Методическая разработка открытого занятия на тему "Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором" по дисциплине "Основы автоматизации технологических процессов"

ДОНЕЦКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ПОНЯТИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРЁХФАЗНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ.

2015

Методическая разработка «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором». – ГВУЗ ДонПЭК: Донецк, 2015. – 40 с.

Специальность: 5.05160103 «Производство и дизайн тканей и трикотажа».

Составитель: Бурьянова В.А. – преподаватель компьютерных дисциплин Донецкого промышленно – экономического колледжа, специалист высшей квалификационной категории.

Розработанная методика представляет собой вспомогательный материал для проведения лекции с использованием новейших информационных технологий и методов обучения для дисциплины «Основы автоматизации технологических процессов» на тему «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

Цель разработки – продемонстрировать возможности использования новейших информационных технологий и мультимедийного оборудования при изучении нового материла для активизации умственной деятельности студентов, получения ими навыков творческого подхода к изучению и практическому применению современных технологий в области проектирования и реализации схем автоматизации производства, в часности, схем автоматизации привода технологических машин.

Для преподавателей компьютерных дисциплин высших учебных заведений 1-2 уровней аккредитации

Рецензент:

Волков В.О. – преподаватель компьютерных дисциплин квалификационной категории «Специалист высшей категории» ГВУЗ «Донецкий промышленно – экономический колледж»

Рассмотрено и одобрено

на заседании цикловой комисии

математических и компьютерных дисциплин

Протокол от

Председатель комиссии __________ А. В. Либец

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программой предмета "Основы автоматизации технологических процессов" предусматривается изучение управления электро­приводом технологических машин в отраслях текстильной и легкой промышленности. Изучение основ электропривода начнём с понятия об электроприводе, рассмотрим принцип построения схем управления электроприводом.

Изучение материала, котрое сопровождается демонстрацией большого количества схем сложно представить без современных средств обучения в виде мультимедийного оборудования.

Использование современных мультимедиа и гипермедиа - технологий в преподавании «Основ автоматизации технологических процессов» позволяет наглядно демонстрировать возможности изучаемых средств автоматизации, устройств и оборудования автоматики. Использование мультимедийных презентаций, видеоуроков, анимационных роликов позволяет повысить эффективность и мотивацию обучения.

Мультимедийные технологии обогащают процесс обучения, позволяют сделать обучение более эффективным, вовлекая в процесс восприятия учебной информации большинство чувственных компонент обучаемого.

Использование мультимедийных презентаций может обеспечить наглядность, которая способствует комплексному восприятию и лучшему запоминанию материала. Презентации облегчают показ фотографий, рисунков, графиков, географических карт, гербарных материалов. Кроме того, используя анимацию и вставки видеофрагментов, возможна демонстрация динамичных процессов. Другим преимуществом мультимедийных презентаций является быстрота и удобство воспроизведения всех этих фотографий, графиков и т. п. Кроме того, презентации дают возможность показать структуру занятия: в начале занятия можно записать тему, цель, мотивацию занятия, а затем с помощью заголовков на каждом слайде возможно следить за ходом изложения материала. Так же на слайды можно выносить все ключевые слова и непонятные термины. Это облегчит их восприятие и написание слушателями. Конечно, практически все указанные преимущества можно обеспечить и без презентации, а с помощью обычной доски. Однако при этом информация все равно не будет столь наглядной, на изображение схем, рисунков и графиков уйдет значительно больше времени, а, кроме того, записи могут быть непонятны из-за почерка. То есть, обобщая, преимущества презентаций — это наглядность, удобство и быстрота.

На данном занятии с помощью презентации рассмотрено управление асинхронным электродвигателем с помощью магнитного пускателя и кнопок управления с одного места и с нескольких мест. защита электрической цепи от токов короткого замыкания и при пере­грузках электродвигателей. Проанализирован автоматический останов электродвигателей при нарушении техно­логических процессов или открытии ограждений опасных мест техноло­гической машины, включении световой сигнализация причины останова.

Материа лекции базируется на достижениях отечественной и зарубежной научки и техники, опыте работы предприятий в области автоматизации производства и проектирования электропривода.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Група: М - 31 Дата: 04.03.2015.

Специальность: 5.05160103 «Производство и дизайн тканей и трикотажа»

Тема занятия: Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.

Цель занятия:

Методическая

Совершенствовать методику проведения лекций с использованием мультимедийного оборудования

Дидактическая

• изучить, что включает в себя понятие электропривода;

• изучить типовые схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем;

• изучить способы защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в аварийных ситуациях;

• научиться практически разрабатывать простейшие схемы пуска электродвигателей.

Развивающая

• развивать познавательную активность студентов;

• развивать творческие навыки в познавательной деятельности;

• развивать память и внимание;

• развивать практические навыки при получении новых знаний.

Воспитательная

• формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностя;

• формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков;

• воспитывать чувство ответственности, творческое мыщление;

• совершенствовать професстональное внимание, сосредоточенность и активность.

Вид занятия: лекция

Тип занятия: подача нового материала

Форма проведения занятия: эвристическая беседа

Методы и приёмы: репродуктивная та эвристическая беседа с элементами методу наглядного метода.

Междисциплинарные связи:

Обеспечивающие: Общая электротехника с основами электроники

Математика

Основы черчения

Охрана труда

Обеспечиваемые: Технологическое оборудование отрасли

Охрана труда

Факторы успешного трудоустройства

• рабочая программа;

• методическая разработка занятия;

• опорный конспект (Приложение А);

• карточки тестового опроса;

• раздаточный материал (Приложение Б);

• видеоматериалы;

• наглядные пособия.

Технические средства обучения:

• мультимедийный проектор;

• экран;

• компьютер.

Програмное обеспечение:

• MS Offise, Word;

• MS Offise, Power Point;

• KMPlayer;

Литература

Базовая

1. Бабаева Л. Б., Маркова Р. Ф. Основы автоматизации технологических процессов. – Москва: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984.

2. Козлов А. Б. и др. Основы автоматизации производств в текстильной промышленности. – Москва: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984.

3. Бондарь В. М., Геранина Л. М. Автоматизация трикотажного производства. – Киев: Техника, 1974.

Вспомогательная

1. Автоматизация отделочного производства на базе микропроцессорной техники. Цикл лекции. – Москва: Легпромбытиздат, 1990.

2. Автоматизация технологических процессов в лёгкой промышленности (под ред. Проф. Плужникова Н. Н.). – Москва: Высшая школа, 1984.

3. Микропроцессоры, микро ЭВМ и их применение для автоматизации машин, оборудования и приборов (под ред. Костиковой Г. А.). – Москва: Высшая школа, 1988.

4. Наумов В. Н., Пятов Л. И. Автоматика и автоматизация производственных процессов в лёгкой промышленности. – Москва: Лёгкая и пищевая промышленность, 1981.

Структура занятия

1. Организационный момент. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..................................1мин.

2. Ознакомление студентов с темой, целью, планом занятия.................................2мин.

3. Мотивация обучения ..............................................................................................2мин.

4. Актуализация опорных знаний ............................................................................10мин.

5. Комментарий к ответам студентов ........................................................................2мин.

6. Изложение нового материала по теме: «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».....55мин.

План занятия:

6.1. Понятие электропривода

6.2. Пуск и останов двигателя.

6.3. Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания.

6.4. Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок.

6.5. Схемы управления асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

7. Закрепление знаний студентов...............................................................................3мин.

8. Подведение итогов занятия.... . . . . . . . . . . . . . . ... . . . ......................... . . . .... . . 2мин.

9. Объявление оценок..................................................................................................2мин.

10. Домашнее задание. . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . .............................................1мин.

Общее время занятия 80хв.

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Организационный момент

1.1. Преподаватель проводит проверку присутствия студентов, проверяет готовность студентов к занятию. Проверяет готовность аудитории к занятию.

2. Ознакомление студентов с темой, целью, планом занятия

Преподаватель объявляет тему, мету занятие(тема и цель на слайдах №,1-2 Приложение Г).

Тема занятия: «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

Цель занятия:

Дидактическая

• изучить, что включает в себя понятие электропривода;

• изучить типовые схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем;

• изучить способы защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в аварийных ситуациях;

• научиться практически разрабатывать простейшие схемы пуска электродвигателей.

Развивающая

• развивать познавательную активность студентов;

• развивать творческие навыки в познавательной деятельности;

• развивать память и внимание;

• развивать практические навыки при получении новых знаний.

Воспитательная

• формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностя;

• формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков;

• воспитывать чувство ответственности, творческое мыщление;

• совершенствовать професстональное внимание, сосредоточенность и активность

Преподаватель объявляет план занятия(план на слайде №3 Приложение Г) :

План занятия:

1. Понятие электропривода

2. Пуск и останов двигателя.

3. Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания.

4. Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок.

5. Схемы управления асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

3. Мотивация обучения

Преподаватель объясняет мотивацию занятия(мотивация на слайде №4, Приложение Г) :

Изучение типовых схем управления двигателями необходимо для того, чтобы в дальнейшем мы могли свободно читать принципиальные электросхемы технологического оборудования, понимать, каким образом осуществляется автоматизация пуска и останова на различных технологических машинах.

Знания, полученные вами на данной лекции, помогут вам лучше разбираться в дисциплинах: «Технологическое оборудование отрасли», «Охрана труда».

4. Актуализация опорных знаний

(репродуктивный метод, тестовая диагностика знаний)

Тестовый опрос из предыдущего раздела: «Электрическая аппаратура управления». Задание содержит 10 вариантов, каждый из которых состоит из 5 вопросов (Приложение В).

Демонстрация видеоролика

Студенты проесматривают видеоролик «Устройство магнитного пускателя». (Во время пересмотра преподаватель проверяет тестовые ответы студентов и делает анализ наиболее распространенных ошибок студентов)

5. Комментарий ответов студентов

Преподаватель комментирует результат прохождения тестирования студентами, обращает внимание на ошибки и указывает на правильные ответы.

6. Изложение и изучение нового материала

(ЛЕКЦИЯ - ПРЕЗЕНТАЦИЯ)

(эвристическая беседа, применение технических средств обучения, наглядный метод)

Преподаватель: Переходим к изучению новой темы.

Преподаватель объявляет тему: «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

Студенты записывают тему и план лекции.

План лекции

1. Понятие электропривода

2. Пуск и останов двигателя.

3. Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания.

4. Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок.

5. Схемы управления асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

Преподаватель демонстрирует слайды с элементами анимации, с помощью которых знакомит студентов с основами электропривода и правилами составления электрических схем пуска трехфазных электродвигателей.

По ходу демонстрации слайдов преподаватель комментирует их, предлагает студентам обдумать увиденное и записать короткий конспект в виде тезисов.

Преподаватель: На предыдущих лекциях вы изучили электрическую аппаратуру управления электроприводом. А что такое, собственно, электропривод?

6.1. Понятие электропривода

(Текст лекции, который сопровождается демонстрацией слайдов №5-19, Приложение Г)

Совокупность электродвигателя с системой управления и передаточным механизмом называется электроприводом.

Система управления электродвигателя осуществляет включение и выключение электродвигателя, автоматическое отключение электродвигателя при нарушении технологического процесса, изменение скорости электродвигателя в соответствии с изменением технологических параметров, отключение электродвигателя при неисправностях в самой системе управления (короткое замыкание) или при перегрузках электродвигателя и др.

Преподаватель: Теперь мы определились с понятием электропривода. Давайте рассмотрим простейшую схему электропривода. Переходим ко второму пункту плана лекции.

6.2. Пуск и останов двигателя.

Пуск электродвигателя производится нажатием на кнопку SП «Пуск» (рис. 13.1., а). При этом замыкается цепь управления и обмотка магнитного пускателя К питается электрическим током по цепи фаза В — SC (замкнутый контакт) — SП (нажата) — обмотка К — фаза С. Катушка магнитного пускателя К окажется под напряжением поєтому магнитный пускатель К срабатывает и замыкает свои контакты К₁, К₂, К₃ в силовой цепи электродвигателя и контакт К₄ в цепи управления. При этом двигатель оказывается подключенным к сети и начинает работать. Отпускаем кнопку SП, но двигатель продолжает работать. Питание обмотки магнитного пускателя происходит по цепи фаза В — замкнутый контакт SC — К₄ — обмотка К — фаза С.

Останов электродвигателя происходит при нажатии на кнопку SC «Стоп». При этом цепь магнитного пускателя размыкается, катушка К обесточится, что приведет к отключению магнитного пускателя. Контакты К₁, К₂, К₃ разомкнутся и отключат электродвигатель также разомкнется блок-контакт К₄. Таким образом, и после отпускания кнопки «Стоп», цепь магнитного пускателя будет разомкнута. Повторный пуск возможен только при нажатии кнопки SП «Пуск».

Магнитный пускатель в схеме выполняет функции управления и защиты электродвигателя :

1) вместе с кнопками управления обеспечивает возможность дистанционного управления электродвигателем, т.е. кнопки управления можно монтировать на большом расстоянии от электродвигателя;

2) при снижении напряжения в сети магнитный пускатель автоматически отключает электродвигатель, если это напряжение достигнет напряжение отпускания пускателя. Тем самым предотвращается выпуск бракованной продукции;

3) при кратковременном исчезновении напряжения в сети магнитный пускатель автоматически отключает электродвигатель и предотвращает самозапуск электродвигателя. Это обеспечивается отключением блок-контакта К₄.

Для управления электродвигателя с двух и более постов в схему включены две кнопки «Пуск» SП1, SП2 и две кнопки «Стоп» SC1 и SС2. При чем все кнопки «Пуск» включаются в схему управления параллельно друг другу и параллельно блок-контакту магнитного пускателя К. Все кнопки «Стоп» включаются в цепь управления последовательно. Т.о., нажатие любой из кнопок «Стоп» приведет к разрыву цепи и отключению магнитного пускателя. При нажатии на одну из кнопок «Пуск» образуется своя цепь питания катушки магнитного пускателя.

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Работа магнитного пускателя».

Преподаватель: Хочу отметить, что рассмотренная прстейшая схема содержит набор электрических аппаратов, котрые есть в любой другой, более сложной схеме эдектропривода. Обычно електропривод помимо элементов управления пуском и остановом содержит ещё и некоторые устройства защиты. От чего приходится защищать электродвигатель? Переходим к третьему пункту плана лекции.

6.3.Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания.

Коротким замыканием в электрических цепях называют такое состояние, когда две фазы источника тока соединяются через сопротивление, практически равное нулю. Как известно по закону Ома по этому участку цепи будет проходить очень большой ток, так как он ограничивается только небольшим сопротивлением проводов. Ток короткого замыкания сильно повреждает провода и электрическую аппаратуру и может быть причиной пожара электропроводки. Поэтому в электрических схемах устанавливают предохранители или автоматические выключатели, которые автоматически отключают участок схемы с коротким замыканием от источника питания.

Рис. 13.2., а. Для защиты от токов короткого замыкания используются плавкие предохранители F₁, F₂, F₃. Они включены в силовую цепь электродвигателя и автоматически отключают цепь электродвигателя при коротком замыкании в силовых цепях Предохранители F₄, F₅ включены в цепь управления. Они автоматически отключают цепь управления, если в ней возникнет короткое замыкание. Электродвигатель при этом так же отключится, т.к. отключится магнитный пускатель.

Рис. 13.2., б. Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью трехполюсного автоматического выключателя F₁ в силовой цепи и двух однополюсных автоматических выключателей F₂, F₃ в цепи управления. При возникновении в силовой цепи короткого замыкания автоматический выключатель F₁ отключает силовую цепь электродвигателя и цепь управления. При коротком замыкании в цепи управления автоматические выключатели F₂, F₃ отключают цепь управления, что приведет к останову электродвигателя , т.к. отключится магнитный пускатель.

Преподаватель: Кроме короткого замыкания для двигателя существует ещё одна опасность – перегрузки. Переходим к четвёртому пункту плана лекции.

6.4.Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок.

При увеличении механической нагрузки на валу электродвигателя увеличится потребление тока статором электродвигателя. Такое явление называется перегрузкой электродвигателя. При длительных перегрузках обмотки статора перегреваются, изоляция между витками расплавляется и двигатель выходит из строя.

Рис. 13.2., в. Показана схема защиты электродвигателя от перегрузок с помощью теплового реле. Для защиты электродвигателя от перегрузок в цепь статора электродвигателя включены нагревательные элементы тепловых реле FT1 и FT2. Если электродвигатель начнет потреблять больше тока, то ток, проходящий через нагревательные элементы тепловых реле так же увеличится, тепловое реле сработает и разомкнет контакты FT1 и FT2, которые включены последовательно в цепь управления. Размыкание контактов FT1 и FT2 приведет к обесточиванию цепи управления, а следовательно и к отключению двигателя.

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Работа теплового реле».

Преподаватель: Переходим к пятому пункту плана лекции.

6.5. Схемы управления асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

До сих пор рассматривались схемы, в которых цепь управления включалась между двумя линейными проводами, т.е. в цепи управления было линейное напряжение U_л. Для обычной сети U_л = 380В. Это очень опасное напряжение. Самым простым способом включения цепи управления на пониженное напряжение является включение цепи управления на фазное напряжение:

Для этого цепь управления включают между линейным и нулевым проводом (рис. 13.3., а). Причем, нулевой провод должен быть всегда подключенным к катушке магнитного пускателя. Если к магнитному пускателю будет подключен линейный провод, то в случае пробоя изоляции катушки на землю катушка магнитного пускателя будет находится под напряжением и ее нельзя будет отключить кнопкой «Стоп». В такой схеме недопустимо в качестве защиты от токов короткого замыкания использовать плавкие предохранители. Если сработают (расплавятся) предохранители в фазах А и В, то двигатель остановится, но будет находится под напряжением, т.к. фаза С, питающая магнитный пускатель не отключится, магнитный пускатель будет включен, его контакты в силовой цепи замкнуты, а следовательно электродвигатель будет находится под напряжением фазы С. Это очень опасно для обслуживающего персонала. В схемах (рис. 13.3., а) всегда для защиты от короткого замыкания используют автоматический выключатель, который отключает все три фазы в случае короткого замыкания в одной из них.

220В также является опасным для жизни напряжением. Для включения цепи управления на безопасное напряжение до 36В, применяют понижающие трансформаторы (рис. 13.3., б). Первичную обмотку понижающего трансформатора Т подключают к двум фазам через выключатель S и предохранитель F2. Ко вторичной обмотке трансформатора подключена цепь управления: кнопки S2 — «Пуск», S1 — «Стоп» и магнитный пускатель — К. Сигнальная лампа Н загорается при наличии напряжения в цепи управления. Для защиты персонала в случае пробоя между обмотками трансформатора вторичную обмотку (а значит и цепь управления) всегда заземляют.

Схему управления электродвигателя с понижающим трансформатором в цепи управления всегда применяют в тех случаях, если есть вероятность прикоснуться к контактам, включенным в цепь управления. Например, это могут быть концевые выключатели на замкнутых ограждениях технологической машины или технологические контакты (например, срабатывающие при обрыве нити).

Схема управления электродвигателя с автоматическим остановом при открывании защитных ограждений.

Схема управления электродвигателя с автоматическим остановом при открывании защитных ограждений показана на рис. 13.4. Если заграждения открыты, то концевые выключатели ВК1, ВК2 (их может быть больше) разомкнуты и цепь управления разорвана. Магнитный пускатель К невозможно включить, следовательно нельзя включить электродвигатель. Если ограждения открыть при уже работающем двигателе, это также приведет к разрыву цепи управления, обесточиванию магнитного пускателя К и отключению двигателя.

Схема управления электродвигателя при срабатывании технологических контактов

Схема управления электродвигателя при срабатывании технологических контактов (рис. 13.5 ) позволяет отключить электродвигатель в случае нарушения технологического процесса (при обрыве основной нити, ленты, недолету утка и т.д.) технологические контакты могут быть размыкающими и размыкающими.

Последовательное включение размыкающих технологических контактов Е1, Е2 осуществляет логическую операцию И. Включение размыкающих технологических контактов Е1 и Е2 в цепь управления показана на рис. 13.5., а. Контакты Е1 и Е2 включены последовательно с блок-контактом К магнитного пускателя. Размыкание любого из контактов Е приведет к отключению магнитного пускателя и следовательно электродвигателя. Контакты Е1 и Е2 включены параллельно кнопке «Пуск» S2. Сделано это для того, чтобы иметь возможность кратковременного толчкового пуска при нажатии на кнопку S2 даже если Е1 и Е2 разомкнуты. Например, Е1, Е2 отвечают за целостность нити. При обрыве нити Е1 или Е2 разомкнется. Рабочий устраняет обрыв, но чтобы нить натянулась электродвигатель должен начать работать. Для этого нужен толчковый пуск.

Замыкающие технологические контакты Е1 и Е2 (рис. 13.5., б) осуществляют логическую операцию ИЛИ, включаются они параллельно. При срабатывании любого из них получает питание катушка промежуточного реле К2. Реле срабатывает, при этом размыкается его размыкающий контакт в цепи катушки пускателя К1, силовыми контактами которого и отключается электродвигатель. Одновременно загорается сигнальная лампа Н2, указывающая причину останова машины. Лампа Н2 не будет гореть, если машину остановили кнопкой «Стоп», потому что при этом не нарушена целостность продукта, и технологические контакты остаются разомкнутыми.

7. Закрепление знаний студентов

Преподаватель задает студентам вопросы, комментирует их ответы, делает оценку относительно внимательности студентов и степени усвоения ими лекционного материала.

(Опрос сопровождается демонстрацией слайдов №6-19, Приложение Г)

Контрольные вопросы

1. Что называют электроприводом?

2. Какие функции выполняет электропривод?

3. Какие функции в схеме электропривода выполняет кнопка «Пуск»?

4. Для чего служит блок-контакт К₄ магнитного пускателя К?

5. Какие функции в схеме электропривода выполняет кнопка «Стоп»?

6. Какие функции в схеме электропривода выполняет кнопка магнитный пускатель?

7. Для управления электродвигателя с двух и более постов как соединяют между собой кнопки «Пуск»?

8. Для управления электродвигателя с двух и более постов как соединяют между собой кнопки «Стоп»?

9. Перечислите минимально необходимый набор электрических аппаратов в схеме электропривода?

10. Что называют коротким замыканием в электрических цепях?

11. Какие электрические аппараты используют для защиты от токов короткого замыкания?

12. Что называют коротким перегрузкой в электрических цепях?

13. Какие электрические аппараты используют для защиты от перегрузок электродвигателя?

14. Для чего понижают напряжение в цепи управления?

15. Какими способами понижают напряжение в цепи управления?

16. Почему нулевой провод должен быть всегда подключенным к катушке магнитного пускателя?

17. Почему в схеме пониженного напряжения в цепи управления с помощью включения между линейным и нулевым проводом недопустимо в качестве защиты от токов короткого замыкания использовать плавкие предохранители?

18. В каких случаях применяют схему управления электродвигателя с понижающим трансформатором в цепи управления?

19. Для чего служат концевые выключатели в схеме управления электродвигателем с автоматическим остановом при открывании защитных ограждений?

20. Возможен ли пуск электродвигателя при открытых защитных заграждениях в схеме управления электродвигателем с автоматическим остановом при открывании защитных ограждений?

21. Что произойдёт с схеме если открыть защитные заграждения при уже работающем двигателе?

22. Как включают в схему управления размыкающие технологические контакты?

23. Почему размыкающие технологические контакты включены параллельно кнопке «Пуск»?

24. Как включают в схему управления замыкающие технологические контакты?

25. Для чего служит промежуточное реле К2?

8. Подведение итогов занятия

Преподаватель комментирует результат прохождения тестирования студентами, комментирует активность студентов на лекции, правильность ответов при фронтальном опросе Дальше преподаватель подводит общий итог занятия, акцентируя внимание на достижении цели занятия.

9. Объявление оценок

Преподаватель объявляет оценки, полученные студентами в ходе занятия.

10. Домашнее задание.

Преподаватель задаёт домашнее задание.

(Домашнее задание и литература на слайде №20, Приложение Г).

[1], стор. 156 — 168.

Преподаватель ______________ В.О.Бурьянова

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

1. Понятие электропривода

Совокупность электродвигателя с системой управления и передаточным механизмом называется электроприводом. Система управления электродвигателя осуществляет включение и выключение электродвигателя, автоматическое отключение электродвигателя при нарушении технологического процесса, изменение скорости электродвигателя в соответствии с изменением технологических параметров, отключение электродвигателя при коротком замыкании или при перегрузках электродвигателя и др.

2. Пуск и останов двигателя.

Пуск электродвигателя производится нажатием на кнопку SП «Пуск» (рис. 13.1., а). При этом замыкается цепь управления и обмотка магнитного пускателя К питается электрическим током по цепи фаза В — SC (замкнутый контакт) — SП (нажата) — обмотка К — фаза С. Катушка магнитного пускателя К окажется под напряжением поєтому магнитный пускатель К срабатывает и замыкает свои контакты К₁, К₂, К₃ в силовой цепи электродвигателя и контакт К₄ в цепи управления. При этом двигатель оказывается подключенным к сети и начинает работать. Отпускаем кнопку SП, но двигатель продолжает работать. Питание обмотки магнитного пускателя происходит по цепи фаза В — замкнутый контакт SC — К₄ — обмотка К — фаза С.

Останов электродвигателя происходит при нажатии на кнопку SC «Стоп». При этом цепь магнитного пускателя размыкается, катушка К обесточится, что приведет к отключению магнитного пускателя. Контакты К₁, К₂, К₃ разомкнутся и отключат электродвигатель также разомкнется блок-контакт К₄. Таким образом, и после отпускания кнопки «Стоп», цепь магнитного пускателя будет разомкнута. Повторный пуск возможен только при нажатии кнопки SП «Пуск».

Магнитный пускатель в схеме выполняет функции управления и защиты электродвигателя :

1) вместе с кнопками управления обеспечивает возможность дистанционного управления электродвигателем, т.е. кнопки управления можно монтировать на большом расстоянии от электродвигателя;

2) при снижении напряжения в сети магнитный пускатель автоматически отключает электродвигатель, если это напряжение достигнет напряжение отпускания пускателя. Тем самым предотвращается выпуск бракованной продукции;

3) при кратковременном исчезновении напряжения в сети МП автоматически отключает электродвигатель и предотвращает самозапуск электродвигателя. Это обеспечивается отключением блок-контакта К₄.

Для управления электродвигателя с двух и более постов в схему включены две кнопки «Пуск» SП1, SП2 и две кнопки «Стоп» SC1 и SС2. При чем все кнопки «Пуск» включаются в схему управления параллельно друг другу и параллельно блок-контакту магнитного пускателя К. Все кнопки «Стоп» включаются в цепь управления последовательно. Т.о., нажатие любой из кнопок «Стоп» приведет к разрыву цепи и отключению магнитного пускателя. При нажатии на одну из кнопок «Пуск» образуется своя цепь питания катушки магнитного пускателя.

3.Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания.

Коротким замыканием в электрических цепях называют такое состояние, когда две фазы источника тока соединяются через сопротивление, практически равное нулю. Как известно по закону Ома по этому участку цепи будет проходить очень большой ток, так как он ограничивается только небольшим сопротивлением проводов. Ток короткого замыкания сильно повреждает провода и электрическую аппаратуру и может быть причиной пожара электропроводки. Поэтому в электрических схемах устанавливают предохранители или автоматические выключатели, которые автоматически отключают участок схемы с коротким замыканием от источника питания.

Рис. 13.2., а. Для защиты от токов короткого замыкания используются плавкие предохранители F₁, F₂, F₃. Они включены в силовую цепь электродвигателя и автоматически отключают цепь электродвигателя при коротком замыкании в силовых цепях Предохранители F₄, F₅ включены в цепь управления. Они автоматически отключают цепь управления, если в ней возникнет короткое замыкание. Электродвигатель при этом так же отключится, т.к. отключится магнитный пускатель.

Рис. 13.2., б. Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью трехполюсного автоматического выключателя F₁ в силовой цепи и двух однополюсных автоматических выключателей F₂, F₃ в цепи управления. При возникновении в силовой цепи короткого замыкания автоматический выключатель F₁ отключает силовую цепь электродвигателя и цепь управления. При коротком замыкании в цепи управления автоматические выключатели F₂, F₃ отключают цепь управления, что приведет к останову электродвигателя , т.к. отключится магнитный пускатель.

4.Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок.

При увеличении механической нагрузки на валу электродвигателя увеличится потребление тока статором электродвигателя. Такое явление называется перегрузкой электродвигателя. При длительных перегрузках обмотки статора перегреваются, изоляция между витками расплавляется и двигатель выходит из строя.

Рис. 13.2., в. Показана схема защиты электродвигателя от перегрузок с помощью теплового реле. Для защиты электродвигателя от перегрузок в цепь статора электродвигателя включены нагревательные элементы тепловых реле FT1 и FT2. Если электродвигатель начнет потреблять больше тока, то ток, проходящий через нагревательные элементы тепловых реле так же увеличится, тепловое реле сработает и разомкнет контакты FT1 и FT2, которые включены последовательно в цепь управления. Размыкание контактов FT1 и FT2 приведет к обесточиванию цепи управления, а следовательно и к отключению двигателя.

5. Схемы управления асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

До сих пор рассматривались схемы, в которых цепь управления включалась между двумя линейными проводами, т.е. в цепи управления было линейное напряжение U_л. Для обычной сети U_л = 380В. Это очень опасное напряжение. Самым простым способом включения цепи управления на пониженное напряжение является включение цепи управления на фазное напряжение:

Для этого цепь управления включают между линейным и нулевым проводом (рис. 13.3., а). Причем, нулевой провод должен быть всегда подключенным к катушке магнитного пускателя. Если к магнитному пускателю будет подключен линейный провод, то в случае пробоя изоляции катушки на землю катушка магнитного пускателя будет находится под напряжением и ее нельзя будет отключить кнопкой «Стоп». В такой схеме недопустимо в качестве защиты от токов короткого замыкания использовать плавкие предохранители. Если сработают (расплавятся) предохранители в фазах А и В, то двигатель остановится, но будет находится под напряжением, т.к. фаза С, питающая магнитный пускатель не отключится, магнитный пускатель будет включен, его контакты в силовой цепи замкнуты, а следовательно электродвигатель будет находится под напряжением фазы С. Это очень опасно для обслуживающего персонала. В схемах (рис. 13.3., а) всегда для защиты от короткого замыкания используют автоматический выключатель, который отключает все три фазы в случае короткого замыкания в одной из них.

220В также является опасным для жизни напряжением. Для включения цепи управления на безопасное напряжение до 36В, применяют понижающие трансформаторы (рис. 13.3., б). Первичную обмотку понижающего трансформатора Т подключают к двум фазам через выключатель S и предохранитель F2. Ко вторичной обмотке трансформатора подключена цепь управления: кнопки S2 — «Пуск», S1 — «Стоп» и магнитный пускатель — К. Сигнальная лампа Н загорается при наличии напряжения в цепи управления. Для защиты персонала в случае пробоя между обмотками трансформатора вторичную обмотку (а значит и цепь управления) всегда заземляют.

Схему управления электродвигателя с понижающим трансформатором в цепи управления всегда применяют в тех случаях, если есть вероятность прикоснуться к контактам, включенным в цепь управления. Например, это могут быть концевые выключатели на замкнутых ограждениях технологической машины или технологические контакты (например, срабатывающие при обрыве нити).

Схема управления электродвигателя с автоматическим остановом при открывании защитных ограждений.

Схема управления электродвигателя с автоматическим остановом при открывании защитных ограждений показана на рис. 13.4. Если заграждения открыты, то концевые выключатели ВК1, ВК2 (их может быть больше) разомкнуты и цепь управления разорвана. Магнитный пускатель К невозможно включить, следовательно нельзя включить электродвигатель. Если ограждения открыть при уже работающем двигателе, это также приведет к разрыву цепи управления, обесточиванию магнитного пускателя К и отключению двигателя.

Схема управления электродвигателя при срабатывании технологических контактов

Схема управления электродвигателя при срабатывании технологических контактов (рис. 13.4. ) позволяет отключить электродвигатель в случае нарушения технологического процесса (при обрыве основной нити, ленты, недолету утка и т.д.) технологические контакты могут быть размыкающими и размыкающими.

Последовательное включение размыкающих технологических контактов Е1, Е2 осуществляет логическую операцию И. Включение размыкающих технологических контактов Е1 и Е2 в цепь управления показана на рис. 13.4., а. Контакты Е1 и Е2 включены последовательно с блок-контактом К магнитного пускателя. Размыкание любого из контактов Е приведет к отключению магнитного пускателя и следовательно электродвигателя. Контакты Е1 и Е2 включены параллельно кнопке «Пуск» S2. Сделано это для того, чтобы иметь возможность кратковременного толчкового пуска при нажатии на кнопку S2 даже если Е1 и Е2 разомкнуты. Например, Е1, Е2 отвечают за целостность нити. При обрыве нити Е1 или Е2 разомкнется. Рабочий устраняет обрыв, но чтобы нить натянулась электродвигатель должен начать работать. Для этого нужен толчковый пуск.

Замыкающие технологические контакты Е1 и Е2 (рис. 13.4., б) осуществляют логическую операцию ИЛИ, включаются они параллельно. При срабатывании любого из них получает питание катушка промежуточного реле К2. Реле срабатывает, при этом размыкается его размыкающий контакт в цепи катушки пускателя К1, силовыми контактами которого и отключается электродвигатель. Одновременно загорается сигнальная лампа Н2, указывающая причину останова машины. Лампа Н2 не будет гореть, если машину остановили кнопкой «Стоп», потому что при этом не нарушена целостность продукта, и технологические контакты остаются разомкнутыми.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Раздаточный материал к теме: : «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором»

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Контактор - это коммутационный аппарат предназначенный...

а) для управления и защиты от перегрузок электрической цепи постоянного и
переменного тока

б) для автоматического отключения и включения цепи постоянного и переменного
тока в нормальных режимах

в) для автоматического отключения цепи постоянного тока в ненормальных
режимах

г) для частых (до 600-1500раз/час) коммутаций электрической цепи постоянного и переменного тока в нормальных режимах

д) для ручного отключения и включения цепи постоянного и переменною тока с токами до номинального

2. Для чего применяются магнитные пускатели?

а) для дистанционного управления электроприборами;

б) для защиты электродвигателей;

в) для индикации работы схемы;

г) все ответы верны

3. Что такое тепловое реле?

а) устройства нагрева электродвигателя;

б) устройство защиты электродвигателя;

в) устройство охлаждения электродвигателя;

г) устройство для сигнализации.

4. Как обозначается на схемах магнитный пускатель?

а) КМ;

б) КК;

в) КТ;

г) KV.

5. Из какого материала выполняют рабочие поверхности контактов?

а) алюминия;

б) серебра;

в) стали;

г) вольфрама

6. Для чего предназначен медный виток на сердечнике магнитного пускателя :

а) для снижения вихревых токов.

б) для увеличения вихревых токов

в) для снижения вибрации якоря.

г) для предупреждения "залипания" якоря.

7. Расцепители являются основными элементами конструкции

а) рубильников

б) переключателей

в) контакторов

г) магнитных пускателей

д) автоматических воздушных выключателей


8. Магнитные пускатели предназначены

а ) для ручного отключения и включения цепи постоянного и переменного тока с токами до номинального

б) для управления электродвигателями в нормальном режиме

в) для автоматического отключения и включения цепи постоянного и переменного тока в нормальных режимах

г) для управления электродвигателями в нормальном режиме и защиты их от токов короткого замыкания

д) для управления электродвигателями в нормальном режиме и защиты их от перегрузки

9. Для управления электродвигателями в нормальном режиме и защиты их от перегрузки в установках до 1000В применяются

а) переключатели

б) магнитные пускатели

в) рубильники

г) предохранители

д) автоматические воздушные выключатели

10. Автоматические воздушные выключатели до 1000 В предназначены

а) для автоматического отключения и включения цепи переменного тока в нормальном режиме

б) для частых (до 600-1500) коммутаций электрической цепи постоянного и переменного тока в нормальных режимах

в) для коммутаций электрической цепи постоянного и переменного тока в аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 раз в сутки) оперативных включений и отключений

г) для переключения электрической цепи постоянного и переменного тока

д) для управления и защиты от перегрузок электрической цепи постоянного и переменного тока

Ответы:

1. б

2. а

3. б

4. а

5. б

6. в

7. д

8. б

9. д

10 д

28

Тема занятия: «Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

Цель занятия:

Дидактическая

• изучить, что включает в себя понятие электропривода; изучить типовые схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем; изучить способы защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в аварийных ситуациях; научиться практически разрабатывать простейшие схемы пуска электродвигателей.
• изучить, что включает в себя понятие электропривода;
• изучить типовые схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем;
• изучить способы защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в аварийных ситуациях;
• научиться практически разрабатывать простейшие схемы пуска электродвигателей.

Развивающая

• развивать познавательную активность студентов;
• развивать творческие навыки в познавательной деятельности;
• развивать память и внимание;
• развивать практические навыки при получении новых знаний.

Воспитательная

• формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностя;
• формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков;
• воспитывать чувство ответственности, творческое мыщление;
• совершенствовать професстональное внимание, сосредоточенность и активность

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

План занятия:

• Понятие электропривода
• Пуск и останов двигателя.
• Схемы управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания.
• Схемы управления асинхронным электро-двигателем с защитой от перегрузок.
• Схемы управления асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

Мотивация обучения

• Мотивация обучения

Изучение типовых схем управления двигателями необходимо для того, чтобы в дальнейшем мы могли свободно читать принципиальные электросхемы технологического оборудования, понимать, каким образом осуществляется автоматизация пуска и останова на различных технологических машинах.

• Изучение типовых схем управления двигателями необходимо для того, чтобы в дальнейшем мы могли свободно читать принципиальные электросхемы технологического оборудования, понимать, каким образом осуществляется автоматизация пуска и останова на различных технологических машинах.

Знания, полученные вами на данной лекции, помогут вам лучше разбираться в дисциплинах: Технологическое оборудование отрасли», «Охрана труда».

• Знания, полученные вами на данной лекции, помогут вам лучше разбираться в дисциплинах: Технологическое оборудование отрасли», «Охрана труда».

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

1. Понятие электропривода

Определение электропривода:

Электропривод – это совокупность электродвигателя с системой управления и передаточным механизмом

Функции электропривода:

• включение и выключение электродвигателя,
• автоматическое отключение электродвигателя при нарушении технологического процесса,
• изменение скорости электродвигателя в соответствии с изменением технологических параметров,
• отключение электродвигателя при неисправностях в самой системе управления (короткое замыкание) или при перегрузках электродвигателя и др.

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

2. Пуск и останов двигателя

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

2. Пуск и останов двигателя

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

2. Пуск и останов двигателя

с двух мест

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

2. Пуск и останов двигателя

с двух мест

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

3.Управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания

с помощью предохранителей

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

3.Управления асинхронным электродвигателем с защитой от токов короткого замыкания

с помощью автоматических выключателей

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

4.Управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок

с помощью тепловых реле

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

4.Управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок

с помощью тепловых реле

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

4.Управления асинхронным электродвигателем с защитой от перегрузок

с помощью тепловых реле

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

5. Управление асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

с подключением к нулевому проводу

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

5. Управление асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

с использованием понижающего трансформатора

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

5. Управление асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

с автоматическим остановом при открывании защитных заграждений

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

5. Управление асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

с автоматическим остановом при срабатывании

размыкающих технологических контактов

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

5. Управление асинхронным электродвигателем с пониженным напряжением в цепи управления.

с автоматическим остановом при срабатывании

замыкающих технологических контактов

«Понятие электропривода. Схемы управления трёхфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором».

Домашнее задание .

[1], стор. 156 — 168 .

[1] - Бабаева Л. Б., Маркова Р. Ф.

Основы автоматизации технологических процессов. – Москва: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984.