РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ЦЕПИ. ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ
Выбор рода тока для электрооборудования транспортных устройств имеет важное значение, поскольку с ним связаны такие показатели, как технические возможности привода, капиталовложения и стоимость эксплуатационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания.
В настоящее время чаще всего применяют простые системы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулировочные резисторы.
Для сетей электроснабжения до 1 кВ согласно ГОСТ 2128-83 установлены следующие номинальные напряжения:
- переменного однофазного тока: 6, 12, 27, 40, 60, 110, 220В;
- переменного трехфазного тока: 40, 60, 220, 380, 660В;
- постоянного тока: 6, 12, 27, 48, 60, 110, 220, 440В.
Все указанные выше напряжения соответствуют стандарту МЭК. В частности, стандартом МЭК для электрических сетей и оборудования предусмотрены трехфазные системы напряжения 230/400, 277/480 и 400/690В. Номинальное напряжение 230/400В призвано заменить действующие во многих странах напряжения 220/380 и 240/415В. Это будет способствовать расширению и углублению международного технического и торгового сотрудничества стран, входящих в МЭК.
В промышленных установках до 1кВ в нашей стране наибольшее распространение получила трехфазная система 220/380В. Она позволяет питать трехфазные и однофазные приемники, включенные на линейные и фазные напряжения. Данная система применяется во всех случаях, когда этому не препятствуют местные условия и если при помощи технико-экономического расчета не доказана целесообразность использования более высокого напряжения. Максимальная мощность единичных трехфазных приемников, питающихся от системы 220/380В, как правило, не должна превышать величины, допускающих применение контакторов на 630А.
Система напряжения 380/660В по сравнению с системой напряжения 220/380В снижает затраты на кабельную сеть примерно на 25% и потери электроэнергии в 1,3…1,4 раза. Однако при системе 380/660В во многих случаях сохраняется необходимость иметь сеть напряжением 380В. Совместное использование напряжений 220/380 и 380/660В на одном объекте снижает эффективность и экономичность систем электроснабжения потребителей.
Величину напряжения предварительно принимаем равной 380В. Это обусловлено применением в качестве приводного двигателя асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором.
Если к электроприводу механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, а также необходимо обеспечить низкие устойчивые угловые скорости в различных режимах применяют двигатели постоянного тока.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ
В режиме автомат (S6=1),при нажатии на кнопку "Пуск"(S4=1),при нахождении каретки в исходном положении 1 (S3=1),включается контактор КН (КН=1 и двигатель (XН=1) .Начинается перемещение механизма из положения 3 в положение 2. При отпускании кнопки "Пуск" (S4=0) контактор КН остаётся включенным и продолжается движение механизма в направлении назад.
Конечный выключатель S3 выключается (S3=0), контактор остаётся включенным.
При достижении кареткой положения 2 срабатывает конечный выключатель (S2=1). Контактор KН остаётся включенным и продолжается перемещение каретки назад. Начинается перемещение каретки назад в положение 1.
Конечный выключатель S2 выключается (S2=0), контактор остаётся включенным. Включается устройство выдержки времени T=1 происходит отсчёт выдержки времени. По окончании выдержки времени на выходе устройства выдержки времени появляется сигнал t=1.
При достижении кареткой положения 1 срабатывает конечный выключатель (S1=1).Отключается контактор KН.
Включается контактор KВ. Начинается перемещение каретки вперед в положение 2.
При достижении кареткой положения 2 срабатывает конечный выключатель (S2=1). Начинается перемещение каретки вперед в положение 3.
Конечный выключатель S2 выключается (S2=0), контактор остаётся включенным.
При достижении кареткой положения 3 срабатывает конечный выключатель (S3=1).Отключается контактор KВ. Включается контактор KН. Начинается перемещение каретки назад в положение 2.
При достижении кареткой положения 2 срабатывает конечный выключатель (S2=1). Отключается контактор KН.
Включается устройство выдержки времени T=1 происходит отсчёт выдержки времени. По окончании выдержки времени на выходе устройства выдержки времени появляется сигнал t=1.
Включается контактор KВ. Начинается перемещение каретки вперед в положение 3
При достижении кареткой положения 3 срабатывает конечный выключатель (S3=1). Отключается контактор KВ.
Подаётся сигнал об окончании цикла (C=1). Выключается контактор. Выключается двигатель.
В режиме наладка S6=0 перемещение механизма происходит при нажатии и удержании кнопок либо "Вперёд" (S7=1),либо "назад" (S8=1).В системе управления предусмотрена блокировка. Перемещение каретки в режиме "наладка" происходит независимо от конечных выключателей. При нажатии на кнопку "Стоп" (S5=1) происходит остановка привода механизма в любом месте цикла.
НАЛАДКА СХЕМЫ
Для управления электроприводами используют электрические аппараты различных конструкций и принципов действия. При ручном управлении применяют простейшие аппараты – выключатели и переключатели, пусковые и регулирующие реостаты. При автоматическом управлении – релейно-контакторную аппаратуру, контакторы, магнитные пускатели, конечные и путевые выключатели, различные реле (промежуточные, токовые, контроля скорости и др.).
Электрические аппараты предназначены для включения и отключения, управления, регулирования и защиты электрооборудования и участков электрических цепей. В зависимости от назначения их разделяют на четыре группы:
Коммутационные – для включения и отключения электрических цепей;
Защитные – защищающие электрические цепи от перегрузки, токов, короткого замыкания, недопустимого повышения напряжения, снижения или исчезновения напряжения;
Токоограничивающие и пускорегулирующие – для пуска, регулирования частоты вращения двигателя, изменении тока в электрических цепях, ограничение тока при КЗ;
Выполняющие одновременно несколько из перечисленных выше функций.
Наладка автоматических выключателей
Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для защиты электрооборудования от перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых коммутаций электрических цепей.
Автоматы обладают большой универсальностью, так как в зависимости от исполнения могут выполнять функции рубильников, выключателей, тепловых реле, реле максимального тока и минимального напряжения.
Конструкции автоматов различны, но в каждом из них имеются общие узлы:
- Контактная система;
- Дугогасительная камера
- Механизмы привода
- Механизм свободного расцепления и элементы защиты – расцепители.
- Расцепители, встраиваемые в автоматы, могут быть:
- Тепловые – для защиты от перегрузок;
- Электромагнитные – для защиты от токов короткого замыкания;
- Расцепители минимального напряжения.
В процессе эксплуатации возникает необходимость в ремонте и проверке автоматов.
Наладка автомата может быть выполнена по следующей программе:
- Внешний осмотр автомата;
- Проверка состояния контактных соединений;
- Проверка установки срабатывания расцепителей;
- Проверка сопротивления изоляции токоведущих частей.
При внешнем осмотре обращают внимание главным образом на наличие и состояние основных частей автомата (подвижных и неподвижных контактов, механизма свободного расцепления, рукоятки, дугогасительные камеры, расцепителей максимального тока, тепловых расцепителей и крепежных деталей).
Опыт эксплуатации показал, что часто причиной неисправностей в электросхемах является окисление контактовэлектрических аппаратов.
Наиболее распространенный способ проверки контактной системы является измерение милливольтметром падения напряжения на контактных соединениях при пропускании через них тока напряжением 2-5 В. Испытания проводят следующим образом. Все испытуемые контактные соединения соединяют последовательно, подают напряжение от источника и измеряют милливольтметром падение напряжения на каждом контактном соединении.
При нормальном состоянии контактного соединения падение напряжения на нем недолжно превышать:
Для аппаратов с номинальной силой тока до 300А – ( 
)мВ;
С номинальной силой тока свыше 300А – 1,6мВ.
Важными характеристиками всех без исключения электрических аппаратов являются раствор контактов, провал контактов и контактное давление.
Магнитные пускатели состоят из одного (у нереверсивных магнитных пускателей) или двух (у реверсивных) контакторов и тепловых реле, закрытых общим кожухом.
Магнитные пускатели и контакторы проверяют и налаживают по следующей схеме:
- внешний осмотр;
- регулировка магнитной системы;
- регулировка контактной системы;
- проверка сопротивления изоляции токоведущих частей.
При внешнем осмотре6контакторов и магнитных пускателей в первую очередь обращают внимание на состояние главных и блокировочных контактов, магнитной системы, проверяют наличие всех деталей:
- немагнитной прокладки у контакторов постоянного тока;
- крепежных болтов, гаек, шайб;
- короткозамкнутого витка у контакторов переменного тока;
- дугогасительных камер.
Легкость хода контактора проверяют путем замыкания его от руки. Ход магнитной системы должен быть плавным без толчков и заеданий.
Величины растворов и провалов контактов проверяют по методике описанной выше. Кроме того, в особо ответственных контакторах и магнитных пускателях определяют начальную и конечную силу нажатия контактов. Начальное нажатие – сила, создаваемая контактной пружиной в момент соприкосновения контактов. Она характеризует упругость пружины. Конечная сила нажатия характеризует давление на контакты при полностью включенном контакторе и неизношенных контактах. Начальную и конечную силы нажатия определяют при помощи динамометра.
Сопротивление изоляции контакторов и магнитных пускателей проверяют мегомметров на 500 или 1000В.
Значение сопротивления изоляции катушки не должно быть ниже 0,5МОм
Кроме указанных выше работ в программу наладки могут быть включены следующие:
- проверка отсутствия короткозамкнутых витков в катушке, выполняется при помощи моста постоянного тока или специального прибора ЕЛ-1;
- проверка контакторов многократными включениями и отключениями;
- настройка тепловых реле магнитных пускателей.
Реле являются наиболее ответственными элементами схемы автоматического управления, поэтому от их состояния зависит надежность работы схемы. Наладку реле выполняют по следующей программе:
- внешний осмотр реле;
- проверка сопротивления изоляции токоведущих частей реле;
- проверка сопротивления катушек постоянному току;
- механическая регулировка реле;
- проверка работы реле в реальной схеме.
Проверку реле начинают с внешнего осмотра корпуса, целостности пломб. Наличие заводской пломбы свидетельствует о том, что заводская регулировка не нарушена. При вскрытии крышки обращают внимание на качество уплотнений, защищающих от проникновения в реле пыли. Затем проводят внутренний осмотр реле, проверяют частоту контактов, целостность изоляционных и антикоррозионных покрытий; пинцетом проверяют качество доступных осмотру паек; контролируют затяжку винтов и гаек.
После осмотра, при условии четкой работы механизма реле, включенного от руки, измеряют сопротивление катушек постоянному току омметром или мостом. Результаты измерений сравнивают с паспортными данными катушек.
Сопротивление изоляции токоведущих частей реле определяют при помощи мегомметра на 500 или 1000В. Перед проверкой изоляции все зажимы и клеммы реле очищают от окислов. Обычно измеряемое сопротивление изоляции обмоток реле производят совместно с вторичными цепями, причем перед измерением отключают от схемы твердые выпрямители и конденсаторы во избежание их пробоя. Сопротивление изоляции обмоток реле должно быть не менее 0,5МОм.
Механическая регулировка реле для повышения эксплуатационной надежности срабатывания во всем диапазоне изменяемых уставок. Особое внимание обращают при механической регулировке на устранение заеданий подвижных частей реле при их перемещениях от руки. Для большей надежности механическую регулировку производят вместе с электрической.
Электрическую регулировку производят при помощи реостатов, потенциометров, автотрансформаторов, выпрямителей и измерительных приборов, испытательных схем, которые выбирают по напряжению питания, току или напряжению срабатывания, а также по необходимости точности регулирования.
Заключение
В ходе работы над проектом был произведен расчет силовой цепи, выбор напряжения управления, расчет и выбор элементов (реле, контакторы, узлы защиты и т.д.), спроектирована релейно-контакторная схема устройства. Помимо этого рассмотрены вопросы наладки электрической схемы.
Литература
1. Г. Р. Грейнер. Проектирование бесконтактных управляющих устройств промышленной автоматики. Москва “Энергия”, 1977.
2. Л.И. Какуевицкий Т.В. Смирнова. Справочник реле защиты и автоматики. Москва “Энергия”, 1972.
3. Каталоги “Информэлектро”.
4. Обозначения условные графические в электрических схемах. ГОСТ 2.755-87.
5. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. ГОСТ 2.710-81.
6. Обозначения условные графические в схемах. ГОСТ 2.743-82.
7. Конспект лекций Мигдалёнка А.А. по проектированию дискретных систем управления под редакцией Шарманова А.С. Минск 2002.