6. Аппаратура и схемы управления электроприводами.

6.1 Общие принципы построения схем управления

Схемы автоматического управления электроприводами выполняют следующие основные функции: пуск двигателей в ход, регулирование частоты вращения, реверсирование, торможение, защиту двигателей и приводимых механизмов от различных перегрузок и аварийных режимов, сигнализацию о состоянии рабочих частей машины, осуществление определенной последовательности операций, автоматическое поддержание постоянства скорости или других параметров электропривода, синхронизацию движения отдельных органов производственных механизмов, слежение за определенными и случайными сигналами, подаваемыми на вход схемы.

Сочетание тех или иных функций в одной схеме зависит от технологических требований, предъявляемых к исполнительному механизму, от принятой системы электропривода и от степени автоматизации управления. Чем разнообразнее, сложнее требования, предъявляемые к системе, и чем выше степень автоматизации, тем сложнее, как правило, схемы автоматического управления.

Как и ко всякому устройству, к схемам управления электроприводами предъявляются определенные требования. Схема управления должна как можно более полно удовлетворять заданному технологическому режиму работы и обеспечивать выполнение всех технических требований, предъявляемых к данному производственному механизму или объекту и его электроприводу. Так, большая часть автоматизированных схем управления должна обеспечить надлежащее протекание процессов пуска, реверса, торможения и обязательную защиту при аварийных режимах. В более сложных случаях предъявляются дополнительные требования по обеспечению взаимной координации движений отдельных узлов производственного механизма, дополнительной автоматизации, точного поддержания регулируемых величин и др. Чтобы выполнить указанные требования, необходимо правильно выбрать и использовать отдельные элементы, а также составить схему управления.

Схема управления не должна быть сложной. Наиболее простой можно считать такую схему, которая позволяет выполнить технологическое задание при наименьшем количестве простых элементов, аппаратуры и других устройств.

Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности работает в очень тяжелых условиях. Большая часть установок устанавливается снаружи и имеет лишь легкие укрытия. Частый демонтаж, монтаж и транспортировка, во время которых электрооборудование подвергается ударам и воздействию влаги, приводят к выходу его из строя. Поэтому основное требование к схемам управления является их надежность, определяемая надежностью работы применяемых электрических машин, аппаратов и других элементов. Надежность достигается путем использования правильно выбранных машин, аппаратов других устройств, обладающих достаточной прочностью и долговечностью, легко переносящих возникающие в работе перегрузки в определенных пределах и допускающих необходимое число включений и отключений.

Вместе с тем надежность схемы в большой степени зависит от ее сложности. Чем проще схема управления и чем меньше в ней цепей блокировок с большим числом контактов, тем больше вероятность ее надежной работы.

В зависимости от назначения к устройствам управления могут предъявляться те или иные требования относительно их массы, габаритов и стоимости. Однако стремление к снижению массы устройства управления может противоречить требованиям надежности, поэтому в каждом конкретном случае рассматривают несколько вариантов схемы управления и выбирают вариант, обеспечивающий максимальную производительность установки при минимуме затрат.

Электроустановки нефтяной и газовой промышленности являются источниками повышенной опасности в отношении поражения обслуживающего персонала током. Вместе с тем они могут быть причиной взрывов и пожаров. Поэтому обычно цепи управления питают пониженным напряжением 24, 36, 110, 127 В; в схемах предусматривают применение аппаратов, обеспечивающих полное отключение электрических машин при остановках привода. Там, где это необходимо, предусматривают световую или звуковую сигнализацию, предупреждающую об опасности или сигнализирующую о состоянии работы отдельных узлов и механизмов схемы. Обычно станции и пульты управления стремятся разместить вдали от устья скважин, резервуаров и других мест, в которых может образоваться опасное скопление горючих и взрывчатых газов. Если этого недостаточно, то аппаратуру управления монтируют в отдельных помещениях, продуваемых чистым воздухом.

В схемах автоматического управления электроприводами применяют в различных сочетаниях электрические машины, контакторы и реле сопротивления, кнопочные станции, магнитные пускатели, командоконтроллеры, путевые и конечные выключатели, разнообразную аппаратуру защиты и другие устройства. Все это оборудование называется элементами электрических схем и изображается при помощи графических условных обозначений.

В схемах управления все обозначения элементов изображаются в их нормальном положении.

Электрические машины и аппараты, входящие в автоматизированную систему, их части и элементы соединяют в электрическую схему.

В электрических схемах различают силовые (или главные) цепи и цепи управления (или вспомогательные).

Главной цепью называют электрическую цепь, назначением которой является подача электрической энергии для преобразования ее в механическую или в электрическую энергию других параметров или в какой-либо другой вид энергии. Цепью управления называется электрическая цепь, состоящая из различных соединений катушек и контактов реле, контакторов и других аппаратов управления, позволяющая осуществлять управление главной цепью.

К главным цепям относятся цепи двигателей, генераторов, электромагнитов и резисторов, включаемых в эти цепи. Главные цепи, а также элементы, находящиеся в этих цепях, вычерчивают более толстыми линиями, чем цепи управления и находящиеся в них элементы.

К цепям управления относятся все остальные цепи схемы, обычно содержащие катушки контакторов и реле, вспомогательные контакты контакторов, различные элементы автоматики, контакты реле и других аппаратов управления. К цепям управления относятся также цепи сигнализации и цепи возбуждения электрических машин.

На рис. 6.1 показана принципиальная схема пуска асинхронного двигателя, на которой четко выделены силовая цепь, цепи управления и сигнализации.

Рис. 6.1. Принципиальная схема пуска асинхронного двигателя:

Д — двигатель; Л— линейный контактор; «Пуск» и «Стоп»—кнопки управления; ЛК

и ЛЗ — красная и зеленая сигнальные лампы