Comanda Automata Actionari Electrice

  • Author
    sim

  • View
    257

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Comanda Automata Actionari Electrice

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    1/15

    CAPITOLULCOMANDA AUTOMATA A ACTIONARILOR ELECTRICE

    Comenzile automate sunt constituite de sisteme automate cu circuit deschis. Prin comenzileautomate se realizează pornirea, oprirea şi obţinerea diferitelor regimuri de funcţionare a instalaţiilor.Comenzile automate se referă în principal la comanda iluminatului, a motoarelor electrice şi a diferitelor instalaţii.

    Comanda motoarelor electrice

    Se prezintă: pornirea directă a motoarelor electrice asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit,comanda grupurilor de motoare electrice asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit (simultan, cuinterbloca , temporizat!, fr"nareamotoarelor electrice, re#ersarea de sens, comanda automată stea$triunghi, comanda cu rezistoare în circuitulrotoric, comanda motoarelor sincrone, comanda cu controler şi pornirea motoarelor asincrone cu rotorul bobinat, utiliz"nd cascada subsincronă.

    1. Pornirea directă a motoarelor electrice asincrone trifazate c rotor l !n sc rtcirc it

    Schema electrică este prezentată în figura %.&. Protecţia la scurtcircuit este realizată prin siguranţeleilizibile '& ... ' iar protecţia la suprasarcină de blocul de relee termice ') a cărui caracteristică este dată înfigura *.+.

    a acţionarea butonului de pornire S&, se închide circ. anclanşează bobina contactorului -l careînchide contactele principale -l din circ. şi /l intră în funcţiune. Conform diagramei de contacte a bobinei-l din circ. concomitent cu închiderea cnd -l din circ. se închide şi cnd -l din circ.) de automenţinere0 seînchide cnd -l din circ.1 şi se deschide cnî -l din circ.% care semnalizează că /l funcţionează şi respecti# cănu este oprit.Caracteristica mecanică pentru motorul electric asincron trifazat în coordonate /2f(n! şi / 2 f(s! este datăîn figurile &&.* şi &&.1. în caracteristica cuplu$turaţie /2f(n!, funcţionarea stabilă se realizează pe porţiuneadin dreapta punctului critic -0 în partea st"ngă funcţionarea este instabilă. Punctul de funcţionare ' se află laintersecţia cuplului acti# /a (al motorului electric! cu /r (cuplu rezistent!. 3n caracteristica cuplu $alunecare se ţine seama de turaţia la sincronism ns.

    s

    s

    nnn

    s −

    = (&&$&!

    a n = n s , corespunde s 2 4 (&& $ !a n=0, corespunde s = l (&&$ !

    ". Comanda #r $ rilor de motoare electrice asincrone trifazate ca rotor l !nsc rtcirc it %sim ltan& c inter'loca(& tem$orizată)

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    2/15

    Se consideră un grup de trei motoare electrice. 3n figura &&.+ este dată schema electricădesfăşurată pentru partea de forţă.

    3n figurile &&.%, &&.5 şi &&.&4 schemele electrice desfăşurate pentru partea de comandăcele trei situaţii (simultan, cu interbloca , temporizată!.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    3/15

    *. +r,narea motoarelor electrice.

    3n figura &&.&& este dată schema electrică desfăşurată.Pentru pornire se acţionează butonul de pornire S din circ.). 6nclanşează bobina contactorului -l

    care închide contactele principale din circi şi /l porneşte: concomitent s$a realizat şi automenţinerea prinînchiderea cnd -l din circ.*. în această situaţie /l funcţionează un timp nelimitat. a oprire se acţionează butonul S& (circ.)!. Se deschide circ.) şi ca urmare se deconectează contactele principale -l (circ.&!. /& estenealimentat, dar datorită inerţiei el continuă să se rotească. a acţionarea butonului de oprire S& (circ.)! el sedeschide dar concomitent se închide cnd S& din circ.1. 6ceasta face ca bobina contactorului - să fie

    alimentată şi să închidă cnd - din circ. . 6cesta conduce la închiderea circ, respecti# la anclanşareareleului -). 6cesta închide cnd -) din circ.+ şi anclanşează bobina contactorului - care închide contactele principale - din circ. ceea ce dă cale liberă la introducerea unei tensiuni continue în două din înfăşurărilestatorice ale /&. Se produce un c"mp magnetic constant în interiorul motorului datorat sursei de cc

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    4/15

    Prin în#"rtirea rotorului în c"mpul magnetic constant creat se induc în rotor tensiuni electromotoare,respecti# curenţi, care datorită rezistenţelor rotorului, produc pierderi de energie prin dega are de căldură deforma 7i t, care conduc la reducerea mai rapidă a energiei cinetice iniţiale a rotorului. 6cest regim de fr"narese numeşte fr"nare dinamică şi constă în deconectarea alimentării statorului de la reţea şi alimentarea lui încurent continuu pe două faze.'r"narea motoarelor electrice se mai poate realiza prin cuplare in#ersă sau cu recuperare de energie 8&&. &8.

    -. Re ersarea de sens

    7e#ersarea de sens are la bază obser#aţia că atunci c"nd se in#ersează două faze se schimbă sensulc"mpului în#"rtitor şi prin aceasta sensul de rotaţie al arborelui motorului electric (fig. &&.& !.

    Schema electrică desfăşurată pentru re#ersarea de sens, a unui motor electric trifazat cu rotorul înscurtcircuit este dată în figura &&.& .

    C"nd se acţionează butonul de pornire S (circ. ! se închide circ. şi anclanşează bobinacontactorului -l care închide şi deschide contactele de acelaşi nume conform diagramei de contacte a bobinei contactorului -l. Prin închiderea cnd -l din circ.&, /l este alimentat cu energie electrică şi caurmare acesta este pus în funcţiune0 prin închiderea cnd -l din circ.) se realizează automenţinerea, iar prindeschiderea cnî -l din circ.* se realizează interbloca ul. în această situaţie /l funcţionează un timp nelimitatîn sensul (d!. 9acă în timpul c"nd /l se roteşte în sensul (d!, s$ar da comanda pentru ca el să funcţioneze în

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    5/15

    sensul (s! (s$ar acţiona butonul de pornire S !, se obser#ă că circuitul care alimentează bobina contactorului- nu se închide, deoarece cn -l este deschis (este anclanşată bobina contactoralui -l!0 acesta esteinterbloca ul $ c"nd este anclanşată bobina contactorului -l, nu poate fi anclanşată şi bobina contactorului- şi in#ers. 9acă nu ar fi e;istat interbloca ul ar fi putut anclanşa concomitent şi -l şi - 0 aceasta ar ficondus la scurtcircuite (de e;emplu: $ ' $ - $ ' $ şi fazele şi sunt în contact direct realiz"ndun scurtcircuit bifazat!. C"nd se doreşte oprirea motorului /l se acţionează butonul de oprire S&. 9in poziţiaoprit poate fi acţionat butonul de pornire S în #ederea obţinerii sensului (s! de rotaţie.

    /. Comanda a tomată stea 0 tri n# i

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    6/15

    Schema electrică desfăşurată pentru comanda automată∆− . este dată în figura &&.&1. Circuitele &şi sunt pentru partea de forţă iar circuitele $% pentru partea de comandă.

    a acţionarea butonului de pornire S , se închid circ. şi *. 6nclanşează bobina contactorului -6 şi - .>obina contactorului - închide contactele principale -din circi şi deschide cnî - din circ.+. Concomitent bobina contactorului de linie - închide contactele principale - din circ. & şi înfăşurările motorului electric/l sunt alimentate cu energie electrică. /otorul electric /l porneşte $ începe să funcţioneze în cone;iune 6.C"nd a anclanşat bobina - s$a închis şi cnd de automenţinere - din circ.) şi cnd - din circ.1. Prinînchiderea cnd - din circ. 1 s$a închis circ.1 şi este alimentată bobina releului de timp cu temporizare laanclanşare 9l, care începe să funcţioneze.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    7/15

    9upă timpul prestabilit care ţine seamă de curentul, turaţia la care se face saltul de pe caracteristicacone;iunii 6 pe caracteristica cone;iunii 6, releul de timp cu înt"rziere la acţionare 9& închide cndtî 9l dincirc.%. Prin închiderea cndtî 9l din circ.%, circ.% nu se include deoarece contactul -l este deschis. înmomentul în care cnîtd 9l din circ. se deschide (cone;iunea stea este deconectată! atunci se închide cnd -ldin circ.% şi se realizează cone;iunea triunghi. Prin aceasta s$a realizat saltul de pe caracteristicile cone;iunii6 pe caracteristica 6 ( a fost deconectat contactorul -şi a fost conectat contactorul - ∆ !. 'uncţionarea esteasigurată un timp nelimitat. Pentru oprire se acţionează butonul de oprire S& (circ. !.

    3n acest timp circ.+ este închis, deoarece contactul - este închis (contactul - anclanşat! şi contactul- închis (contactorul - declanşat!.

    2. Comanda c rezisten3e !n circ it l rotoric

    Se referă la comanda automată a motoarelor electrice trifazate cu rotorul bobinat cu rezistenţe încircuitul rotoric. Se consideră un motor electric cu trei grupuri de rezistoare montate în circuitul rotoric.

    Caracteristica mecanică /2 f(s! pentru trei grupuri de rezistoare 7l, 7 , 7 este dată în figura &&.&+.

    Caietul de sarcini pentru pornirea automată a motorului electric asincron trifazat cu rotorul bobinatcu trei grupuri de rezistoare în circuitul rotoric, a fost prezentată printr$o reţea Petri în figura 5.%.Schema electrică desfăşurată pentru comanda automată (pornirea, obţinerea diferitelor regimuri defuncţionare, oprirea!, este dată în figura &&.&%.Pornirea se iniţiază prin acţionarea butonului de pornire S (circ.)! . Prin acţionarea S se închide circ.) şianclanşeaz" bobina contactorului de linie - , care închide contactele principale - din circ.& şi cnd - dincirc.* de automenţinere. 3n această situaţie /l funcţionează cu cele trei grupuri de rezistoare în circuitulrotoric. ?dată cu punerea sub tensiune a bobinei contactorului de linie - s$a pus sub tensiune şi bobinareleului de timp 9l.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    8/15

    9upă timpul prestabilit t 2 &τ se închide cndtî 9l din circ.+ şi ca urmare anclanşează bobinacontactorumi -l şi concomitent este pusă sub tensiune bobina releului de timp 9 . 6nclanşarea bobineicontactomlui -l face ca acesta sa$şi închidă contactele principale (circ. ! ceea ce produce scurtcircuitareagrupului de rezistoare 7l. 6ceasta face ca turaţia n a /l să crească, alunecarea s să scadă şi să se producăsaltul de pe caracteristica artificială 7 s 2 f(7l,7 ,7 ! pe caracteristica artificială 7 s 2 f(7l,7 !. 9upă t2i ,anclanşează bobina releului de timp 9 (circ.%! care închide cndtî 9 din circ.5. 6nclanşează bobinacontactorului - care închide contactele principale - din circ. şi se scurtcircuitează şi treapta a doua(grupul de rezistoare 7 ! concomitent cu pornirea sub tensiune a bobinei releului de timp 9 . ?dată cu

    scurtcircuitarea grupului de rezistoare 7 se produce saltul de pe caracteristica artificială 7s 2 f(7l,7 ! pecaracteristica artificială 7 S27&. 9upă trecerea timpului t2t se închide cndtî 9 din circ.&&. 6nclanşează bobina contactorului - care închide contactele principale - din circ. şi se scurtcircuitează şi treapta atreia de rezistoare 7 . în acest moment rezistenţa de sarcină 7 s24 şi se produce saltul de pe caracteristica

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    9/15

    artificială în care 7s27l pe caracteristica naturală a /l (7 s24!. 'uncţionarea se stabileşte în punctul '.Schema este pre#ăzută şi cu interbloca . C"nd a cuplat - toate rezistoarele sunt scurtcircuitate, cm - dincirc.5 se deschide şi bobina contactorului - nu mai este sub tensiune. 6ceasta deschide cnî - din circ.+ şieste scoasă de sub tensiune şi bobina contactorului -l. ?prirea se realizează prin acţionarea butonului deoprire S&.

    4. Comanda motoarelor electrice sincrone.

    /otoarele electrice sincrone au cosϕ 2 & şi turaţia n, sincronă cu a c"mpului în#"rtitor statoric.

    p f

    n 14

    =

    unde: f este frec#enţa reţelei0 p $ numărul perechilor de poliSchema electrică desfăşurată este dată în figura &&.&5.

    a acţionarea butonului de pornire S din circ. se închide circ. . anclanşează bobina contactoralui-l care închide contactele principale din circ.&. (/l este alimentat! şi închide cnd -l din circ. deautomenţinere. /otorul electric sincron /l, funcţionează în asincron. Pe arborele /l este montată maşinaelectrică $

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    10/15

    tensiune suficient de mare care să e;cite bobina releului ma;imal de tensiune - , care închide end - dincirc .). 3n acest moment anclanşează bobina contactorului - care deschide cnî - din circ. & şi închide cnd- din circi. Prin închiderea end - din circ.&. se realizează conectarea tensiunii continue la borneleînfăşurării de e;citaţie e;..

    9atorită interacţiunii dintre c"mpul de e;citaţie rotoric şi c"mpul în#"rtitor statoric se produce uncuplu electromagnetic corespunzător maşinii sincrone e;citate. Suprapunerea acestui cuplu peste cuplulasincron determină apariţia unor oscilaţii ale turaţiei, care fac ca rotorul să depăşească turaţia de sincronism

    pentru inter#ale scurte de timp. 9upă mai multe oscilaţii ale turaţiei în urul #alorii de sincronism, motorul sestabilizează la turaţia de sincronism.

    5. Comanda c controler

    3n figura &&. 4 este arătată schema electrică pentru comanda cu controler a unui motor electricasincron trifazat cu rotorul bobinat cu rezistenţe în circuitul rotoric.3niţial maneta controlerului este pe poziţia 4 şi motorul electric /l este oprit. a trecerea manetei pe poziţia& Bîn dreaptaB, se realizează pe controler legătura borna $ borna 6 şi borna 7 $ borna C . 9atorită legăturii borna $borna 6 se stabileşte circuitul : fază $ borna $ borna 6 $ inia de contact C $ borna D a/l (/l este alimentat de faza !. 9atorită legăturii borna 7 $ borna C se stabileşte circuitul: faza l$borna7 $ borna C $ C&$borna u (/l este alimentat de faza 3!. Se obser#ă că faza alimentează direct C şi

    din aceasta borna # (/l este alimentat de faza !. 7ezultă că /l este alimentat prin controler de fazele şi& şi direct de faza . egătura dintre C&, C , C şi înfăşurările statorice ale /l respecti# bornele u, #şi E se realizează prin intermediul pantografului P (culegător mobil! ce realizează alimentarea cu energieelectrică a /l de la partea fi;ă (linii de contact! la partea mobilă pe care este amplasat /&.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    11/15

    /otorul electric /l fiind alimentat de la cele trei borne u, # şi E porneşte cu toate treptele derezistenţe în circuitul rotoric. a trecerea manetei pe poziţia (dreapta! se efectuează legătura între bornelea şi 4 şi este scurtcircuitată rezistenţa 7l. Ca urmare #iteza de rotaţie a /l creşte. a trecerea manetei pe poziţia este scurtcircuitată 7 iar la trecerea pe poziţia ) este scurtcircuitată şi 7 . 6stfel estescurtcircuitată prima treaptă de rezistenţe 7&,7 ,7 . a trecerea manetei pe poziţia * se scurtcircuiteazătreapta de rezistenţe 7) ş.a.m.d. Pe măsura scurtcircuitării treptelor de rezistenţe motorului electric /l îicreşte #iteza iar c"nd a fost scurtcircuitată şi treapta de rezistenţe 71, /l funcţionează pe caracteristicanaturală. Pentru oprire, maneta este acţionată in#ers, respecti# de pe poziţia + către poziţia 4,

    Pentru pornire în sens in#ers se schimbă fazele şi & între ele prin cone;iunile realizate pecontroler, la acţionarea manetei de pe poziţia 4 pe poziţia + Bîn st"ngaB.Cu S& şi S sunt notate limitatoarele de cursă, C"nd /l se deplasează în dreapta, la capăt de cursă sedeschide S , /l răm"ne nealimentat şi se opreşte. a fel pentru deplasarea în st"nga la capăt de cursă sedeschide S& şi /& se opreşte. 7olul iui / este de electromagnet de fr"nă. C"nd nu este alimentat cu energieelectrică el fr"nează mecanic, mecanismul de deplasare.

    6. Pornirea motor l i asincron c rotor l 'o'inat& tiliz,nd cascada s 'sincronă

    6re la bază utilizarea con#ertizoarelor statice de frec#enţă. în figura &&. & este prezentat principiulde funcţionare.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    12/15

    a cascada subsincronă cu comutatoare 8).&8 din figura &&. & energia de alunecare a maşinii

    asincrone este con#ertită în energie de curent continuu prin intermediul unui redresor necomandabil, conectatla inelele colectoare şi trimisă înapoi în reţea prin intermediul unui in#ertor cu tiristoare.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    13/15

    ensiunea rotorică este redresată prin intermediul redresorului format din diodele cu siliciu #l...#1 şienergia de c.c. este recuperată în reţea prin redresorul comandabil cu tiristoare #+...#& , care funcţionează înregim de in#ertor (transformă c.c. în ca,!. >obina f din circuitul de c.c. ser#eşte la filtrare. Pentru a puteatransmite energia electrică din rotor în reţea (în loc să fie transformată în căldură prin rezistenţele de pornire7p!, între în#ertor şi reţea se introduce transformatorul de recuperare & care furnizează la ieşire energieelectrică la tensiunea reţelei.

    a punerea în funcţiune contactorul - este închis şi /l porneşte în asincron cu rezistenţele 7pconectate în circuitul rotoric.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    14/15

    Comanda a tomată a n i com$resor

    Compresorul intră în funcţiune c"nd presiunea dintr$un rezer#or, scade sub o #aloare minimă (min!impusă şi se opreşte c"nd presiunea creşte peste o #aloare ma;imă (/a;! impusă. Conform cu diagramamanometrului cu contacte electrice (regulator neliniar $ ieşirea pe contacte! din figura &&. ).

    C"nd presiunea măsurată de manometru / este cuprinsă între 4 şi min este închis un contact de tiplimitator bm iar c"nd presiunea este cuprinsă între /a; şi &44A este închis un contact de tip b/ .

    3n figura &&. * este dată schema electrică desfăşurată corespunzătoare comenzii automate a unuicompresor ce funcţionează în condiţiile prezentate.

    9acă presiunea scade sub minim (min! se închide contactul bm. 6ceasta produce închiderea circ. şianclanşează bobina releului 9l, care închide cnd 9l din circ.) (de automenţinere! şi cnd 9l din circ.*.închiderea cnd 9l din circ.* determină anclanşarea bobinei contactorului -l. Ca urmare se închid contactele principale din circi ale -l şi motorul electric /l ce antrenează compresorul C începe să funcţioneze.Presiunea din rezer#or creşte. C"nd a unge la #aloarea ma;imă (/a;! se închide contactul b/. Se închidecirc.1 şi anclanşează bobina releului 9 , care deschide cnî 9 din circ. , care întrerupe circ. şi prin aceastadeschiderea circ.* respecti# oprirea compresorului.

  • 8/20/2019 Comanda Automata Actionari Electrice

    15/15

    Comanda a tomată a nei sta3ii de idrofor=idroforul este un rezer#or cu apă şi o pernă de aer. Presiunea apei este realizată prin intermediul

    unei pompe iar presiunea pernei de aer prin intermediul unui compresor de aer.3n figura &&. 1 este prezentată schema electrică desfăşurată pentru comanda automată a unui hidrofor.

    Circuitele 3, simt pentru partea de forţă a pompei respecti# a compresorului. Circuitul este pentru protecţia la scurtcircuit a părţii de comandă. Circuitele )...% sunt pentru comanda pompei (-l! iar circ. 5...&& pentru comanda compresorului (- !.

    Presiunea apei este urmărită de un manometru cu contactele ulm şi F&/ sau presostat (fig.&l. +!.C"nd presiunea apei scade sub o anumită limită impusă, se închide contactul ulm. Ca urmare se închide circ.+

    şi anclanşează bobina releului 9l care închide cnd 9l din circ.1 ce pune sub tensiune circ.) şi ca atare,anclanşează bobina contactorului -l. Prin anclanşarea bobinei contactorului -l este închis circi şi pompa este pusă în funcţiune. Creşte presiunea apei. C"nd presiunea a unge la #aloarea ma;imă impusă se închidecontactulF&/ şi odată cu acesta circ.%. 6nclanşează bobina releului 9 care deschide cnî 9 din circ.) şimotorul electric ce antrenează pompa se opreşte.

    Presiunea aerului este urmărită de manometrul cu contactele um respecti# u / (sau un presostat!.C"nd presiunea aerului scade sub limita prestabilită se închide cnd um şi odată cu acesta circ.5 caredetermină anclanşarea bobinei contactorului - ce pune în funcţiune compresorul. Creşte presiunea perneide aer din hidrofor şi c"nd se a unge la #aloarea ma;imă prescrisă, se deschide cnî u/ din circ.5 şicompresorul se opreşte.

    Comanda manuală a pompei se realizează prin butoanele de pornire S şi oprire S& sau acompresorului prin intermediul butoanelor S) respecti#.S .

    Pentru păstrarea unui anumit raport intre ni#elul apei şi al aerului din hidrofor acesta se urmăreşte printr$o sticlă de ni#el şi se menţine prin comanda manuală sau8şi a compresorului.Se poate realiza şi o automatizare a staţiei de hidrofor în care să se coroboreze presiunea apei şi a ni#elului.