Проектирование принципиальной электрической схемы и выбор аппаратуры управления и защиты

2.7.1 Проектирование силовой цепи.

Прежде всего, проектируется силовая электрическая схема. В ней должны быть предусмотрены контакты линейного контактора, подключающего двигатель к сети, контакты контакторов, изменяющих направление вращения двигателя (реверс), силовые резисторы, обеспечивающие получение требуемых искусственных характеристик, а также контакторов, переключающих эти резисторы. Функции линейных и реверсирующих контактов могут быть совмещены. В силовой цепи необходимо также предусмотреть защитные аппараты: автоматические выключатели или плавкие предохранители для защиты от коротких замыканий, максимальные токовые реле для защиты от перегрузок, реле нулевого тока для обмотки возбуждения двигателя постоянного тока.

2.7.2 Проектирование цепи управления.

Для питания цепи управления обычно используется тот же род тока, что и для силовой цепи. Подключение цепи управления к сети также осуществляется через защитный аппарат, причем так, чтобы обеспечивалось питание аппаратов управления при обесточенной силовой цепи (для удобства наладки системы).

По заданию управление механизмом осуществляется оператором, а система управления автоматизирует лишь отдельные операции пуска и защиты. Перед началом проектирования системы управления должна быть достигнута полная ясность в последовательности работы аппаратов управления в различных режимах. Затем переходят к проектированию узлов схемы, выполняющих те или иные функции. Целесообразно сначала составить схему, обеспечивающую управление нормальным режимом работы (пуск до полной скорости на подъем и спуск и остановка), а затем дополнить схему для получения требуемого заданию режима аварийного спуска в режиме противовключения на пониженной скорости груженой тележки. Затем в цепи управления должны быть введены элементы, обеспечивающие защиту привода от аварийных режимов и от наиболее вероятных ошибочных действий оператора. Необходимо также помнить, что торможение и удержание механизма в неподвижном состоянии осуществляются электромагнитным тормозом. Поэтому в схеме должна быть предусмотрена цепь питания электромагнита тормоза.

Таким образом, практические схемы управления АД выполняют одновременно несколько функций, обеспечивая пуск, реверс, торможение, регулирование скорости. Помимо этого они содержат коммутационную аппаратуру и элементы защиты и блокировки, предотвращающие различные аварийные ситуации, ненормальные режимы работы, неправильную последовательность операций по управлению АД и т.д.

Спроектированная схема обеспечивает реостатный пуск АД до установившейся скорости в оба направления вращения, торможение и удержание механизма механическим тормозом с электромагнитным приводом и аварийный пуск с пониженной скоростью в режиме противовключения.

Пуск АД в любом направлении осуществляется в четыре ступени по принципу времени. Органами управления является кнопочного поста SA, имеющий три положения рукоятки – одно нулевое (остановка), два рабочих (1 – вверх, 2 – вниз) и переключатель SA2, осуществляющий переключение системы управления из нормального режима работы в аварийный.

В состав основного оборудования входят: 2 линейных контактора КМ1 и КМ2, обеспечивающих вращение двигателя соответственно в условных направлениях «Вверх» и «Вниз». Главные контакты этих аппаратов образуют реверсивный мостик, с помощью которого можно изменить полярность напряжения на якоре: контактор КМ3, вводящий в силовую цепь добавочное сопротивление; реле времени КТ1 – КТ2; пусковые резисторы r₁ – r₄ и добавочный резистор r_доб, в совокупности с пусковыми составляющий сопротивление противовключения; промежуточное реле KL; катушка электромагнита тормоза YA.

К элементам коммутации, защит и блокировок относятся автоматический выключатель QF, пакетный выключатель SA1; предохранители FU; реле контроля напряжения KV, реле максимального тока КА1 и реле обрыва поля КА; концевые выключатели SQ1 и SQ2.

2.7.3 Описание работы схемы.

Рассмотрим работу схемы при пуске АД. Перед пуском кнопочный пост устанавливается в нулевое положение, затем включаются выключатели QF и SA1 и на схему подается напряжение. В обмотке возбуждения появляется ток возбуждения и срабатывает реле КА, замыкая своим контактом цепь защиты, кроме того, при остановке и в начале разгона он шунтируется контактом реле времени КТ1 в целях обеспечения питания в результате возможного несрабатывания реле КА из-за малости тока возбуждения. Если при этом реле максимального тока КА1 находится в нормальном (невключенном) положении, то срабатывает реле KV, подготавливая питание схемы управления через свой замыкающий контакт.

Если в процессе работы произойдет обесточивание сети, недопустимое снижение напряжения питания или обрыв цепи возбуждения или ток в якоре превысит допустимый уровень (I₁), то произойдет отключение реле KV, схема управления лишается питания и АД будет отключен от сети. Повторное включение двигателя в положении кнопочного поста, отличном от нулевого, невозможно (за исключением аварийного режима), так как пуск возможен только при замкнутом контакте KV, включение катушки KV которого обеспечивается только в нулевом положении. Таким образом, осуществляется нулевая защита АД.

Для пуска двигателя в направлении «Вверх» рукоятка кнопочного поста SA перемещается в положение 1. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 и подключению ротора АД к сети, после чего он начнет свой разбег. Реле времени КТ1 – КТ2, потеряв питание, начнут отсчет выдержек времени. После чего двигатель выходит на естественную характеристику.

Причина выбора отсчета времени всех реле времени от одного момента состоит в малой по расчету величине времени разгона на каждой ступени, что составляет определенную трудность соответствия времени уставки и времени срабатывания контактов контакторов расчетному на последних, а, впрочем, на всех ступенях. В связи с этим было отказано схемам с последовательным отсчетом времени, когда следующее реле времени начинает отсчет после срабатывания контактора предыдущей ступени, разрывающего свой контакт в ее цепи.

Аналогично происходит пуск в направлении «Вниз».

Торможение АД осуществляется перестановкой рукоятки кнопочного поста в нулевое положение. Это приводит к обесточиванию катушки электромагнитного тормоза и, следовательно, торможению двигателя.

Переключение системы управления из нормального режима работы в аварийный происходит при переключении переключателя SA2. При этом пусковые сопротивления остаются введенными в якорную цепь, так как получившее питание промежуточное реле KL своим контактом отключает блок контакторов ускорения. Потерявший питание контактор КМ3, в свою очередь, размыкает свой силовой контакт и вводит в силовую цепь добавочное сопротивление, составляющее вместе с пусковыми сопротивление противовключения. Пуск происходит с помощью контактора КМ1, получившего питание через н.р. контакт KL, при этом разрывается цепь контактора обратного вращения КМ2. Замыкающий контакт KL, шунтирующий конечный выключатель SQ1, позволяет совершать аварийный пуск двигателя из непредусмотренного технически положения наверху шахты подъемника.

В качестве средства защиты от ошибочных действий или бездействия оператора, предусмотрены концевые выключатели, которые размыкают цепи линейных контакторов (либо КМ1, либо КМ2) при достижении тележкой критического местонахождение в шахте с учетом того, чтобы двигатель успел затормозить и не увлек тележку за границы, запрещенные технологическим циклом. При срабатывании концевого выключателя двигатель можно пустить только в обратном направлении или осуществить аварийный спуск.

Для большей надежности схемы применяется электрическая блокировка одновременного включения реверсирующих контакторов с помощью размыкающих контактов КМ1 и КМ2 в цепях контакторов КМ2 и КМ1 соответственно.

2.7.4 Выбор аппаратуры управления и зищиты.

Выбор релейно-контакторной аппаратуры.

Общие рекомендации:

При выборе электромагнитных контакторов следует учитывать следующие показатели:

- величину и род тока силовой цепи;

- количество силовых контактов, коммутирующих силовую цепь;

- количество и вид блок - контактов;

- род тока и напряжение катушки контактора.

Номинальный ток силовых контактов определяется из условия:

I_нк = I_нд, где I_нк – номинальный ток контактора.

Если требуемое по схеме количество силовых контактов контактора больше, чем у выбираемого, то используют два контактора, катушки которых включают параллельно.

Если не достает блок - контакторов, то параллельно катушке контактора включают катушку вспомогательного реле, контакторы которого выполняют функции недостающих блок - контактов.

При выборе реле необходимо учитывать следующее:

- тип реле (напряжения, тока, времени и т.д.);

- назначение реле (реле защиты или реле управления. Эти реле различаются сроком службы, измеряемым числом коммутаций);

- величину и род тока коммутируемой контактами реле цепи;

- количество и вид требуемых контактов реле;

- род тока и величину напряжения катушки реле;

- для реле времени диапазон выдержек времени.

Следует также иметь в виду, что выбор типа реле времени оказывает некоторое влияние на построение схемы управления, поскольку одни реле (пневматические, механические) отсчитывают время от момента подачи напряжения на катушку, а другие (электромагнитные) – от момента отключения катушки.

Токи рабочих режимов соответственно равны:

I_с1 = М_с1/СФ = 201,3/3,6 = 55,9 А (41)[2]

I_с2 = М_с2/СФ = 129,8/3,6 = 36 А

I_с3 = М_с3/СФ = 109,3/3,6 = 30,36 А

С этими данными будем сравнивать номинальные токи контакторов. Из схемы видим, что ток I_с1 будет определять параметры контакторов КМ1, КМ3, КМ4, КМ5, КМ6, КМ7, поскольку через их силовые контакты он будет протекать в первом рабочем режиме. Во втором рабочем режиме будут включены контакторы КМ2, КМ3 – КМ7.

Итак, выбираем контакторы постоянного тока КТПВ600 с U_н = 380 В, с напряжением обмотки 380 В, временем включения 0,2 с и отключения 0,25 с. Контактор предназначен для тяжелых режимов работы и нормально относится к частоте срабатывания 1200 1/ч. Для контакторов КМ1, КМ3 - КМ7 выбираем КТПВ600 с I_н = 160 А, а для КМ2 – 100 А. Контакторы имеют по одному замкнутому и одному разомкнутому блок - контакту. Число силовых контактов неизвестно, будем считать, что их два, что обеспечит нам реверсивный мостик и не затенит схему дополнительно параллельно установленными контакторами, если исходное положение о числе силовых контактов ошибочно.

Реле максимального и нулевого тока (КА1 и КА): ЭП-41В с U_н = 380 В переменного тока, I_н.дл. = 16 А. Пределы уставки номинала I_сраб = (0,3 ¸ 0,65) × I_н Ток включения от 10 до 16 А. Контактная система 2р и 2з(3-6).

Реле контроля напряжения KV: ЭП-41В с U_н = 380 В переменного тока. U_сраб = (0,25 ¸ 0,65) × U_н. Контактная система 2р и 2з(3-6).

Промежуточное реле KL: Может использоваться реле ЭП-41В, U_н = 380 В переменного тока, I_длит = 16 А и числом контактов 4(3-6).

Заключение

По Курсовой проект выполнил согласно нормам и правил курсового и технологического проектирования СН и П., ГОСТ и ЕСКД.

В ходе расчета курсового расчета, мною был выбран электродвигатель марки 4МТ200 6, наиболее соответствующий расчетам курсового проекта, для электропривода наклонного подъемника с противовесом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М.: Энергоиздат, 1981.

2 Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

3 Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. – М.: Высшая школа, 2000.

4 Самкова Р.М. Электрическое и электромеханическое оборудование.- БПЭК 2009

5 Демкина И.А., Рудакова Г.А. Методическое пособие по оформлению текстовых документов г.Бежецк 2003

Date: 2015-08-24; view: 559; Нарушение авторских прав