Блокировочные цепи в схемах управления электроприводами

Высокая степень автоматизации производственных процессов, наличие крупных технологических комплексов в различных отраслях промышленности требуют от схем управления электроприводами большой надежности в работе, оперативности, предотвращения неправильной последовательности включения двигателей различных механизмов, исключения перехода механизмов за пределы рабочей зоны и т. д. Указанные требования выполняются в системах управления различными блокировочными средствами, число которых связано с количеством различного рода производственных механизмов, электроприводов и выполняемыми ими функциями.
Наиболее простой блокировочной связью является схема управления контактором К, приведенная на рис. 7.7. Схема включения и отключения контактора осуществляется кнопочной станцией, состоящей из двух кнопок S1 и S2. Пусковая кнопка блокируется замыкающим контактом /С, который после включения контактора дает возможность прекратить воздействие на кнопку. Катушка контактора питается через собственный контакт К и остается при этом подключенной к сети до нажатия на кнопку S2. Торможение и реверсирование многих двигателей осуществляется путем переключения реверсирующих контакторов. При этом необходимо, чтобы блокировочные устройства исключали возможность одновременного включения двух контакторов, приводящего к короткому замыканию в главной цепи двигателя.
В схеме рис. 7.8,а предусмотрена механическая блокировка посредством сдвоенных кнопок SJ и S2. При такой блокировке, если двигатель работал с включенным контактором Кв, то для изменения направления вращения необходимо нажать кнопку S2\ при этом катушка контактора Кв потеряет питание, а затем уже включится контактор Кн. Недостатком схемы, ограничивающим ее применение, является то, что в случае приваривания контактов одного из контакторов возможно включение второго реверсирующего контактора. В схеме рис. 7.8,6 в качестве блокировочных .используются размыкающие контакты Кв и /(„. Когда включен контактор Кв, невозможно включить контактор Кв, так как размыкающий контакт В в цепи его катушки открыт.
Указанные блокировочные связи применяются также при торможении и реверсировании двигателей постоянного тока, динамическом торможении асинхронных двигателей и I других случаях, когда одновременное включение двух и более контакторов должно быть исключено.
В схемах управления двигателями широко применяется блокировка от самопроизвольного пуска двигателей при снижении напряжения в сети и последующем его восстановлении. Блокировка производится посредством реле напряжения Ки, одна из наиболее распространенных схем включения которого приведена на рис. 7.9. Катушка реле Ки в нулевом положении рукоятки командоконтроллера находится под напряжением, так как закрыт контакт S; контакт реле напряжения при этом также закрыт. При переводе рукоятки командоконтроллера в любое следующее положение его контакт 5 открывается и катушка Ки получает питание через собственный контакт. Вся остальная аппаратура управления подключается к проводам /, 2 и получает питание также через замыкающий контакт Ки-
В тех случаях, когда напряжение в сети понижается или исчезает, а также при срабатывании максимальной защиты катушка реле напряжения оказывается без питания й открывает свой контакт в цепи управления. Повторное включение двигателя в работу возможно только после установки рукоятки командоконтроллера в нулевое положение, что предохраняет двигатель от самопроизвольного пуска с выведенными пусковыми сопротивлениями. Очень часто эту блокировку называют нулевой.
В управлении электроприводами различных механизмов многие схемы включают в себя блокировку, предотвращающую переход механизма через рабочую зону. Это осуществляется чаще всего конечными или путевыми выключателями. Характерным примером такой блокировки является ограничение выхода кареток электродов моста или тележки крана за допустимые пределы.
Для ограничения выхода механизма за пределы рабочей зоны в цепи управления контакторов Кв и Кв введены соответственно конечные выключатели SB и SH. Если включен контактор Кв, то при подходе механизма к границе рабочей зоны специальная планка воздействует на рычаг конечного выключателя 5В, установленного в конце этой зоны, который откроет свой размыкающий контакт и прервет питание катушки контактора Кв- Это приведет 72 к остановке двигателя. Аналогично работает и выключатель 5Н при движении механизма назад.
В подъемных механизмах ограничение хода подъемного устройства вверх также производится конечным выключателем, работа которого соответствует работе выключателя SB-
Характерной для двигателей конвейеров является блокировка, приведенная на рис. 7.11. По технологическим условиям конвейер Т2 может включаться и работать только при включенном конвейере 77. Соответственно контактор К2 двигателя второго конвейера может находиться во включенном состоянии только при включенном контакторе К1 двигателя первого конвейера, так как в его цепи находится замыкающий контакт К1. Подобная блокировка осуществляется часто для целого комплекса конвейеров и является весьма надежной для предотвращения завалов линий продукцией при выходе из строя одного из механизмов.
На рис. 7.12 приведена схема управления участком АО-точно транспортной системы рис. 1.11. С целью предотвращения завалов на линии запуск таких систем ведется в обратной последовательности: первым запускается механизм, завершающий технологический процесс, затем предшествующий ему и т. д.; последними запускаются механизмы в начале технологической линии. Схема рис. 7.12 позволяет избирать режим управления: ручной при повороте универсального переключателя S вправо в положение Р\ автоматический при повороте S влево в положение А. При этом замыкается соответствующее промежуточное реле ручного Кр или автоматического Ка управления, контакты которых позволяют питать цепи контакторов включающих двигатели М4—Ml соответственно по цепям, аналогичным силовой цепи схемы рис. 7.14. Схема рис. 7.12 построена таким образом, что ни в ручном, ни в автоматическом режиме включение двигателя любого предшествующего по линии механизма будет невозможно до тех пор, пока не включится двигатель следующего по линии за ним механизма. В ручном режиме управления включение и отключение механизмов производятся кнопками S1—S8, расположенными у механизмов. В автоматическом режиме запуск и остановка подобных систем производятся из специальных диспетчерских станций кнопками Я и Sa2. В поточно-транспортных системах обычно предусматривается система сигнализации об избранном режиме работы — лампы Еа или £р, о состоянии всей схемы — включены или выключены механизмы — лампы Е4—Е1 соответственно.
В некоторых случаях, особенно в схемах автоматизированного управления нескольких конвейеров, необходимо производить автоматическое включение двигателя конвейера Т2 с выдержкой времени после включения конвейера 77. Для этой цели в цепь катушки контактора К2 введен контакт пристроенного к контактору К1 реле времени.
В приводах ЭТУ часто возникает необходимость во избежание аварийных ситуаций или несчастных случаев включать один из приводов только после комплекса мероприятий. При этом блокировочные цепи могут включать в себя различные функциональные элементы: путевые и конечные выключатели для ограничения областей перемещения подвижных частей установок; электро-контактные манометры, струйные реле для контроля за требуемыми значениями давлений в рабочих пространствах печей, подачей воды, ходом технологического процесса; промежуточные электромагнитные реле и контакторы, которые служат для размножения блокировочных сигналов или применяемые при слабой коммутационной способности первичных элементов блокировок. В общем случае схема управления приводом и схема контроля за положением элементов печей и ходом технологического процесса могут получать напряжение отдельно.
Рассмотрим принципиальную схему управления приводом вращения ванны дуговой сталеплавильной печи. Технологическая необходимость вращения ванны состоит в том, что в период расплавления шихты происходит про-плавление глубоких колодцев в шихте, что приводит к замедлению процесса расплавления. Для его ускорения ванну печи поворачивают относительно оси на 40° влево и вправо и в каждом из крайних положений производят проплавление новых колодцев, что в конечном итоге приводит к обвалу шихты в печи и ускорению наиболее тяжелого с энергетической точки зрения режима расплавления шихты. Требований к регулированию скорости привода в этом случае не предъявляется, поэтому в основу схемы управления может быть положена схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с реверсирующим магнитным пускателем (см. рис. 7.8) со всеми присущими ей блокировками.
Но в схеме управления приводом вращения ванны дуговой сталеплавильной печи следует предусмотреть блокировки, обеспечивающие остановку двигателя в крайних фиксированных положениях, а также запрещающие вращение ванны, если не поднят свод печи и не вынуты электроды из печи, во избежание повреждения оборудования. Такие требования удовлетворяются схемами рис. 7.13,а, б.
При поднятых электродах и своде замыкающие контакты конечных выключателей S1—S3 и S4 замкнуты, включены контакты К1—К4 в цепи катушки реле К (рис. 7.13,а). Контакты реле К включены в схему управления приводом вращения ванны (рис. 7.13,6), разрешая включать кнопками SB и 5Н питание катушек магнитных пускателей Кв и К», т. е. подключить двигатель вращения ванны вправо или влево. Отключение двигателя происходит в любом промежуточном положении ванны кнопкой 5 или при полном повороте ванны в крайнее левое или правое положение конечными выключателями Sa и 5П. Включающие кнопки S„ или 5„ при выводе ванны печи из нейтрального положения шунтируются размыкающим контактом Ко и последовательно включенными с ним контактами Кв или Кн- Возврат ванны в нейтральное положение слева или справа фиксируется замыканием контакта конечного выключателя Ко-
При этом включается промежуточное реле К0, разрывая цепь, шунтирующую кнопку SB или рЦ
В схеме рис. 7.13,6 предусматривается световая сигнализация о разрешении поворота ванны печи, т. е., когда свод и электроды подняты, загорается белая лампа Н
Отметим, что в приводе поворота ванны печи предусмотрено наложение на вал приводного двигателя электромагнитного тормоза ЭМТ для повышения точности остановки механизма. Такое решение широко распространено для многих приводов ЭТУ.