Схема контакторного управления, кроме пусков, остановок, торможения, регулирования скорости и реверсирования двигателя, предусматривает защиту его от перегрузки, понижения или исчезновения напряжения в сети и других ненормальных режимов.
При контакторном управлении достигается автоматизация процессов управления электродвигателем. Разберем некоторые принципы такой автоматизации и наиболее часто встречающиеся элементы схем контакторного управления.
Пуск электродвигателей постоянного тока сводится к постепенному выводу пусковых сопротивлений из цепи якоря. Автоматизация этого процесса может осуществляться в зависимости от изменения скорости вращения якоря электродвигателя, изменения тока в цепи якоря, величины э. д. с. или времени, истекшего от начала пуска.
Рис. 1. Схема пуска электродвигателя параллельного возбуждения с применением реле времени
В судовых электроприводах наибольшее распространение получил последний метод: отдельные ступени пусковых сопротивлений выключаются в моменты, заранее определенные расчетом. Необходимые выдержки времени при этом осуществляются при помощи электромагнитных реле.
На рис. 1 приведена схема пуска электродвигателя параллельного возбуждения с применением реле времени. При включении рубильника Р катушка реле времени 1РУ получает питание, и реле, разомкнув свои нормально закрытые контакты, подготовляет схему к работе.
Одновременно получает питание и обмотка возбуждения электродвигателя ШОВ. Когда оператор нажимает кнопку «Пуск», срабатывает линейный контактор Л и через якорь электродвигателя проходит ток, ограниченный двумя ступенями пускового сопротивления. Якорь электродвигателя начинает вращаться.
При срабатывании контактора Л открывается его нормально закрытый блок-контакт в цепи катушки 1РУ. Реле лишается питания, но магнитный поток реле спадает не сразу, а с замедлением благодаря наличию медной гильзы на сердечнике катушки. После спадания потока, т. е. через определенный промежуток времени реле замыкает свои контакты и подает питание катушке контактора ускорения 1У. Контактор срабатывает и своими контактами закорачивает ступень сопротивления P1 — Р2; число оборотов электродвигателя увеличивается.
Когда срабатывает контактор 1У, также шунтируется катушка 2РУ, вследствие чего магнитный поток этого реле начинает спадать. После его уменьшения до определенной величины, т. е. после некоторой выдержки времени, замыкаются нормально закрытые контакты реле 2РУ и подается питание в катушку контактора 2У. Контактор закорачивает вторую ступень пускового сопротивления Р2 — Р3, и якорь электродвигателя развивает нормальную скорость вращения.
Рис. 2. Схема автоматического пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя через сопротивление
На рис. 2 изображена аналогичная схема автоматического пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя через сопротивление, включенное в цепь статора. Пуск производится с выдержкой времени, достигаемой при помощи электромагнитного реле постоянного тока РУ. Катушка этого реле получает питание через селеновый выпрямитель ВС.
Для сокращения количества аппаратуры в схемах постоянного тока вместо комплекта, состоящего из реле выдержки времени и контактора, часто применяют таймтактор.
Реверс электродвигателей постоянного тока при контакторном управлении обычно осуществляется изменением направления тока в якоре.
Рис. 3. Якорь электродвигателя включается по схеме реверсивного прямоугольника
Якорь электродвигателя включается по схеме так называемого реверсивного прямоугольника (рис. 3, а и б). По схеме рис. 3, а реверсивный прямоугольник состоит из четырех контакторов: двух для направления вращения «Вперед»— 1В и 2В и двух для направления вращения «Назад» — 1Н и 2Н. Катушки одноименных реверсивных контакторов («Вперед» или «Назад») включаются параллельно, и оба контактора срабатывают одновременно. Как легко проверить по схеме, при включении контакторов «Назад» направление тока в якоре электродвигателя противоположно направлению тока при включении контактора «Вперед».
Схема рис. 3,б применяется для электродвигателей малых мощностей. В ней имеются два двусторонних контактора, каждый из которых имеет по одному нормально открытому и одному нормально закрытому контакту. При поочередном включении контакторов В или Н направление тока в якоре электродвигателя изменяется на противоположное.
Чтобы не допустить одновременного срабатывания реверсивных контакторов противоположных направлений вращения, их катушки обычно взаимно блокируются: в цепь катушки контактора В (или контакторов 1В и 2В, по схеме а) включается нормально закрытый блок-контакт контактора Н (или соответственно 1Н и 2Н) и наоборот. В этом случае через катушку контактора В или Н может пройти ток только при его отсутствии в катушке контактора противоположного направления.
Кроме электрической, для реверсивных контакторов часто применяют и механическую блокировку при помощи качающегося коромысла, которое не дает возможности включиться одному из установленных рядом реверсивных контактов, если включен второй.
Реверс асинхронных двигателей осуществляется переключением двух фаз при помощи двух трехполюсных контакторов (рис. 4). Катушки реверсивных контакторов В и Н взаимно сблокированы.
Рис.4. Реверс асинхронных двигателей
При контакторном управлении обычно автоматизируется динамическое торможение (рис. 5).
Рис.5. Динамическое торможение
При нажатии кнопки «Вперед» (или «Назад») срабатывает соответствующий реверсивный контактор и своими нормально открытыми блок-контактами подает питание катушке тормозного контактора Т. Нормально закрытые контакты контактора Т размыкаются и тормозное сопротивление ТС выключается из цепи якоря. При нажатии на кнопку «Стоп» контакторы В или Н, размыкая свои контакты, отключают катушку тормозного контактора; контакты последнего подключают к якорю тормозное сопротивление.
В этой схеме благодаря постоянно включенному в цепь якоря дополнительному сопротивлению ДС скорость вращения электродвигателя ограничивается до требуемой величины.
В схемах, приведенных на рис. 1-5 предусмотрена нулевая блокировка, защищающая электродвигатель от самозапуска. Если во время работы электродвигателя напряжение исчезнет, он остановится, а все контакторы и реле с нормально открытыми контактами выключатся. В том числе разомкнутся и нормально открытые контакты линейных или реверсивных контакторов в цепи их катушек. Поэтому при появлении напряжения для запуска электродвигателя надо вновь нажать пусковую кнопку, т. е. подать питание катушке контактора.
Подобным же образом может быть осуществлена и блокировка между двумя электродвигателями. Если, например, электродвигатель Д1 может быть запущен только при работе двигателя Д2, то в цепь катушки линейного контактора двигателя Д1 включаются нормально открытые блок-контакты последнего контактора ускорения двигателя Д2.
Для автоматической защиты электродвигателя от ненормальных режимов работы в цепь катушки линейного контактора включаются нормально закрытые контакты реле защиты. При срабатывании реле его контакты размыкаются и обрывают цепь питания катушки линейного контактора, отключая тем самым двигатель от сети.
