Устройство и принципиальная схема асинхронного двигателя - Авто журнал "Гараж"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и принципиальная схема асинхронного двигателя

Принципиальная схема электродвигателя. Принципиальная схема двигателя асинхронного

Типовые схемы пуска синхронных электродвигателей » Портал инженера

Для эксплуатации синхронных двигателей большое значение имеет правильный выбор схемы подключения. Сегодня наиболее распространенной, простой и надежной схемой является схема прямого пуска от полного сетевого напряжения. Исключение: двигатели с тяжелым пуском или очень мощные двигатели, пуск которых вызывает недопустимые снижения сетевого напряжения.

Конструкция каждого синхронного двигателя предусматривает возможность асинхронного пуска. Выбор пускового реактора для синхронных двигателей также не отличается практически ничем от подбора реакторов для двигателей асинхронного типа.

Во многих случаях для мощных двигателей целесообразно применить питание от отдельных трансформаторов, которые еще называются блок-трансформаторами. Увеличение мощности трансформатора может понадобиться, если наблюдаются частые тяжелые пуски двигателя и его перегрев.

Типовые узлы схем возбуждения синхронного двигателя

Пуск с помощью реактора и пуск в работе со схемой, в которую подключен блок-трансформатор имеет весомые преимущества перед пуском двигателя через автотрансформатор. Приведем пример: при пуске напряжение, подаваемое на двигатель, через постоянного включенный реактор или трансформатор по мере того, как снижается ток, плавно возрастает. В конце пускового режима это напряжение не отличается от номинального практически ничем.

На схеме, приведенной на рисунке, подача возбуждения синхронному двигателю осуществляется с помощью электромагнитного реле постоянного тока КТ (реле времени с гильзой).

Катушка реле включается на разрядное сопротивление Rразр через диод VD. При подключении обмотки статора к сети в обмотке возбуждения двигателя наводится ЭДС. По катушке реле КТ проходит выпрямленный ток, амплитуда и частота импульсов которого зависят от скольжения.

Подача возбуждения синхронному двигателю в функции скорости

Именно поэтому можно говорить о том, что при реакторном пуске шунтирование происходит без токовых толчков, в то время как при автотрансформаторном пуске необходимо сильно усложнять схему подключения для того, чтобы ограничить толчки тока при переходе с режима «пуск» на полное сетевое напряжение.

Согласно стандартам ГОСТ обмотки трансформатора должна выдерживать токи короткого замыкания на выводах каждой из них без каких-либо повреждений, поэтому, можно уверенно говорить о том, что практика применения схем трансформатор-двигатель полностью себя оправдывает.

Обсудить на форуме

Типовые схемы пуска синхронных электродвигателей

Синхронные движки получили обширное распространение в индустрии для электроприводов, работающих с неизменной скоростью (компрессоров, насосов и т.д.). В ближайшее время, вследствие возникновения преобразовательной полупроводниковой техники, разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы.

Плюсы синхронных электродвигателей

Синхронный движок несколько труднее, чем асинхронный, но обладает рядомпреимуществ, что позволяет использовать его в ряде всевозможных случаев заместо асинхронного.

1. Главным достоинством синхронного электродвигателя является возможностьполучения рационального режима по реактивной энергии, который осуществляетсяметодом автоматического регулирования тока возбуждения мотора. Синхронныйдвижок может работать, не потребляя и не отдавая реактивной энергии в сеть,при коэффициенте мощности (cos фи)равным единице.Если для предприятия нужна выработка реактивной энергии, тосинхронный электродвигатель, работая с перевозбуждением,может отдавать ее в сеть.

2. Синхронные электродвигатели наименее чувствительны кколебаниям напряжения сети, чем асинхронные электродвигатели. Ихнаибольший момент пропорционален напряжению сети, в то время как критичныймомент асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения.

3. Синхронные электродвигатели имеют высшую перегрузочнуюспособность. Не считая того, перегрузочная способность синхронного мотораможет быть автоматом увеличена за счет увеличения тока возбуждения, к примеру,при резком краткосрочном повышении нагрузки на валу мотора.

4. Скорость вращения синхронного мотора остаетсяпостоянной при хоть какой нагрузке на валу в границах его перегрузочной возможности.

Методы запуска синхронного электродвигателя

Вероятны последующие методы запуска синхронного мотора: асинхронный запуск на полное напряжение сети и запуск на пониженное напряжение через реактор либо автотрансформатор.

Асинхронный запуск синхронного электродвигателя

Схема возбуждения синхронного мотора с глухоподключенным возбудителем достаточно ординарна и может применяться в этом случае, если пусковые токи не вызывают падения напряжения в сети больше допустимого и статистический момент нагрузки Мс

Асинхронный запуск синхронного мотора делается присоединением статора к сети. Движок разгоняется как асинхронный до скорости вращения, близкой к синхронной.

В процессе асинхронного запуска обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление, чтоб избежать пробоя обмотки возбуждения при пуске, потому что при малой скорости ротора в ней могут появиться значимые перенапряжения. При скорости вращения, близкой к синхронной, срабатывает контактор КМ (цепь питания контактора на схеме не показана), обмотка возбуждения отключается от разрядного сопротивления и подключается к якорю возбудителя. Запуск завершается.

Типовые узлы схем возбуждения синхронного мотора

Внедрение тиристорных возбудителей для запуска синхронных электродвигателей

Слабеньким местом большинства электроприводов с синхронными движкам, существенноусложняющим эксплуатацию и повышающим издержки, многие годы являлсяэлектромашинный возбудитель. В текущее время обширное распространение длявозбуждения синхронных движков находят тиристорные возбудители. Онипоставляются в комплектном виде.

Тиристорные возбудители синхронных электродвигателей более надежны и имеютболее высочайший к.п.д. по сопоставлению с электромашинными возбудителями. С помощью ихпросто решаются вопросы рационального регулирования тока возбуждения дляподдержания всепостоянства cos фи, напряжения на шинах,от которых питается синхронный движок, также ограничение токов ротора истатора синхронного мотора в аварийных режимах.

Тиристорными возбудителями оснащается большая часть выпускаемых большихсинхронных электродвигателей. Они делают обычно последующие функции:

  • запуск синхронного мотора с включенным в цепь обмотки возбужденияпусковым резистором,
  • бесконтакное отключение пускового резистора после окончания запускасинхронного мотора и защиту его от перегрева,
  • автоматическую подачу возбуждения в подходящий момент запуска синхронногоэлектродвигателя,
  • автоматическое и ручное регулирование тока возбуждения

Если запуск синхронного электродвигателя делается на пониженное напряжение, то при «легком» пуске возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение, а при «тяжелом» пуске подача возбуждения происходит при полном напряжении в цепи статора.Может быть подключение обмотки возбуждения мотора к якорю возбудителя поочередно с разрядным сопротивлением.

Процесс подачи возбуждения синхронному движку автоматизируется 2-мя методами: в функции скорости и в функции тока.

На схеме, приведенной на рисунке, подача возбуждения синхронному движку осуществляется при помощи электрического реле неизменного тока КТ (реле времени с гильзой). Катушка реле врубается на разрядное сопротивление Rразр через диодик VD. При подключении обмотки статора к сети в обмотке возбуждения мотора наводится ЭДС. По катушке реле КТ проходит выпрямленный ток, амплитуда и частота импульсов которого зависят от скольжения.

Подача возбуждения синхронному движку в функции скорости

При пуске скольжение S = 1. По мере разгона мотора оно миниатюризируется и интервалы меж выпрямленными полуволнами тока растут; магнитный поток равномерно понижается по кривой Ф(t).

При скорости, близкой к синхронной, магнитный поток реле успевает добиться значения потока отпадания реле Фот в момент, когда через реле КТ ток не проходит. Реле теряет питание и своим контактом делает цепь питания контактора КМ (на схеме цепь питания контактора КМ не показана).

Разглядим контроль подачи возбуждения в функции тока при помощи реле тока. При пусковом токе срабатывает реле тока КА и размыкает собственный контакт в цепи контактора КМ2.

График конфигурации тока и магнитного потока в реле времени КТ

Контроль подачи возбуждения синхронному движку в функции тока

При скорости, близкой к синхронной, реле КА отпадает и замыкает собственный контакт в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает, замыкает собственный контакт в цепи возбуждения машины и шунтирует резистор Rразр

Принципиальная схема электрического двигателя

Любой электрический двигатель представляет собой устройство, превращающее электрическую энергию в механическую. Подобно генератору, принципиальная схема электрического двигателя включает в себя статор и ротор, что позволяет отнести его к разряду вращающихся электрических машин.

Устройство двигателя

Применение короткозамкнутого трехфазного асинхронного двигателя сделало его наиболее популярным для большинства машин и механизмов. Обмотка его ротора состоит из системы, объединяющей алюминиевые или медные стержни, расположенные в пазах ротора параллельно между собой. Концы этих стержней соединяются друг с другом при помощи специальных короткозамкнутых колец. Кроме ротора и статора устройство электродвигателя включает в себя вал и корпус.

Регулирование скорости вращения производится ступенчатым способом, при помощи статорной обмотки, где количество полюсов может переключаться. Этот принцип используется в асинхронных двигателях с различным количеством скоростей. Плавное регулирование скорости осуществляется с помощью регулируемого преобразователя частоты, подающего питание к электродвигателю.

Основными положительными характеристиками короткозамкнутых асинхронных электродвигателей являются их высокая надежность, незначительная масса, компактность, более высокий срок службы, чем у двигателей внутреннего сгорания аналогичной мощности. Изготовление таких электродвигателей производится в очень широком диапазоне мощностей, где номинал устройства может составлять всего лишь несколько ватт, а может иметь мощность и в десятки мегаватт. Электродвигатели малой мощности, чаще всего, выпускаются однофазными.

Особенности электрических двигателей

Устройство синхронных электродвигателей очень напоминает синхронный генератор. Таким образом, принципиальная схема электрического двигателя данной модификации, отличается от асинхронных моделей. При одинаковой частоте электрического тока в сети, скорость их вращения остается постоянной, вне зависимости от нагрузки. В отличие от асинхронных, у этих моделей не происходит потребления из сети реактивной энергии. Эта энергия отдается в сеть, таким образом, перекрывая реактивную энергию, потребляемую другими источниками.

Применение синхронных электродвигателей не допускает частых пусков, поэтому, как правило, их используют в условиях относительно неизменной нагрузки, при необходимости обеспечения постоянной скорости вращения.

Следует отдельно отметить двигатели постоянного тока, используемые в условиях необходимости плавного регулирования скоростей. Эти действия производятся с помощью изменяемого тока в якоре или с применением устройств на полупроводниках. Однако, такие двигатели стали применяться все реже из-за их больших размеров, высокой стоимости и значительных потерь в процессе эксплуатации.

Схема подключения двигателя по реверсивной схеме

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя

Здравствуйте, уважаемые посетители и гости сайта http://zametkielectrika.ru.

Сегодня Драницын Кирилл Эдуардович, студент ГБОУ СПО «КПК» г.Чернушка, Пермского края, прислал свою работу на конкурс «Электрика своими руками».

Ее название «Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором», которая в полной мере дополняет мою статью, написанную несколько дней назад, о схеме магнитного пускателя нереверсивного типа без применения теплового реле.

Оборудование:

2. Магнитный пускатель ПМЛ (для пуска, остановки двигателя).

3. Тепловое реле ТРН (для защиты трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок).

4. Кнопка пуск/стоп.

Рабочий инструмент:

  • отвертка плоская
  • бокорезы
  • нож
  • кабель (провод) одножильный
  • круглогубцы
  • плоскогубцы
  • трехфазная вилка

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

До начала работы хотелось бы объяснить обыкновенные понятия для понимания схемы:

  • нормально замкнутый контакт в кнопке пуск/стоп под цифрами (3-4)
  • нормально разомкнутый контакт в кнопке пуск/стоп под цифрами (1-2)

Алгоритм (порядок выполнения) сборки схемы нереверсивного пуска асинхронного двигателя (АД)

1. Силовая цепь:

1.1. Берем крайние 2 провода (фаза А и С) выходящие от двигателя

1.2. Присоединяем эти провода к верхним контактам теплового реле

1.3. Третий провод от двигателя соединяем с магнитным пускателем, присоединяя его на контакт 3 (фаза В)

1.4. Соединяем нижние контакты теплового реле с магнитным пускателем

1.5. Один нижний контакт теплового реле соединяем с контактом 1 на магнитном пускателе

1.6. Другой нижний контакт теплового реле соединяем с контактом 5 на магнитном пускателе

2. Цепь управления:

2.1. Контакт 6 на магнитном пускателе соединяем проводом с нормально замкнутым контактом кнопки «Стоп»

Нормально замкнутые контакты на кнопке «Стоп» под цифрами 3 и 4.

2.2. Делаем перемычку с нормально замкнутого контакта кнопки «Стоп» на нормально разомкнутый контакт кнопки «Пуск»

2.3. Блокируем нормально разомкнутый контакт: соединяем контакт 2 кнопки «Пуск» с блок-контактом магнитного пускателя 13

2.4. Соединяем нормально разомкнутый контакт 1 кнопки «Пуск» с блок-контактом магнитного пускателя 14

2.5. Перемычкой соединяем блок-контакт магнитного пускателя 13 с катушкой магнитного пускателя (контакт — А2)

2.6. С катушки магнитного пускателя (контакт А1) подаём питание на нормально замкнутые контакты теплового реле

2.7. С теплового реле (с нормально замкнутого контакта) на контакт 2 магнитного пускателя

2.8. Присоединяем питающий шнур к контактам магнитного пускателя – 2, 4, 6

Чтение схем управления электроприводами

Для управления электрооборудованием силовых электрических цепей применяют различные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующие на его аппараты. Рассмотрим ряд схем управления асинхронными электродвигателями.

Схема управления нереверсивным электродвигателем

Принципиальная схема нереверсивного управления асинхронным электродвигателем, выполненная совмещенным и разнесенным способами, показана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальные схемы управления асинхронным двигателем: а − совмещенным способом; б, в − разнесенным способами

Элементы, составляющие схему управления; кнопки SВ1 и SВ2, контакты электротепловых реле КК1 и КК2, катушка магнитного пускателя КМ − образуют одну цепь, включенную между фазами С и А той же электрической сети, к которой подключен управляемый электродвигатель М.

Для включения электродвигателя М нажимают на кнопку SВ2, замыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ, который включается и замыкает свои силовые контакты и вспомогательный контакт, шунтирующий кнопку SВ2. Этим обеспечивается удержание магнитного пускателя во включенном положении после отпускания кнопки SВ2.

Для отключения электродвигателя М нажимают кнопку SВ1, размыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ. При перегрузке электродвигателя срабатывают электротепловые реле КК1 и КК2, размыкающие свои контакты в цепи управления, магнитный пускатель отключается и электродвигатель останавливается.

Электрические принципиальные схемы управления электродвигателями с помощью магнитных пускателей

На схемах рис. 2 — 4 показаны контакты пускателей КМ, нагревательные элементы тепловых реле КК, включенные в цепи питания электродвигателей, кнопочные элементы SB1 и SB2, катушки пускателей КМ, предохранители FU в цепях управления. В системах с глухозаземленной нейтралью питающей сети показан четвертый провод N как нулевой защитный проводник, присоединенный к корпусу электродвигателя; к этому проводу обычно присоединяются цепи управления и сигнализации для получения напряжения 220 В в этих цепях.

В схеме рис. 2 включение магнитного пускателя происходит при нажатии на кнопку SB1, когда катушка КМ пускателя будет под напряжением. После включения магнитного пускателя его вспомогательный замыкающий контакт КМ включается параллельно кнопочному элементу SB1, и кнопку можно отпустить.

Отключение магнитного пускателя можно произвести кнопкой SB2 «Стоп». Пускатель отключается автоматически:

при перерыве в электроснабжении (нулевая защита); при коротких замыканиях в питающей сети до М;

при срабатывании автоматического выключателя, который может быть установлен в цепи питания нескольких М;

при перегрузке М, когда срабатывает тепловое реле КК;

при коротком замыкании в цепи управления, когда перегорает предохранитель FU.

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема магнитного пускателя с защитой одним двухфазным тепловым реле

Рис. 3. Электрическая принципиальная схема магнитного пускателя с защитой двумя однофазными тепловыми реле

Рис. 4. Электрическая принципиальная схема магнитного пускателя с применением реле максимального тока (реле устанавливается отдельно)

На схеме (рис. 2) показано двухфазное тепловое реле с одним размыкающим контактом КК. Отличием схемы на рис. 3 от схемы рис. 2 является применение в схеме рис. 3 двух однофазных тепловых реле КК1 и КК2 с двумя контактами в цепи управления.

На схеме рис. 4 показана цепь управления пускателем с применением реле максимального тока и силовая цепь электродвигателя, в одной фазе которой включено реле максимального тока КА, контакт которого есть в цепи управления. Применено двухфазное тепловое реле КК. Тепловые реле последних разработок являются трехфазными с одним размыкающим контактом.

Схема управления реверсивным электродвигателем

Теперь рассмотрим более сложную схему, предусматривающую реверсивное управление асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Такая схема показана на рис. 5.

Управление осуществляется контакторами КМ1 и КМ2 реверсивного магнитного пускателя. Цепи 1 управления и цепи 2 − 4 сигнальных ламп HLR1, HLR2 и HLG питаются от той же сети, что и электродвигатель М. В цепи 1 общими для участков катушки КМ1 первого контактора и катушки КМ2 второго контактора являются кнопка отключения SBT и контакты электротеплового реле КК.

При перегрузке электродвигателя срабатывают электротепловые реле КК1 и КК2, размыкающие свои контакты в цепи управления, контакты магнитного пускателя отключаются, и электродвигатель останавливается.

В исходном положении горит сигнальная лампа HLG, показывающая отключенное состояние обоих контакторов (ее цепь замкнута через их размыкающие контакты КМ1:3 и КМ2:3) и электродвигателя М.

Для включения электродвигателя М с вращением в другую сторону нажимают кнопку SBC2, и ее контакт SBC2:1 в цепи катушки контактора КМ2 замыкается, а контакт SBC2:2 в цепи катушки контактора КМ1 размыкается.

Контактор КМ2 при этом срабатывает, электродвигатель включается и начинает вращаться, но в другую сторону, поскольку чередование фаз, подводимых к его обмотке, изменяется: к выводам C1, С2 и С3 подводятся соответственно фазы А, С и В электрической сети (в первом же случае подводились фазы А, В и С).

Рис. 5. Принципиальная схема реверсивного управления асинхронным электродвигателем: а − силовой блок; б − блок управления

Для отключения электродвигателя нажимают кнопку SBT, разрывая тем самым цепь 1, в которую включены обмотки обоих контакторов. При перегрузке электродвигатель отключается электротепловым реле КК, контакт которого входит в цепь 1.

При срабатывании контактора КМ1 его вспомогательный контакт КМ1:2 замыкается, а КМ1:3 размыкается, лампа HLG, сигнализирующая об отключенном состоянии электродвигателя М, гаснет, а лампа НLR1 загорается, указывая, что двигатель М включен и вращается, например, «Вперед».

При срабатывании контактора КМ2 его вспомогательный контакт КМ2:2 замыкается, а КМ2:3 размыкается, лампа HLG гаснет, а лампа HLR2 загорается, указывая, что он включен и вращается в об- ратном направлении («Назад»).

Введение в цепь включения контактора КМ1 размыкающего кон- такта SBC2:2 кнопки включения контактора КМ2 и его вспомогательного контакта КМ2:4, а в цепь включения контактора КМ2 размыкающего контакта SBC1:2 кнопки включения контактора КМ1 и его вспомогательного контакта КМ1:4 обеспечивает электрическую блокировку.

Такая блокировка предотвращает одновременное включение обоих контакторов или включение одного из них при включенном состоянии другого, что может привести к короткому замыканию между фазами В и С электрической сети.

На рис. 6 приведена электрическая принципиальная схема управления реверсивным магнитным пускателем.

Рис. 6. Электрическая принципиальная схема реверсивного магнитного пускателя

На схеме показаны контакты пускателей КМВ (вперед) и КМН (назад), одноименные катушки и добавочные контакты. Для включения двигателя М вперед нужно нажать кнопку «Вперед» (SB1.1), и катушка пускателя КМВ будет под напряжением по цепи: предохранитель FU − кнопка «Стоп» (SB3) − контакты кнопочного элемента SB2.2 кнопки «Назад» (во избежание одновременного включения пускателей) − контакты кнопочного элемента SB1.1 кнопки «Вперед» − добавочные размыкающие контакты КМН пускателя КМН (во избежание одновременного включения пускателей) − катушка пускателя КМВ − контакты теплового реле КК − нулевой провод N (еcли катушка пускателя рассчитана на напряжение 220 В.

При напряжении катушки 380 В вместо присоединения к проводу N должно быть присоединение к проводу А или В). При включении пускателя его добавочный контакт КМВ включается параллельно кнопке SB1.1, и эту кнопку можно отпустить.

Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

Управлять асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором можно посредством контакторов. При использовании маломощных электродвигателей, для которых нет необходимости ограничивать пусковой ток, запуск производится при действующем напряжении.

Нереверсивная схема управления асинхронного двигателя.

Рисунок 1 — Простейшая схема асинхронного двигателя

Для подачи напряжения на управляющую и силовую цепь используется автоматический выключатель QF. Пуск асинхронного двигателя осуществляется кнопкой SB1 «Пуск”, которая замыкает свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ. Который срабатывая замыкает основные контакты силовой цепи статора. Вследствие чего электродвигатель М подсоединяется к питанию. В то же время в управляющей сети происходит замыкание блокирующего контакта КМ который шунтирует кнопку SB1.

Чтобы отключить асинхронный двигатель с кз ротором, необходимо нажать клавишу SB2 «Стоп». При этом питающая сеть контактора КМ размыкается и подача напряжения на статор прекращается. После этого нужно выключают автомат QF.
Схема управления АД с кз предусматривает несколько защит:

  • от КЗ — посредством автоматического выключателя QF и плавкими предохранителями FU;
  • от перегрузок — посредством теплореле КК (при перегреве данные устройства отсоединяют контактор КМ, прекращая работу движка);
  • нулевая защита — посредством магнитного пускателя КМ (при низком напряжении или его полном отсутствии контактор КМ оказывается незапитанным, размыкается и электродвигатель выключается).

Для подключения электродвигателя после срабатывания защитного механизма требуется снова надавить клавишу SB1.

Реостатный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.

Если невозможно запустить АД с кз ротором в стандартном режиме, используют запуск при сниженном напряжении. С этой целью в цепь статора добавляют сопротивление, реостат или используют автотрансформатор. Автоматический выключатель QF срабатывает и на управляющую и силовую цепь поступает напряжение. После нажатия кнопки SB1 пускатель КМ1 приходит в действие, подавая электроток в цепь статора с включенным сопротивлением. В то же время питание поступает и на реле времени КТ.

Рисунок 2 — Схема асинхронного двигателя с симметричными сопротивлениями (реостатный пуск)

Через определенный временной интервал, задаваемый реле КТ, происходит замыкание контакта КТ. В итоге пускатель КМ2 шунтирует (закорачивает) сопротивление статора. Процедура запуска электродвигателя завершается. Для его выключения необходимо нажать клавишу SB2 и выключить автомат QF.

Реверсивный пуск асинхронного двигателя

Рисунок 3. Схема реверсивный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.

Данная схема дает возможность производить запуск электродвигателя и изменять направленность его вращения. Для запуска необходимо включить автомат QF и нажать SB1 «Пуск», в результате чего ток поступает на магнитный пускатель КМ1, который запитывает статор. АД реверсируется последовательным нажатием кнопок «Стоп» SB3 (КМ1 выключается и двигатель останавливается) и «Реверс» SB2 (срабатывает КМ2 и асинхронный двигатель запускается в реверсивном направлении).

В данной схеме нажатием кнопки реверса меняется чередование фаз питающего напряжения на статоре двигателя, что будет вызывать смену направленности его вращения (реверсом). При помощи нормально замкнутых контактов КМ1 и КМ2 выполнена защита от ошибочного включения сразу двух магнитных пускателей КМ1 и КМ2. Также действуют защиты, аналогичные описанным ранее. Отключить электродвигатель можно кнопкой SB3 и автоматом QF.

Микроконтроллерная система управления асинхронным трехфазным двигателем

В настоящее время практически 60% всей вырабатываемой электроэнергии потребляется электродвигателями. Поэтому достаточно остро стоит задача экономии электроэнергии и уменьшения стоимости электродвигателей.

Трехфазные асинхронные двигатели считаются достаточно универсальными и наиболее дешевыми, но подключать их к однофазной сети и управлять частотой вращения достаточно сложно.

Рис. 1. Числоимпульсный метод управления асинхронным двигателем с частотой модуляции 10 кГц.

Заманчива перспектива увеличения номинальной частоты вращения двигателя в двое и более раз или использование малогабаритных двигателей, рассчитанных на частоту питающей сети 400. 1000 Гц и имеющихменьшую массу и стоимость. В данной радиолюбительской конструкции предпринята попытка решения проблемы.

Предлагаемая система управления работает от однофазной сети 220 В и позволяет плавно менять обороты двигателя и отображать частоту инвертора на двухразрядном цифровом индикаторе.

Дискретность изменения частоты инвертора составляет 1 Гц и регулируется в пределах от 1 до 99 Гц. В предлагаемой схеме используется числоимпульсный метод управления асинхронным двигателем с частотой модуляции 10 кГц (рис.1), позволяющий получать синусоидальный ток на обмотках двигателя.

Существует более перспективный, широтно-импульсный метод (ШИМ, PWM — англ.), использующий управление с обратными связями и без них, с частотами модуляции от 3 до 20 кГц и всевозможные методы коммутации, позволяющие увеличить выходное напряжение инвертора на 15.27% по сравнению с питающей сетью, т.е. до 354.390 В.

Принципиальная схема

Схема, показанная на рис.2, состоит из: управляющего устройства D2 (применен микроконтроллер PIC16F628-20/P, работающий на частоте 20 МГц), кнопок управления «Пуск» (SA1), «Стоп» (SA2), кнопок увеличения и уменьшения частоты SA3 и SA4 соответственно, двоично-семисегментного дешифратора D1, светодиодных матриц HG1 и HG2, узла торможения VT9, VT10, K1.

В силовой цепи используется трехфазный мостовой драйвер D4 IR2130 фирмы International Rectifier, имеющий три выхода для управления нижними ключами моста и три выхода для ключей с плавающим потенциалом управления.

Рис. 2. Принципиальная схема микроконтроллерного управления асинхронным трехфазным двигателем.

Рис. 2. Принципиальная схема микроконтроллерного управления асинхронным трехфазным двигателем (продолжение).

Данная микросхема имеет систему защиты по току, которая в случае перегрузки выключает все ключи, а также предотвращает одновременное открывание верхних и нижних транзисторов, тем самым предотвращает протекание сквозных токов. Для сброса защиты необходимо установить все единицы на входах HNx, LNx. В качестве силовых ключей применены МОП-транзисторы IRF740.

Цепь перегрузки состоит из датчика тока R10, делителя напряжения R7R9, позволяющего точно установить ток срабатывания защиты, и интегрирующей цепочки R6C3, которая предотвращает ложное срабатывание токовой защиты в моменты коммутаций. Напряжение срабатывания защиты составляет 0,5 В по входу ITRP (D4).

После срабатывания защиты на выходе FAULT (открытый коллектор) появляется лог.»0″, зажигается светодиод HL1 и закрываются все силовые ключи.

Для более быстрой разрядки емкостей затворов силовых транзисторов можно установить параллельно резисторам, включенным в цепь затвора, диоды в обратном направлении. Двигатель необходимо включить по схеме звезды.

Источник питания состоит из мощных диодов VD11-VD14, токоограничительного резистора R20, фильтрующей емкости C10, емкости C11, предотвращающей всплески, которые возникают при коммутациях на паразитных индуктивностях схемы, а также маломощного трансформатора T1, стабилизатора напряжения 15 В D5 для питания схемы драйвера, стабилизатора напряжения 5 В D3 для питания микроконтроллера и схемы индикации.

При использовании более мощного двигателя вместо транзисторов IRF740 можно использовать IGBT-транзисторы типов IRGBC20KD2-S, IRGBC30KD2-S, при этом диоды VD7-VD10, VD15, VD16 следует выпаять. Конденсатор C11 типа К78-2 на напряжение 600. 1000 В. Вместо VD1-VD6 желательно применить сверхбыстрые диоды типа 10DF6, а емкости С15-С17 уменьшить до 2,2. 4,7 мкФ, которые должны быть рассчитаны на напряжение 50 В. Трансформатор T1 мощностью 0,5.2 Вт от калькулятора с перемотанной вторичной обмоткой. Обмотка намотана проводом 00,2 и должна выдавать 19.20 В.

Печатная плата и прошивка МК

Печатная плата (рис.3) выполнена из одностороннего стеклотекстолита, для того чтобы можно было воспользоваться утюго-лазерной технологией изготовления. Светодиод HL1, матрицы HG1, HG2, кнопки SA1-SA4 установлены со стороны дорожек.

Рис. 3. Печатная плата.

HEX-формат программы приведен в таблице. В момент записи в нулевую ячейку ОЗУ необходимо поместить шестнадцатеричное число от 1 до 63, начальная частота инвертора.

Коды для прошивки в текстовом формате: Скачать

Программа выполнена таким образом, что двигатель стартует с плавным набором скорости от 0 до установленной частоты примерно за 2 с (эта константа находится в ячейках 0207 и 0158 таблицы). Если нужно увеличить скорость нарастания в два раза, то вместо кодов 3005 необходимо записать 300A.

С.М. Абрамов, г. Оренбург, Россия. Электрик-2004-08.

  1. Козаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам//СЫр№ш -1999. — №1.
  2. Обухов Д, Стенин С., Струнин Д, Фрадкин А. — Модуль управления электроприводом на микроконтроллере PIC16C62 и драйвере IR2131//ChipNews. — 1999. -№6.
Читать еще:  Что такое навесное оборудование двигателя митсубиси
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector