Проектирование электропивода

Аналогично:

Таким образом, аналитическое  выражение переходного процесса по моменту имеет вид:

График переходного процесса для  угловой скорости на каждой ступени  показан на рис. 11

Рис. 11. График угловой скорости 

 

График переходного процесса для  момента на каждой ступени показан  на рис. 12

Рис. 12. График момента

 

Время переходного процесса при  разгоне по первой механической характеристике составляет t_пп1 = 0,171 (с), по второй t_пп2 = 0,089 (с), по третьей t_пп3 = 0,043 (с), общее время разгона до установившейся скорости

 t_пп = 0,303 (с).

 

7. Разработка схемы управления двигателем,

выбор аппаратуры

7.1. Описание схемы управления

Схема управления обеспечивает пуск, динамическое торможение, реверс, защиту от коротких замыканий, обрыва поля ДПТ, от самозапуска после исчезновения и появления напряжения. Пуск осуществляется в две ступени по принципу тока, а торможение – по принципу – времени.

В силовую цепь двигателя включены: автоматические выключатели QF1, максимальные реле тока КА2, КА3, пусковые и тормозные резисторы, контакты контакторов КМ1, КМ2, контактора динамического торможения КМ5, реле напряжения КV1, KV 2.

Обмотка возбуждения  подключается к сети через автоматический выключатель QF2. Для контроля наличия тока возбуждения в цепь обмотки возбуждения включена катушка реле КА4. Разрядный резистор подключен к обмотке возбуждения через диод VD.

В защитную цепь включены контакт и катушка  реле напряжения KV3, а также контакты максимального реле тока КА2, КА3 и реле ослабления поля КА4.

При подаче напряжения на схему  загорается сигнальная лампа HL1, происходит возбуждение ДПТ, срабатывает реле тока КА4 и замыкает свой контакт в цепи реле напряжения КV3, последнее срабатывает подготавливая двигатель к пуску.

Пуск ДПТ условно в  прямом направлении осуществляется нажатием кнопки SB1, которая подает напряжение на контакторы КМ1 и КМ2, загорается сигнальная лампа НL2. При этом КМ1 осуществляет следующие действия:

• закорачивает кнопку SB1, чтобы ее можно было отпустить;
• подключает двигатель к источнику питания и он начинает свой разбег по искусственной характеристике 1;
• разрывает ветвь подачи напряжения на контактор пуска в другую сторону КМ2;
• размыкает контакт КМ1.5 в ветви контактора динамического торможения КМ3;
• контактом КМ1.6 подает напряжение на реле времени КТ, которое без задержки замыкает свой контакт в ветви контактора КМ3.

В дальнейшем в якорной цепи возникает толчок тока, от которого срабатывает реле тока КА1, размыкающее свои контакты КА1.1 и КА1.2 в ветвях контакторов ускорения КМ4 и КМ5. При появлении тока в якорной цепи срабатывают реле управления KV1 и KV2. KV1 замыкает контакт, подготавливая подачу напряжения на КМ4, а KV2 размыкает контакт в ветви контактора ускорения второй ступени реостата КМ5. Следует заметить, что время срабатывания КА1 должно быть меньше времени срабатывания KV1.

По мере разгона ДПТ  снижается якорный ток, и при  некотором его зна-

чении отпускает реле тока КА1, замкнув контакты КА1.1 и разомкнув КА1.2. При этом КМ5 не срабатывает, т.к. последовательно с ним разомкнут контакт KV2, а КМ6 срабатывает, зашунтировав в своей ветви контакт КА1.1, чтобы реле тока КА1 больше не влияло на его работу от новых толчков тока якоря, и выведя первую ступень пускового реостата контактом КМ6.1. В результате ДПТ перейдет на другую искусственную характеристику и в цепи якоря возникнет новый толчок тока.

Этот выброс тока приведет  срабатыванию реле тока КА1, которое  разомкнет свои контакты. Контакт КМ6.1, зашунтировав часть пускового реостата, закоротит обмотку реле управления KV2, которое замкнет свой контакт, т.к. с обмотки снимется напряжение. Необходимо чтобы время срабатывания КА1 было меньше времени отпускания KV2.

Когда ток якоря вновь  снизится до некоторого значения, отпустит реле тока КА1, замкнув свои контакты. Это приведет к тому, что сработает  контактор ускорения КМ7 и пусковой резистор полностью будет закорочен.

ДПТ выйдет на естественную характеристику.

Остановка ДПТ осуществляется нажатием кнопки SB3, которая снижает напряжение с контактора пуска КМ1, также загорается сигнальная лампа HL4. Подается напряжение на контактор КМ5, которое своим контактом КМ5 подключит двигатель к резистору динамического торможения. Начнется процесс динамического торможения двигателя. При размыкании контакта КМ1.6 реле времени потеряет питание и начнет отсчет времени, через некоторое время контактор КМ5 потеряет питание и двигатель отключится от резистора динамического торможения. Процесс торможения закончится.

Пуск ДПТ в другую сторону  осуществляется нажатием кнопки SB2, которая подаст напряжение на КМ2, также загорается сигнальная лампа HL3. КМ2 подаст на якорь напряжение другой полярности, зашунтирует кнопку пуска SB2, разорвет ветвь подачи питания на КМ1, подаст напряжение на реле времени и разомкнет ветвь контактора динамического напряжения КМ5. Далее пуск произойдет аналогично пуску “Вперед”.

При недопустимом снижении тока в обмотке возбуждения происходит срабатывание реле тока КА4 и контакторы КМ1(КМ2) отключаются от сети, двигатель  теряет питание и останавливается. При недопустимом возрастании тока в цепи якоря срабатывают КА2 или КА3 и двигатель также отключается от питания.

Диод с разрядным резистором служит для подавления дуги в схеме  управления. Когда ОВ подключена к  сети диод смещен в обратном направлении. При отключении ОВ диод открывается и ток течет по замкнутой контуру. Диод подбираем из условия максимального тока в ОВ . В нашем случае подходит Д215. Резистор выбираем с мощностью 0,5 кВт с сопротивлением 1кОм.

 

 

 

 

Рис. 13. Схема управления ДПТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КА2, КА3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3. Выбор элементов  для схемы управления 

Произведем выбор элементов  силовой цепи и цепи управления электродвигателем. При этом учитываем, что двигатель и  цепь управления питается от сети  постоянного напряжения величиной 220 В.

7.3.1. Выбор кнопок управления

Пуск двигателя "вперед", "назад" и динамическое торможение осуществляются нажатием на кнопки управления SB1, SB2 и SB3 соответственно.

Основные параметры  кнопок управления SB1(КЕ011-8), SB2(КЕ011-7) и SB3(КЕ011-39) приведены в таблице

Серия

Тип

Номинальное напряжение, в

Номинальный ток продолжительного режима, а

Исполнение

Управляющее устройство (привод)

Количество контактных цепей

Износоустойчивость механическая, млн. сраб.

Присоединение приводов

Вес, кг

Номер

вид

цвет толкателя или плафона

надпись на толкателе

общее

замыкающих

размыкающих

таблицы коммутационной способности

рисунка общего вида

монтажной схемы

КЕ

КЕ011

До –220, до ~ 500

6,3

7

Толкатель цилиндрический прямоходовой с самовозвратом, воздействующий на контактные цепи нажатием пальцев

Красный

«Стоп»

2

2

-

5

Заднее

0,197

57

501

512

8

Черный

«Пуск»

 

Серия

Тип

Номинальное напряжение, в

Номинальный ток продолжительного режима, а

Исполнение

Управляющее устройство (привод)

Количество контактных цепей

Износоустойчивость механическая, млн. сраб.

Присоединение приводов

Вес, кг

Номер

вид

цвет толкателя или плафона

надпись на толкателе

общее

размыкающих

таблицы коммутационной способности

рисунка общего вида

монтажной схемы

КЕ

КЕ011

До –220, до ~ 500

6,3

39

Толкатель цилиндрический прямоходовой с самовозвратом, воздействующий на контактные цепи нажатием пальца

Красный

«Стоп»

2

2

5

Заднее

0,197

57

501

514

 

7.3.2. Выбор автоматических выключателей

Для защиты силовой части схемы от аварийных режимов – тока короткого замыкания и длительной перегрузки по току –  в соответствии с рекомендациями [16, стр. 312] используем кнопочные автоматические выключатели с тепловым расцепителем.

Ток уставки теплового расцепителя  определяется по формуле

           (7.1),

где I_ном – номинальный ток статора [5, стр. 198].

Имеем

Выбираем автоматический воздушный выключатель АЕ-2000 с номинальным током 25 (А), током уставки теплового расцепителя 12,5 (А) и количеством полюсов 2.

Для схемы управления выбираем АК63-2МГ с номинальным током 8 (А), номинальным напряжением 240 В и количеством полюсов 2.

 

7.3.3. Выбор реле тока

 

Для пуска двигателя в  две ступени в функции тока необходимо выбрать  реле тока. Выбираем реле РЭВ-310, применяется в цепях постоянного тока как реле управления в тех случаях, когда требуется высокий коэффициент возврата, например для управления ослаблением поля в функции тока якоря двигателей с широким регулированием в обмотке возбуждения, питающейся от сети.

Основные параметры  реле тока приведены  в таблице 

 

Серия	Тип	Характеристика	Номинальные данные		Длительно допустимый ток контакта, А	Напряжение срабатывания Uср, В	Количество контактов
			Uн, в	Рн, Вт,			переключающих (п.)
РЭВ-310	РЭВ-311	Реле электромагнитное с высоким коэффициентом возврата	220	20	-	(30-50) % Uн	1

 

Для реле тока КА2, КА3 выбираем реле максимальной защиты типа РЭВ-571Т – с самовозвратом, номинальный ток катушки

Для реле тока КА4 выбираем реле типа РЭВ-830 с номинальным током катушки , пределы регулирования тока срабатывания .

 

 

 

7.3.4. Выбор реле напряжения

Выбираем реле напряжения КV1, KV2, KV3. Основные параметры  реле напряжения приведены в таблице

Серия	Тип	Характеристика	Номинальные данные		Длительно допустимый ток контакта, А	Напряжение срабатывания Uср, В	Количество контактов
			Uн, в	Рн, Вт,			переключающих (п.)
РЭВ-310	РЭВ-311	Реле электромагнитное с высоким коэффициентом возврата	220	20	-	(30-50) % Uн	1

 

 

7.3.5. Выбор сопротивлений пусковых ступеней и динамического торможения двигателя

Токи якоря при разгоне по первой и второй механическим характеристикам

 

Значения токов не должны превышать продолжительного номинального тока резистора.

 

Произведем выбор резисторов из таблицы 9.7.5 [5, стр. 220].

 

Для первой пусковой ступени  выбираем ящик резисторов типа ЯС-1. Сопротивление составит 4,0 (Ом) с отклонением от расчетного на 9%, мощностью до 5,8 кВт, длительно допустимый ток 39 (А), массой 27,3 кг.