Міністерство освіти і науки України
Донбаський державний технічний університет
Кафедра "Автоматизовані електромеханічні системи"
за курсом: "Теорія електропривода"
ЗМІСТ
Введення
Розробка принципової схеми управління електроприводом
Опис роботи розробленої схеми при пуску
Опис роботи розробленої схеми при реверсі
Опис роботи розробленої схеми при гальмуванні
Опис роботи захистів розробленої системи
Розрахунок пусковий діаграми
Вибір пускових опорів, опору противовключення і опору гасіння поля
Розрахунок і вибір реле
Вибір контакторів
Розрахунок і вибір елементів захистів
Розрахунок і вибір допоміжного електроустаткування
Висновки
Перелік посилань
ВСТУП
Управління електроприводами полягає у здійсненні пуску, регулювання швидкості, гальмування, реверсування, а також підтримання режиму роботи приводу відповідно до вимог технологічного процесу.
У системі управління електроприводом використовуються: релейно-контактні апарати, де основними елементами є різного роду реле, контактори, шляхові вимикачі та ін; підсилювачі, перетворювальні пристрої і датчики - електромашин ті, електромагнітні, напівпровідникові (транзисторні, тиристорні, інтегральні) і т. п.; безконтактні логічні елементи, різні елементи цифрової і аналогової обчислювальної техніки, мікропроцесори та мікро-ЕОМ і т. п.
Сучасні регульовані електроприводи для автоматичних ліній і механізмів зазвичай будуються на напівпровідникових пристроях. На релейно-контакторну апаратуру в таких приводах зазвичай покладаються функції включення живлення (під'єднання до мережі) силових блоків і блоків управління, захисту та введення первинних і кінцевих команд в систему управління приводом. Але поряд з електроприводами, які виконують складні функції, у ряді випадків містять мікропроцесори або програмні пристрої управління, існує велика кількість електроприводів, на які покладаються відносно прості функції. Це звичайно нерегульовані або регульовані східчасто в невеликому діапазоні електроприводи з невисоким швидкодією. У завдання систем управління такими електроприводами найчастіше входить організація пуску, гальмування, переходу з одного ступеня швидкості на іншу, реверсу і здійснення цих операцій у певній послідовності в часі або за командами від робочої машини, що завершила чергову технологічну операцію. Причому необов'язково, щоб система управління виконувала всі ці функції: набір функцій залежить від вимог до приводу. Системи управління такими електроприводами зазвичай будуються на релейно-контактної апаратури при відносно невеликому числі спрацьовувань її на годину, а при великому числі спрацьовувань - на безконтактної апаратурі.
Автоматичне керування електроприводами має велике народногосподарське значення тому, що воно дає можливість збільшити продуктивність праці, полегшити умови праці робітника, поліпшити якість продукції, зменшити витрати електроенергії та підвищити надійність роботи виробничих механізмів.
Розробка принципової схеми управління електроприводом
Відповідно до завдання розроблена принципова схема. Схема харчується напругою 220 В (номінальне напруга двигуна) і наведена на рис. 1.1.
Малюнок 1.1 - Принципова схема управління двигуном Д32
Опис роботи розробленої схеми при пуску
Пуск двигуна здійснюється у 4 ступені у функції часу. Перед пуском систему готують на роботу. Для цього замикають рубильник QS1. При цьому живиться паралельна обмотка збудження двигуна LM і мінімально-струмова реле KA2, яке замикає свій контакт у ланцюзі реле напруги KV3, яке здійснює нульовий захист двигуна. Далі реле KV3 замикає свій контакт і живить оперативну частину схеми через перемичку.
При установці SA (командоконтроллера) в 4-е положення допустимо "вперед" (Forward), отримує харчування лінійний контактор KML, який підключає до мережі якір двигуна з повним пусковим опором. Струм тече через контактор KM1 або KM2 (залежно від необхідної полярності). При цьому напруга надходить на реле напруги KV1 (або KV2) і воно замикає свій контакт в ланцюзі контактора прискорення KM3. При цьому KM3 шунтирует перший ступінь і відключає від харчування реле часу 1КТ, воно замикає свій контакт через витримку часу рівну розрахункового часу пуску на першій ступені та подає напругу на контактор KM4. Контактор КМ4 шунтирует другий ступінь опору
Опис роботи розробленої схеми при реверсі
Розглянемо реверс двигуна, здійснюваний за допомогою гальмування противовключением до малій швидкості і подальшого пуску вперед до статичної швидкості. Противовключением проводиться у функції ЕРС з непрямим контролем за швидкістю.
Нехай двигун обертався у напрямку "вперед". Команда на реверс подається перемиканням командоконтроллера в положення "назад" (Reverse). При цьому втрачають харчування контактори напрямку "вперед" KM1 і отримують живлення контактори напрямку "назад" KM2. При цьому змінюється полярність напруги на якорі двигуна, він переходить в режим противовключення і починає гальмуватися повним пусковим опором у якірного ланцюга (чотири пускові опору RV1-RV4). Ці опору вводяться в ланцюг через те, що реле KV1 відключається, а реле KV2 не може включитися через малу напруги на його котушці. У міру зниження швидкості двигуна приблизно до
Опис роботи розробленої схеми при гальмуванні
Гальмування двигуна здійснюється в режимі вибігу у функції ЕРС двигуна з непрямим контролем за швидкістю.
Команда на гальмування подається перемиканням командоконтроллера в нульове положення. При цьому втрачає харчування лінійний контактор КМL, що відключає двигун від мережі. Також втрачає харчування контактор напрямки КМ1 (або КМ2), який розмикає свій контакт в ланцюзі контактора КL і тим самим відключає його. Контактор КL розмикає свої контакти в ланцюзі електромагнітного гальма YB. Котушка електромагнітного гальма втрачає харчування і відпускає колодки, які починають гальмувати двигун до зупинки.
Опис роботи захистів розробленої системи
Нульову захист (захист від самозапуску) реалізує реле напруги KV3. При зниженні, або зникнення напруги в схемі реле відпускає свій якір і знеструмлює схему. завдяки цьому при відновленні напруги схема не запуститься автоматично, що могло б призвести до негативних наслідків. Подальша робота при спрацьовуванні нульового захисту можлива тільки при повторному запуску (при установці командоконтроллера в 4-е положення).
Захист від коротких замикань (максимально-струмовий) реалізована за допомогою реле максимального струму КА1 і запобіжників FU1 і FU2. При виникненні режиму короткого замикання спрацьовування захисту зводиться до відключення ланцюга управління і гальмування двигуна.
Захист від обриву поля двигуна (мінімально-струмовий) забезпечується мінімально-струмовим реле КА2, включеним послідовно з обмоткою збудження двигуна. При значному зниженні, або повному зникненні струму збудження реле КА2 відпускає свій якір, відключаючи схему і двигун зупиняється.
Захист від перенапруження на обмотці збудження двигуна реалізована включенням паралельно обмотці збудження діода VD і резистора гасіння поля RF. Захист працює при перехідних процесах при зміні полярності напруги, коли на обмотці збудження виникає перенапруження. При цьому в замкнутому контурі LM-VD-RF виникає струм, який гаситься на опорі RF.
Блокування крайніх положень механізму реалізована включенням в ланцюзі контакторів цих напрямків спорогенезів контактів кінцевих вимикачів SQ1 і SQ2. При досягненні механізмом одного з крайніх положень втрачає харчування контактор відповідного напряму і двигун гальмується.
ВИСНОВКИ
Застосування розімкнутих релейно-контакторна систем дозволяє здійснювати пуск, реверс і гальмування електродвигунів в автоматичному режимі. Для цього використовуються різні апарати: контактори, автомати, регулятори, реле, кнопкові станції, шляхові вимикачі, безконтактні логічні елементи, а також різного роду допоміжні електричні машини та апарати.
Автоматизація пускового процесу значно полегшує управління електродвигунами, усуває можливі помилки при пуску, веде до підвищення продуктивності механізмів і звільняє людину від утомливих операцій.
Перелік ПОСИЛАНЬ
1. Чілікін М.Г., Сандлер А.С. Загальний курс електроприводу. - 6-е вид., - М.: Енергоіздат, 1981. - 576 с.
2. Зимін Е.Н., Яковлев В.І. Автоматичне керування електроприводами. - М.: Вищ. шк., 1979. - 319 с.
3. Алексєєв Ю.В., Рабинович А.А. Краново-металургійні та екскаваторні двигуни постійного струму: Довідник. - М.: Вища школа, 1985. - 168 с.
4. Л.І. Какуевіцкій, Т. В. Смирнова Довідник реле захисту і автоматики / Под ред. М.Е. Хейфіца. Вид. 3-тє, переробці. і доп. М.: Енергія, 1972. - 344 с.
5. Яуре А.Г., Певзнер Є.М. Крановий електропривод: Довідник. - М.: Вища школа, 1988. - 344 с.
6. Електрообладнання кранів / А.П. Богословський, Є.М. Певзнер, H.Ф. Семерні и др. - М.: Машинобудування, 1983 .- 310 с.
7. Вешеневскій С.М. Характеристики двигунів в електроприводі. М.: Енергія, 1966. - 256 с.
Донбаський державний технічний університет
Кафедра "Автоматизовані електромеханічні системи"
Семестрові завдання № 2
"Проектування і розрахунок релейно-контакторною системи управління"за курсом: "Теорія електропривода"
Варіант № 6
Виконав
Перевірила
Алчевськ 2009
ЗМІСТ
Введення
Розробка принципової схеми управління електроприводом
Опис роботи розробленої схеми при пуску
Опис роботи розробленої схеми при реверсі
Опис роботи розробленої схеми при гальмуванні
Опис роботи захистів розробленої системи
Розрахунок пусковий діаграми
Вибір пускових опорів, опору противовключення і опору гасіння поля
Розрахунок і вибір реле
Вибір контакторів
Розрахунок і вибір елементів захистів
Розрахунок і вибір допоміжного електроустаткування
Висновки
Перелік посилань
ВСТУП
Управління електроприводами полягає у здійсненні пуску, регулювання швидкості, гальмування, реверсування, а також підтримання режиму роботи приводу відповідно до вимог технологічного процесу.
У системі управління електроприводом використовуються: релейно-контактні апарати, де основними елементами є різного роду реле, контактори, шляхові вимикачі та ін; підсилювачі, перетворювальні пристрої і датчики - електромашин ті, електромагнітні, напівпровідникові (транзисторні, тиристорні, інтегральні) і т. п.; безконтактні логічні елементи, різні елементи цифрової і аналогової обчислювальної техніки, мікропроцесори та мікро-ЕОМ і т. п.
Сучасні регульовані електроприводи для автоматичних ліній і механізмів зазвичай будуються на напівпровідникових пристроях. На релейно-контакторну апаратуру в таких приводах зазвичай покладаються функції включення живлення (під'єднання до мережі) силових блоків і блоків управління, захисту та введення первинних і кінцевих команд в систему управління приводом. Але поряд з електроприводами, які виконують складні функції, у ряді випадків містять мікропроцесори або програмні пристрої управління, існує велика кількість електроприводів, на які покладаються відносно прості функції. Це звичайно нерегульовані або регульовані східчасто в невеликому діапазоні електроприводи з невисоким швидкодією. У завдання систем управління такими електроприводами найчастіше входить організація пуску, гальмування, переходу з одного ступеня швидкості на іншу, реверсу і здійснення цих операцій у певній послідовності в часі або за командами від робочої машини, що завершила чергову технологічну операцію. Причому необов'язково, щоб система управління виконувала всі ці функції: набір функцій залежить від вимог до приводу. Системи управління такими електроприводами зазвичай будуються на релейно-контактної апаратури при відносно невеликому числі спрацьовувань її на годину, а при великому числі спрацьовувань - на безконтактної апаратурі.
Автоматичне керування електроприводами має велике народногосподарське значення тому, що воно дає можливість збільшити продуктивність праці, полегшити умови праці робітника, поліпшити якість продукції, зменшити витрати електроенергії та підвищити надійність роботи виробничих механізмів.
Розробка принципової схеми управління електроприводом
Відповідно до завдання розроблена принципова схема. Схема харчується напругою 220 В (номінальне напруга двигуна) і наведена на рис. 1.1.
Малюнок 1.1 - Принципова схема управління двигуном Д32
Опис роботи розробленої схеми при пуску
Пуск двигуна здійснюється у 4 ступені у функції часу. Перед пуском систему готують на роботу. Для цього замикають рубильник QS1. При цьому живиться паралельна обмотка збудження двигуна LM і мінімально-струмова реле KA2, яке замикає свій контакт у ланцюзі реле напруги KV3, яке здійснює нульовий захист двигуна. Далі реле KV3 замикає свій контакт і живить оперативну частину схеми через перемичку.
При установці SA (командоконтроллера) в 4-е положення допустимо "вперед" (Forward), отримує харчування лінійний контактор KML, який підключає до мережі якір двигуна з повним пусковим опором. Струм тече через контактор KM1 або KM2 (залежно від необхідної полярності). При цьому напруга надходить на реле напруги KV1 (або KV2) і воно замикає свій контакт в ланцюзі контактора прискорення KM3. При цьому KM3 шунтирует перший ступінь і відключає від харчування реле часу 1КТ, воно замикає свій контакт через витримку часу рівну розрахункового часу пуску на першій ступені та подає напругу на контактор KM4. Контактор КМ4 шунтирует другий ступінь опору
Опис роботи розробленої схеми при реверсі
Розглянемо реверс двигуна, здійснюваний за допомогою гальмування противовключением до малій швидкості і подальшого пуску вперед до статичної швидкості. Противовключением проводиться у функції ЕРС з непрямим контролем за швидкістю.
Нехай двигун обертався у напрямку "вперед". Команда на реверс подається перемиканням командоконтроллера в положення "назад" (Reverse). При цьому втрачають харчування контактори напрямку "вперед" KM1 і отримують живлення контактори напрямку "назад" KM2. При цьому змінюється полярність напруги на якорі двигуна, він переходить в режим противовключення і починає гальмуватися повним пусковим опором у якірного ланцюга (чотири пускові опору RV1-RV4). Ці опору вводяться в ланцюг через те, що реле KV1 відключається, а реле KV2 не може включитися через малу напруги на його котушці. У міру зниження швидкості двигуна приблизно до
Опис роботи розробленої схеми при гальмуванні
Гальмування двигуна здійснюється в режимі вибігу у функції ЕРС двигуна з непрямим контролем за швидкістю.
Команда на гальмування подається перемиканням командоконтроллера в нульове положення. При цьому втрачає харчування лінійний контактор КМL, що відключає двигун від мережі. Також втрачає харчування контактор напрямки КМ1 (або КМ2), який розмикає свій контакт в ланцюзі контактора КL і тим самим відключає його. Контактор КL розмикає свої контакти в ланцюзі електромагнітного гальма YB. Котушка електромагнітного гальма втрачає харчування і відпускає колодки, які починають гальмувати двигун до зупинки.
Опис роботи захистів розробленої системи
Нульову захист (захист від самозапуску) реалізує реле напруги KV3. При зниженні, або зникнення напруги в схемі реле відпускає свій якір і знеструмлює схему. завдяки цьому при відновленні напруги схема не запуститься автоматично, що могло б призвести до негативних наслідків. Подальша робота при спрацьовуванні нульового захисту можлива тільки при повторному запуску (при установці командоконтроллера в 4-е положення).
Захист від коротких замикань (максимально-струмовий) реалізована за допомогою реле максимального струму КА1 і запобіжників FU1 і FU2. При виникненні режиму короткого замикання спрацьовування захисту зводиться до відключення ланцюга управління і гальмування двигуна.
Захист від обриву поля двигуна (мінімально-струмовий) забезпечується мінімально-струмовим реле КА2, включеним послідовно з обмоткою збудження двигуна. При значному зниженні, або повному зникненні струму збудження реле КА2 відпускає свій якір, відключаючи схему і двигун зупиняється.
Захист від перенапруження на обмотці збудження двигуна реалізована включенням паралельно обмотці збудження діода VD і резистора гасіння поля RF. Захист працює при перехідних процесах при зміні полярності напруги, коли на обмотці збудження виникає перенапруження. При цьому в замкнутому контурі LM-VD-RF виникає струм, який гаситься на опорі RF.
Блокування крайніх положень механізму реалізована включенням в ланцюзі контакторів цих напрямків спорогенезів контактів кінцевих вимикачів SQ1 і SQ2. При досягненні механізмом одного з крайніх положень втрачає харчування контактор відповідного напряму і двигун гальмується.
ВИСНОВКИ
Застосування розімкнутих релейно-контакторна систем дозволяє здійснювати пуск, реверс і гальмування електродвигунів в автоматичному режимі. Для цього використовуються різні апарати: контактори, автомати, регулятори, реле, кнопкові станції, шляхові вимикачі, безконтактні логічні елементи, а також різного роду допоміжні електричні машини та апарати.
Автоматизація пускового процесу значно полегшує управління електродвигунами, усуває можливі помилки при пуску, веде до підвищення продуктивності механізмів і звільняє людину від утомливих операцій.
Перелік ПОСИЛАНЬ
1. Чілікін М.Г., Сандлер А.С. Загальний курс електроприводу. - 6-е вид., - М.: Енергоіздат, 1981. - 576 с.
2. Зимін Е.Н., Яковлев В.І. Автоматичне керування електроприводами. - М.: Вищ. шк., 1979. - 319 с.
3. Алексєєв Ю.В., Рабинович А.А. Краново-металургійні та екскаваторні двигуни постійного струму: Довідник. - М.: Вища школа, 1985. - 168 с.
4. Л.І. Какуевіцкій, Т. В. Смирнова Довідник реле захисту і автоматики / Под ред. М.Е. Хейфіца. Вид. 3-тє, переробці. і доп. М.: Енергія, 1972. - 344 с.
5. Яуре А.Г., Певзнер Є.М. Крановий електропривод: Довідник. - М.: Вища школа, 1988. - 344 с.
6. Електрообладнання кранів / А.П. Богословський, Є.М. Певзнер, H.Ф. Семерні и др. - М.: Машинобудування, 1983 .- 310 с.
7. Вешеневскій С.М. Характеристики двигунів в електроприводі. М.: Енергія, 1966. - 256 с.