Схемы пуска и торможения двигателя

В настоящее время наиболее распространены трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Пуск и остановка таких двигателей при включении на полное напряжение сети осуществляются дистанционно при помощи магнитных пускателей.

Наиболее часто используется схема с одним пускателем и кнопками управления «Пуск» и «Стоп». Для того, чтобы обеспечить вращение вала двигателя в обе стороны используется схема с двумя пускателями (или с реверсивным пускателем) и тремя кнопками. Такая схема позволяет менять направление вращения вала двигателя «на ходу» без его предварительной остановки.

Схемы пуска двигателя

Электрический двигатель М питается от трехфазной сети переменного напряжения. Трехфазный автоматический выключатель QF предназначен для отключения схемы при коротком замыкании. Однофазный автоматический выключатель SF защищает цепи управления.

Основным элементом магнитного пускателя является контактор (мощное реле для коммутации больших токов) КМ. Его силовые контакты коммутируют три фазы, подходящие к электродвигателю. Кнопка SB1 («Пуск») предназначена для пуска двигателя, а кнопка SB2 («Стоп») — для остановки. Тепловые биметаллические реле KK1 и КК2 осуществляют отключение схемы при превышении тока, потребляемого электродвигателем.

Рис. 1. Схема пуска трехфазного асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя

При нажатии кнопки SB1 контактор КМ срабатывает и контактами KM.1, КМ.2, КМ.3 подключает электродвигатель к сети, а контактом КМ.4 блокирует кнопку (самоблокировка).

Для остановки электродвигателя достаточно нажать кнопку SB2, при этом контактор КМ отпускает и отключает электродвигатель.

Важным свойством магнитного пускателя является то, что при случайном пропадании напряжения в сети двигатель отключается, но восстановление напряжения в сети не приводит к самопроизвольному запуску двигателя, так как при отключении напряжения отпускает контактор КМ, и для повторного включения необходимо нажать кнопку SB1.

При неисправности установки, например, при заклинивании и остановке ротора двигателя, ток, потребляемый двигателем, возрастает в несколько раз, что приводит к срабатыванию тепловых реле, размыканию контактов KK1, КК2 и отключению установки. Возврат контактов КК в замкнутое состояние производится вручную после устранения неисправности.

Реверсивный магнитный пускатель позволяет не только запускать и останавливать электрический двигатель, но изменять направление вращения ротора. Для этого схема пускателя (рис. 2) содержит два комплекта контакторов и кнопок пуска.

Рис. 2. Схема пуска двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя

Контактор КМ1 и кнопка SB1 с самоблокировкой предназначены для включения двигателя в режиме «вперед», а контактор КМ2 и кнопка SB2 включают режим «назад». Для изменения направления вращения ротора трехфазного двигателя достаточно поменять местами любые две из трех фаз питающего напряжения, что и обеспечивается основными контактами контакторов.

Кнопка SB3 предназначена для остановки двигателя, контакты КМ 1.5 и КМ2.5 осуществляют взаимоблокировку, а тепловые реле КК1 и КК2 — защиту при превышении тока.

Включение двигателя на полное напряжение сети сопровождается большими пусковыми токами, что может быть недопустимо для сети ограниченной мощности.

Схема пуска электродвигателя с ограничением пускового тока (рис. 3) содержит резисторы R1, R2, R3, включенные последовательно с обмотками электродвигателя. Эти резисторы ограничивают ток в момент пуска при срабатывании контактора КМ после нажатия кнопки SB1. Одновременно с КМ при замыкании контакта КМ.5 срабатывает реле времени КТ.

Выдержка, осуществляемая реле времени, должна быть достаточной для разгона электродвигателя. По окончании времени выдержки замыкается контакт КТ, срабатывает реле К и своими контактами K.1, К.2, К.3 шунтирует пусковые резисторы. Процесс пуска завершен, на двигатель подается полное напряжение.

Рис. 3. Схема пуска двигателя с ограничением пускового тока

Далее будут рассмотрены две наиболее популярных схемы торможения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: схема динамического торможения и схема торможения противовключением.

Схемы торможения двигателя

После снятия напряжения с двигателя его ротор какое-то время продолжает вращаться за счет инерции. В ряде устройств, например, в подъемно-транспортных механизмах, требуется осуществлять принудительное торможение для уменьшения величины выбега. Динамическое торможение заключается в том, что после снятия переменного напряжения через обмотки электродвигателя пропускается постоянный ток.

Схема динамического торможения показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема динамического торможения двигателя

В схеме, помимо основного контактора КМ, присутствует реле К, включающее режим торможения. Поскольку реле и контактор не могут быть включены одновременно, применена схема взаимоблокировки (контакты КМ.5 и К.3).

При нажатии кнопки SB1 срабатывает контактор КМ, подает питание на двигатель (контакты КМ.1 КМ.2, КМ.3), блокирует кнопку (КМ.4) и блокирует реле К (КМ.5). Замыкание КМ.6 вызывает срабатывание реле времени КТ и замыкание контакта КТ без выдержки времени. Таким образом осуществляется пуск двигателя.

Для остановки двигателя следует нажать кнопку SB2. Контактор КМ отпускает, размыкаются контакты KM.1 — KM.3, отключая двигатель, замыкает контакт КМ.5, что вызывает срабатывание реле К. Контакты K.1 и К.2 замыкаются, подавая постоянный ток в обмотки. Происходит быстрое торможение.

При размыкании контакта КМ.6 реле времени КТ отпускает, начинается выдержка времени. Величина выдержки должна быть достаточна для полной остановки электродвигателя. По окончании выдержки времени контакт КТ размыкается, реле К отпускает и снимает постоянное напряжение с обмоток электродвигателя.

Наиболее эффективным способом торможения является реверсирование двигателя, когда сразу после снятия питания на электродвигатель подается напряжение, вызывающее появление встречного вращающего момента. Схема торможения противовключением приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схема торможения двигателя противовключением

Частота вращения ротора двигателя контролируется с помощью реле частоты вращения с контактом SR. Если частота вращения больше некоторого значения, контакт SR замкнут. При остановке двигателя контакт SR размыкается. Кроме контактора прямого включения KM1 схема содержит контактор для реверсирования КМ2.

При пуске двигателя срабатывает контактор KM1 и контактом КМ 1.5 разрывает цепь катушки КМ2. С достижением определенной частоты вращения замыкается контакт SR подготавливая цепь для включения реверса.

При останове двигателя контактор KM1 отпускает и замыкает контакт КМ1.5. В результате этого контактор КМ2 срабатывает и подает на электродвигатель реверсирующее напряжение для торможения. Снижение частоты вращения ротора вызывает размыкание SR, контактор КМ2 отпускает, торможение прекращается.

Схема управления магнитным пускателем с двух и трех мест

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

После публикации статьи про схему подключения магнитного пускателя мне очень часто стали приходить вопросы о том, как осуществить управление двигателем с двух или трех мест.

И не удивительно, ведь такая необходимость может возникнуть довольно часто, например, при управлении двигателем из двух разных помещений или в одном большом помещении, но с противоположных сторон или на разных уровнях высот, и т.п.

Вот я и решил написать об этом отдельную статью, чтобы вновь обратившимся с подобным вопросом каждый раз не объяснять, что и куда необходимо подключить, а просто давать ссылочку на эту статью, где все подробно разъяснено.

Итак, у нас имеется трехфазный электродвигатель, управляемый через контактор с помощью одного кнопочного поста. Как собрать подобную схему я очень подробно и досконально объяснял в статье про схему подключения магнитного пускателя — переходите по ссылочке и знакомьтесь.

Вот схема подключения магнитного пускателя через один кнопочный пост для приведенного выше примера:

Вот монтажный вариант этой схемы.

Будьте внимательны! Если у Вас линейное (межфазное) напряжение трехфазной цепи составляет не 220 (В), как в моем примере, а 380 (В), то схема будет выглядеть аналогично, только катушка пускателя должна быть на 380 (В), иначе она сгорит.

Также цепи управления можно подключить не с двух фаз, а с одной, т.е. использовать какую-нибудь одну фазу и ноль. В таком случае катушка контактора должна иметь номинал 220 (В).

Схема управления двигателем с двух мест

Я немного изменил предыдущую схему, установив для силовых цепей и цепей управления отдельные автоматические выключатели.

Для моего примера с маломощным двигателем это не было критической ошибкой, но если у Вас двигатель гораздо бОльшей мощности, то такой вариант будет не рациональным и в некоторых случаях даже не осуществимым, т.к. сечение проводов для цепей управления в таком случае должно быть равно сечению проводов силовых цепей.

Предположим, что силовые цепи и цепи управления подключены к одному автомату с номинальным током 32 (А). В таком случае они должны быть одного сечения, т.е. не менее 6 кв.мм по меди. А какой смысл для цепей управления использовать такое сечение?! Токи потребления там совсем мизерные (катушка, сигнальные лампы и т.п.).

А если двигатель будет защищен автоматом с номинальным током 100 (А)? Представьте тогда, какие сечения проводов необходимо будет применить для цепей управления. Да они просто напросто не влезут под клеммы катушек, кнопок, ламп и прочих устройств низковольтной автоматики.

Поэтому, гораздо правильнее будет — это установить отдельный автомат для цепей управления, например, 10 (А) и применить для монтажа цепей управления провода сечением не менее 1,5 кв.мм.

Теперь нам нужно в эту схему добавить еще один кнопочный пост управления. Возьму для примера пост ПКЕ 212-2У3 с двумя кнопками.

Как видите, в этом посту все кнопки имеют черный цвет. Я все же рекомендую для управления применять кнопочные посты, в которых одна из кнопок выделена красным цветом. Ей и присваивать обозначение «Стоп». Вот пример такого же поста ПКЕ 212-2У3, только с красной и черной кнопками. Согласитесь, что выглядит гораздо нагляднее.

Вся суть изменения схемы сводится к тому, что кнопки «Стоп» обоих кнопочных постов нам необходимо подключить последовательно, а кнопки «Пуск» («Вперед») параллельно.

Назовем кнопки у поста №1 «Пуск-1» и «Стоп-1», а у поста №2 — «Пуск-2» и «Стоп-2».

Теперь с клеммы (3) нормально-закрытого контакта кнопки «Стоп-1» (пост №1) делаем перемычку на клемму (4) нормально-закрытого контакта кнопки «Стоп-2» (пост №2).

Затем с клеммы (3) нормально-закрытого контакта кнопки «Стоп-2» (пост №2) делаем две перемычки. Одну перемычку на клемму (2) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-1» (пост №1).

А вторую перемычку на клемму (2) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-2» (пост №2).

И теперь осталось сделать еще одну перемычку с клеммы (1) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-2» (пост №2) на клемму (1) нормально-открытого контакта кнопки «Пуск-1» (пост №1). Таким образом мы подключили кнопки «Пуск-1» и «Пуск-2» параллельно друг другу.

Вот собранная схема и ее монтажный вариант.

Теперь управлять катушкой контактора, а также самим двигателем можно с любого ближайшего для Вас поста. Например, включить двигатель можно с поста №1, а отключить с поста №2, и наоборот.

О том, как собрать схему управления двигателем с двух мест и принцип ее работы предлагаю посмотреть в моем видеоролике:

Ошибки, которые могут возникнуть при подключении

Если перепутать, и подключить кнопки «Стоп» не последовательно друг с другом, а параллельно, то запустить двигатель можно будет с любого поста, а вот остановить его уже на вряд ли, т.к. в этом случае необходимо будет нажимать сразу обе кнопки «Стоп».

И наоборот, если кнопки «Стоп» собрать правильно (последовательно), а кнопки «Пуск» последовательно, то двигатель запустить не получится, т.к. в этом случае для запуска нужно будет нажимать одновременно две кнопки «Пуск».

Схема управления двигателем с трех мест

Если же Вам необходимо управлять двигателем с трех мест, то в схему добавится еще один кнопочный пост. А далее все аналогично: все три кнопки «Стоп» необходимо подключить последовательно, а все три кнопки «Пуск» параллельно друг другу.

Монтажный вариант схемы.

Если же Вам необходимо осуществлять реверсивный пуск асинхронного двигателя с нескольких мест, то смысл остается прежним, только в схему добавится, помимо кнопок «Стоп» и «Пуск» («Вперед»), еще одна кнопка «Назад», которую необходимо будет подключить параллельно кнопке «Назад» другого поста управления.

Рекомендую: на постах управления, помимо кнопок, выполнять световую индикацию наличия напряжения цепей управления («Сеть») и состояние двигателя («Движение вперед» и «Движение назад»), например, с помощью тех же светодиодных ламп СКЛ, про преимущества и недостатки которых я не так давно Вам подробно рассказывал. Примерно вот так это будет выглядеть. Согласитесь, что смотрится наглядно и интуитивно понятно, особенно когда двигатель и контактор находятся далеко от постов управления.

Как Вы уже догадались, количество кнопочных постов не ограничивается двумя или тремя, и управление двигателем можно осуществлять и с бОльшего числа мест — это все зависит от конкретных требований и условий рабочего места.

Кстати, вместо двигателя можно подключить любую нагрузку, например, освещение, но об этом я расскажу Вам в следующих своих статьях.