Блок схема асинхронного двигателя

Блок-схема

Блок-схема — распространённый тип схем (графических моделей), описывающих алгоритмы или процессы, в которых отдельные шаги изображаются в виде блоков различной формы, соединённых между собой линиями, указывающими направление последовательности.

Содержание

• 1 Основные элементы схем алгоритма
  • 1.1 Действие
  • 1.2 Данные (ввод-вывод)
  • 1.3 Предопределённый процесс (функция)
  • 1.4 Вопрос (условие или решение)
  • 1.5 Ограничитель
  • 1.6 Цикл
    • 1.6.1 Пример блок-схемы расчёта факториала с использованием цикла
    • 1.6.2 Пример вложенных циклов
  • 1.7 Соединитель
    • 1.7.1 Разделение алгоритма на две части с использованием соединителей
  • 1.8 Комментарий
  • 1.9 Параллельные действия
• 2 Представление алгоритмов в виде графов
• 3 Критика
• 4 Примечания

Основные элементы схем алгоритма [ править | править код ]

При начертании элементов рекомендуется придерживаться строгих размеров, определяемых двумя значениями a и b . Значение a выбирается из ряда 15, 20, 25.. мм, b рассчитывается из соотношения 2⋅a = 3⋅b . Определение размеров несёт рекомендательный характер, однако, при соблюдении выполнения размеров блок-схемы имеют более аккуратный вид.

Действие [ править | править код ]

Символ отображает функцию обработки данных любого вида (выполнение определённой операции или группы операций, приводящее к изменению значения, формы или размещения информации или к определению, по которому из нескольких направлений потока следует двигаться).

Данные (ввод-вывод) [ править | править код ]

Символ отображает данные, носитель данных не определён.

Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных (для указания типа носителя данных используются специфические символы).

Предопределённый процесс (функция) [ править | править код ]

Символ отображает предопределённый процесс, состоящий из одной или нескольких операций или шагов программы, которые определены в другом месте (в подпрограмме, модуле). Например, в программировании − вызов процедуры или функции.

Вопрос (условие или решение) [ править | править код ]

Символ отображает решение или функцию переключательного типа, имеющую один вход и ряд альтернативных выходов, один и только один из которых может быть активизирован после вычисления условий, определённых внутри этого символа. Соответствующие результаты вычисления могут быть записаны по соседству с линиями, отображающими эти пути.

Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определённых внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три, то обычно каждый выход обозначается линией, выходящей из оставшихся вершин (боковых и нижней). Если выходов больше трёх, то их следует показывать одной линией, выходящей из вершины (чаще нижней) элемента, которая затем разветвляется. Соответствующие результаты вычислений могут записываться рядом с линиями, отображающими эти пути. Примеры решения: в общем случае — сравнение (три выхода: > , , = ); в программировании — условные операторы if (два выхода: true , false ) и case (множество выходов).

Ограничитель [ править | править код ]

Символ отображает вход из внешней среды и выход во внешнюю среду (начало или конец схемы программы, внешнее использование и источник или пункт назначения данных).

На практике имеют смысл следующие описания ограничителей: начало/конец, запуск/останов, перезапуск (подразумевает перезапуск данной блок-схемы), ошибка (подразумевает завершение алгоритма с ошибкой), исключение (подразумевает исполнение программного исключения)

Цикл [ править | править код ]

Символ, состоящий из двух частей, отображает начало и конец цикла. Обе части символа имеют один и тот же идентификатор. Условия для инициализации, приращения, завершения и т. д. помещаются внутри символа в начале или в конце в зависимости от расположения операции, проверяющей условие.

Пример блок-схемы расчёта факториала с использованием цикла [ править | править код ]

Пример вложенных циклов [ править | править код ]

Соединитель [ править | править код ]

Символ отображает выход в часть схемы и вход из другой части этой схемы и используется для обрыва линии и продолжения её в другом месте. Соответствующие символы-соединители должны содержать одно и то же уникальное обозначение.

Разделение алгоритма на две части с использованием соединителей [ править | править код ]

Комментарий [ править | править код ]

Символ используют для добавления описательных комментариев или пояснительных записей в целях объяснения или примечаний. Пунктирные линии в символе комментария связаны с соответствующим символом или могут обводить группу символов. Текст комментариев или примечаний должен быть помещён около ограничивающей фигуры.

Также символ комментария следует использовать в тех случаях, когда объём текста, помещаемого внутри некоего символа (например, символ процесса, символ данных и др.), превышает размер самого этого символа. Комментарии используют совместно с терминаторами для описания входных аргументов алгоритма при описании функций

Параллельные действия [ править | править код ]

Символ представляется двумя параллельными линиями, отображает синхронизацию двух или более параллельных операций. В случае входа нескольких операций в параллельные линии, выполнение алгоритма будет продолжено только в случае окончания всех входящих процессов.

Параллельные действия могут быть использованы для асинхронных процессов или для процессов, последовательность которых не важна. В представленном примере стоит обратить внимание, что созданные в одних параллельных линиях процессы не обязаны также параллельно заканчиваться.

Описание других элементов схем можно найти в соответствующих ГОСТ [1] . Среди элементов существуют:

• Запоминаемые данные
• Документ
• Ручной ввод
• Карта
• Дисплей
• Передача управления
• Альтернативная связь между двумя или более символами
• и др.

Представление алгоритмов в виде графов [ править | править код ]

Порядок выполнения действий задаётся путём соединения вершин дугами, что позволяет рассматривать блок-схемы не только как наглядную интерпретацию алгоритма, удобную для восприятия человеком, но и как ориентированный граф (т. н. граф-схема алгоритма, ГСА). Подобное представление алгоритмов используется при построении систем логического управления, реализующих заданные управляющие алгоритмы, в задачах распараллеливания вычислений и так далее

Критика [ править | править код ]

Распространённой и ошибочной практикой является попытка использования блок-схем для иллюстрации алгоритма на низком уровне (на уровне кода) — то есть попытка вписывать в блоки схемы фрагменты кода на каком-либо искусственном языке. Такой подход применим только к программам, организованным согласно структурному подходу, и не может отразить, к примеру, алгоритм, который реализуется во взаимодействии абстракций при объектно-ориентированном подходе. Для целей описания алгоритмов, взаимодействия частей системы и иллюстрации многих других сопутствующих вещей существует нотация UML [ источник не указан 334 дня ] .

Схемы управления асинхронным двигателем в формате dwg

В данной статье речь пойдет о схемах управления асинхронным двигателем (АД). В настоящее время существуют три наиболее часто используемые схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором:

• схема управления нереверсивным двигателем – «прямой пуск»;
• схема реверсивного управления двигателем;
• схема управления двигателем «звезда-треугольник».

В конце данной статьи, вы сможете скачать данные схемы выполненные в программе AutoCad в формате dwg.

Схема управления нереверсивным двигателем – «прямой пуск»

Данная схема состоит из следующих устройств:

автоматический трехполюсный выключатель – QF1 (защита цепей питания двигателя

380В);

При нажатии кнопки SB2 «ПУСК» подается напряжение на катушку контактора КМ1. Контактор срабатывает и своими силовыми контактами подключает к сети 380В асинхронный двигатель. При этом своими контактами 14-13 шунтирует кнопку SB2, делается это для того, чтобы катушка контактора была постоянно под напряжением и он не отключался при отпускании кнопки SB2.

Отключение двигателя происходит нажатием кнопки SB1 «СТОП». Для защиты от перегрузки двигателя применяется тепловое реле КК1, в случае перегрузки двигателя, контакты 96-95 реле КК1 размыкаются снимая напряжение с катушки контактора КМ1.

Схема реверсивного управления двигателем

Отличие данной схемы от предыдущей схемы в том, что изменяя порядок чередования фаз на статоре двигателя, мы изменяем направление вращения ротора двигателя «Вправо» — «Влево».

При нажатии кнопки SB2 «Открыть» (в данном примере схема используется для управления реверсивной задвижкой) срабатывает контактор КМ1 и ротор двигателя вращается в одну сторону при этом задвижка открывается. В этом случае порядок чередования – А, В, С.

Что бы ротор двигателя вращался в другую сторону, нужно сначала нажать кнопку SB1 «СТОП» и лишь потом нажать кнопку SB3 «Закрыть», в результате сработает контактор КМ2 и ротор двигателя вращается в обратную сторону при этом задвижка закрывается. Порядок чередования фаз – С, В, А.

Во избежание короткого замыкания при одновременном нажатии кнопок SB2 и SB3 используются нормально-закрытые контакты 22-21 контакторов КМ1 и КМ2 и таким образом исключается возможность включения одного контактора пока не обесточится другой.

Схема управления двигателем «звезда-треугольник»

Данная схема применяется когда нужно уменьшить пусковой ток двигателя, в основном она используется для двигателей большой мощности.

В момент пуска, обмотки статора двигателя соединены в «звезду», после того как двигатель разогнался, происходит переключение обмоток статора со «звезды» на «треугольник».

Подробно об изменении мощности при схеме соединении двигателя звезда-треугольник рассмотрено в статье: «Расчет мощности двигателя при схеме соединения звезда-треугольник».

При нажатии кнопки SB2 «ПУСК» подается напряжение на катушку реле времени КТ1, контактора КМ1 и промежуточного реле KL1. Реле KL1 добавлено в схему в связи с тем, что у реле времени есть только одна группа блок-контактов, если же у Вашего реле времени есть дополнительная группа блок-контактов, реле KL1 – не используется. Не много забегая вперед, в архиве вы сможете найти схему управления двигателем «звезда-треугольник» без промежуточного реле KL1.

После того как сработало реле KL1 мгновенно замыкаются его контакты 11-14 и через нормально закрытые контакты 22-21 контактора КМ2 срабатывает контактор КМ3. При этом контакты 21-22 реле KL1 размыкаются, тем самым выполняется блокировка от одновременного включения контакторов КМ3 и КМ2.

Когда контактор КМ3 сработал, он своими силовыми контактами соединяет обмотку статора двигателя «звездой».

После того как двигатель разогнался при пониженном напряжении, контакты реле времени КТ1 11-12 разомкнутся, тем самым сняв напряжение с катушки реле KL1, в это время контакты реле KL1 11-14 размыкают цепь включения контактора КМ3, а в цепи включения контактора КМ2 замыкаются, и если контакты 21-22 контактора КМ3 замкнуты, то включается контактор КМ2.

После этого контактор КМ2 своими силовыми контактами соединяет обмотку статора двигателя «треугольником».

На этом процесс подключения двигателя к сети

380 В – заканчивается.

В архиве вы сможете найти следующие схемы в формате dwg:

• схема управления нереверсивным двигателем – «прямой пуск»
• схема реверсивного управления двигателем
• схема управления двигателем «звезда-треугольник» с реле времени и промежуточным реле
• схема управления двигателем «звезда-треугольник» с реле времени

Блок схема асинхронного двигателя

Тема: «Обобщенная структурная модель асинхронного электродвигателя»

Асинхронный двигатель (АД) является наиболее массовым электродвигателем, благодаря конструктивной простоте широко применяемым в современных электромеханических системах.

Для построения структурных моделей АД в большинстве случаев используется математическое описание динамических процессов в обобщенной электрической машине. Такое описание для плоской ортогональной системы координат u,v, вращающихся с произвольной скоростью , получено в предыдущих лекциях и содержит в своем составе

дифференциальные уравнения электрического равновесия напряжений в обмотках статора и ротора машины:

уравнения для потокосцеплений:

уравнения для электромагнитного момента:

уравнения движения механической части электропривода, которое в простейшем случае имеет следующий вид:

Очевидно, что для построения структурной модели АД необходимо выбрать значение скорости вращения системы координат , из уравнений (5.1) с помощью выражений (5.2) исключить зависимые переменные и выбрать необходимое уравнение вычисления электромагнитного момента. Таким образом, в общем виде структурная модель асинхронного электродвигателя на функциональном уровне может быть представлена с помощью трех функциональных блоков, схема соединения которых приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема обобщенной структурной модели АД

Здесь в функциональном блоке ЕМР на основании вводимых со стороны источника питания напряжений статора U_1u, U_1v и ротора U_2u, U_2v, а также электрической скорости ротора осуществляется вычисление мгновенных значений четырех составляющих вектора. Возможны следующие варианты компонент вектора :

Функциональный блок М предназначен для вычисления мгновенных значений электромагнитного момента М. Внутреннее представление этого блока определяется выбранным вариантом компонент вектора .

Внутреннее представление функционального блока MHN не зависит от выбранной системы координат. В простейшем случае, схема этого представления, построенная на основании (5.4), приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Внутреннее представление функционального блока MHN

В большинстве практических случаев в асинхронном электродвигателе напряжение подводится только к обмоткам статора, а обмотки ротора замыкаются. Поэтому функциональный блок ЕМР имеет, как правило, три входа:

.

Для имитации работы АД от трехфазной сети переменного напряжения необходимо построить модель этой сети и преобразовать трехфазную систему напряжений к двухфазной модели.

В этих целях используем два функциональных блока Сеть_3ф и X_ALB, схема соединения которых приведена на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Структурная модель формирования эквивалентной двухфазной сети

Функциональный блок Сеть_3ф, внутреннее представление которого приведено на рис. 5.4, формирует трехфазную систему напряжений промышленной частоты

Рис. 5.4. Внутренне представление блока Сеть_3ф.

приведены на рис 5.5.

Рис. 5.5. Диаграммы напряжений .

Функциональный блок X_ALB, внутреннее представление которого приведено на рис. 5.6, осуществляет линейное преобразование напряжений

в двухфазной неподвижной в пространстве системе координат .

Рис. 5.6. Внутренне представление функционального блока X_ALB, осуществляющего преобразование трехфазных переменных к двухфазным.

приведены на рис 5.7

Рис. 5.7. Диаграммы напряжений

В процессе построения и использования моделей реальных ЭМС с асинхронными электродвигателями может потребоваться вычисление мгновенных значений токов и потокосцеплений, которые не входят в состав вектора , и, следовательно, не вычисляются в функциональном блоке ЕМР. Для решения этих задач в обобщенную структурную модель АД включаются дополнительные функциональные блоки. Дополнительные блоки потребуются для регистрации реальных трехфазных координат системы.

Так, например, если в процессе постановки имитационных экспериментов нам необходимо наблюдать динамические процессы изменения потокосцеплений статора в системе координат и реальных токов ротора в системе координат a, b, c, обобщенную модель АД не обходимо дополнить двумя функциональными блоками и X_abc. (рис. 5.8).

Здесь функциональный блок осуществляет преобразование линейно зависимых токов и потокосцеплений статора и ротора. Необходимую внутреннюю структуру блока Вы легко сможете построить сами, используя зависимости (5.2). Функциональный блок X_abc осуществляет преобразования двухфазных переменных двигателя к трехфазным. Внутренне представление блока X_abc приведено на рис. 5.9.

Рис. 5.8. Модифицированная схема обобщенной структурной модели АД

Рис. 5.9. Внутреннее представление функционального блока X_abc

Контрольные вопросы к лекции No 5.

Какие функциональные блоки включены в состав обобщенной структурной модели асинхронного электродвигателя?

Каким образом изменится схема обобщенной структурной модели АД, если потребуется вычисление мгновенных значений токов и потокосцеплений, которые не входят в состав вектора ?

Как изменится схема обобщенной структурной модели АД, если потребуется вычисление реальных трехфазных токов ротора в системе координат a, b, c?

В состав обобщенной структурной модели АД должны быть включены функциональные блоки:

ЕМР, в котором на основании вводимых напряжений статора и ротора, а также электрической скорости ротора осуществляется вычисление компонент вектора;

М, предназначенного для вычисления мгновенных значений электромагнитного момента М;

MHN, имитирующего движение механической части электропривода.

В обобщенную модель АД необходимо включить дополнительный функциональный блок , осуществляющий преобразование линейно зависимых токов и потокосцеплений статора и ротора.

Если токи ротора не включены в состав компонент вектора , то В обобщенную модель АД необходимо включить дополнительный функциональный блок для вычисления токов ротора в двухфазной системе координат, а к его выходам подключить Функциональный блок X_abc осуществляющий преобразования двухфазных переменных двигателя к трехфазным.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Любое электрооборудование, в той или иной степени, подвержено аварийным ситуациям, что, зачастую, приводит к сбоям в работе других устройств и энергосистемы, в целом. Наиболее распространенным и общепринятым типом электродвигателя, является асинхронный, из-за простоты эксплуатации, недорогой стоимости и надежности. Однако и его работа требует постоянного контроля.

Компания Новатек Электро на постоянной основе разрабатывает и усовершенствует устройства защиты электродвигателей, которые и предлагает потребителям в большом ассортименте. Эти устройства предназначены для постоянного контроля трехфазного двигателя, а именно, осуществляется контроль:

• Напряжения в сети;

• Действующих значений линейных/фазных токов;

• Тока прямой/обратной последовательности;

• Потребляемой активной, реактивной и полной мощности;

• Сопротивления изоляции на корпус;

• температурного режима;

• утечки тока на землю.

Аварийные ситуации и их последствия

Обеспечение защиты асинхронных электродвигателей требуется при следующих аварийных ситуациях:

Обрыв фазы (ОФ) возникает в 50% случаев. Происходит это:

• При коротком замыкании на фазе;

• При перегрузке по току;

• При возгорании электрокабеля;

• Ввиду некачественного крепления контакта проводника фаз и его перегорания.

ОФ не всегда вызывает остановку двигателя, но, при увеличенных нагрузках на валу, электродвигатель перегревается, что приводит к его сгоранию и выходу из строя.

Остальные 50% аварийных случаев, приходятся на:

• Нарушение чередования фаз – возможно при ошибочно проведенных ремонтных работах в щитовой и кабельной системе;

• Слипание фаз – происходит при нарушении изоляции в кабеле питания, а также из-за положения проводов на столбах внахлест;

• Перекос фаз – когда нагрузка на фазах распределена неравномерно;

• Сбой в системе управления охлаждением двигателя;

• Другие технологические перегрузки.

Устройства, применяемые для защиты электродвигателя от перегрузок

Контроллер электродвигателя, в зависимости от его типа, может осуществлять один или несколько видов защиты электродвигателя:

• От короткого замыкания;

• От замыкания на землю;

• Минимальной и максимальной токовой.

Компания Новатек предлагает следующие виды устройств защиты электродвигателя:

Блок защиты УБЗ-301

Представлен потребителям в трех модификациях, классификация которых обусловлена диапазоном номинального тока – 50-50А, 10-100А, 63-630А. Каждое из этих устройств выполняет защиту трехфазного двигателя от пропадания фазы; при недостаточном напряжении в сети и при других механических отклонениях. Работает прибор с высокой точностью и степенью надежности.

Прибор является микропроцессорным автоматическим устройством, не требующим оперативного питания. При аварийных ситуациях, возникших в сетевом напряжении, прибор, после восстановления всех параметров, автоматически выполняет повторное включение. Если же проблема возникла в самом двигателе, то устройство блокирует его повторный запуск.

Блок защиты УБЗ-302

Приоритетное предназначение прибора состоит в защите трехфазного двигателя от пропадания одной фазы и контроле других параметров трехфазных асинхронных двигателей. В набор его защит заложен полный комплекс параметров, реализованных в устройстве УБЗ-301. Помимо этого, устройство осуществляет дополнительную тепловую защиту электродвигателя, а также защиту от блокировки ротора и затянутого пуска.

Устройство для защиты трехфазных электродвигателей применяют с целью поддержания качественной работы различных инженерных и промышленных систем:

• Отопления и водоснабжения:

• Вентиляции и кондиционирования;

• Автоматического контроля и учета на производстве;

• Управления технологическим процессом.

Блок защиты УБЗ-302-01

Универсальный прибор, применяемый для двухскоростных электродвигателей, а именно для контроля параметров напряжения сети, показателей сопротивления изоляции устройства и активных значений линейных и фазных токов.

Набор параметров совершается с помощью программных задач, устанавливаемых пользователем. Допускается установка автоматического отключения или включения прибора, после настройки действующих параметров.

Блоки защиты УБЗ-304 и УБЗ-305

Релейная защита электродвигателей, совершаемая с помощью приборов УБЗ 304 и 305, которые работают с устройствами в диапазоне мощности от 2,5 до 315 кВт и при условии использования стандартных внешних трансформаторов с током на выходе 5А.

Эти универсальные устройства работают в изолированной сети и с глухозаземленной нейтралью. Разница между приборами состоит в их исполнении – щитовая для модели 304, а для 305 – DIN-рейка.

Блок защиты УБЗ-115

Данная модель устройства служит для защиты однофазного двигателя с мощностью до 5,5 кВт и силой тока до 25А. Прибором обеспечивается тепловая защита двигателя, а также защита электродвигателя, в случае таких аварийных ситуаций, как:

• Нарушение в сетевом напряжении;

• Затянутый пуск (есть функция плавного пуска, с возможностью дистанционного управления);

• «Сухой ход», когда исчезает нагрузка на валу электродвигателя»

• Механический перегруз.

Блок защиты УБЗ-118

Принцип работы данного прибора аналогичен работе устройства УБЗ-115, с той лишь разницей, что для УБЗ-118 мощность двигателя составляет до 2,6 кВт. Устройство предназначено для асинхронных однофазных двигателей, которые работают на одном фазосдвигающем конденсаторе, то есть, схема включения не предполагает пускового конденсатора.

Разобраться с принципом работы каждого из устройств более детально, рекомендуем, при помощи технической документации, которая представлена на сайте компании. В случае, дополнительных вопросов, возникших в процессе ее изучения, вы можете получить бесплатную консультацию наших специалистов в онлайн-режиме.