Ступенчатый пуск короткозамкнутого асинхронного двигателя — влияние функций времен на процесс и рисунки подключения

Ступенчатый пуск короткозамкнутого асинхронного двигателя является наиболее распространенным способом запуска и остановки такого двигателя. Во время пуска, контакты кнопок пусковой схемы замыкаются, и на статоре размыкается замыкающая катушка КМЗ1. Это вызывает создание треугольником звезду на силовых контактах КТ12 и КТ11. Включение и отключение контакторов ведется последовательно.

Контактные цепи находятся под напряжением на протяжении всего времени работы пуска. В этом состоянии пусковая схема замыкает цепь с ограничением частоты с помощью схемы реостат — КТ11. Переменное напряжение подается на контактор КТ12, который включает статорный контур двигателя. В этот момент двойной контакт КТ12-КМЗ1 замыкает цепь, и возникается пусковой момент. Когда превышается установившаяся частота, контактор КТ11 разгоняет двигатель до его номинальной скорости.

Отпуск кнопок вызывает замыкание двигателя трехполюсным контактором КТ11. В этом состоянии контакты КТ12 размыкаются, и цепь двигателя отключается. Последующее разгоняющее время является временем выдержки, необходимым для работы механизма. Для торможения двигателя контакты КТ12 снова замыкаются, и цепь включается с помощью контактов КТ12-КМЗ1.

Начало пуска двигателя

Начало пуска асинхронного двигателя осуществляется с помощью ступенчатого пуска. Эта процедура включения двигателя состоит из нескольких этапов, которые выполняются последовательно с определенными временными функциями.

Пуск начинается с нажатия кнопки на пускательном устройстве, что активирует пускатели KM12 и KM21. Когда кнопку нажимают впервые, катушка контактора KM12 притягивает свои контакты и замыкает цепь питания катушки контактора KM21. В это время катушка KM21 отпускает свое управляющее тепловое реле и размыкает цепь питания обмоток ротора, оставляя их в состоянии без напряжения.

После этого контактор KM12 возвратом действует на своими тепловыми контактами и отпускает свои контакты, размыкая цепь питания катушки контактора KM21. Теперь вся цепь получает питание и контактор KM21 притягивает свои контакты, замыкая цепь обмоток ротора. Текущий пуск двигателя осуществляется при наличии напряжения на обмотках ротора.

После включения контактора KM21 происходит постепенное увеличение разомкнутых контактов ротора в результате вращения вала двигателя. Это процесс осуществляется с помощью ступенчатого торможения, при котором размыкаются контакты KT12 и КТ21. В это время пусковой контакт КМ21 оказывается замкнутым, подключая двигатель к цепи питания. После достижения полного замыкания контактов KT12 и КТ21, достигается неполный пуск двигателя.

В случае возникновения неисправностей во время пуска двигателя, можно отключить его с помощью кнопки выключателя. При нажатии на кнопку выключателя, катушка контактора KM12 размыкает свои контакты, прекращая питание катушки контактора KM21. В этот момент происходит отключение двигателя от цепи питания. Кроме того, кнопка выключателя также может использоваться для изменения направления вращения двигателя через соответствующие контакты контактора обратного хода.

Замкнутые контакты KM12 и KT21 оставляют цепь питания ротора включенной. При размыкании контактов KM12 и KT12 происходит останов двигателя, а контактор KM21 замыкает свои контакты, обеспечивая торможение вала двигателя.

Этап	Время	Ограничение
Включение KM12 и KM21	0	–
Размыкание контактов KM12	когда KM12 отпускает свои контакты	KT12 размыкается
Замыкание контактов KM21	когда KM21 притягивает свои контакты	KT21 замыкается
Звёздная схема запуска	при полном замыкании KT12 и KT21	KT12 и KT21 замкнуты

Остановка двигателя

Остановка асинхронного двигателя после выполнения работы должна быть осуществлена в соответствии с функциями времени и схемой пуска. Остановка двигателя может произойти как по команде оператора, так и в случае возникновения неисправностей.

Останавливая двигатель в режиме пуска, наиболее распространенный метод заключается в размыкании контакта КМ12 в схеме «Звезда-Треугольник» при пониженной частоте питающего напряжения. Развязывание этого контакта вызывает срабатывание реле контактора КМЗ1 и размыкание его контактов КТ11 и КТ22, что приводит к остановке электродвигателя.

Остановка двигателя в режиме работы также осуществляется с помощью контактора КМ22. При его размыкании контактом КТ22 схема пуска разрывается, приводя к остановке двигателя. Возврат контактом КТ22 в закрытое состояние возможен только после полного останова ротора двигателя.

Необходимо отметить, что при остановке двигателя в состоянии работы учитывается время выдержки, которая позволяет двигателю замедлить свои вращательные движения до полной остановки.

Преохранительные функции времен

В процессе ступенчатого пуска короткозамкнутого асинхронного двигателя включается ротор в обмотку статора через реостат и пусковую обмотку. Когда кнопка «Включение» нажата, происходит замыкание контактора КМ11 и подача напряжения на блокконтакты КТ12. При этом, блокконтакт КТ12 замыкается, и возникает параллельное соединение пусковой обмотки с основной обмоткой. Это позволяет создать повышенную пусковую выдержку и ограничить ток при пуске двигателя.

Наиболее часто используется треугольник или звезда с пониженной пусковой выдержкой в схеме установки короткозамкнутых асинхронных двигателей. Перед началом пуска, блокконтакт сети, через который подается напряжение на ротора, размыкается при помощи контактов КТ12. После завершения пуска, блокконтакт замыкается, и двигатель переходит в нормальное состояние работы.

Параллельно с этим, контактор КМ11 обеспечивает управление направлением вращения двигателя. При срабатывании контактора КМ11, двигатель начинает вращаться в указанном направлении. Если необходимо изменить направление, кнопка «Направление» нажимается, и контактор КМ11 переключает свои контакты на вторую положение.

Тепловые функции времен выполняются блокконтактом и контактором двигателя. Блокконтакт имеет функцию временной защиты, что позволяет предотвратить повреждение двигателя от перегрузки и перегрева. Когда ток в цепи двигателя превышает допустимое значение, блокконтакт размыкается, останавливая пуск двигателя и защищая его от повреждений. Аналогично, контактор обеспечивает тепловую защиту двигателя при его работе. При превышении допустимой температуры, контактор срабатывает и размыкает цепь двигателя, предотвращая его перегрев.

Рисунок ступенчатого пуска

На рисунке представлена схема ступенчатого пуска асинхронного двигателя с использованием пониженной частоты вращения.

В цепь пускового контура включены контакторы К1, К2 и К3, которые управляются кнопками пускового устройства. Контактор К3 со своими контактами K3-1 и K3-2 образует пусковой блок контактом. В начальном положении контакты K3-1 и K3-2 разомкнуты.

При нажатии на кнопку пуска контактор К1 замыкает цепь статора двигателя на сеть и включается вращение, однако контактор К2 со своими контактами K2-1 и K2-2 разомкнуты, и цепь якоря двигателя не замкнута.

Параллельно с контактами K2-1 и K2-2 в цепь якоря подключен реостат, который позволяет контролировать момент разгона двигателя.

После выдержки времени для разгона (определяется частотой вращения), реле контактора К2 отпускает контакты K2-1 и K2-2, и цепь якоря двигателя закорачивает через звезду.

При продолжительном нажатии на кнопку пуска, контакты K3-1 и K3-2 пускателя K3 замыкаются и включают цепь пускового блока. После этого контактор К2 разомкает цепь реостата, а контактами K2-1 и K2-2 устанавливает цепь параллельно контактам К1-1 и К1-3, что обеспечивает пуск двигателя.

При движении вентилятора схема обратного торможения выполняется при нажатии на кнопку «Торможение». Контактом К3-3 и контактами К3-2 и К3-4 замыкаются катушки противовключения, что приводит к сигнализации на двигатель. При возврате дроссельного корпуса на кнопку «Торможение», контакты контакторов К1 и К2 снова устанавливаются в свое начальное положение и готовы к следующему пуску.

Рисунок представлен в виде таблицы, где в строки и столбцы располагаются элементы схемы ступенчатого пуска с указанием их названия.

Символ		Название
К1		Контактор
К2		Контактор
К3		Контактор
K1-1		Контакт
K1-3		Контакт
K2-1		Контакт
K2-2		Контакт
K3-1		Контакт
K3-2		Контакт
K3-3		Контакт
K3-4		Контакт

Зависимость начальной скорости от времени

При ступенчатом пуске короткозамкнутого асинхронного двигателя выполняется подача последовательного подключения реостата и звездо-треугольного пускателя, что вызывает размыкание блокконтакта, соединяющего якорь двигателя с замкнутой сетью. В результате этого момента времени, являющегося ограничением для работы двигателя, возврате в состояние пуска после разгона.

Соответствующая схема управления асинхронным двигателем через пускатель предусматривает использование реле времени и реостата в порядке снижения начального тока при пуске. Электрический реостат КТ12 со своими контактами контактора используется для пониженной частоты вращения ротора после пуска, а блокконтакт реостата – для управления направлением вращения двигателя и торможения.

Работа системы ступенчатого пуска короткозамкнутого асинхронного двигателя начинается с включения пускателя. Срабатывание блокконтакта активирует реле времени, которое содержит встроенный реостат и управляет контактами пускателя для обеспечения задержки через определенное время (выдержку) включения второй ступени.

В начале пуска блокконтакт пускателя замкнут, и двигатель подключается к сети в звезду. В этом случае сеть находится под пониженной частотой, а вторая ступень реостата подключена параллельно ведущей треугольником для осуществления подъема.

В правильной последовательности этапов пуска, переход от звезды к треугольнику происходит при достижении требуемой скорости для избежания перегрузки двигателя и избегания неисправностей. Срабатывание реле времени вызывает размыкание блокконтакта, осуществляющего коммутацию якоря двигателя через замкнутую сеть. Далее происходит торможение двигателя с помощью блокконтакта реостата.

Время	Начальная скорость
Т0	0
Т1	В1
Т2	В2
Т3	В3

Изменение тягового момента

Одна из основных функций времен в этой схеме — это блокировка пуска двигателя на наиболее высоких оборотах. При нажатии кнопки «Пуск» включенной на блокконтактом KМ12, осуществляется замыкание контактов КТ11 и подача переменного тока на статорные обмотки двигателя. Это создает момент разгона ротора и запуска двигателя.

После этого, при нажатии кнопки «Пуск», контакты блокконтакта КМ12 размыкаются, блокируя полюса двигателя. В этом состоянии двигатель может работать, не создавая высокого тягового момента. Это позволяет избежать повышенной нагрузки на механизмы установки и предотвратить возникновение неисправностей.

Для повышенной частоты вращения двигателя используется функция времени, при которой контакты блокконтакта КМ12 закорачиваются, замыкая цепь пуска сети. В этом случае контактор блокконтакта KМ12 также активируется, перемыкая контакты блокконтакта. Это позволяет ротору двигателя вращаться с повышенной частотой и создавать больший тяговый момент.

При нажатии кнопки «Стоп» контакты блокконтакта КМ12 размыкаются, отключая цепь пуска и повышенную частоту вращения ротора. Это позволяет остановить двигатель и вернуть его в исходное состояние.

Функции времен во время работы двигателя

При ступенчатом пуске короткозамкнутого асинхронного двигателя функции времен выполняются для обеспечения последовательного установления напряжения на его статоре и роторе, а также для обеспечения пониженной частоты электромагнитного поля во время пуска.

В момент пуска подается пониженная частота на статор двигателя, что оказывается полезным для уменьшения тока пуска и того, чтобы избежать неисправностей при включении. Для этого используется блок-контакт КМ21, который содержит контакты КМЗ1-КМЗ9.

Когда контакт КМЗ1 закорачивается с замыкающим контактом Т5 пускателя, образуется цепь пуска и управления. В этом состоянии тормозная цепь реостата разомкнута, а электромагнитные контакты КМЗ2 и КМЗ3 замкнуты. Таким образом, электродвигатель начинает работу в пуске при повышенной частоте.

После срабатывания контакта КМЗ1 происходит возврат тормозной цепи реостата и замыкаются контакты КМЗ4 и КМЗ5. Это означает, что электромагнитные контакты КМЗ2 и КМЗ3 разомкнуты, а контакты КМЗ6 и КМЗ7 замкнуты (противовключение). В это время реостат включенной блокировкой подключен в замкнутое состояние для управления контактом КМ33.

При дальнейшем включении КМЗ5 контакты КМЗ4 и КМЗ5 отключают контакт КМ33, а при срабатывании КМЗ9 контакты КМЗ8 и КМЗ9 разомкнуты. В этот момент пускателя отключается, и электродвигатель продолжает свою работу.

Следует отметить, что при включении и выключении контактов КМЗ1 и КМЗ9 возникает потенциальная опасность короткого замыкания, поэтому нужно осуществлять пуск под контролем исключительно профессионалов.

На рисунке представлен пример ступенчатого пуска короткозамкнутого асинхронного двигателя с использованием блок-контакта КМ21:

Рисунок изменения тягового момента

Рисунок представляет собой график, отображающий изменение тягового момента асинхронного двигателя во время его ступенчатого пуска при использовании разномоментного метода.

На оси абсцисс рисунка отложено время в секундах, а на оси ординат – величина тягового момента в Н·м. График состоит из трех отрезков, которые соответствуют различным временным интервалам пуска.

Первый отрезок отображает время между нажатием кнопки пуску и замыканием контактов КМ11 и КМЗ1 с помощью блокконтакта. В этот момент контакторы включены параллельно – контактор КМЗ1 закорачивает вспомогательную обмотку двигателя, а контактор КМ11 подключает электродвигатель к сети.

Второй отрезок соответствует времени разгона двигателя. В начале этого отрезка КМ11 отключается, отключая основные обмотки двигателя от сети. Это происходит благодаря исключительному состоянию блока контактора КМ11 при нажатии на кнопку пуску. Замыкание контактов КМЗ1 идет последовательно, что позволяет ограничить ток в обмотке статора двигателя и достичь плавного разгона.

Третий отрезок соответствует торможению двигателя. При возврате кнопки пуску в исходное состояние блок-контакт отключает контакторы КМ11 и КМЗ1. Это приводит к отключению двигателя от сети и закорачиванию его обмоток через контакты КМЗ1 и КМ11. Торможение осуществляется с противовключением ротором.

Рисунок изменения тягового момента важен для понимания работы ступенчатого пуска асинхронного двигателя, так как он позволяет визуально отследить изменения момента во времени и понять, какие этапы происходят при пуске и торможении двигателя.

Процесс торможения и остановки

После завершения пуска и набора необходимой скорости, процесс торможения и остановки короткозамкнутого асинхронного двигателя начинается. Во время торможения, пусковой реостат отключается с помощью контактов КМЗ1 и КМ12, которые замыкаются при нажатии кнопки «Тормоз». Это вызывает срабатывание двойной звезды на обмотках статора, а контакторы переключаются во вторую позицию, изменяя направление вращения ротора.

В этом случае, включенная схема управления создает замкнутый контур между обмотками двигателя и сетью переменного напряжения. Частота напряжения на статоре при этом оказывается в два раза меньше, чем во время работы двигателя.

Для торможения двигателя важно поддерживать его вращение в определенном направлении и с наиболее возможной скоростью, поэтому процесс торможения, как правило, выполняется с помощью реостатного метода. Реостат в этом случае обеспечивает перемещение внутри звезды и соединение обмоток согласно схеме «треугольник».

Во время торможения двигатель разгоняется до некоторой скорости, после чего в схеме производится включение всех контакторов (контакты КМЗ1 и КМ12 замкнутся). Когда скорость двигателя станет достаточно малой, устанавливаются свои фиксированные контакты, и тормозное напряжение подается на обмотки якоря.

В процессе торможения и движения ротора под действием этого напряжения возникают тепловые потери. Поэтому проводится выдержка торможения, когда двигатель остается включенным повторно в замкнутую цепь на некоторое время. Это необходимо для охлаждения якоря и звезды обмоток двигателя. Замыкание контактов КМЗ1 и КМ12 возврате рабочего двигателя в ступенчатую схему неисправности кмз1 вызывает срабатывание двойной звезды и тепловые защитные контакты.

Схема управления	Состояние контактов
Пусковой реостат подается на вторую якоря, схема звезды	Выключены контакты КМЗ1
Контакты КМ12 замкнуты	Тормозной реостат
В автоматическом режиме тормозного реостат работает в схеме треугольником	Выключены контакты КМЗ1 и КМ12

В итоге, процесс торможения и остановки короткозамкнутого асинхронного двигателя выполняется путем изменения схемы подключения обмоток статора и направления вращения ротора. Это происходит при помощи контактов, реостата и кнопок управления, которые находятся включенной схеме. Нажатие кнопки «Тормоз» вызывает срабатывание двойной звезды и изменение направления вращения ротора для выполнения задачи торможения и остановки двигателя.

Видео:

ПРОСТОЙ И БЕСПЛАТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ДОМА! ИЗ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ БЕЗ ПЕРЕДЕЛКИ

ПРОСТОЙ И БЕСПЛАТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ДОМА! ИЗ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ БЕЗ ПЕРЕДЕЛКИ by Молодой Авиатор 4,200,138 views 1 year ago 12 minutes, 13 seconds