Трите най -популярни схеми за управление на асинхронни двигатели

Всички електрически схеми на машини, инсталации и машини съдържат определен набор от типични блокове и възли, които са комбинирани помежду си по определен начин. В релейно-контакторните вериги основните елементи на управлението на двигателя са електромагнитни стартери и релета.

Най -често се използва като задвижване в металорежещи машини и инсталации трифазни асинхронни двигатели с катеричка… Тези двигатели са лесни за проектиране, поддръжка и ремонт. Те отговарят на повечето изисквания за електрическо задвижване на металорежещи машини. Основните недостатъци на асинхронните двигатели с ротор с катерица са големи пускови токове (5-7 пъти по-високи от номиналните) и невъзможността за плавна промяна на скоростта на въртене на двигателите чрез прости методи.

С появата и активното внедряване на електрически вериги честотни преобразуватели такива двигатели започнаха активно да изместват други видове двигатели (асинхронни с навит ротор и DC двигатели) от електрически задвижвания, където се налагаше да се ограничават пусковите токове и плавно да се регулира скоростта на въртене по време на работа.

Едно от предимствата на използването на асинхронни двигатели с катеричка е лекотата на свързването им към мрежата. Достатъчно е да приложите трифазно напрежение към статора на двигателя и двигателят веднага стартира. В най-простата версия може да се използва трифазен превключвател или пакетен превключвател за включване. Но тези устройства, с тяхната простота и надеждност, са устройства за ръчно управление. 

В схемите на машини и инсталации често е необходимо да се предвиди работата на един или друг двигател в автоматичен цикъл, да се гарантира последователността на включване на няколко двигателя, автоматично да се промени посоката на въртене на ротора на двигателя (обратно), и т.н.

Невъзможно е да се осигурят всички тези функции с устройства за ръчно управление, въпреки че в редица стари металорежещи машини едно и също обратно и превключване на броя на полюсните двойки за промяна на скоростта на ротора на двигателя много често се извършва с помощта на пакетни превключватели. Превключвателите и пакетните превключватели във вериги често се използват като входни устройства, които подават напрежение към веригата на машината. Извършват се едни и същи операции за управление на двигателя електромагнитни стартери.

Включването на двигателя чрез електромагнитен стартер осигурява, освен всички удобства по време на управлението, и нулева защита. Какво е това ще бъде описано по -долу.

Най -често в машини, инсталации и машини се използват три електрически вериги:

• верига за управление на нереверсивен двигател, използващ един електромагнитен стартер и два бутона «старт» и «стоп»,

• реверсивна верига за управление на двигателя с помощта на два стартера (или един реверсивен стартер) и три бутона.

• обратима верига за управление на двигателя, използваща два стартера (или един реверсивен стартер) и три бутона, два от които използват сдвоени контакти.

Нека анализираме принципа на действие на всички тези схеми.

1. Схемата за управление на двигателя с помощта на магнитен стартер

Диаграмата е показана на фигурата.

Когато кликнете върху бутонSB2″Старт» на стартерната бобина попада под напрежение 220 V, т.к се оказва, че е включен между фаза С и нула (Н)… Подвижната част на стартера се привлича към неподвижната, като същевременно затваря контактите си.Захранващите контакти на захранващото напрежение на стартера към двигателя и блокировката се затварят паралелно с бутона «Старт». Поради това при отпускане на бутона стартерната бобина не губи захранване, т.к токът в този случай протича през блокиращия контакт.

Ако блокиращият контакт не би бил свързан паралелно с бутона (по някаква причина той отсъства), тогава при отпускане на бутона «Старт» бобината губи захранване и контактите за захранване на стартера се отварят в електрическата верига , след което се изключва. Този режим на работа се нарича «джогинг». Използва се в някои инсталации, например в схемите на кранови греди.

Спирането на работещ двигател след стартиране във верига с блокиращ контакт се извършва с помощта на бутона SB1″Спри се». В същото време бутонът създава прекъсване на веригата, магнитният стартер губи захранване и със своите контакти за захранване изключва двигателя от електрическата мрежа.

В случай на прекъсване на напрежението по някаква причина, магнитният стартер също се изключва, защото това е същото като натискане на бутона Stop и създаване на прекъсване на веригата. Двигателят спира и рестартирането му при наличие на напрежение е възможно само чрез натискане на бутона SB2″Старт». Така магнитният стартер осигурява т.нар. «нулева защита». Ако той липсваше във веригата и двигателят се управляваше чрез превключвател или пакетно превключвател, тогава при връщане на напрежението двигателят щеше да стартира автоматично, което представлява сериозна опасност за обслужващия персонал. Вижте повече подробности тук — защита срещу понижено напрежение.

Анимацията на процесите, протичащи в диаграмата, е показана по -долу.

2. Контролна верига на реверсивен двигател, използващ два магнитни стартера

Схемата работи подобно на предишната. Промяната на посоката на въртене (обратно) роторът на двигателя се променя, когато се променя редът на въртене на фазата на неговия статор. Когато стартерът KM1 е включен, фазите идват към двигателя — А, Б, С, и когато стартерът е включен KM2 -редът на фазите се променя на C, Б, А.

Схемата е показана на фиг. 2.

Включването на двигателя за въртене в една посока се извършва от бутона SB2и електромагнитен стартер KM1… Ако е необходимо да промените посоката на въртене, натиснете бутона SB1 «Стоп», двигателят ще спре и след това, когато натиснете бутона SB3 двигателят започва да се върти в обратна посока. В тази схема, за да промените посоката на въртене на ротора, е необходимо да натиснете бутона «Стоп» между тях.

Освен това във веригата е задължително да се използват нормално затворени (NC) контакти във веригите на всеки от стартерите, за да се осигури защита срещу едновременното натискане на два бутона «Старт» SB2 — SB3, което ще доведе до късо съединение в захранващите вериги на двигателя. Допълнителните контакти в стартерните вериги не позволяват стартерите да се включат едновременно, т.к всеки от стартерите, когато са натиснати двата бутона «Старт», включете секунда по -рано и отворете контакта му във веригата на другия стартер.

Необходимостта от създаване на такова блокиране изисква използването на стартери с голям брой контакти или стартери с контактни приставки, което увеличава цената и сложността на електрическата верига.

По -долу е показана анимация на процесите, протичащи във верига с два стартера.

3. Реверсивна верига за управление на двигателя, използваща два магнитни стартера и три бутона (два от които имат контакти с механична връзка)

Диаграмата е показана на фигурата.

Разликата между тази верига и предишната е, че във веригата на всеки стартер, в допълнение към общия бутон SB1 «Стоп» включва 2 контакта на бутони SB2 и SB3, а във веригата KM1 бутонът SB2 има нормално отворен контакт (затваряне) и SB3 — нормално затворен (NC) контакт, във веригата KM3 — бутон SB2 има нормално затворен контакт (нормално затворен) и SB3 — нормално отворен. При натискане на всеки от бутоните веригата на единия стартер се затваря, а веригата на другия се отваря едновременно.

Това използване на бутони ви позволява да откажете използването на допълнителни контакти за защита срещу едновременното активиране на два стартера (този режим не е възможен с тази схема) и дава възможност да се върнете назад, без да натискате бутона Stop, което е много удобно. Бутонът Stop се използва за пълно спиране на двигателя.

Диаграмите, дадени в статията, са опростени. Липсват им защитни устройства (прекъсвачи, термични релета), алармени елементи. Такива вериги също често се допълват от различни контакти за релета, ключове, превключватели и сензори. Възможно е също така захранването на намотката на електромагнитния стартер с напрежение 380 V. В този случай тя е свързана от всякакви две фази, например от A и Б… Възможно е да се използва понижаващ трансформатор за намаляване на напрежението в управляващата верига. В този случай се използват електромагнитни стартери с бобини за напрежения 110, 48, 36 или 24 V.