Princípios de partida automática e controle de parada de motores elétricos

O artigo trata de esquemas relé-contator para automação de partida, reversão e parada de motores de indução com rotor de fase e motores de corrente contínua.

Considere os esquemas para ligar as resistências de partida e os contatos dos contatores KM3, KM4, KM5 que os controlam, ao iniciar motor de indução de rotor bobinado (AD com f. R.) E Motor CC com excitação independente DPT NV (Fig. 1). Esses esquemas fornecem frenagem dinâmica (Fig. 1, a) e frenagem oposta (Fig. 1, b).

Ao iniciar um reostato DPT NV ou IM com um rotor de fase, o fechamento alternado (curto-circuito) dos estágios do reostato de partida R1, R2, R3 é realizado automaticamente usando os contatos dos contatores KM3, KM4, KM5, que podem ser controlada por três maneiras:

• contando os intervalos de tempo dt1, dt2, dt3 (Fig. 2), para os quais são utilizados relés de tempo (gerenciamento de tempo);

• monitorando a velocidade do motor elétrico ou CEM (controle de velocidade).Relés de tensão ou contatores conectados diretamente via reostatos são usados ​​como sensores EMF;

• o uso de sensores de corrente (relés de corrente ajustáveis ​​para uma corrente de retorno igual a Imin) dando um pulso de comando quando a corrente da armadura (rotor) diminui durante o processo de partida para o valor de Imin (controle do princípio de corrente).

Considere as características mecânicas de um motor DC (DCM) (Fig. 1) (para um motor de indução (IM), é o mesmo se você usar a seção de operação da característica mecânica) durante a partida e parada, bem como as curvas de velocidade, torque (corrente) versus tempo.

Arroz. 1. Esquemas para ligar as resistências de partida de um motor de indução com um rotor de fase (a) e um motor CC com excitação independente (b)

Arroz. 2. Características de partida e parada (a) e dependências DPT (b)

Partida do motor elétrico (contatos KM1 fechados (Fig. 1)).

Quando a tensão é aplicada, a corrente (torque) no motor é igual a I1 (M1) (ponto A) e o motor acelera com resistência de partida (R1 + R2 + R3).

À medida que a aceleração avança, a corrente diminui e na corrente I2 (ponto B) R1 é curto-circuitado, a corrente aumenta até o valor I1 (ponto C) e assim por diante.

No ponto F, na corrente I2, o último estágio do reostato de partida é curto-circuitado e o motor elétrico atinge sua característica natural (ponto G). A aceleração ocorre até (ponto H) que corresponde à corrente Ic (dependente da carga). Se R1 não estiver em curto no ponto B, o motor acelerará até o ponto B' e terá velocidade constante.

Frenagem dinâmica (KM1 aberto, KM7 fechado) até que o motor elétrico vá para o ponto K, que corresponde ao momento (corrente) e seu valor depende da resistência Rtd.

Frenagem por oposição (KM1 aberto, KM2 fechado) enquanto o motor elétrico vai para o ponto L e começa a desacelerar muito rapidamente com resistência (R1 + R2 + R3 + Rtp).

A inclinação desta característica e, portanto, o valor, é o mesmo (paralelo) que a característica inicial com a resistência (R1 + R2 + R3 + Rtp).

No ponto N é necessário um curto-circuito Rtp, o motor elétrico vai até o ponto P e acelera no sentido contrário. Se Rtp não estiver em curto no ponto N, o motor acelerará até o ponto N' e funcionará nessa velocidade.

Esquemas de controle automático para iniciar o DPT

Controle em função do tempo (Fig. 3) Na maioria das vezes, os relés de tempo eletromagnéticos são usados ​​como relés de tempo em circuitos EP. Eles são definidos para levar em conta os atrasos de tempo predefinidos dt1, dt2,…. Cada relé de tempo deve incluir um contator de potência correspondente.

Arroz. 3. Esquema do início automático do DPT em função do tempo

Controle em função da velocidade (usado mais frequentemente para frenagem dinâmica e frenagem oposta) Este princípio de automação de controle envolve o uso de relés que controlam direta ou indiretamente a velocidade do motor elétrico: para motores DC, a fem da armadura é medida, para assíncronos e motores elétricos síncronos, o EMF ou frequência atual é medido.

O uso de dispositivos que medem diretamente a velocidade (relé de controle de velocidade (RCC) em um dispositivo complexo) complica a instalação e o circuito de controle.O RKS é mais frequentemente usado para controle de frenagem para desconectar o motor elétrico da rede a uma velocidade próxima a zero. Métodos indiretos são mais usados.

Em fluxo magnético constante, a fem da armadura do DPT é diretamente proporcional à velocidade. Portanto, a bobina do relé de tensão pode ser conectada diretamente aos terminais da armadura. No entanto, a tensão do terminal de armadura Uy difere de Eya na magnitude da queda de tensão no enrolamento da armadura.

Neste caso, duas opções são possíveis:

• o uso de relés de tensão KV, que podem ser ajustados para diferentes tensões de atuação (Fig. 4, a);
• usando contatores KM conectados através de resistores de partida (Fig. 4, b). Os contatos de fechamento do relé KV1, KV2 fornecem tensão às bobinas dos contatores de potência KM2, KM3.

Arroz. 4. Circuitos de alimentação para conexão de DPT usando relés de tensão (a) e contatores (b) como DCS

Arroz. 5. Circuito elétrico (a) e circuito de controle (b) DPT com automação de partida dependente da velocidade. As linhas tracejadas mostram o circuito quando os relés de tensão KV1, KV2 são usados ​​para medir a tensão.

Controle na função atual. Este princípio de controle é implementado usando relés de subcorrente, que ligam os contatores de potência quando a corrente atinge o valor I1 (Fig. 6, b). É mais frequentemente usado para iniciar a velocidade aumentada com um enfraquecimento do fluxo magnético.

Arroz. 6. Diagrama de conexão (a) e dependência de Ф, Ia = f (t) (b) ao iniciar um motor CC dependendo da corrente

Quando a corrente de irrupção (Rp2 está em curto), o relé KA é energizado e a energia é aplicada à bobina KM4 através do contato KA.Quando a corrente de armadura diminui para a corrente reversa, o contator KM4 fecha e o fluxo magnético diminui (Rreg é introduzido no circuito de enrolamento de campo LOB). Nesse caso, a corrente de armadura começa a aumentar (a taxa de variação da corrente de armadura é maior que a taxa de variação do fluxo magnético).

Quando Iya = Iav é alcançado no ponto t1, os relés KA e KM4 são ativados e Rreg é manipulado. O processo de aumentar o fluxo e diminuir Ia começará no tempo t2 quando a espaçonave e o KM4 desligarem. Com todas essas comutações, M>Ms e o motor elétrico irão acelerar. O processo de partida termina quando a magnitude do fluxo magnético se aproxima do valor definido pela introdução da resistência Rreg no circuito da bobina de excitação e quando, na próxima desconexão de KA, KM4, a corrente de armadura não atinge Iav ( ponto ti). Este princípio de controle é chamado de vibração.

Automação de controle de freio DPT

Nesse caso, aplicam-se os mesmos princípios da automação de inicialização. O objetivo desses circuitos é desligar o motor elétrico da rede a uma velocidade igual ou próxima de zero. É mais facilmente resolvido com frenagem dinâmica, usando os princípios de tempo ou velocidade (Fig. 7).

Arroz. 7. Circuito elétrico (a) e circuito de controle (b) frenagem dinâmica

Ao iniciar, pressionamos SB2 e a tensão é fornecida à bobina KM1, enquanto: o botão SB2 (KM1.2) é manipulado, a tensão é aplicada à armadura do motor (KM1.1), o circuito de alimentação KV ( KM1.3 ) abre.

Ao parar, pressionamos SB1 enquanto a armadura é desconectada da rede, KM1.3 fecha e o relé KV é ativado (já que no momento do desligamento é aproximadamente igual a Uc e diminui com a diminuição da velocidade). A tensão é fornecida à bobina KM2 e RT é conectado à armadura do motor. Quando a velocidade angular está próxima de zero, a armadura do relé KV desaparece, KM2 é desenergizado e RT é desligado. O relé KV neste circuito deve ter o menor fator de realimentação possível, pois só assim é possível atingir a frenagem na velocidade mínima.

Quando o motor é revertido, a frenagem de contra-chave é usada e o trabalho do circuito de controle é introduzir um estágio de resistência adicional quando o comando reverso é dado e ignorá-lo quando a velocidade do motor estiver próxima de zero. Na maioria das vezes, para esses fins, o controle é usado em função da velocidade (Fig. 8).

Arroz. 8. Circuito elétrico (a), circuito de controle (b) e características de frenagem (c) da frenagem DPT reversa

Considere um circuito sem um bloco de automação de inicialização. Permitir que o motor elétrico gire «para a frente» naturalmente (incluindo KM1, a aceleração não é levada em consideração).

Pressionar o botão SB3 desliga o KM1 e liga o KM2. A polaridade da tensão aplicada à armadura é invertida. Os contatos KM1 e KM3 estão abertos, a impedância é introduzida no circuito da armadura. Uma corrente de inrush aparece e o motor se move para a característica 2, de acordo com a qual ocorre a frenagem. Com uma velocidade próxima de zero, o relé KV1 e o contator KM3 devem ligar. O estágio Rpr é manipulado e a aceleração começa na direção oposta de acordo com a característica 3.

Características dos circuitos de controle do motor de indução (IM)

1. Os relés de controle de velocidade de indução (RKS) são freqüentemente usados ​​para controlar a frenagem (especialmente reversa).

2. Para IM com rotor enrolado, são utilizados relés de tensão KV, que são acionados por diferentes valores de EMF do rotor (Fig. 9). Esses relés são ligados por meio de um retificador para excluir a influência da frequência da corrente do rotor na resistência indutiva das bobinas do próprio relé (com uma alteração nas alterações de XL e Iav, Uav), reduzindo o coeficiente de retorno e aumentando a confiabilidade da operação.

Arroz. 9. Esquema de parada da pressão arterial reversa

Princípio de operação: em alta velocidade angular do rotor do motor elétrico, a EMF induzida em seus enrolamentos é pequena, pois E2s = E2k · s, e o escorregamento s é desprezível (3–10%). A tensão do relé KV não é suficiente para puxar sua armadura. Ao contrário (KM1 abre e KM2 fecha), o sentido de rotação do campo magnético no estator é invertido. O relé KV opera, abre o circuito de alimentação dos contatores KMP e KMT e as resistências de partida Rп e de frenagem Rп são introduzidas no circuito do rotor. A uma velocidade próxima de zero, o relé KV desliga, o KMT fecha e o motor acelera na direção oposta.