Глава 7
УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
§ 7-1. Общие сведения
Управление электроприводами заключается в осуществлении пуска, торможения, регулирования скорости, реверсирования, а также поддержания заданного режима работы привода в соответствии с требованиями технологического процесса.
На ранней ступени своего развития управление электроприводами осуществлялось с помощью аппаратов ручного управления — рубильников, контроллеров, реостатов. По мере предъявления к электроприводу более жестких требований аппаратура ручного управления не могла выполнять возлагаемых на нее функций, что привело к созданию аппаратов автоматического управления и соответственно систем автоматического управления электроприводами.
Наиболее широкое применение в настоящее время нашли системы релейно-контакторной автоматики, где в качестве основных аппаратов применяются контакторы и реле. Эти системы управления являются разомкнутыми и отличаются от замкнутых тем, что появление возмущающих воздействий, например изменение нагрузки на валу электродвигателя, изменяет заданный режим работы электропривода. В данном случае может измениться скорость вращения электродвигателя.
Для сложных электроприводов применяются замкнутые системы или системы автоматического регулирования. Они характеризуются наличием обратных связей и автоматических регуляторов, которые позволяют поддерживать заданный режим работы с любой точностью при любых возмущениях. В качестве регуляторов и преобразователей в таких системах применяются электромашинные усилители (ЭМУ), магнитные усилители (МУ), управляемые ионные приборы и кремневые выпрямители-тиристоры, а также ионные и полупроводниковые (транзисторные) устройства и логические элементы.
Практика современного автоматизированного управления электроприводами включает также программное управление и вычислительные машины.
Системе релейно-контакторной автоматики присущ ряд недостатков, вследствие чего она не может обеспечить всех требований, предъявляемых современными интенсивными производственными процессами к электроприводу. Этим и объясняется появление новых систем автоматики — замкнутых систем.
Электроприводы торфяных установок в подавляющем большинстве имеют релейно-контакторную автоматику. В отдельных случаях встречаются электроприводы с ручным управлением (например, стилочные машины, саморазгружающиеся кузова типа СКС и др.).
§ 7-2. Начертание и построение электрических схем управления
Любая электрифицированная установка состоит из электрических машин, приборов, аппаратов и других устройств, которые электрически соединяются между собой и образуют электрическую схему соединений. Для облегчения изображения и чтения схем каждый аппарат, электродвигатель, реле имеют условное обозначение (см. Приложение 1); начертание их выполняется по определенной системе, согласно ГОСТу 2.721—68, ГОСТу 2.748—68, ГОСТу 2.750—68, ГОСТу 2.751—68, введенным в действие с 1 января 1971 г.
Электрические схемы принято делить на принципиальные, элементные, или развернутые, и монтажные.
Принципиальная схема содержит в условном виде только те элементы и связи между ними, которые поясняют принцип работы установки в наиболее общем виде. В качестве примера на рис. 7-1,а приведена принципиальная схема управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем.
На этой однолинейной схеме приведен трехфазный короткозамкнутый электродвигатель, включенный в сеть трехфазного тока напряжением 380 В. В цепь электродвигателя последовательно включены автомат с максимальными и тепловыми расцепителями и главные контакты линейного контактора Л.
Элементная схема является дальнейшей разработкой и развитием принципиальной схемы. На ней указываются все электрические соединения между рабочими элементами аппаратов электроустановки или прибора (рис. 7-1, б). При этом отдельные элементы одного и того же аппарата или машины размещаются в соответствии о их расположением в электрической цепи, независимо от кинематической или конструктивной связи этих элементов. Основные особенности вычерчивания элементных схем состоят в следующем:
- Все электрические цепи схемы разделяются на группы главного тока или силовые (цепи электродвигателей, генераторов), управления, блокировки, сигнализации и т. д. Цепи главного тока вычерчиваются утолщенными линиями, а остальные — тонкими.
Рис. 7-1. Схемы управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем: а — принципиальная; б — элементная (развернутая); в — монтажная; А — автомат. Л — линейный контактор. П — предохранитель, Р — рубильник.
- Контакты аппаратов изображаются на схеме в нормальном положении. Нормальным называется положение контактов, которое они занимают: при обесточенной катушке — у электромагнитных реле и контакторов; при отсутствии механического воздействия — у кнопок управления, путевых выключателей и переключателей с самовозвратом; при отключенном состоянии аппарата — у рубильников, высоковольтных выключателей, разъединителей; при нулевом положении рукоятки или штурвала — у контроллеров, командоконтроллеров, ключей управления.
- Контакты делятся на «замыкающие» (сокращенно «з») и «размыкающие» («р»), которые замыкают и размыкают цепь тока при срабатывании аппарата.
- Состояние контактов для каждого положения рукоятки тех аппаратов, которые имеют несколько рабочих положений (например, контроллер, командоконтроллер), должно поясняться диаграммой. Диаграммы должны также пояснять положение контактов путевых выключателей и переключателей при различных положениях упоров подвижных частей рабочего механизма.
Каждому аппарату в схеме присваиваются буквенные индексы, характеризующие назначение (функцию) аппарата или машины и сохраняющиеся одинаковыми для всех его элементов. Контакторы обозначаются чаще всего одной буквой. Для обозначения реле используют не менее двух букв; из них первой буквой является Р (реле), а второй — функциональная буква, например, PH — реле напряжения. Если в схеме имеется несколько аппаратов или машин, выполняющих одинаковые функции, они обозначаются одинаковыми буквами с арабской цифрой — порядковым номером. Номер ставится перед буквенным индексом, например 1Л, 2Л, 1РП, 2РП и т. д.
В качестве примеров буквенных обозначений аппаратов можно привести следующие индексы:
Контакторы
К — контактор (общее обозначение);
Н—контактор «назад»;
Л — контактор линейный;
Т — контактор жжения;
В — контактор «вперед»;
У—контактор ускорения.
Реле
Р — реле (общее обозначение);
РП — реле промежуточное;
РМ — реле максимальное;
РУ — реле ускорения;
PH — реле напряжения;
PC — реле скорости;
РТ — реле тока (или тепловое);
РВ — реле времени.
Командоаппараты
КУ — кнопка управления;
ПВ — путевой выключатель;
КК — командоконтроллер;
КВ — конечный выключатель.
Монтажная схема (рис. 7-1, а) является чертежом, на основании которого производится монтаж электрооборудования установки. Поэтому на монтажной схеме аппараты изображаются в соответствии с их действительным расположением на панели, пульте и т. д. Все элементы одного аппарата вычерчиваются вместе, а аппарат условно изображается в виде прямоугольника. На монтажной схеме изображаются разводки проводов и кабелей силовых и вспомогательных цепей с указанием марки, сечения и способа их прокладки. Все провода имеют определенные буквенные или цифровые обозначения, элементы аппаратов изображаются условными знаками, а их зажимы маркируются в соответствии с элементной схемой. Монтажная схема составляется на основании принципиальной и элементной схем.
