Система керування електродвигунами. Електронні блоки керування двигунами

Контролери для керування малогабаритними електродвигунами

У цьому розділі представлені пристрої керування малогабаритними електродвигунами постійного струму(електродвигуни діаметром від 3 до 95 мм, потужністю від 0,001 Вт до 1100 Вт), що включають силовий каскад, електроніку для обробки сигналів зворотного зв'язку, набір цифрових та аналогових входів та виходів, інтерфейси для роботи в мережі за різними промисловими протоколами.

Ви можете ознайомитися з електронними блоками управління, що випускаються виробниками малогабаритних електроприводів для електродвигунів свого та стороннього виготовлення, у відповідних розділах (див. посилання): (для колекторних, безколекторних двигунів постійного струму, ), Dunkermotoren (для колекторних, безколекторних двигунів) Nanotec (для безколекторних, крокових двигунів), Phytron (для крокових двигунів).

Модульні контролери Phytron для крокових двигунів

У лінійці контролерів Phytron можна виділити багатоосьові модульні контролери phyMotion™ (див. посилання). Ці вироби призначені для керування від 1 до 18 біполярних крокових двигунів в особливих умовах - є підтримка зворотного зв'язку від датчиків температури для двигунів, розташованих у вакуумі, а також сигналів зворотного зв'язку EnDat, SSI. Дані контролери працюють по одному з найпоширеніших промислових протоколів Ethernet, ProfiBus/ProfiNet, CAN, RS 485, RS 232, RS 422.

Ознайомитися з описом усієї продукції компанії Phytron можна по .

DC/BLDC контролери Copley Controls

ТОВ «Мікропривід» пропонує блоки управління колекторними, безколекторними двигунами постійного струму, а також кроковими двигунами від компанії Copley Controls з розширеним набором сигналів зворотного зв'язку, що обробляються, і вищими вихідними потужностями (робочий струм до 30А, піковий струм до 60А).

Перелік сигналів зворотного зв'язку, що охоплюютьсяпродукцією Copley Controls:

1. Датчики відносного відліку – цифровий квадратурний A/B сигнал (в т.ч. з додатковим виходом), аналоговий sin/cos сигнал;
2. Датчики абсолютного відліку - сигнал у форматі SSI, EnDat, AbsoluteA, SanyoDenkiAbsoluteA, BiSS (B&C);
3. Резольвери (СКВТ);
4. Цифрові датчики холу.

Дані контролери дозволяють керувати двигунами за швидкістю, положенням, моментом, в режимах Camming, Gearing, за індексним сигналом.

Також можливе придбання захищених версій контролерів, призначених для роботи в несприятливих умовах за підвищених вібраційних, ударних навантажень та розширеного температурного діапазону.

Ознайомитися з описом усієї продукції компанії Copley Controls можна по

Блок керування асинхронним електродвигуном нерегульований нереверсивний (БНН).

Блок керування асинхронним електродвигуном нерегульований реверсивний (БНР).

Блок автоматичного введення резерву (БАВР).

Блоки розраховані для керування електродвигунами з номінальним струмомстатора до 100А, при напрузі 380В змінного струмучастотою 50 Гц.

Апаратний склад.

У блоках переважно застосовуються вітчизняне обладнання:

Автоматичні вимикачі типів АЕ1031, АЕ2036, АЕ2046, АЕ2056, ВА57-35;

Магнітні пускачі типу ПМЛ1100...ПМЛ4100, ПМЛ1501...ПМЛ4500, ПМ12-100;

Теплові реле типу РТЛ, РТТ.

На вимогу замовника шафи можуть комплектуватись апаратурою фірм ABB, Schneider, ІЕК та інших.

Блоки управління, що входять до складу щита ЩУ-ЧЕ, можна поділити на три функціональні групи:

Блок керування асинхронним електродвигуном нерегульований нереверсивний (БНН)призначений для керування механізмами з нереверсивними асинхронними електродвигунами(Насоси, вентилятори тощо). Блок забезпечує захист ланцюгів електродвигуна від коротких замикань (за допомогою автоматичного вимикача) та захист від перевантаження по струму (за допомогою теплового реле). Блок забезпечує керування електродвигуном у двох режимах – місцевому та дистанційному. У місцевому режимі керування здійснюється від кнопок на дверях щита, у дистанційному – від системи автоматизації ЦТП.

Схема силових ланцюгів блоку	На перемикачі вибору режиму передбачено контакт, що інформує систему автоматизації ЦТП про вибір дистанційного керування. У схемі блоку передбачено підключення вимикача безпеки, що встановлюється поруч із керованим електродвигуном.
		Схема підключення блоку для роботи з приладом "Текон"

Блок керування асинхронним електродвигуном нерегульований реверсивний (БНР)призначений для керування механізмами з реверсивними асинхронними електродвигунами (електрозасувки, регулюючі вентилі тощо). Блок забезпечує захист ланцюгів електродвигуна від коротких замикань (за допомогою автоматичного вимикача) та захист від перевантаження струмом (за допомогою теплового реле). Блок забезпечує керування електродвигуном у двох режимах – місцевому та дистанційному. У місцевому режимі керування здійснюється від кнопок, встановлених поруч із керованим механізмом, у дистанційному – від системи автоматизації ЦТП. У схемі блоку передбачена можливість підключення кінцевих вимикачів, що відключають електродвигун при досягненні механізмом кінцевих положень. У схемі блоку передбачено підключення вимикача безпеки, що встановлюється поруч із керованим електродвигуном.

Блок управління частотно-регульованим електроприводом (БРП)призначений для керування нереверсивними асинхронними електродвигунами (насоси, вентилятори тощо) з можливістю регулювання частоти обертання керованого електродвигуна. Блок призначений для роботи з блоком управління перетворювачем частоти (БПЧ). Блок забезпечує захист ланцюгів електродвигуна від коротких замикань (за допомогою автоматичного вимикача) та захист від перевантаження струмом (за допомогою теплового реле), а також захист ланцюгів живлення перетворювача частоти (за допомогою автоматичного вимикача). Блок забезпечує керування електродвигуном у двох режимах – місцевому та дистанційному. У місцевому режимі керування здійснюється від кнопок на дверях щита (є можливість включення насоса в регульованому та нерегульованому режимі), у дистанційному – від системи автоматизації ЦТП. На перемикачі вибору режиму передбачено контакт, що інформує систему автоматизації ЦТП про вибір дистанційного керування. У схемі блоку передбачено підключення вимикача безпеки, що встановлюється поруч із керованим електродвигуном.

Блок управління перетворювачем частоти (БПЛ)призначений для регулювання частоти обертання асинхронного електродвигуна шляхом зміни величини і частоти напруги, що подається на електродвигун. Блок встановлюється один на групу насосних агрегатів (ХВС, ГВП або ЦНО) і працює спільно з блоками управління частотно-регульованим електроприводом (БРП). Блок забезпечує регулювання частоти електродвигуна в залежності від тиску на виході групи насосних агрегатів (ХВС, ГВП) або перепад тиску на насосному агрегаті (ЦНО). Завдання необхідного тиску (перепаду) здійснюється за допомогою цифроаналогового задатчика, встановленого на дверях щита. У схемі блоку передбачена можливість перемикання електродвигуна на нерегульований режим при несправності перетворювача частоти. Увімкнення насоса у нерегульованому режимі відображається лампою на дверях щита.

Схема силових ланцюгів блоку БПЧ2 (на 2 насоси)	Схема підключення блоку БПЧ2 (на 2 насоси)
БПЧ3 (на 3 насоси)	Схема підключення блоку БПЧ3 (на 3 насоси)

Для насосів ХВД, ГВП, пожежних і т.п. встановлюється один датчик тиску групу. Він підключається до клем 21(+), 22(-) блоку БПЧ2, 31(+), 32(-) блоку БПЧ3.

Для насосів ЦНО встановлюється два датчики тиску – на вході та виході групи насосних агрегатів. Датчик на виході насосів підключається до клем 21(+), 22(-) блоку БПЧ2, 31(+), 32(-) блоку БПЧ3, датчик на вході насосів підключається до клем 23(+), 24(-) блоку БПЧ2, 33(+), 34(-) блоку БПЧ3.

Блок керування асинхронним електродвигуном із пуском двигуна методом зірка-трикутник (БТЗ).

Схема силових ланцюгів	Блок аналогічний блоку БНН, але має додатковий магнітний пускач, що здійснює перекомутацію обмоток електродвигуна із зірки на трикутник у процесі розгону через задану витримку часу (1..30сек). Застосовується для електродвигунів, розрахованих на напругу 380/660В - наприклад, на вимогу фірми Grundfos, насоси потужністю 5,5 кВт і більше повинні пускатися методом зірка-трикутник.

Блок автоматичного введення резерву (БАВР)призначений для автоматичного перемикання навантаження на резервне введення при несправності (зникнення напруги, обрив однієї з фаз, неправильне чергування фаз) основного. Блок встановлюється в шафі ШПЧ, в шафах РШУ-1 та РШУ-2 встановлюються автоматичні вимикачі, До яких підключають вступні лінії блоку.

Блоки БНН та БРП мають додаткові виконання:
БНН-Т і БРП-Т – до типових блоків додано модуль позисторного захисту (електронний блок, що відключає насос при перегріві термодатчика, вбудованого в обмотки двигуна; застосовується з насосами Grundfos).
БНН-П та БРП-П – до типових блоків додано пристрій плавного пускуелектродвигуна (для БРП – ланцюг роботи насоса від мережі).
БНН-ПТ та БРП-ПТ – до блоків додані модуль позисторного захисту та пристрій плавного пуску.

Параметри блоків управління БНН, БРП та БНР наведені в таблиці:

У цій таблиці вказано пуско-захисну апаратуру вітчизняного виробництва.

Блоки керування є віртуальною одиницею для розрахунку шафи. Окремо без шафи блоки не постачаються!

Блок БНН - блок керування нерегульованим нереверсивним асинхронним електродвигуном. Призначений для керування механізмами з нереверсивними асинхронними електродвигунами (насоси, вентилятори тощо). До одного блоку БНН можливе підключення лише одного електродвигуна. Блок забезпечує захист ланцюгів електродвигуна від дії струмів короткого замиканнята захист від перевантаження по струму за допомогою автомата захисту двигуна (АЗД). Блок забезпечує керування електродвигуном у двох режимах - місцевому та дистанційному. У місцевому режимі керування здійснюється від кнопок на дверях шафи, у дистанційному – від зовнішньої шафи автоматики. Передбачено підключення вимикача безпеки, що встановлюється поруч із керованим електродвигуном. Є вихідні сигнали диспетчеризації режиму роботи блоку місцевий/дистанційний та диспетчеризації робота/аварія двигуна.

Таблиця відповідності типорозмірів блоків БНН діапазонів струмів

Призначені для безконтактного керування електричними виконавчими механізмами (ЕІМ) із однофазним електродвигуном. Блоки виконують пуск, реверс, зупинку електродвигуна відповідно до дискретних вхідних сигналів «Більше» та «Менше».

Блоки керування електродвигуном реверсивні БУЕР 3-30-00, БУЕР 3

Призначені для безконтактного керування електричними виконавчими механізмами (ЕІМ) із трифазним електродвигуном. Блоки виконують пуск, реверс, зупинку електродвигуна відповідно до дискретних вхідних сигналів «Більше» і «Менше», а також захист силових ключів від короткого замикання та захист, що настроюється. асинхронного двигунавід навантаження.

Блоки живлення БП-Г, БП-4М15

Призначені для живлення контролера нестабілізованою постійною напругою 24 В. Блоки виконані за традиційною схемою із застосуванням понижуючого трансформатора і підключаються до мережі змінної напруги 220 В.

Блок живлення ББП-24

Призначений для забезпечення безперебійного живлення контролера нестабілізованою постійною напругою 24 В. Блок містить перетворювач напруги на базі понижуючого трансформатора, що підключається до мережі змінної напруги 220 В, акумуляторну батарею та схему управління, яка забезпечує ненаголошене перемикання підключеного обладнання на резервне джерело живлення. У конструкції блоку використано акумулятори з терміном служби не менше 6 років без обслуговування.

Блок живлення БП-Д

Призначений для перетворення нестабілізованої напруги постійного струму (24±6) стабілізовану напругу постійного струму 17, 22, 24, 36 В (залежить від виконання блоку), і призначений для живлення датчиків, що використовуються при побудові систем АСУТП з контролерами серії КОНТРАСТ. Живлення блоку здійснюється від блоків живлення БП-Г, ББП-24, БП-4М15 та ін.

Модуль живлення МП-Д

Призначений для живлення мікроконтролера ШМК та модулів УСО-Д. У тих випадках, коли потужність одного модуля МП-Д недостатня для живлення усієї групи модулів УСО-Д, встановлених на шині, передбачено підключення до неї кількох модулів МП-Д.

Блок введення БВ-Д-50

Призначений для застосування у схемах керування електричними приводами насосів, запірної арматури у складі АСУТП. Блок перетворює сигнали стану контактних пристроїв дискретні сигнали логічного рівня.

Блок підсилювача потужності БУМ-30

Призначений для посилення потужності вихідних дискретних сигналів контролера і містить чотири реле, кожне з яких має дві групи перекидних контактів і здатне комутувати електричні ланцюги змінної напруги 220 В.

Блок БУМ-50

Призначений для перетворення дискретних сигналів рівня 24 В релейні сигнали управління силовими пристроями.

Блок містить 1 реле ( номінальна напругаобмотки =24, споживана потужність 0,8 Вт) і має один перекидний контакт. Вмикання реле відбувається при подачі постійної напруги (=24В) на вхідні клеми блоку.

Блок перемикання БПР-30

Призначений для перемикання кіл вихідних сигналів резервованого контролера. Блок містить вісім малопотужних реле.

Блок БПР-50

Призначений для перемикання сигнальних ланцюгів при резервуванні контролерів, а також комутації ланцюгів у схемах захисту, сигналізації, блокувань.

Блок містить 5 реле (номінальна напруга обмотки =24, споживаний струм 8 мА), кожне з них має по дві групи перекидних контактів.

Перетворювач інтерфейсу ПІ-3

Призначений для перетворення інтерфейсу RS-232C/RS-485.

Перетворювач використовується для підключення шлюзового каналу контролера до CОМ-порту комп'ютера та підтримки сталого зв'язку на відстані до 1,2 км. Перетворювач живиться від мережі змінної напруги 220 і встановлюється в безпосередній близькості від комп'ютера.

Пульт настойки контролера ПК-302

Призначений для керування режимами роботи контролера, оперативного контролю та керування технологічними програмами, налаштування їх параметрів та параметрів контролера загалом у процесі роботи або підготовки до роботи

Комплект резисторів нормуючих КРН

Призначений для підключення сигналів постійного струму 0-5 мА, 0(4)-20 мА та постійної напруги 0-10 до модуля МАУ-Д. Для підключення інших типів сигналів до модуля МАУ-Д комплект КРН не потрібен.

Захисний пристрій ЗУ

Призначено для забезпечення нерозривності ланцюгів сигналів постійного струму 0-5 мА, 0(4)-20 мА, підключених до відповідних входів модулів УСО-Д, при демонтажі модулів. Захисний пристрій підключається до модулів через промклемник.

Інтерфейсний з'єднувач ІС-485

Призначений для організації зв'язку модуля УСО-Д та комп'ютера через перетворювач інтерфейсу ПІ-3 при програмуванні та налаштуванні модуля.

Основні технічні дані та характеристики

1. Конструктивно-технічні вимоги

Види вхідних та вихідних сигналів, діапазони зміни, вхідні опори наведені у таблиці 2.4.

Таблиця 2.4

Габаритні розміриблоків та складових частинконтролерів та їх маса відповідно до таблиці 2.5.

Таблиця 2.5

Електроживлення контролерів здійснюється від джерела постійного струму з напругою (246), а з блоками живлення БП-4М15, БП-Г, ББП-24 - змінним однофазним струмомнапругою, частотою (50±1) Гц і коефіцієнтом вищих гармонік до 5 %.

Потужність, що споживається окремими блоками та модулями, не перевищує значень, зазначених у таблиці 2.6.

Таблиця 2.6

Блоки БК-500, ШМК, модулі УСО-Д, МП-Д виконані в корпусах із полімерного матеріалу з установкою на DIN – рейку.

Контролери (блоки БК-500) мають цифрові інтерфейси:

мережевий канал Ethernet;

канал міжконтрольної мережі Магістр – інтерфейс RS-485;

шлюзовий канал для зв'язку з інженерною станцією або SCADA-системою – інтерфейс RS-232/RS-485;

канал зв'язку з пультом контролера - інтерфейс RS-485;

канал резервування – інтерфейс RS-485;

чотири канали польової мережі - інтерфейс RS-485 – для зв'язку з мікроконтролерами та мікропроцесорними пристроями як зі складу контролера КР-500 (ШМК, модулями УСО-Д та ін), так і іншими спеціально розробленими або інших виробників. Кожен канал має можливість підключення до 31 польового пристрою. Четвертий канал має можливість працювати в режимі шлюзового каналу, здійснюючи зв'язок з інженерною станцією або SCADA-системою.

Шлюзовий мікроконтролер ШМК має три інтерфейсні канали RS-485: два – для зв'язку із зовнішніми об'єктами (БК-500 та ін), один – для зв'язку з модулями УСО-Д (до 16 модулів).

Контролери містять незалежний таймер-календар.

Входи аналогових сигналів ІЧ модулів МАС-Д, МДА-Д гальванічно розділені один від одного та від інших ланцюгів.

Входи аналогових сигналів ІЧ модулів МВА-Д, МАУ-Д, МТС-Д МРС-Д гальванічно розділені з інших ланцюгів.

Виходи аналогових сигналів ІЧ модулів МАС-Д, МАВ-Д, гальванічно розділені один від одного та від інших ланцюгів.

Входи дискретних каналів модулів МСД-Д-02, МСД-Д-03, МСД-Д-04, пов'язані у групу по 4, гальванічно розділені від інших груп та інших ланцюгів.

Виходи дискретних каналів модулів МДА-Д, пов'язані у групу по 2, гальванічно розділені з інших груп і з інших ланцюгів.

Виходи дискретних каналів модулів МСД-Д-00, МСД-Д-01, МСД-Д-02, пов'язані у групу по 4, гальванічно розділені від інших груп та інших ланцюгів.

Модулі МАС-Д, МДА-Д, МАУ-Д МВА-Д виконують діагностику аналогових вхідних каналів за діапазону вхідного сигналу (4-20) мА. При обрив лінії зв'язку з датчиком видається сигнал помилки.

Модулі МАС-Д МАВ-Д виконують діагностику аналогових вихідних каналів. При зміні вихідного сигналу на 3% від заданого формується сигнал помилки.

Модулі МСД-Д-02, МСД-Д-03, МСД-Д-04 виконують діагностику ліній зв'язку дискретних вхідних каналів.

Вихід дискретних каналів модулів МДА-Д, МСД-Д-00, МСД-Д-01, МСД-Д-02 мають захист від короткого замикання, модулі виконують діагностику короткого замикання.

Модуль МДА-Д виконує діагностику включення та вимкнення виходів.

При відмови блоку БК-500 формується на виході дискретний сигнал "відмова".

Після відключення від мережі живлення контролери зберігають оперативну інформацію (поточні значення алгоритмів), а також підтримують роботу таймера-календаря не менше 24 годин.

Контролери при електроживленні від блока живлення ББП-24 працюють не менше 30 хвилин після відключення ББП-24 від мережі живлення ( 220 В, 50 Гц).

Режим роботи контролерів безперервний.

Час встановлення робочого режиму 5 хвилин при перетворенні аналогових сигналів із заданою похибкою не більше однієї години.