電動機自動啟停控制原理

本文介紹用於自動啟動、反轉和停止帶相位轉子的感應電機和直流電機的繼電器接觸器方案。

考慮啟動電阻的導通方案和控制它們的接觸器KM3、KM4、KM5的觸點，啟動時 繞線轉子感應電動機 (AD with f. R.) 和 自激直流電動機 DPT NV（圖 1）。這些方案提供動態制動（圖 1，a）和反向制動（圖 1，b）。

當啟動帶相位轉子的 DPT NV 或 IM 變阻器時，啟動變阻器 R1、R2、R3 的各級交替閉合（短路）是使用接觸器 KM3、KM4、KM5 的觸點自動執行的，可以是通過三種方式控制：

• 通過計算使用時間繼電器的時間間隔 dt1、dt2、dt3（圖 2）（時間管理）；

• 通過監測電動機的速度或 電磁場 （速度控制）。通過變阻器直接連接的電壓繼電器或接觸器用作 EMF 傳感器；

• 使用電流傳感器（電流繼電器可調節返回電流等於 Imin），當電樞（轉子）電流在啟動過程中減小到 Imin 值時發出命令脈衝（電流控制原理）。

考慮直流電機 (DCM) 的機械特性（圖 1）（對於感應電機 (IM)，如果使用機械特性的操作部分，則相同）在啟動和停止期間，以及曲線速度、扭矩（電流）與時間的關係。

米。 1. 相轉子感應電動機(a)和獨立勵磁直流電動機(b)的啟動電阻接通方案

米。 2.啟停特性(a)和DPT依賴關係(b)

啟動電動機（觸點 KM1 閉合（圖 1））。

當施加電壓時，電機中的電流（轉矩）等於 I1（M1）（A 點），電機以啟動電阻 (R1 + R2 + R3) 加速。

隨著加速的進行，電流減小，在電流為 I2（B 點）時 R1 被短路，電流增加到值 I1（C 點），依此類推。

在 F 點，在電流 I2 下，啟動變阻器的末級短路，電動機達到其自然特性（G 點）。加速度發生在（H 點）對應於電流 Ic（取決於負載）。如果B點沒有短接R1，那麼電機會加速到B'點並保持恆速。

動態制動（打開 KM1，關閉 KM7）直到電動機到達 K 點，該點對應於力矩（電流），其值取決於電阻 Rtd。

通過反向制動（KM1 打開，KM2 關閉），同時電動機到達點 L 並開始使用電阻（R1 + R2 + R3 + Rtp）非常快速地減速。

該特性的斜率和值與具有電阻 (R1 + R2 + R3 + Rtp) 的初始特性相同（平行）。

在N點，需要短路Rtp，電動機轉到P點，向相反方向加速。如果 Rtp 在 N 點沒有短路，那麼電機將加速到 N' 點並以該速度運行。

啟動DPT的自動控制方案

作為時間函數的控制（圖 3） 大多數情況下，電磁時間繼電器用作 EP 電路中的時間繼電器。它們被設置為考慮預設時間延遲 dt1、dt2、……。每個時間繼電器必須包括一個相應的電源接觸器。

米。 3. DPT自動啟動隨時間變化的示意圖

控製作為速度的函數（最常用於動態制動和反向制動）這種控制自動化原理涉及使用直接或間接控制電動機速度的繼電器：對於直流電動機，測量電樞電動勢，對於異步電動機和同步電動機，測量 EMF 或電流頻率。

使用直接測量速度的設備（複雜設備上的速度控制繼電器 (RCC)）會使安裝和控制電路變得複雜。RKS更常用於製動控制，以在接近零的速度下將電動機與電網斷開。間接方法更常用。

在恆定磁通量下，DPT 的電樞電動勢與速度成正比。因此，電壓繼電器線圈可以直接連接到電樞端子。然而，電樞端電壓 Uy 與 Eya 的不同之處在於電樞繞組兩端的電壓降大小。

在這種情況下，有兩種可能的選擇：

• 使用電壓繼電器 KV，可以調整到不同的啟動電壓（圖 4，a）；
• 使用通過啟動電阻器連接的 KM 接觸器（圖 4，b）。 KV1、KV2 的閉合觸點將電源電壓傳遞給電源接觸器 KM2、KM3 的線圈。

米。 4. 使用電壓繼電器 (a) 和接觸器 (b) 作為 DCS 連接 DPT 的電源電路

米。 5. 電路 (a) 和控制電路 (b) 具有速度相關啟動自動化的 DPT。虛線表示用電壓繼電器KV1、KV2測電壓時的電路。

控制在當前函數中。這種控制原理是使用欠電流繼電器實現的，當電流達到值 I1 時，它會打開電源接觸器（圖 6，b）。它最常用於在磁通量減弱的情況下啟動以提高速度。

米。 6. 接線圖 (a) 和 Ф 的相關性，Ia = f (t) (b) 啟動直流電機時取決於電流

當浪湧電流（Rp2 短路）時，KA 繼電器通電，通過 KA 觸點向線圈 KM4 供電。當電樞電流減小到反向電流時，接觸器KM4閉合，磁通量減小（Rreg引入LOB勵磁繞組迴路）。在這種情況下，電樞電流開始增加（電樞電流的變化率高於磁通量的變化率）。

當在 t1 點達到 Iya = Iav 時，繼電器 KA 和 KM4 被激活並且 Rreg 被操縱。增加通量和減少 Ia 的過程將在時間 t2 開始，此時航天器和 KM4 關閉。通過所有這些換向，M > Ms 並且電動機將加速。當磁通量的大小接近勵磁線圈迴路中引入電阻Rreg所確定的設定值時，啟動過程結束，在下一次斷開KA、KM4時，電樞電流未達到Iav（點 ti)。這種控制原理稱為振動。

DPT制動控制自動化

在這種情況下，適用與啟動自動化相同的原則。這些電路的目的是在速度等於或接近於零時斷開電動機與網絡的連接。使用時間或速度的原理，通過動態制動最容易解決這個問題（圖 7）。

米。 7. 電氣電路（a）和控制電路（b）能耗制動

啟動時，我們按下SB2，電壓供給線圈KM1，同時：操作按鈕SB2（KM1.2），電壓加到電機的電樞（KM1.1），供電電路KV（ KM1.3) 打開。

停機時，我們按下SB1，電樞斷開網絡，KM1.3閉合，KV繼電器動作（因為在停機的瞬間，它約等於Uc，隨轉速降低而減小）。電壓提供給線圈 KM2，RT 連接到電機的電樞。當角速度接近零時，KV繼電器銜鐵消失，KM2斷電，RT截止。該電路中的KV繼電器必須具有盡可能低的反饋係數，因為只有這樣才能實現制動到最小速度。

當電機反轉時，使用反向開關製動，控制電路的工作是在給出反轉命令時引入一個額外的電阻級，並在電機速度接近零時將其旁路。大多數情況下，出於這些目的，控制被用作速度的函數（圖 8）。

米。 8.反向DPT制動的電氣電路(a)、控制電路(b)和製動特性(c)

考慮一個沒有啟動自動化塊的電路。讓電動機自然“向前”運行（包括 KM1，不考慮加速度）。

按下 SB3 按鈕關閉 KM1 並打開 KM2。施加到電樞的電壓的極性被反轉。觸點 KM1 和 KM3 斷開，阻抗被引入電樞電路。出現浪湧電流，電機移動到特性 2，據此進行製動。在速度接近零時，繼電器 KV1 和接觸器 KM3 應接通。操縱 Rpr 階段，並根據特性 3 沿相反方向開始加速。

感應電機 (IM) 控制電路的特性

1、感應速度控制（RKS）繼電器常用於控制制動（尤其是倒車）。

2.對於帶繞線轉子的IM，使用KV電壓繼電器，由不同的轉子電動勢值觸發（圖9）。這些繼電器通過整流器導通，排除轉子電流頻率對繼電器本身線圈感應電阻的影響（隨XL變化和Iav、Uav變化），降低迴流係數，增加操作的可靠性。

米。 9.反向降壓方案

工作原理：在電動機轉子的高角速度下，在其繞組中感應的電動勢很小，因為 E2s = E2k · s，並且滑差 s 可以忽略不計 (3–10%)。 KV 繼電器電壓不足以拉動其銜鐵。反之（KM1 打開，KM2 關閉），定子中磁場的旋轉方向相反。 KV繼電器動作，打開KMP和KMT接觸器的供電電路，啟動Rп和製動Rп電阻引入轉子電路。在速度接近零時，KV繼電器斷開，KMT閉合，電機反向加速。