от превышения скорости ЭП; от затянувшегося пуска синхронных двигателей и ряд других.
Защита от перенапряжения на обмотке возбуждения двигателя постоянного тока требуется при ее отключении от источника питания. В этом режиме вследствие быстрого спадания тока возбуждения и тем самым магнитного потока в обмотке возникает значительная (до нескольких киловольт) ЭДС самоиндукции, которая может вызвать пробой ее изоляции.
Защита осуществляется с помощью так называемого разрядного резистора R , включаемого параллельно обмотке возбуждения ОВМ (см. рис. 10.16) сопротивлением RQвм. Его сопротивление выбирается равным (4н-5)/?овм при напряжении питания 220 В и (6н-8)/?овм при напряжении 110 В. Для устранения потерь энергии в разрядном резисторе последовательно с ним включается диод VD. Он не пропускает через резистор ток при включенной обмотке возбуждения, но позволяет протекать току под действием ЭДС самоиндукции, возникающей при отключении обмотки. Выбор Rp в указанных пределах позволяет снизить темп спадания тока в обмотке возбуждения и тем самым ограничить величину ЭДС самоиндукции до допустимых пределов.
Защита от превышения напряжения применяется главным образом в системе «преобразователь — двигатель». Она реализуется с помощью реле напряжения, включаемого на выход преобразователя и своими контактами воздействующего на цепи отключения напряжения ЭП. Эта защита косвенно защищает двигатель постоянного тока и от чрезмерного увеличения скорости при появлении повышенного напряжения.
Зашита от превышения скорости применяется в ЭП рабочих машин, не допускающих превышения скорости движения своих исполнительных органов (лифты, подъемные лебедки, эскалаторы, шахтные подъемники). Для предотвращения недопустимых скоростей движения в ЭП используется защита, которая может быть выполнена с помощью тахогенераторов или центробежных выключателей, соединенных с валом двигателя. Центробежные выключатели непосредственно воздействуют на цепь управления, а в случае применения тахогенератора это воздействие осуществляется с помощью реле напряжения, включаемого на его якорь.
Защита от затянувшегося пуска синхронных двигателей обеспечивает его прекращение, если к концу расчетного времени пуска ток возбуждения синхронных двигателей не достиг заданного уровня. Осуществляется эта защита с помощью реле минимального тока KF, включаемого аналогично реле обрыва поля в цепь обмотки возбуждения синхронных двигателей (см. рис. 10.16), и реле времени КТ (рис. 10.17). Если за время выдержки реле КТ, равное времени нормального пуска синхронного двигателя, ток возбуждения окажется недостаточным, то после замыкания контактов реле КТ сработает реле защиты KVFи даст команду на прекращение пуска.
Путевая защита обеспечивает отключение ЭП при достижении исполнительным органом рабочей машины крайних положений. Она осуществляется с помощью конечных выключателей, устанавливаемых в этих положениях исполнительного органа и размыкающих цепи реле защиты или непосредственно линейных контакторов.
Защита от выпадения синхронных двигателей из синхронизма применяется для ЭП с синхронными двигателями, работающих с резко изменяющейся нагрузкой на валу и питающихся от сети, в которой возможно снижение напряжения. Защита осуществляется с помощью реле напряжения ХУ (рис. 10.18), включенного на напряжение сети и реле (контактора) форсировки возбуждения KF, замыкающий контакт которого включен параллельно добавочному резистору R< в цепи обмотки возбуждения ОВВ возбудителя В.
При нормальном уровне напряжения сети реле KV включено, а реле KFне включено, поэтому резистор Хд введен в цепь ОВВ и по ней протекает номинальный (или близкий к нему) ток. При снижении напряжения сети на 15—20% реле KV отключается и замыкает свой контакт в цепи катушки реле KF. Последнее включается и
Рис. 10.17. Схема защиты от затянувшегося пуска синхронного двигателя
Рис. 10.18. Схема защиты синхронного двигателя от выпадения из синхронизма
своим контактом шунтирует резистор 7?д. Ток возбуждения возбудителя, его напряжение и ток возбуждения синхронных двигателей 1ъ м возрастают, тем самым увеличивается его ЭДС. Это приводит к увеличению максимального момента и перегрузочной способности синхронных двигателей и обеспечивает его синхронную работу с сетью при увеличении нагрузки на валу.
Электрические блокировки в схемах ЭП. Блокировки служат для обеспечения заданной последовательности операций при работе ЭП, предотвращения нештатных и аварийных ситуаций и неправильных действий со стороны оператора, что в итоге повышает надежность работы ЭП и технологического оборудования. Так, например, при работе двух контакторов КМ1 и КМ2 (рис. 10.19, а) перекрестное включение их размыкающих контактов в цепи катушек этих аппаратов не допускает включение одного контактора при включенном другом. Такой вид блокировки применяется в реверсивных ЭП, где недопустимо одновременное включение двух контакторов, или в ЭП с электрическим торможением двигателя, где торможение может начаться только после отключения двигателя от сети.
Одновременное включение двух контакторов может быть предотвращено и с помощью использования двухцепных кнопок управления, имеющих замыкающий и размыкающий контакты (рис. 10.19, а).
Как видно из схемы, нажатие любой из кнопок приводит к замыканию цепи катушки одного из контакторов и одновременному размыканию цепи другого контактора.
Схема рис. 10.19, б иллюстрирует пример некоторой технологической блокировки двух ЭП, работающих совместно в комплексе.
Рис. 10.19. Схемы блокировок в ЭП:
а — при перекрестном включении контактов контакторов и двухцепных кнопок; б — технологическая блокировка
Она допускает включение контактора КМ1 одного ЭП только после включения контактора КМ2 другого ЭП и при нажатом путевом выключателе SQ.
Сигнализация в схемах управления ЭП. Для контроля хода технологического процесса или последовательности выполняемых операций, состояния защиты и наличия напряжения питания или какого-либо электрического сигнала применяется сигнализация. Она может быть световой и осуществляться с помощью сигнальных лампы и табло, звуковой (звонок, сирена) и визуальной (указательные реле, измерительные приборы).
Для примера на рис. 10.20 показаны возможные сигнализации в схеме управления ЭП. Лампа HL1 сигнализирует о подаче напряжения на схему (включение автомата QF), лампа HL2 — о включении контактора КМ, лампа HL3 — о срабатывании реле максимальной токовой защиты FA, лампа HL4 — о срабатывании конечного выключателя SQ.
Задача 10.9. Двигатель постоянного тока типа 4ПФ1608 включен по схеме рис. 10.11, б и имеет следующие номинальные данные: мощность Люм = 11 кВт ’ напряжение UH0M = 220 В; КПД Г|ном = 70,5%.
Рис. 10.20. Пример схемы сигнализации в ЭП
Рассчитать номинальный ток плавкой вставки FU.
Задача 10.10. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа АИР100Ь4 включен по схеме рис. 10.11, я и имеет следующие номинальные данные: мощность Я w = 4 кВт; напряжение 6/ , = 220 В; КПД г|ном = 85%, коэффициент мощности cosq>HOM = 0,84, кратность пускового тока по отношению к номинальному току статора равна 6.
Рассчитать номинальный ток плавкой вставки FUдля двух случаев:
- • при небольшой частоте включения двигателя и легких условиях пуска продолжительностью до 5-10 с;
- • при повторно-кратковременном режиме и тяжелых условиях пуска с
продолжительностью более 10 с.
Задача 10.11. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4AH200L4Y3 включен по схеме рис. 10.12, а и имеет следующие номинальные данные: мощность Р = 55 кВт; напряжение ?/ном = = 220 В; КПД г|ном = 92%, коэффициент мощности coscpHOM = 0,89, кратность пускового тока по отношению к номинальному току статора равна 6,5.
Рассчитать уставку реле максимального тока FA и выбрать его по каталогу.
Задача 10.12. Асинхронный двигатель с фазным ротором типа 4AK250S6Y3 имеет следующие номинальные данные: мощность Р „ = = 37 кВт; напряжение (/ , = 220 В; КПД n w = 89%, коэффициент
мощности coscpHOM = 0,8.
Рассчитать уставку реле максимального тока, обеспечивающего защиту двигателя от короткого замыкания и недопустимых бросков тока.
Задача 10.13. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4AH200L4Y3 включен по схеме рис. 10.12, а. Рассчитать параметры и по ним выбрать контактор КМ для следующих условий работы электропривода: категория применения АС-4; коммутационная износостойкость — не менее 0,3 млн циклов; механическая износостойкость — не менее 10 млн циклов; режим работы аппарата — длительный; климатическое исполнение и категория размещения — УЗ. Контактор должен иметь три силовых контакта и по два размыкающихся и замыкающихся вспомогательных контакта.
Задача 10.14. Для схемы рис. 10.16 рассчитать величину разрядного резистора Rp, если напряжение сети 220 В.