Основные сведения
Комплектными называются электротехнические устройства, выполненные в виде
конструктивно законченного изделия и предназначенные для управления электропривода-
ми.
К комплектным устройствам относятся:
1. пусковые и пускорегулировочные реостаты;
2. магнитные пускатели;
3. магнитные станции ( станции управления );
3. магнитные контроллеры.
Реостаты
Реостатом называют аппарат ручного управления, предназначенный для плавного или ступенчатого изменения под током значений сопротивления резисторов.
Конструктивно в состав реостата, кроме самого резистора, входит переключающее устройство, состоящее из неподвижных контактов и скользящей по ним контактной щет-
ки.
В зависимости от назначения, различают следующие виды реостатов:
1. пусковые – для пуска электрических двигателей постоянного и переменного то-
ка;
2. регулировочные – для регулирования тока возбуждения двигателей постоянного
тока и генераторов постоянного и переменного тока ( их также называют «реостаты воз-
буждения» и «регуляторы возбуждения» );
3. пускорегулировочные – для пуска и регулирования частоты вращения двигате
лей постоянного тока.
Промышленность выпускает реостаты в вид серий.
Электрические схемы пусковых, регулировочных и пускорегулировочных реоста-
тов приведены в источнике: Миронов В.В., «Электрические аппараты», конспект лекций для курсантов высших морских учебных заведений, Херсон, 2005 г., 326 стр.
Магнитные пускатели
Основные сведения
Магнитный пускатель – это комплектный аппарат, предназначенный для дистанци-
онного управления электродвигателями и их защиты.
Магнитные пускатели классифицируют по таким признакам:
1. роду тока - переменного и постоянного тока;
2. возможности реверса - нереверсивные и реверсивные;
3. числу питающих сетей – одно- и двухсетевые.
Последние предусматривают автоматическое переключение на резервную сеть питания при обесточивании основной.
Нереверсивный магнитный пускатель
Конструктивно нереверсивный магнитный пускатель представляет собой металли-
ческую коробку, внутри которой располагаются следующие аппараты и устройства:
1. контактор;
2. два тепловых реле;
3. кнопочный пост управления с двумя кнопками «Пуск» и «Стоп».
Исполнение корпуса пускателя брызго- или водозащищённое ( соответственно IP23
или IP44 ).
Схема пускателя ( рис.129 ) предусматривает выполнение таких действий:
1. пуск и остановку электродвигателя;
2. защиту электродвигателя.
Поясним действие схемы управления электродвигателем в такой последовательно-
сти:
1. подготовка схемы к работе;
2. работа схемы.
3. действие защит.
Рис. 129. Принципиальная электрическая схема нереверсивного магнитного пускателя
Элементы схемы
На рис. 129 приняты такие обозначения:
в силовой части:
1. Л1, Л2, Л3 – линейные провода питающей сети;
2. КМ1…КМ3 – главные контакты линейного контактора КМ;
3. КК1, КК2 – нагревательные элементы тепловых реле;
4. М – обмотка статора асинхронного двигателя;
в схеме управления:
1. FU – предохранители, для защиты цепи катушки КМ от токов к.з.;
2. КК1, КК2 – размыкающие контакты тепловых реле;
3. КМ – катушка линейного контактора;
4. SB1 – кнопка «Пуск»;
5. SB2 – кнопка «Стоп»
Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе подают питание на линейные провода Л1, Л2 и Л3.
После этого никакие электрические цепи не образуются. Схема готова к работе.
Работа схемы
Пуск
Для пуска нажимают кнопку SB1 «Пуск». При этом возникает цепь тока через ка-
тушку линейного контактора КМ:
линейный провод Л2 – верхний предохранитель FU – размыкающий контакт тепло-
вого реле КК2 – катушка КМ – размыкающие контакты кнопки SB2 – замыкающие контак
ты кнопки SB1 “Пуск” – размыкающий контакт теплового реле КК1 – нижний предохра-
нитель FU – линейный провол Л3.
Контактор включается, при этом:
1. замыкаются главные контакты КМ1...КМ3 в силовой части схемы, вследствие чего двигатель включается в сеть;
2. замыкается вспомогательный контакт КМ4, после чего кнопку “Пуск” можно отпустить.
После отпускания кнопки ток катушки контактора КМ будет протекать через вспо-
могательный контакт КМ4.
Таким образом, этот контакт предназначен для удержания контактора КМ во вклю-
ченном состоянии после отпускания кнопки “Пуск”.
Если по каким-либо причинам этот контакт не пропускает ток, то при нажатии кнопки “Пуск” двигатель включится, а после отпускания – отключится.
Остановка
Для остановки электродвигателя нажимают кнопку SB2 “Стоп”. Контакты этой
кнопки размыкаются, поэтому цепь тока через катушку КМ пропадает.
Контактор КМ отключается, при этом:
1. размыкаются главные контакты КМ1...КМ3 – двигатель отключается от сети;
2. размыкается вспомогательный контакт КМ4.
Если отпустить кнопку SB2 “Стоп”, ее контакт замкнется. Однако после этого кон-
тактор КМ не включится, т.к. разомкнуты контакт КМ4 и контакт кнопки SB1 Пуск».
Для повторного пуска надо нажать кнопку SB1 «Пуск».
Защиты
Схема предусматривает 2 вида защит:
1. от токов перегрузки при помощи тепловых реле КК1, КК2;
2. по снижению напряжения при помощи контактора КМ.
Под перегрузкой понимают увеличение тока обмотки статора двигателя выше номи
нального. Основная причина перегрузки двигателя состоит в перегрузке механизма.
Например, перегрузка грузовой лебёдки возникает при подъёме груза большего, чем предусмотрено грузоподъёмностью лебёдки.
Защита от токов перегрузки работает так.
При перегрузке тепловое реле КК1 ( или КК2 ) размыкает свой контакт в цепи
катушки линейного контактора КМ.
Контактор КМ отключается, при этом:
1. размыкаются главные контакты КМ1...КМ3 – двигатель отключается от сети;
2. размыкается вспомогательный контакт КМ4.
Снижение напряжения приводит к уменьшению вращающего момента и скорости двигателя, вследствие чого увеличивается ток обмотки статора. При глубоких провалах напряжения ( до 60% и менее ) возможны более тяжелые последствия: остановка и стоян-
ка под током электроприводов насосов, вентиляторов и компрессоров, или, что ещё опас-
нее, реверс электродвигателей грузовых лебёдок или брашпилей.
Потому при снижении напряжения до недопустимих значений схемы управления
отключают двигатель от питающей сети.
Защита по снижению напряжения работает так.
При снижении напряжения до 60% и менее якорь контактора КМ отпадает под дей-
ствием пружины или собственного веса, поэтому его главные и вспомогательный контак-
ты размыкаются. Двигатель отключается от сети.
При восстановлении напряжения до 80% и более самопроизвольное включение кон
тактора КМ невозможно, потому что разомкнуты вспомогательный контакт КМ4 и контак
ты кнопки SB1“Пуск”.
Для повторного пуска надо нажать кнопку SB1 ( «Пуск» ).
Таким образом, рассмотренная защита по снижению напряжения исключает автома
тическое повторное включение двигателя после восстановления напряжения. Такая защи-
та называется нулевой.
Реверсивный магнитный пускатель
Схема пускателя ( рис.130 ) предусматривает выполнение таких действий:
1. пуск и остановку электродвигателя;
2. реверс;
2. защиту электродвигателя.
Поэтому он имеет два реверсивных контактора: КМ1 «Вперёд», КМ2 «Назад» и три
кнопки : SB1 «Вперёд», SB2 «Назад» и SB3 «Стоп».
Рис. 130. Принципиальная электрическая схема реверсивного магнитного пускате-
ля
Работа схемы
Для пуска двигателя в направлении «Вперед» нажимают кнопку SB1, при этом включается контактор КМ1 «Вперёд». Далее схема работает так, как в предыдущей схеме.
Для реверса двигателя надо сначала нажать кнопку SB3 «Стоп», и дождавшись остановки электродвигателя, нажать кнопку SB2 «Назад». При этом меняются местами линейные провода А и С, поэтому двигатель реверсирует.
Защиты о токов перегрузки и по снижению напряжения работают так же, как в пре-
дыдущей схеме.
Блокировка одновременного включения реверсивных контакторов
Кроме защит, в схеме предусмотрен узел, исключающий одновременное включе-
ние реверсивных контакторов КМ1 и КМ2.
Такое включение приводит к двойному металлическому короткому замыканию в линии электропередачи.
Действительно, если предположить, что одновременно замкнуты контакты КМ1.1…КМ1.3 контактора КМ1 и КМ2.1…КМ2.3 контактора КМ2, то образуются две па-
раллельные цепи короткого замыкания:
а ) линейный провод А – контакт КМ1.1 – контакт КМ2.3 – линейный провод С;
б ) линейный провод А – контакт КМ2.1 – контакт КМ1.3 - линейный провод С.
При этом образуется цепь тока короткого замыкания, протекающего через линей
ные провода А и С и далее – через фазные обмотки А и С статора синхронного генератора.
При этом возможно повреждение линии электропередачи и обмотки статора генера
тора, а также сваривание контактов, попавших в цепь короткого замыкания, т.е. КМ1.1, КМ2.3 и КМ2.1 и КМ1.3.
Обмотка статора двигателя не повреждается, т.к. ток короткого замыкания протека
ет минуя ее.
Чтобы избежать одновременного включения реверсивных контакторов , в цепь ка-
тушки контактора КМ1 «Вперёд» включают размыкающие контакты КМ2:5 контактора КМ2 «Назад», и наоборот, в цепь катушки контактора КМ2 включают размыкающие контакты КМ1:5 контактора КМ1 «Вперед».
Теперь при включенном, например, контакторе «Вперед» случайное нажатие кноп
ки SB2 «Назад» не приведёт к включения контактора КМ2 «Назад», поскольку в цепи его катушки разомкнут вспомогательный контакт КМ1:5 контактора «Вперед».
Аналогично работает схема при включенном контакторе «Назад».
Описанная электрическая блокировка дополняется механической, при помощи ко-
ромысла, поворачивающегося на оси. Если один из контакторов включён, его якорь пере
мещается и поворачивает коромысло в положение, в котором якорь другого контактора заклинен.
Промышленные типы магнитных пускателей
Промышленность выпускает магнитные пускатели переменного тока серий ПМГ1000, ПМТ1000, ПММ и постоянного тока серий ПП1000…ПП5000.
На судах применяются магнитные пускатели серии ПММ, рассчитанные на переменный ток частотой 50 Гц, напряжением 380 В.
Втягивающие катушки пускателей рассчитаны на номинальные напряжения 127, 220 и 380 В переменного тока.
Режимы работы пускателей – продолжительный ( S1 ), кратковременный ( S2 ) и
повторно-кратковременный ( S3 ) с частотой включений до 600 в час при ПВ = 40%.
Условные обозначения типоисполнений пускателей ПММ */**/***/****/ расшифровываются так:
ПММ – пускатель магнитный морской;
*/ : 1 - первая величина, номинальный ток 25 А; 2 - вторая величина, номинальный ток 50 А; 3 – третья величина, номинальный ток 100 А; 4 - четвертая величина, номиналь
ный ток 150 А;
**/ : исполнение по роду защиты от воздействия окружающей среды: 0 – открытое;
1 – брызгозащищенное; 2 – водозащищенное;
***/: исполнение по направлению вращения электродвигателя: 1 – нереверсивный; 2 – реверсивный;
****/: исполнение по наличию в пускателе дополнительных элементов: 0 – без дополнительных элементов; 1 – с предохранителями; 2 – с кнопками управления; 3 – с кнопками управления и пакетным переключателем; 4 - с предохранителями и пакетным переключателем.
Пример.
Условное обозначение типоисполнения пускателя ПММ 2213 расшифровывается так:
ПММ 2213 – магнитный пускатель морской второй величины ( номинальный ток 50 А ), водозащищенный, нереверсивный, с кнопками управления и пакетным переключа-
телем.
4.4. Станции управления и магнитные контроллеры
Станцией управления ( магнитной станцией ) называют комплект релейно-контак-
торной аппаратуры, собранный на общем основании и установленный в металлическом ящике.
Магнитным контроллером называется электротехническое устройство, состоящее из станции управления и командоконтроллера.
Станции управления и магнитные контроллеры широко применяют для управления электроприводами постоянного и переменного тока различных судовых механизмов.
Например, станции управления переменного тока типов ПМХ5300 и ПМХ5100 предназначены для управления 3-фазными асинхронными двигателями с короткозамкну-
тым ротором с номинальными токами от 90 до 650 А.
В зависимости от типа, они выполняют следующие функции:
1. прямой пуск двигателя или пуск переключением со звезды на треугольник;
2. реверс двигателя.
Для управления станциями служат кнопочные посты управления, встроенные в корпус станции ( местное управление ) или находящиеся вне его ( дистанционное управле
ние ). В нереверсивных станциях используются кнопки «Пуск» и «Стоп», в реверсивных –
«Вперед», «Назад» и «Стоп».
При выборе станции управления или магнитного контроллера для конкретного
вида электропривода следует учитывать такие факторы:
1. требования, предъявляемые к работе схемы ( необходимость реверса, одной или
нескольких скоростей, регулирование скорости в требуемых пределах, электрическое тор
можение и экстренная остановка, различные виды защиты и т.п. );
2. род тока, напряжение и частоту питающей сети;
3. мощность управляемого электропривода;
4. условия работы станции ( режимы работы: продолжительный S1, прерывисто-
продолжительный S4, кратковременный S2, повторно-кратковременный S3, степень защи
щености от воздействия окружающей среды: брызго- ( IP23 ) и водозащищенные ( IP46 ).
Контрольные вопросы
1. Какие способы пуска ДПТ применяют в САЭП? В чем состоит основной недоста
ток прямого способа пуска ТАД?
2. Нарисуйте схему реостатного пуска ДПТ и объясните процесс пуска при помощи электромеханических характеристик ДПТ
3. Каковы основные особенности системы Г – Д? Для каких САЭП она применяет-
ся?
4. Каковы особенности системы двойного рола тока УВП – ДПТ? Каким образом регулируется скорость ДПТ в таких системах? Что такое инверсный режим работы ДПТ в этой системе?
5. В чем особенности регулирования скорости ДПТ изменением сопротивления це-
пи обмотки якоря? Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики и объясните процесс регулирования скорости этим способом. Для каких САЭП он применя-
ется?
6. Каковы особенности регулирования скорости ДПТ ослаблением магнитного потока? В каких САЭП и для чего применяется этот способ регулирования?
7. Для чего в САЭП используется электрическое торможение? Какие виды электри-
ческого торможения ДПТ применяется в САЭП и для чего?
8. Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики ДПТ при дина
мическом торможении и с их помощью объясните процесс торможения. В каких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
9. Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики ДПТ при реку-
перативном торможении и с их помощью объясните процесс торможения. В каких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
10. Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики ДПТ при тор-
можении противовключением с активным статическим моментом и с их помощью объяс-
ните процесс торможения. В каких САЭП и для чего применяется этот способ торможе-
ния?
11. Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики ДПТ при тор-
можении противовключением с реактивным статическим моментом и с их помощью объя
сните процесс торможения. Почему этот способ торможения не применяется в САЭП ?
12. Перечислите возможные способы реверса ДПТ. Объясните, почему при перебро
ске концов питающей сети реверс не происходит
13. Какие способы пуска ТАД применяют в САЭП? Объясните особенности каждо-
го способа пуска
14. Нарисуйте схемы пуска ТАД при пониженном напряжении и объяснте работу каждой из них
15. Объясните физические процессы, происходящие при пуске ТАД с улучшенны-
ми пусковыми свойствами: с повышенным скольжением, глубокопазных, двухклеточных и с фазным ротором
16. Какие способы регулирования скорости ТАД применяются в САЭП? Назовите область применения каждого их них
17. Нарисуйте механические характеристики и объясните особенности регулирова-
ния скорости ТАД изменением частоты тока питающей сети, В каких типах САЭП этот
способ применяется?
18. Нарисуйте механические характеристики и объясните особенности регулирова-
ния скорости ТАД изменением активного сопротивления цепи фазного ротора. В каких типах САЭП этот способ применяется?
19. Нарисуйте механические характеристики и объясните особенности регулирова-
ния скорости ТАД изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора со звезды на двойную звезду. В каких типах САЭП этот способ применяется?
20. Нарисуйте механические характеристики и объясните особенности регулирова-
ния скорости ТАД изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора с треугольника на двойную звезду. В каких типах САЭП этот способ применяется?
21. В чем сходство и отличие энергетических параметров ТАД ( скорости, момента, мощности ) двух способов регулирования скорости изменением числа пар полюсов:
а ) переключением обмотки статора со звезды на двойную звезду;
б ) переключением обмотки статора с треугольника на двойную звезду?
22. Нарисуйте механические характеристики и объясните особенности регулирова-
ния скорости ТАД изменением напряжения на обмотке статора. В каких типах САЭП этот способ применяется?
23. Что такое «опрокидывание» ТАД? При каком условии оно наступает?
24. Каковы последствия опрокидывания ТАД при реактивном статическом момен-
те? При активном статическом моменте?
25. Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики ТАД при дина
мическом торможении и с их помощью объясните процесс торможения. В каких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
26. Нарисуйте механические характеристики ТАД при переходе с большей скоро-
сти на меньшую и с их помощью объясните процесс рекуперативного торможения. В ка-
ких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
27. Нарисуйте электрическую схему и механические характеристики ТАД при спу-
ске тяжелого груза и с их помощью объясните процесс рекуперативного торможения. В ка
ких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
28. Нарисуйте механические характеристики ТАД при торможении противовключе
нием с активным статическим моментом и с их помощью объясните процесс торможения. В каких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
29. Нарисуйте механические характеристики ТАД при торможении противовключе
нием с реактивным статическим моментом и с их помощью объясните процесс торможе-
ния. Почему этот вид торможения в САЭП не применяется?
30. Нарисуйте механические характеристики ТАД при однофазном торможении и с их помощью объясните процесс торможения. В каких САЭП и для чего применяется этот способ торможения?
31. Нарисуйте схемы реверса 1-, 2- и 3-фазных ТАД и объясните их работу.
32. По каким основным признакам и как именно классифицируются электрические аппараты?
33. Что такое кнопочный пост управления? Сколько отдельных кнопок могут иметь
отдельные кнопочные посты?
34. Как устроены электромагнитные самоудерживающиеся кнопки? Где применя-
ются такие кнопки?
35. Нарисуйте условное графическое изображение кнопок «Пуск», «Стоп» и вытяж
ной
36. Что такое командоконтроллеры? Как устроено их переключающее устройство?
37. Что представляют собой таблицы замыканий контактов командоаппаратов?
Как ими пользоваться?
38. Как устроены нажимные, рычажные и шпиндельные выключатели? Где они применяются? В чем состоит разница между путевыми и конечными выключателями?
39. Что такое контроллер? В чем состоит разница между контроллером и командо-
контроллером?
40. Для чего предназначены и как классифицируются контакторы?
41. Какие системы относятся к основным у контакторов постоянного и переменно
го тока?
42. Как устроена и работает контактная система контакторов постоянного тока?
43. В чем состоит разница между главными и вспомогательными контактами кон-
такторов? Объясните устройство и принцип действия пальцевых и мостиковых контактов
44. Нарисуйте замыкающий, размыкающий и переключающий контакты контакт-
ных аппаратов и объясните их работу
45. Для чего предназначена, как устроена и работает электромагнитная система контакторов? Почему у контакторов перменного тока такая система набирается из отдель-
ных листов электротехнической стали?
46. Чем отличаются поворотные якоря контакторов от прямоходовых?
47. Объясните назначение, устройство и принцип действия короткозамкнутого
витка контакторов переменного тока? К каким последствиям приведет повреждения вит-
ка, например, образование в нем трещины?
48. Объясните назначение, устройство и принцип действия дугогасительной систе
мы контакторов переменного тока?
49. Объясните назначение, устройство и принцип действия дугогасительной систе
мы контакторов постоянного тока?
50. Что такое «магнитное дутье»? Каков механизм действия дугогасительных ка-
мер?
51. Для чего предназначены и как устроены реле напряжения? Как регулируется уставка этих реле?
52. Для чего предназначены и как устроены промежуточные реле?
53. Для чего предназначены и как устроены реле электромеханические, электро-
магнитные и пневматические реле времени? Как регулируется уставка этих реле?
54. Нарисуйте шесть типов контактов реле времени и объясните их работу. Что такое «правило парашюта»?
55. Каковы назначение, устройство и принцип действия герконов? В каких САЭП
они применяются?
56. В чем состоит разница между токовыми и температурными электротепловыми реле?
57. Объясните назначение, устройство, принцип действия и токо-временную харак
теристику токового электротеплового реле. Как регулируется уставка этого реле?
58. Объясните назначение, устройство и принцип действия температурного токово
го электротеплового реле. Какие типы полупроводниковых приборов применяются в та-
ких реле? Как регулируется уставка таких реле?
59. Почему электротепловые реле нельзя применять для защиты приемников эле
ктроэнергии от токов короткого замыкания? Какие защитные устройства предназначены для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания?
60. Каковы назначение, устройство и принцип действия реле давления? Как регу-
лируется уставка таких реле?
61. С какой целью в САЭП применяются реле контроля скорости? Объясните уст
ройство и принцип действия центробежного и индукционного реле скорости. Как регули
руется уставка этих реле?
62. Объясните назначение, устройство и принцип действия поплавкового реле
уровня. Как регулируется уставка этого реле?
63. Как работает ленточное тормозное устройство? Кто из членов экипажа отвеча
ет за исправное техническое состояние устройства? В каких САЭП оно применяется?
63. Для чего предназначены, как устроены и работают дисковые тормозные уст-
ройства ( на примере электромагнитного дискового тормоза переменного тока типа ТМО-3 )? Каким образом регулируется воздушный зазор? Как поступить, если судно обесточено, а груз надо опустить на палубу?
64. Как устроен и работает колодочный тормоз с электромагнитным приводом? В каких САЭП он применяется?
65. Объясните назначение, устройство и принцип действия электрогидравлическо-
го толкателя ( на примере толкателя типа ТГ )?
66. Каким образом классифицируются режимы работы ЭП? Чем отдичаются друг от друга режимы S1, S2 и S3? Приведите примеры САЭП, работающих в этих трех режи-
мах
67. Что произойдет, если для насоса забортной воды ГД выбрать электродвигатель с режимом работы S2?
68. Что произойдет, если для электропривода брашпиля выбрать электродвигатель с режимом работы S1?
69. Перечислите классы изоляции обмоток электрических машин и соотаетствую-
щие им предельные значения температуры нагрева обмоток
70. Каковы условия выбора электродвигателей для САЭП?
71. Что такое «управление» ЭП?
72. Что такое «система управления ЭП»?
73. Каковы уровни автоматизации управления САЭП?
74. Перечислите виды элементной базы САЭП
75. В чем преимущество микропроцессорных СУ перед другими видами СУ?
76. Объясните устройство микропроцессорной СУ и взаимодействие узлов, входя-
щих в ее состав
77. Объясните структурную схему микропроцессора и взаимодействие узлов, вхо-
дящих в его состав
Дата: 2019-02-02, просмотров: 485.
