Схема управления трехфазным асинхронным двигателем

Три наиболее популярные схемы управления асинхронным двигателем

Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.

Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.

С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.

Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.

В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.

Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.

Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.

Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:

схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок «пуск» и «стоп»,

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.

схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.

Разберем принцип работы всех этих схем.

1. Схема управления двигателем с помощью магнитного пускателя

Схема показана на рисунке.

При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» на катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем ( N). Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке «Пуск». Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.

Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки «Пуск» катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют «толчковым». Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.

Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 «Стоп». При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.

В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку «Стоп» и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 «Пуск». Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. «нулевую защиту». Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала. Подробнее смотрите здесь — защита минимального напряжения.

Анимация процессов, протекающих в схеме показана ниже.

2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей

Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы — A. B. С, а при включении пускателя KM2 — порядок фаз меняется на С, B. A.

Схема показана на рис. 2.

Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1. При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 «Стоп», двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB 3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку «Стоп».

Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок «Пуск» SB2 — SB 3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки «Пуск» включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.

Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.

Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже.

3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)

Схема показана на рисунке.

Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 «Стоп» включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB 3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB 3 — нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 — кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB 3 — нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.

Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку «Стоп», что очень удобно. Кнопка «Стоп» нужна для окончательной остановки двигателя.

Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B. Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Главная » Статьи » Схема управления асинхронными трехфазными двигателями

Схема управления асинхронными трехфазными двигателями

Любой домашний мастер, необязательно хороший электрик, в своем арсенале имеет много универсальных станков и инструментов, использует электрические приборы, работающие от асинхронных двигателей, которыми можно пользоваться на расстоянии в автоматическом режиме.

Местное управление трехфазным двигателем
Рассмотрим на примере 3-х фазной системы алгоритм управления электродвигателем, по которому работает электрическая схема.

От электрического распред щитка мастерской, оборудованного вводными автоматами и рубильниками, посредством силового трехжильного кабеля подводится напряжение на силовые контакты ПМ 13 магнитного пускателя через подключенные токовые обмотки реле ТП.
Все провода фаз необходимо подбирать с учетом передаваемой мощности, которая вызывает нагрев металла. Для наглядности восприятия схемы фазы выделены разными цветами.
Разрывную способность контактов у пускателя следует сочетать с учетом электрической мощности двигателя под максимальной нагрузкой. Эти данные указываются в паспортах на электрическое оборудование и информационных табличках, прикрепленных к корпусу.

Состав приборов и их назначение
Обычная схема управления использует электрические приборы:
• магнитный пускатель;
• токовое тепловое реле класса РТЛ;
• две раздельные либо сдвоенные кнопки с обязательной пружинной конструкцией самовозврата.
Для защиты электродвигателя от перегрузок по току и/или исключения перегрева провода обмоток в силовую цепь через контактные зажимы КРЛ-клеммника подключаются токовые обмотки теплового реле ТП. Диэлектрический прочный корпус устройства прикрепляется непосредственно к магнитному пускателю либо — на Din-рейку. Предусмотрен также старый метод установки “под винт”.
Выпускаемые современные полупроводниковые тепловые реле снабжаются дополнительно такими функциями защиты, как:
• нарушения симметрий токов между фазами, которые создают неравномерную нагрузку на обмотки;
• пропадания напряжения в любой из фаз.
Электрическая схема рассматриваемых твердотельных реле способна выдержать напряжение 600 вольт. У нее реализована возможность регулирования токов несрабатывания защиты для учета мощности применяемого двигателя на номинальные токи в 10, 16 и более ампер.

Алгоритм управления
На схему управления подводится напряжение от одной из фаз и нуля. Нормально замкнутый контакт ТП-1 у теплового реле РТЛ в обычном режиме разрешает работу магнитному пускателю и, соответственно, электродвигателю. Размыкание контакта ТП-1 приводит к обесточиванию обмотки ПМ и отключению контактов ПМ-13, останову электродвигателя.
Запуск схемы происходит замыканием контакта Кн1 от нажатия кнопки “Пуск”, которая подает напряжение на обмотку ПМ. Срабатывающий пускатель замыкает одновременно свои силовые контакты ПМ-13, а в схеме управления его контакт ПМ-4 подключает на удержание обмотку пускателя ПМ. Таким образом предотвращается разрыв цепи обмотки пускателя от действия пружины самовозвратного контакта Кн1.
Двигатель будет работать до разрыва цепи управления одним из способов:
• нажатием кнопки “Стоп”;
• защитным отключением от токового реле перегрузки.

Дистанционное управление трехфазным двигателем
Многим двигателям, установленным на станках, достаточно местного управления. Но отдельным устройствам, наподобие погружных насосов, требуется дистанционное управление, иногда даже с разных мест.
Для этого в электрическую схему управления двигателя достаточно добавить еще одну сдвоенную кнопку (Пуск-д, Стоп-д). Ее следует смонтировать на удаленном рабочем месте и подключить отдельным кабелем или проводами в защитном кожухе.

Контакты “Кн1д” соединяются жилами кабеля по параллельной схеме с одноименными контактами Кн1, а нормально замкнутый контакт “Стоп-д” врезается последовательно с Кн2.
Для этого жилы кабеля на удаленном рабочем месте подсоединяются к кнопке Кн2д и подводятся к кнопке “Стоп”. С любого контакта Кн2 отключают провод от действующей схемы и подключают его (желательно через клеммник) с одним из кончиков кабеля от кнопки дистанционного останова Кн2д. Второй кончик от удаленной кнопки подключают на освободившийся контакт Кн2.

Особенности управления однофазным двигателем
Описанные выше алгоритмы полностью пригодны для работы однофазных устройств. Электрическая схема для их управления упрощается: напряжение к электродвигателю подключается однофазным пускателем через обмотку однофазного токового реле.

Отправить заявку или сообщение Вы можете черезформу обратной связи , или позвонить +7 (495) 545-44-32.