电动机自动启停控制原理

本文介绍用于自动启动、反转和停止带相位转子的感应电机和直流电机的继电器接触器方案。

考虑启动电阻的导通方案和控制它们的接触器KM3、KM4、KM5的触点，启动时 绕线转子感应电动机 (AD with f. R.) 和 自激直流电动机 DPT NV（图 1）。这些方案提供动态制动（图 1，a）和反向制动（图 1，b）。

当启动带相位转子的 DPT NV 或 IM 变阻器时，启动变阻器 R1、R2、R3 的各级交替闭合（短路）是使用接触器 KM3、KM4、KM5 的触点自动执行的，可以是通过三种方式控制：

• 通过计算使用时间继电器的时间间隔 dt1、dt2、dt3（图 2）（时间管理）；

• 通过监测电动机的速度或 电磁场 （速度控制）。通过变阻器直接连接的电压继电器或接触器用作 EMF 传感器；

• 使用电流传感器（电流继电器可调节返回电流等于 Imin），当电枢（转子）电流在启动过程中减小到 Imin 值时发出命令脉冲（电流控制原理）。

考虑直流电机 (DCM) 的机械特性（图 1）（对于感应电机 (IM)，如果使用机械特性的操作部分，则相同）在启动和停止期间，以及曲线速度、扭矩（电流）与时间的关系。

米。 1. 相转子感应电动机(a)和独立励磁直流电动机(b)的启动电阻接通方案

米。 2.启停特性(a)和DPT依赖关系(b)

启动电动机（触点 KM1 闭合（图 1））。

当施加电压时，电机中的电流（转矩）等于 I1（M1）（A 点），电机以启动电阻 (R1 + R2 + R3) 加速。

随着加速的进行，电流减小，在电流为 I2（B 点）时 R1 被短路，电流增加到值 I1（C 点），依此类推。

在 F 点，在电流 I2 下，启动变阻器的末级短路，电动机达到其自然特性（G 点）。加速度发生在（H 点）对应于电流 Ic（取决于负载）。如果B点没有短接R1，那么电机会加速到B'点并保持恒速。

动态制动（打开 KM1，关闭 KM7）直到电动机到达 K 点，该点对应于力矩（电流），其值取决于电阻 Rtd。

通过反向制动（KM1 打开，KM2 关闭），同时电动机到达点 L 并开始使用电阻（R1 + R2 + R3 + Rtp）非常快速地减速。

该特性的斜率和值与具有电阻 (R1 + R2 + R3 + Rtp) 的初始特性相同（平行）。

在N点，需要短路Rtp，电动机转到P点，向相反方向加速。如果 Rtp 在 N 点没有短路，那么电机将加速到 N' 点并以该速度运行。

启动DPT的自动控制方案

作为时间函数的控制（图 3） 大多数情况下，电磁时间继电器用作 EP 电路中的时间继电器。它们被设置为考虑预设时间延迟 dt1、dt2、……。每个时间继电器必须包括一个相应的电源接触器。

米。 3. DPT自动启动随时间变化的示意图

控制作为速度的函数（最常用于动态制动和反向制动）这种控制自动化原理涉及使用直接或间接控制电动机速度的继电器：对于直流电动机，测量电枢电动势，对于异步电动机和同步电动机，测量 EMF 或电流频率。

使用直接测量速度的设备（复杂设备上的速度控制继电器 (RCC)）会使安装和控制电路变得复杂。RKS更常用于制动控制，以在接近零的速度下将电动机与电网断开。间接方法更常用。

在恒定磁通量下，DPT 的电枢电动势与速度成正比。因此，电压继电器线圈可以直接连接到电枢端子。然而，电枢端电压 Uy 与 Eya 的不同之处在于电枢绕组两端的电压降大小。

在这种情况下，有两种可能的选择：

• 使用电压继电器 KV，可以调整到不同的启动电压（图 4，a）；
• 使用通过启动电阻器连接的 KM 接触器（图 4，b）。 KV1、KV2 的闭合触点将电源电压传递给电源接触器 KM2、KM3 的线圈。

米。 4. 使用电压继电器 (a) 和接触器 (b) 作为 DCS 连接 DPT 的供电电路

米。 5. 电路 (a) 和控制电路 (b) 具有速度相关启动自动化的 DPT。虚线表示用电压继电器KV1、KV2测电压时的电路。

控制在当前函数中。这种控制原理是使用欠电流继电器实现的，当电流达到值 I1 时，它会打开电源接触器（图 6，b）。它最常用于在磁通量减弱的情况下启动以提高速度。

米。 6. 接线图 (a) 和 Ф 的相关性，Ia = f (t) (b) 启动直流电机时取决于电流

当浪涌电流（Rp2 短路）时，KA 继电器通电，通过 KA 触点向线圈 KM4 供电。当电枢电流减小到反向电流时，接触器KM4闭合，磁通量减小（Rreg引入LOB励磁绕组回路）。在这种情况下，电枢电流开始增加（电枢电流的变化率高于磁通量的变化率）。

当在 t1 点达到 Iya = Iav 时，继电器 KA 和 KM4 被激活并且 Rreg 被操纵。增加通量和减少 Ia 的过程将在时间 t2 开始，此时航天器和 KM4 关闭。通过所有这些换向，M > Ms 并且电动机将加速。当磁通量的大小接近励磁线圈回路中引入电阻Rreg所确定的设定值时，启动过程结束，在下一次断开KA、KM4时，电枢电流未达到Iav（点 ti)。这种控制原理称为振动。

DPT制动控制自动化

在这种情况下，适用与启动自动化相同的原则。这些电路的目的是在速度等于或接近于零时断开电动机与网络的连接。使用时间或速度的原理，通过动态制动最容易解决这个问题（图 7）。

米。 7. 电气电路（a）和控制电路（b）能耗制动

启动时，我们按下SB2，电压供给线圈KM1，同时：操作按钮SB2（KM1.2），电压加到电机的电枢（KM1.1），供电电路KV（ KM1.3) 打开。

停机时，我们按下SB1，电枢断开网络，KM1.3闭合，KV继电器动作（因为在停机的瞬间，它约等于Uc，随转速降低而减小）。电压提供给线圈 KM2，RT 连接到电机的电枢。当角速度接近零时，KV继电器衔铁消失，KM2断电，RT截止。该电路中的KV继电器必须具有尽可能低的反馈系数，因为只有这样才能实现制动到最小速度。

当电机反转时，使用反向开关制动，控制电路的工作是在给出反转命令时引入一个额外的电阻级，并在电机速度接近零时将其旁路。大多数情况下，出于这些目的，控制被用作速度的函数（图 8）。

米。 8.反向DPT制动的电气电路(a)、控制电路(b)和制动特性(c)

考虑一个没有启动自动化块的电路。让电动机自然“向前”运行（包括 KM1，不考虑加速度）。

按下 SB3 按钮关闭 KM1 并打开 KM2。施加到电枢的电压的极性被反转。触点 KM1 和 KM3 断开，阻抗被引入电枢电路。出现浪涌电流，电机移动到特性 2，据此进行制动。在速度接近零时，继电器 KV1 和接触器 KM3 应接通。操纵 Rpr 阶段，并根据特性 3 沿相反方向开始加速。

感应电机 (IM) 控制电路的特性

1、感应速度控制（RKS）继电器常用于控制制动（尤其是倒车）。

2.对于带绕线转子的IM，使用KV电压继电器，由不同的转子电动势值触发（图9）。这些继电器通过整流器导通，排除转子电流频率对继电器本身线圈感应电阻的影响（XL变化和Iav、Uav变化），降低回流系数，增加操作的可靠性。

米。 9.反向降压方案

工作原理：在电动机转子的高角速度下，在其绕组中感应的电动势很小，因为 E2s = E2k · s，并且滑差 s 可以忽略不计 (3–10%)。 KV 继电器电压不足以拉动其衔铁。反之（KM1 打开，KM2 关闭），定子中磁场的旋转方向相反。 KV继电器动作，打开KMP和KMT接触器的供电电路，启动Rп和制动Rп电阻引入转子电路。在速度接近零时，KV继电器断开，KMT闭合，电机反方向加速。