2. Основные положения об управлении электроприводом

Современные обогатительные фабрики, как правило, имеют дис­петчерское дистанционное управление.

Вся пусковая и защитная аппаратура размещается в специаль­ных электротехнических помещениях, именуемых или распредели­тельными пунктами (РП), или помещениями станций управления (ПСУ).

Размещение аппаратуры в специальных помещениях обус­ловлено запыленностью корпусов фабрики и периодической мок­рой уборкой производственных помещений, когда пыль со стен и полов смывается водой из шлангов. Кроме того, при централизо­ванном размещении пускорегулирующей аппаратуры выполнение вторичной коммутации по блокировке электродвигателей и диспетчеризации управления дает определенную экономию проводов и кабелей.

В распределительных пунктах РП или ПСУ устанавливают щиты станций управления (ЩСУ).

Аппаратуру диспетчерского управления (ключи, кнопки, но­меронабиратели) размещают обычно на пульте диспетчера или на щите управления. За состоянием электропривода (работает он или остановлен) следят с помощью сигнальных ламп с зеле­ными и красными стеклами. Эту арматуру устанавливают как на пультах и щитах управления, так и на постах местного управ­ления (ПМУ), размещаемых вблизи от технологического оборудо­вания. На этих постах размещают также аппаратуру для управ­ления электроприводом при переходе с централизованного управ­ления на местное.

Ключи-избиратели режимов управления устанавливают или на постах местного управления, или на щитах станций управле­ния. Они предназначены для запрета или разрешения на дистан­ционное управление. Ключи-избиратели должны иметь три поло­жения: «Нулевое», «Местное управление» (сблокированное или несблокированное), «Дистанционное управление».

Во время производства ремонтных работ при установке ключа в «Нулевое» положение электропривод не может быть включен ни дистанционно, ни по месту. Положение ключа «Местное управ­ление» дает разрешение на пуск или остановку электропривода с пункта местного управления (ПМУ), т. е. в непосредственной близости от места его установки. Если ключ-избиратель находится в положении «Дистанционное управление», то электроприводом можно управлять только с пульта или щита управления.

На обогатительных фабриках чаще применяют вместо «Нуле­вого» положения ключа-избирателя «Местное сблокированное». При этом в цепь катушки контактора (пускателя) вводят ключ запрета, который выполняет те же функции, что и ключ-избиратель при «Нулевом» положении.

На рис. 1, а приведена схема управления трехфазным асинх­ронным электродвигателем из двух мест, а на рис. 1, б — схема электрических соединений.

Рис. 1. Схема управления трехфазным асинхронным электродвигателем с помощью магнитного пускателя из двух мест:

а - схема управления; б - схема электрических соединений.

На ЩСУ устанавливают амперметр А, пускатель ПМ, тепло­вое реле РТ, предохранитель Пр, реле РП; на ПМУ — ключ уп­равления УПР, кнопку местного управления КУМ; на щите опе­ратора — кнопку дистанционного управления КУД, лампу крас­ную ЛK, лампу зеленую ЛЗ. На ЩСУ напряжение 380/230 В подают от распределительного щита РЩ.

Если ключ управления УПР поставлен в положение Д (см. рис. 1, а), то замыкаются контакты 1—2, при нажатии кнопки КУД пускатель включает главную цепь электродвига­теля.

При включении пускателя ПМ через его замыкающий блок- контакт подается питание на реле РП. При этом на ЩУ загорается красная лампа, так как на нее будет подано напряжение через нормально открытый контакт реле РП, а зеленая лампа погаснет.

Если ключ УПР поставлен в положение М, то замыкаются кон­такты 3—4, напряжение на катушку пускателя ПМ подается кнопкой КУМ, расположенной на ПМУ.

Постановка ключа-избирателя УПР в положение М исключает возможность дистанционного включения электродвигателя со щита ЩУ, так как контакты 1—2 ключа управления остаются разомкнутыми.

Автоматическое или централизованное (сблокированное) уп­равление электроприводом осуществляется установкой в цепь катушки контактов (пускателя) К вместо кнопок «Пуск» и «Cтоп», контактов реле или датчиков, задающих тот или иной режим работы приводного механизма. Последовательность пуска меха­низмов при централизованном управлении задают в направлении, обратном технологическому потоку (с конца к началу хода материала).

При централизованном управлении рис. 2 вместо кнопки «Пуск» в цепь катушки контактора включены блок-контакты промежуточного или, как его обычно называют, выходного реле РВ. Питание на катушку выходного реле РВ подается диспет­чером со щита управления.

Последовательность включения механизмов осуществляется включением в цепь катушки контактора контактов промежуточ­ного реле РП предыдущего по пуску механизма.

На рис. 2 приведена схема, обеспечивающая три режима управления электроприводом: местный несблокированный, мест­ный сблокированный, дистанционный сблокированный.

Рассмотрим принцип централизованного управления меха­низмами технологического потока по схеме, показанной на рис. 2.

Считаем, что ключ запрета (аварийный выключатель АВЗ) конвейера № 3 установлен в положение «Включено», преды­дущий по пуску механизм (конвейер № 4) включен, сле­довательно, контакты РП4 зам­кнуты.

Тогда при установке изби­рателя положения УПР в по­ложение Д питание катушки контактора КЗ создается по цепи: фаза, ключ управления АВЗ, кнопка «Стоп», контакты 1—3, контакты РВЗ (замыка­ются при подаче диспетчером питания ключом управления или номеронабирателем на ка­тушку реле РВЗ), контакты РП4, контакты 7—8, катушка контактора КЗ, нулевой про­вод или земля.

Катушка контактора КЗ обтекается током и включает его главные контакты, при этом блок-контакт контактора подает питание на катушку промежуточного реле РПЗ, которое своими замыкающими контактами шунтирует контакты выходного реле РВЗ и под­готавливает цепь для включения (конвейера № 2) следующего,

Рис. 2. Элементарная схема управления механизмами технологического потока:

а - схема технологического потока; б - схема централизованного

управления электродвигателями.

связанного блокировочной зависимостью, механизма. На обо­гатительных фабриках в схемах управления электроприводом широкое применение получили преобразовательные агрегаты на полупроводниках. Рассмотрим схему управления низко­вольтным синхронным электродвигателем рис. 3.

Если статор синхронного электродвигателя подключить к сети, а на обмотку возбуждения неподвижного ротора подать постоян­ный ток, то электродвигатель не запустится, так как ротор вслед­ствие значительной инерции не сразу будет увлечен вращаю­щимся полем статора, скорость которого устанавливается практи­чески мгновенно, а поэтому магнитная связь между статором и ротором не возникает.

Для пуска синхронного электродвигателя необходимо, чтобы ротор вращался со скоростью, близкой к синхронной, при ко­торой между статором и ротором устанавливается магнитная связь.

Для пуска синхронных электродвигателей на роторе, кроме обмотки возбуждения, размещается пусковая короткозамкнутая обмотка, поэтому разгон синхронного электродвигателя осу­ществляется аналогично пуску асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Рис. 3. Схема управления синхронным электродвигателем со статическим преобразователем.

В схеме рис. 3 питание постоянным током обмотки воз­буждения ОВД синхронного электродвигателя осуществляется от выпрямителей В1—В4, собранных по мостовой схеме. Пита­ние этих вентилей от сети осуществляется через силовую обмотку магнитного усилителя МУ, которая используется для регулиро­вания силы тока возбуждения. При изменении силы тока, проте­кающего через обмотку магнитного усилителя, меняется и напря­жение, подаваемое на выпрямители В1—В4, а следовательно, и сила тока в обмотке возбуждения электродвигателя. Силу тока в силовой обмотке магнитного усилителя регулируют измене­нием силы тока в обмотке управления ОУ магнитного усилителя, которая питается от сети через выпрямители В5—В8.

При включении контактора Л подается напряжение на статор- ную обмотку электродвигателя. В момент подключения статора синхронного электродвигателя к сети срабатывает реле пускового тока РПТ, включенное во вторичную обмотку трансформатора тока, и замыкающими контактами подает питание на катушку блокировочного реле РБ1. Реле РБ1 размыкает без выдержки времени свой размыкающий контакт в цепи катушки контактора возбуждения М и замыкает свой замыкающий контакт в цепи ка­тушки реле РБ2, которое, в свою очередь, замыкает свой контакт в цепи катушки М. До срабатывания реле РПТ, РБ1 и РБ2 контактор М отключен.

Через мгновенные контакты реле времени РВ включается кон­тактор К, который замыкает обмотку возбуждения ротора электро­двигателя на резистор.

По мере разгона ротора электродвигателя ток в статорной об­мотке падает и при достижении частоты вращения ротора, со­ставляющей примерно 95 % частоты вращения магнитного поля (синхронной), он становится меньше тока удерживания реле РПТ, вследствие чего контакты последнего размыкаются. При этом реле РБ1 теряет питание и с выдержкой времени замыкает свой кон­такт в цепи катушки М и размыкает в цепи катушки реле РБ2, которое, потеряв питание, в свою очередь, с выдержкой времени размыкает контакт в цепи катушки М. В то время как реле РБ1 замыкает свой контакт в цепи катушки М, а контакт РБ2 еще не разомкнулся, создается цепь для питания катушки контактора М, контактор срабатывает и своими замыкающими контактами по­дает возбуждение на обмотку ротора. В дальнейшем частота ро­тора растет до значения частоты вращения магнитного поля ста­тора. Этот процесс называется «втягиванием в синхронизм». Одновременно одним из замыкающих блокировочных контактов М шунтируется и выводится из схемы токовое реле РПТ, чтобы пре­дотвратить его повторное включение при толчках нагрузки, а другим — шунтируются контакты РБ1 и РБ2, что создает цепь для питания катушки М при размыкании вышеуказанных контактов.

Реле РБ1 и РБ2 имеют выдержку времени, обеспечи­вающую надежность включения контактора, и играют роль кратковременно нажатой пус­ковой кнопки.

Контактор К при включении контактора М на время выдер­жки реле РВ будет замкнут, т. е. резистор R на время син­хронизации будет подключен параллельно обмотке ротора, что позволяет уменьшить пе­ренапряжение на вентилях В1—В4.

Возбуждение электродвига­теля форсируется следующим образом. При снижении напря­жения замыкается контакт РФ в цепи катушки контактора формировки Ф, который шунтирует резистор R1 в цепи обмотки управления магнитного усилителя, что приводит к резкому возрастанию силы тока в обмотке управле­ния, а следовательно, и силы тока в силовой обмотке магнитного усилителя. В момент форсировки возбуждения контактор Ф своим замыкающим блокировочным контактом шунтирует ка­тушку токового реле защиты РТ и тем самым выводит его из схемы во избежание срабатывания.

Для ответственных машин чаще применяют схему подачи воз­буждения в функции частоты вращения ротора, такие схемы более надежны и безотказны в работе.

Для контроля за работой схемы управления имеется ряд сиг­нальных ламп. Зеленая лампа ЛЗ показывает наличие напряже­ния в силовой и оперативной цепях и сигнализирует о том, что схема в работу не включена. При срабатывании контактора Л загорается красная лампа ЛК, сигнализирующая, что электродви­гатель пущен в работу. При включении контактора форсировки загорается белая лампа ЛБ.

Электродвигатель отключают нажатием кнопки «Стоп». Схема предусматривает максимальную токовую защиту электродвига­теля с помощью максимального токового реле РТ.

На рис. 4 показана схема управления электродвигателем постоянного тока посредством преобразовательного устройства.

В настоящее время электродвигатели постоянного тока при­меняют в основном в комплекте с преобразовательными устрой­ствами, предназначенными для преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный и для регулирования выпрям­ленного напряжения.

Рис. 4. Схема управления электродвигателем постоянного тока с

применением управляемых преобразовательных устройств на полупроводниковых вентилях.

С внедрением этих устройств отпадает необходимость в соору­жении громоздких преобразовательных установок при исполь­зовании на обогатительных фабриках электродвигателей постоян­ного тока.

Комплектное преобразовательное устройство состоит из си­лового магнитного усилителя, к силовым обмоткам которого под­ключается трехфазный силовой выпрямительный мост, состоящий из вентилей В1—В6. Магнитный усилитель подключается к сети трехфазного переменного тока через силовые контакты Л и авто­мат А.

С выхода выпрямителя напряжение постоянного тока по­дается на якорь электродвигателя.

Обмотки возбуждения ОВ электродвигателя питаются от вен­тилей В7—В10, обмотки управления ОУ магнитного усилителя — от вентилей B11—В14.

Схема работает следующим образом. При включении автомата А получают питание обмотки возбуждения ОВ и обмотки управле­ния ОУ магнитного усилителя через соответствующие выпрями­тели. При нажатии кнопки «Пуск» пускатель Л срабатывает и своими силовыми контактами подает питание на магнитный уси­литель. Изменением силы тока в обмотке управления ОУ регули­руется реактивное сопротивление силовой обмотки магнитного усилителя, а следовательно, и значение выпрямленного напря­жения, подаваемого с выхода силового усилителя на якорь элек­тродвигателя.

Таким образом, меняя силу тока в обмотке управления уси­лителя , можно плавно регулировать частоту вращения электро­двигателя. Останавливают электродвигатель нажатием кнопки «Стоп».

На рис. 5 показана комплектная магнитная станция для уп­равления двухскоростным асинхронным электродвигателем. На станции управлении установлены два трехполюсных контактора К1 и К2 с тепловой защитой, осуществляемой тепловыми реле Т1, Т2, ТЗ и Т4.

Рис. 5. Комплектная магнитная станция для управления

двухскоростным асинхронным электродвигателем.

Электродвигатель пускается на первой скорости включением рубильника Р и кнопки Кн1. При этом замыкается цепь: Л1 — предохранитель Пр2 — кнопка «Стоп» — размыкающий контакт кнопки Кн2 — замыкающий контакт кнопки Кн1 — размыкаю­щий блок-контакт контактора К2 — втягивающая катушка кон­тактора K1 — размыкающие контакты реле Т4, Т3, Т2 и Т1 — предохранитель Пp2 и Л3.

При замыкании цепи питания втягивающей катушки контак­тора последняя обтекается током, в результате чего замыкаются главные контакты и замыкающие блок-контакты контактора К1.

При этом подается напряжение на статорную обмотку первой скорости и шунтируется замыкающий контакт кнопки Кн1, Одновременно размыкается размыкающий блок-контакт контак­тора К1 в цепи управления контактора К2, т. е. осуществляется электрическая блокировка против одновременного включения обоих контакторов.

При нажатии на кнопку Кн2 аналогично происходит включе­ние контактора К2 и подача напряжения на статорную обмотку второй скорости.

Специальная часть