Нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором Российский патент 2024 года по МПК H02P1/10 H02P3/20 H02P25/18 

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 нереверсивного магнитного пускателя (Москаленко В.В. - Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 368с. стр. 196-197). Схема управления содержит магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой пуск электродвигателя (без ограничения тока и момента), отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FA) и перегрузки (тепловые реле КК).

Основными достоинствами 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

, (1)

где - пусковой момент двигателя;

- момент сопротивления всего агрегата;

- тормозной момент.

Тормозной момент ‚ создаваемый тормозной пружиной, снимается аксиальным электромагнитным усилием . Однако аксиальное электромагнитное усилие пропорционально току намагничивания , а так как они возрастают от нуля по экспоненциальному закону, то в течение некоторого времени, пока 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором (RU 2796580 от 25.05.2023 г. Бюл. № 15).

Пуск электродвигателя М, при включенном автоматическом выключателе QF, осуществляется нажатием кнопки SB1 в цепи управления, при этом получает питание катушка контактора KM1 с подключением напряжения к одной обмотке электродвигателя М.

Недостатком данной схемы управления является то, что в этот момент времени ток по обмотке не может протекать, так как двухполюсный контактор КМ2 находится в разомкнутом состоянии, тем самым размыкая путь циркуляции тока по двум другим фазам. В этот момент времени отсутствие протекающего тока по обмоткам статора не позволяет создать достаточное аксиальное электромагнитное усилие для сжатия тормозной пружины и освобождения ротора от тормозного устройства и не позволяет уйти во время пуска от режима, в котором ротор находится в заторможенном состоянии, при полной величине подключенного напряжения к обмоткам статора.

Это ведет к увеличению протекающего тока по обмоткам статора, кратности пускового тока электродвигателя и интенсивности нагрева обмотки статора в этот момент, что приведет к резкому уменьшению интенсивности пусков электродвигателей, а при интенсивной эксплуатации - к усилению процессов старения изоляции, уменьшению срока службы изоляции обмоток статора, эксплуатационной надежности и долговечности работы электродвигателей.

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 нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором содержит нереверсивный магнитный пускатель, состоящий из контактора с его катушкой и трех встроенных в него тепловых реле защиты, двухполюсный контактор с его катушкой, автоматический выключатель, предохранители, цепь управления, состоящая из кнопки управления, соединенной последовательно с катушкой контактора, реле времени с задержкой времени срабатывания двухполюсного контактора, при этом концы обмоток электродвигателя имеют общую точку, к которой подключен нейтральный провод.

Так как концы обмоток электродвигателя имеют общую точку, к которой подключен нейтральный провод, то при подключении фазного напряжения к этой обмотке электродвигателя через нейтральный провод будет протекать ток, который позволит создать достаточное аксиальное электромагнитное усилие для сжатия тормозной пружины и освобождения ротора от тормозного устройства.

Одновременное подключение с задержкой времени второй и третей обмотки статора асинхронного самотормозящегося электродвигателя, за счет наличия и срабатывания реле времени с последующим подключением двухполюсного 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 схема управления улучшает эксплуатационные характеристики электроприводов с самотормозящимися асинхронными электродвигателями со смещающимися короткозамкнутыми роторами.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором.

Нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателе со смещающимся короткозамкнутым ротором содержит нереверсивный магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ1 с катушкой, трех встроенных в него тепловых реле защиты КК (фиг. 1). Автоматический выключатель QF служит для подключения электродвигателя М к трехфазному источнику напряжения (A,B,C). Концы обмоток электродвигателя М имеют общую точку, к которой подключен нейтральный провод (N).

Предохранители FA защищают электродвигатель М от коротких замыканий в цепи статора.

Пуск электродвигателя М осуществляется кнопкой SB1 в цепи управления.

Кнопка SB2 служит для торможения электродвигателя М.

Реле времени КТ установлено последовательно с катушкой контактора КМ1 и подключает с выдержкой времени двухполюсный контактор КМ2 в цепи статора.

Тепловое реле КК обеспечивает защиту электродвигателя М от перегрузок.

Работает схема управления следующим образом.

Пуск электродвигателя М, при включенном автоматическом выключателе QF, осуществляется нажатием кнопки SB1 в цепи управления, при этом получает питание катушка контактора KM1 с подключением напряжения к одной обмотке электродвигателя М и последующим протеканием тока по ней через нейтральный провод N. Протекающий ток по обмотке статора создает магнитный поток, который пересекает магнитопровод 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 двухполюсного контактора КМ2, который одновременно подключает вторую и третью обмотку статора электродвигателя М. На обмотки статора электродвигателя М подается трехфазное напряжение (А,В,С), возникает крутящий момент, что приводит его в движение.

Для отключения электродвигателя М нажимается кнопка SB2. При этом контактор КМ теряет питание и отключает электродвигатель М от сети. Начинается процесс торможения, при котором ротор приходит в движение в аксиальном направлении под воздействием тормозной пружины и входит во взаимодействие с тормозным устройством с последующим остановом.

Для защиты электропривода во время работы от перегрузок в схеме предусмотрено тепловые реле КК.

Предохранители FA защищают электродвигатель М от коротких замыканий в цепи статора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие электропривода с самотормозящимся асинхронным электродвигателем со смещающимся 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 нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся короткозамкнутым ротором содержит нереверсивный магнитный пускатель, состоящий из контактора с его катушкой и трех встроенных в него тепловых реле защиты, двухполюсный контактор с его катушкой, автоматический выключатель, предохранители, цепь управления, состоящую из кнопки управления, соединенной последовательно с катушкой контактора, реле времени с задержкой времени срабатывания двухполюсного контактора. Концы обмоток электродвигателя имеют общую точку, к которой подключен нейтральный провод. 1 ил.

Нереверсивная схема управления самотормозящегося асинхронного электродвигателя со смещающимся ротором, содержащая нереверсивный магнитный пускатель, состоящий из контактора с его катушкой и трех встроенных в него тепловых реле защиты, двухполюсный контактор с его катушкой, автоматический выключатель, предохранители, цепь управления, состоящую из кнопки управления, соединенной последовательно с катушкой контактора, реле времени с задержкой времени срабатывания двухполюсного контактора, отличающаяся тем, что концы обмоток электродвигателя имеют общую точку, к которой подключен нейтральный провод.