РЕВЕРСИВНАЯ СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ САМОТОРМОЗЯЩЕГОСЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СО СМЕЩАЮЩИМСЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
REVERSIBLE CONTROL CIRCUIT OF SELF-BRAKING ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR WITH SHIFTING SQUIRREL-CAGE ROTOR

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие электропривода с самотормозящимся асинхронным электродвигателем со смещающимся ротором.
Известна схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором при помощи реверсивного магнитного пускателя (Москаленко В.В. - Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 368 с. стр. 197-198). В схеме управления трехфазным асинхронным электродвигателем с использованием реверсивного магнитного пускателя основным элементом является реверсивный магнитный пускатель, который включает два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК.
Схема обеспечивает прямой пуск и реверс электропривода, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.
Основным достоинством этой схемы управления является ее простота, надежность и удобство в эксплуатации.
Однако применение данной схемы управления для электропривода с самотормозящимся асинхронным электродвигателем со смещающимся короткозамкнутым ротором имеют свои особенности, проявляющиеся в процессе его пуска.
Особенность процесса пуска самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся ротором подробно описаны в источнике на стр. 31 (Ряженцев Н.П., Швец С.А. Самотормозящийся асинхронный двигатель с конусным ротором. - Новосибирск: «Наука», 1974. - 70 с.). В нем указывается то, что после подачи напряжения ротор начнет вращаться только в тот момент, когда
n
где М - пусковой момент двигателя;
с
М - момент сопротивления всего агрегата;
m
М - тормозной момент.
m
μ
Тормозной момент М, создаваемый тормозной пружиной, снимается аксиальным электромагнитным усилием F. Однако аксиальное электромагнитное усилие F пропорционально току намагничивания I, а так как они возрастают от нуля по экспоненциальному закону, то в течение некоторого времени, пока F не увеличится до определенной величины, ротор стоит на месте в заторможенном состоянии (режим короткого замыкания асинхронного электродвигателя), что ведет к резкому увеличению протекающего тока по обмотке статора. При этом полная величина напряжения на обмотках статора создает крутящий момент на валу ротора (при заторможенном роторе), что ведет к дополнительному увеличению кратности пускового тока электродвигателя и ее интенсивному нагреву в этот момент.
Недостатком данной схемы управления является то, что ее применение не позволяет уменьшить интенсивный нагрев обмотки статора в момент пуска (когда он еще заторможен) и приводит к резкому уменьшению интенсивности пусков самотормозящихся асинхронных электродвигателей, а при интенсивной эксплуатации - к усиленному ускорению процессов старения изоляции. Все это ведет к преждевременному выходу изоляции обмоток статора из строя и уменьшению эксплуатационной надежности и долговечности работы электродвигателей.
Дополнительно к этому происходит увеличение кратности пускового тока электродвигателей, которая ведет к нежелательному увеличению величины срабатывания (отключения) установок защитной аппаратуры.
В итоге данная схема управления ухудшает эксплуатационные характеристиками электроприводов с самотормозящимися асинхронными электродвигателями со смещающимися короткозамкнутыми роторами.
Задачей изобретения является усовершенствование нереверсивной схемы управления для самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором.
Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик, а именно в уменьшении пусковых токов обмотки статора, увеличении интенсивности пусков, эксплуатационной надежности и долговечности работы электродвигателей.
Технический результат достигается тем, что реверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором содержит реверсивный магнитный пускатель, который включает два линейных контактора, два тепловых реле защиты, автоматический выключатель, предохранители, кнопки в цепи управления, при этом, последовательно с предохранителями, установлено реле времени с задержкой времени срабатывания однополюсного контактора, подключенного к линейному проводу электродвигателя.
Подключение с задержкой времени третей обмотки статора асинхронного самотормозящегося электродвигателя, за счет наличия и срабатывания реле времени с последующим подключением однополюсного контактора, позволяет уйти во время пуска от режима, в котором ротор находится в заторможенном состоянии, при полной величине подключенного напряжения к обмоткам статора.
Это позволит уменьшить протекающий ток по обмоткам статора, уменьшить кратность пускового тока электродвигателя и уменьшить интенсивность нагрева обмотки статора в этот момент, что приведет к резкому увеличению интенсивности пусков электродвигателей, а при интенсивной эксплуатации - к уменьшению процессов старения изоляции, увеличению срока службы изоляции обмоток статора, эксплуатационной надежности и долговечности работы электродвигателей.
В итоге предлагаемая реверсивная схема управления улучшает эксплуатационные характеристиками электроприводов с самотормозящимися асинхронными электродвигателями со смещающимися короткозамкнутыми роторами.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана реверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором.
Реверсивная схема управления трехфазным асинхронным электродвигателем с использованием реверсивного магнитного пускателя содержит реверсивный магнитный пускатель, который включает два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК и автоматический выключатель QF, защищающий электродвигатель М от коротких замыканиях в цепи статора (фиг. 1).
Направление вращения электродвигателя М «Вперед» осуществляется кнопкой SB1, а для направления вращения электродвигателя М «Назад» кнопкой SB2.
Кнопка SB3 служит для включения режима реверса или торможения электродвигателя М.
Реле времени КТ установлено последовательно с предохранителями FA, подключает с выдержкой времени однополюсный контактор КМЗ в цепи статора.
Тепловое реле КК обеспечивает защиту электродвигателя М от перегрузок. Защита цепи управления осуществляется предохранителями FA. Кроме этого, в схеме управления обеспечивается нулевая защита от исчезновения (снижения) напряжения питающей сети, которая выражается в невозможности самостоятельного включения контакторов КМ1 и КМ2 после их отключения.
Работает схема управления следующим образом.
Пуск электродвигателя М в условных направлениях «Вперед» или «Назад», при включенном автоматическом выключателе QF, осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2 в цепи управления. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2 с подключением напряжения к двум обмоткам электродвигателя М и последующим протеканием тока по ним. Протекающие токи по обмоткам статора создают магнитный поток, который пересекает магниторовод статора и ротора. Из-за стремления магнитопровода ротора электродвигателя М расположиться в «магнитной середине» по отношению к статору возникает аксиальное электромагнитное усилие, которое сжимает тормозную пружину. Ротор приходит в движение в аксиальном направлении, тем самым освобождается от тормозного устройства.
В этот момент времени происходит срабатывание реле времени КТ (с задержкой времени срабатывания относительно начала пуска) с замыканием однополюсного контактора КМЗ, который подключает третью обмотку статора электродвигателя М. На обмотки статора электродвигателя М подается трехфазное напряжение, возникает крутящий момент, что приводит его в движение.
Реверс или торможение электродвигателя М осуществляется нажатием кнопки SB3, что приводит к отключению включенного контактора КМ1, после чего нажимается кнопка SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на электродвигатель М напряжения сети с другим порядком чередования фаз с подключением напряжения к двум обмоткам статора электродвигателя М и последующим протеканием тока по ним. Протекающие токи по обмоткам статора создают магнитный поток, который пересекает магниторовод статора и ротора. Из-за стремления магнитопровода ротора электродвигателя М расположиться в «магнитной середине» по отношению к статору возникает аксиальное электромагнитное усилие, которое сжимает тормозную пружину. Ротор приходит в движение в аксиальном направлении, тем самым освобождается от тормозного устройства.
В этот момент времени происходит срабатывание реле времени КТ (с задержкой времени срабатывания относительно начала пуска) с замыканием однополюсного контактора КМЗ, который подключает третью обмотку статора электродвигателя М. На обмотки статора электродвигателям подается трехфазное напряжение с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле электродвигателя М изменяет свое направление вращения, и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону. Если необходимо только затормозить электродвигатель М, то при достижении им нулевой скорости должна быть вновь нажата кнопка SB3. Это приведет к отключению электропривода от сети и возвращению схемы в исходное положение.
Для защиты электропривода во время работы от перегрузок в схеме предусмотрено тепловое реле КК, а для защиты схемы управления служат предохранители FA.