ИСПОЛЬЗУЕМАЯ АППАРАТУРА

1.1Силовая цепь:

· выключатели SA1;

принимаем выключатель типа ПВМ2-150, исходя из исходя из условий

U_{н(выкл.)} ≥U_{н(двигателя)}=220 В; I_{н(выкл.)} ≥I_{н(двигателя)}=233 А;

номинальное напряжение – 220 В;

номинальный ток – 250 А;

количество полюсов – 2;

· выключатели SA2;

принимаем выключатель типа ПВМ2-150, исходя из исходя из условий

U_{н(выкл.)} ≥U_{н(двигателя)}=220 В; I_{н(выкл.)} ≥I_{н(двигателя)}=233 А;

номинальное напряжение – 220 В;

количество полюсов – 2;

номинальный ток – 250 А.

· контакты КМ1.1 линейного контактора КМ1, содержащий блок – контакт КМ1.2

Принимаем контактор типа КПД 100, исходя из условий

U_{н(контактора)} ≥ U_{н(двигателя)}=220 В; I_{н(контактора)} ≥ I_{н(двигателя)}=233 А

номинальное напряжение – 220 В;

номинальный ток – 25…250 А;

напряжение на обмотке – 110…440 В;

износостойкость: механическая - 10⁷ ; электрическая - 10⁶ ;

допустимая частота срабатываний в час – 1200;

· контакт КМ5.1 контактора динамического торможения КМ5, содержащий блок – контакты КМ5.2, КМ5.3

 

 

Принимаем контактор типа КПД 100, исходя из условий U_{н(контактора)} ≥ U_{н(двигателя)}=220 В; I_{н(контактора)} ≥ I_{н(двигателя)}=233 А

номинальное напряжение – 220 В;

номинальный ток – 25…250 А;

напряжение на обмотке – 110…440 В;

износостойкость: механическая - 10⁷ ; электрическая - 10⁶ ;

допустимая частота срабатываний в час – 1200;

· сопротивлении R_T динамического торможения

принимаем сопротивление типа ПЭВ3-120 Ом 5%;

· реле напряжения KV, содержащее контакт KV1

принимаем реле типа РН – 50, исходя из условия: U_сраб≥U_{н(двигателя)}=220 В.

номинальное напряжение – 200…400 В;

напряжение срабатывания – 100 …400 В;

время срабатывания реле – 0,15 с;

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 0/1/0;

· реле токовое KA, содержащее контакты КА1 и КА2;

принимаем реле типа РТ-40/Р5, исходя из условия I_сраб≥I_{пуск.(двигателя)}=956 А;

пределы тока срабатывания - 325…1300 А;

максимальное коммутируемое напряжение – 250 В;

максимальный коммутируемый ток – 5 А.

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 1/1/0;

время срабатывания реле – 0,1 с;

· контакты ускорения КМ2.1, КМ3.1, КМ4.1 контакторов КМ2, КМ3, КМ4, так же контактор КМ4 содержит блок-контакты КМ4.2, КМ4.3, КМ4.4.

принимаем контакторы типа КПД 100 , исходя из условия: U_{н(контактора)} ≥ U_{н(двигателя)}=220 В; I_{н(контактора)} ≥ I_{н(двигателя)}=233 А

номинальное напряжение – 220 В;

 

номинальный ток – 25…250 А;

напряжение на обмотке – 110…440 В;

износостойкость: механическая - 10⁷ ; электрическая - 10⁶ ;

допустимая частота срабатываний в час – 1200;

· пусковой реостат

принимаем реостат типа РП2543, исходя из условия предельный ток реостата I_пр≥I_{н(двигателя)}=233 А

предельный ток – 250 А,

рабочее напряжение – 220 В.

 

1. 2 Защитная цепь.

 

· Реле максимального тока FA1 и FA2, содержащие контакты FA1 и FA2 соответственно.

принимаем реле типа РТ140/200, исходя из условия I_сраб≥I_{кз.(двигателя)}=

=(6…10) I_{н(двигателя)}=1398…2330 А;

пределы уставки на ток срабатывания – 50…200;

потребляемая мощность(при минимальной уставке) – 8 ВА;

номинальный ток – 16 А;

максимальное коммутируемое напряжение – 250 В;

максимальный коммутируемый ток – 5 А;

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 1/0/0;

время срабатывания реле – 0,1 с;

· плавкие предохранители FU;

принимаем предохранитель РПП11, исходя из условия номинальный ток плавкой вставки I_пл.вст.≥ I_{н(двигателя)}=233 А;

номинальный ток – 80…250 А;

напряжение – до 500 В;

 

предельный ток отключения – 1500…3500 А;

· реле контроля понижения напряжения FV и его контакт FV1;

принимаем реле типа РН-54, исходя из условия: напряжение срабатывания U_сраб≤0,8 U_сети=176 В;

напряжение срабатывания (в % от номинального) – 12…320;

номинальное напряжение – 30…400 В;

коммутируемое напряжение – 250 В;

коммутируемый ток – 5 А;

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 0/1/0;

время срабатывания реле – 0,1 с;

· реле минимального тока FA3 и его контакт FA3.1;

принимаем реле типа РЭВ830, исходя из условия: I_сраб≤0,8 I_н=186,4 А;

ток срабатывания – 1,6…630 А;

номинальный ток – 1,6…630 А;

коммутируемое напряжение – 250 В;

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 0/1/0;

время срабатывания реле – 0,1 с;

· диод VD

принимаем диод 2С514А, исходя из условия: напряжение пробоя U_проб≥U_сети=220 В;

номинальное напряжение – 1200 В;

напряжение пробоя – 380 В;

_· разрядное сопротивлении R_p

принимаем резистор Rр: ПЭВ3-50 Ом 5%;

 

 

1.3 Цепь управления.

· реле времени КТ2, КТ3, содержащее контакты КТ2, КТ3, с выдержкой времени на замыкание.

принимаем реле времени типа ВЛ-69 , исходя из условия: U_сраб≥U_{н(двигателя)} =220 В;

диапазон выдержек времени – 0,1…99 с;

диапазон питающих напряжений – 24…220 В;

диапазон коммутируемых напряжений – 24…250 В;

диапазон коммутируемых токов – 0,1…5 А;

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 1/1/0;

· реле времени КТ1, содержащее контакт КТ1.1 с выдержкой времени на замыкание и контакт КТ1.2 с выдержкой времени на размыкание.

принимаем реле времени типа ВЛ-69 , исходя из условия: U_сраб≥ U_{н(двигателя)} =220 В;

 

диапазон выдержек времени – 0,1…99 с;

диапазон питающих напряжений – 24…220 В;

диапазон коммутируемых напряжений – 24…250 В;

диапазон коммутируемых токов – 0,1…5 А;

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 1/1/0;

· реле времени КТ4, содержащее контакт КТ4.1 с выдержкой времени на замыкание;

принимаем реле времени типа ВЛ-69 , исходя из условия: U_сраб≥ U_{н(двигателя)} =220 В;

диапазон выдержек времени – 0,1…99 с;

диапазон питающих напряжений – 24…220 В;

диапазон коммутируемых напряжений – 24…250 В;

диапазон коммутируемых токов – 0,1…4 А;

 

число размыкающих/замыкающих/переключающих контактов – 1/1/0;

· контакты КМ6 и КМ7 контакторов КМ6 и КМ7;

принимаем контакторы типа КПД 100 , исходя из условия: U_{н(контактора)} ≥ U_{н(двигателя)} =220 В;

номинальное напряжение – 220 В;

номинальный ток – 25…250 А;

напряжение на обмотке – 110…440 В;

износостойкость: механическая - 10⁷ ; электрическая - 10⁶ ;

допустимая частота срабатываний в час – 1200;

· реостат возбуждения R

принимаем реостат типа РПВ-01

предельное рабочее напряжение – 380 В;

предельный ток – 10 А;

число ступеней – 34;

_· сопротивлении R_д

принимаем резистор: ПЭВ3-20 Ом 5%;

· командоконтроллер SA3

принимаем командоконтроллер типа КП-1000 , исходя из условия: U_{н(конт.)} ≥U_{н(двигателя)}=220 В;

номинальное напряжение – 220 В;

номинальный ток – 5 А;

число ступеней – 4.

 

 

 

 

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ

2.1 Анализ исходного состояния схемы

До переключения командоконтроллера SA3 в одно из отличных от 0 положений и при условиях, что питание в силовую цепь и в цепь управления подано, т.е. рубильники SA1 и SA2 замкнуты.

Обмотка LM сразу под напряжением. Состояние KM7 и KM6 укажем далее.

Контакт КМ1.2 замкнут – катушка КТ1 получает питание и ее контакт КТ1.1 разомкнут, следовательно катушки контакторов ускорения КМ2, КМ3, КМ4 без питания и их контакты КМ2.1, КМ3.1, КМ4.1 размокнуты – в цепь двигателя введено полное пусковое сопротивление.

Контакт КТ1.2 замкнут, а т.к. FA2 и FA1 также замкнуты, то катушка FV получит питание (по цепи +SA3(0) и –FA2, FA1) и ее контакт FV1 замкнется (это необходимо для сохранения напряжения в этой цепи, при дальнейшем переключении контактора SA в положение, отличное от 0)

Катушка КМ6 без питания и ее контакт КМ6 разомкнут; катушка КМ7 также без питания и ее контакт в цепи LM также размокнут, а значит в эту цепь введено все сопротивление реостата R_П.

Реостат R_П ограничивает ток в обмотке возбуждения LM (т.е. поле) до момента запуска двигателя (переключения SA в 1, 2 или 3)

Так как командоконтроллер SA3 в положении 0, то катушка контактора КМ1 питания не получает и ее контакт КМ1.1 в силовой цепи разомкнут, а следовательно цепь двигателя не получает питания.

2.2 Разгон двигателя до номинальной скорости в функции времени

Переводим командоконтроллер в крайнее рабочее положение.

Катушка КМ1 получает питание, а также через SA3 подан +, но нет – (т.к. размокнут контакт КТ1.1) на катушках КМ2, КМ3, КМ4. Контакт КМ1.1 в цепи двигателя замыкается и цепь двигателя получает питание при полностью введенном пусковом сопротивлении.

Сразу же катушки КТ2 и КТ3 в силовой цепи получают питание и их контакты КТ2 и КТ3 размыкаются без выдержки времени.

Одновременно с замыканием силового контакта КМ1.1 катушки КМ1 её блок контакт КМ1.2 разомкнется и катушка реле КТ1 питание потеряет и её контакт КТ1.1 начинает отсчет выдержки времени на замыкание (Δt₁)

 

Через Δt₁ контакт КТ1.1 замкнется и подаст питание на катушку КМ2. Её контакт КМ2.1 в силовой цепи замкнется и из якорной цепи двигателя будет выведена первая ступень пускового сопротивления.

Одновременно с замыканием КМ2.1 катушка реле КТ2 потеряет питание и её контакт КТ2 начнет отсчитывать выдержку времени на замыкание (Δt₂)

Через Δt₂ контакт КТ2 замкнется и катушка КМ3 получит питание и замкнет свой силовой контакт КМ3.1. Будет выведена вторая ступень пускового сопротивления.

При этом катушка реле времени КТ3 питание потеряет(из-за шунтирования цепи контактами КМ3.1 и КМ2.1) и ее контакт КТ3 начнет отсчитывать выдержку времени на замыкание (Δt₃)

Через Δt₃ контакт КТ3 замкнется и катушка КМ4 получит питание, ее силовой контакт КМ4.1 замкнется и будет выведена последняя (3) ступень пускового сопротивления.

Двигатель будет вращаться с номинальной скоростью.

Одновременно с замыканием силового контакта КМ4.1, замкнется и блок-контакт КМ4.4. Катушка КТ4 получит питание и ее контакт КТ4.1 разомкнется без выдержки времени.

Катушка КМ7, которая получала питание через контакт КТ4.1 во время разгона двигателя до номинальной скорости, становится без напряжения и ее контакт КМ6 в цепи обмотки возбуждения LM размыкается. В цепь LM будет введена часть сопротивления реостата R_П, что приведет к ослаблению поля и начнется второй этап разгона двигателя до скорости выше номинальной, за счет ослабления потока.

2.3 Разгон двигателя до скорости выше номинальной (вибрационный способ ослабления поля)

После выведения третьей ступени пускового сопротивления, ток двигателя снижается и при достижении значения в момент Δt₄ , которое равно , контакт КА в цепи катушки КМ7 размыкается и КМ7 теряет питание и размыкает свой контакт, шунтирующий сопротивление R в цепи обмотки возбуждения. В цепь LM вводится добавочное сопротивление R_П, величина которого регулируется положением движка реостата. Начинается ослабление потока , но так как скорость двигателя не успевает мгновенно принять

 

значение, соответствующее новому значению потока , то ток двигателя растет. ( )

В момент достижения током двигателя значения , контакт КА замыкается и КМ7 вновь получает питание и ее контакт КМ7 замыкается. Из цепи LM выводится сопротивление R_П, что приводит к росту потока и уменьшению тока до значения, равного . В результате происходит повторное переключение и повторный спад потока .

Процесс будет продолжаться до тех пор, пока поток не достигнет значения , которое задается движком реостата R_П.

Так как , а , то , а значит в каждом цикле нарастание потока не достигает значения , то есть обеспечивается спад потока на величину в каждом цикле.

Такое ослабление называется вибрационным ослаблением потока и позволяет избежать резких бросков тока, по сравнению с однократным снижением до заданного .

*Во время разгона двигателя до номинальной скорости катушка КМ7 постоянно находилась под питанием, что обеспечивал контакт КТ4.1, который был замкнут, а значит поток был равен номинальному .Рис. 2 Осциллограмма разгона двигателя до

 

2.4 Электродинамическое торможение двигателя

Переводим командоконтроллер SA3 из положения 4 в положение 0. При этом катушка КМ1 питание теряет и размыкает свой контакт в цепи двигателя. Тем самым двигатель отключается от цепи – выполняется 1ое условие ЭДТ. А катушка КМ5 контактора ЭДТ получает питание через размыкающий контакте КМ1.2 и контакт KV1 реле напряжения KV. Ее силовой контакт КМ5.1 в цепи двигателя замыкается и выполняется 2ое улсовие ЭДТ.

Для ограничения тока двигателя, в цепь введено сопротивление Rт

.

Так как , а двигатель был разогнан до , то для ограничения тока необходимо начинать торможение при ослабленном потоке, что обеспечивается цепью КМ4.3 – КА2 – КМ7.

В момент начала торможения , а , поэтому реле КА срабатывает и контакт КА2 размыкается, катушка КМ7 питание теряет, размыкает свой контакт КМ7, поле ослаблено.

По мере торможения, падает и при достижении значения, равного , контакт КА2 замыкается, и катушка КМ7 получает питание, замыкая свой контакт КМ7, тем самым выводя сопротивление R_П из цепи LM.

По мере торможения, эдс двигателя E падает и при достижении значения контакт KV1 размыкается, катушка КМ5 питание теряет и размыкает свой силовой контакт КМ5.1 в цепи двигателя. Таким образом, цепь ЭДТ размыкается, и дальнейшее торможение двигателя происходит за счет сил трения (самовыбег).

 

 

Рис. 3 Характеристики останова двигателя

 

ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЯ

3.1 От токов короткого замыкания

Применяются реле максимального тока FA1 и FA2 (для надежности), контакты которых стоят в цепи катушки реле напряжения FV. При токах короткого замыкания ( ) срабатывают реле FA1, FA2, размыкая свои контакты FA1, FA2, тем самым обесточивая катушку реле FV, которая, в свою очередь, размыкает свой контакт FV1. Командоконтроллер SA питание теряет, а соответственно катушка КМ1 остается без напряжения, размыкая свой контакт КМ1.1 в цепи двигателя.

3.2 От понижения напряжения

Применяется реле контроля понижения напряжения FV, которое при снижении напряжения сети до размыкает свой контакт FV1 и отключает питание командоконтроллера SA.

3.3 От обрыва поля (снижения)

Применяется реле минимального тока FA3, которое срабатывает при снижения тока в цепи обмотки возбуждения до значения и размыкает свой контакт FA3.1 и отключает питание командоконтроллера SA.

3.4 От перенапряжения обмотки возбуждения

Применяются диод VD и разрядное сопротивлении Rp, включенные параллельно обмотке возбуждения LM. При размыкании рубильника SA2 возникает эдс самоиндукции (может достигать значения ) , которая замыкается через цепь VD – Rp.

Rp подбирается таким образом, чтобы погасить на себе бȯльшую часть самоиндукции.