Основным источником электроэнергии, используемым центрами управления двигателями, является генератор переменного тока, расположенный на электростанции. Генераторы переменного тока работают на основе теории электромагнитной индукции. Это означает, что при перемещении проводников в магнитном поле в них индуцируется напряжение. Базовый генератор состоит из магнитного поля, якоря, контактных колец, щеток и некоторого резистивного напряжения. Якорь представляет собой любое количество проводящих проводов, намотанных в петли, которые вращаются в магнитном поле. Для простоты показана одна петля.
Если проследить вращение генератора переменного тока на протяжении полного оборота в 360°, можно увидеть, что в течение первой четверти оборота напряжение будет увеличиваться, пока не достигнет максимального положительного значения при 90°. Во второй четверти оборота напряжение будет уменьшаться, пока не достигнет нуля при 180°. В третьей четверти оборота напряжение будет увеличиваться в противоположном направлении, пока не достигнет максимального отрицательного значения при 270°. В последней четверти оборота напряжение будет уменьшаться, пока не достигнет нуля при 360°. Это один полный цикл или одно полное чередование положительного и отрицательного значений.
Трехфазное напряжение
Трехфазное напряжение используется на крупных коммерческих и промышленных объектах для работы двигателей переменного тока. Двигатель переменного тока состоит из неподвижного элемента, называемого статором, и вращающегося элемента, называемого ротором. Трехфазное переменное напряжение подается на статор через силовые соединения.
Вращение двигателя
Однако, если поменять местами любые два из трех выводов питания, двигатель будет вращаться в противоположном направлении. В этом примере L1 (A) подключен к выводу двигателя T3, L2 (B) — к выводу двигателя T2, а L3 (C) — к выводу двигателя T1 (L1 и L3 поменяны местами). При подаче питания через контакты R двигатель будет вращаться против часовой стрелки, или в обратном направлении.
Однако последствия работы двигателя в обратном направлении в устройстве, предназначенном для работы только в прямом направлении, могут быть катастрофическими, приводя к повреждению оборудования и, возможно, к травмам или гибели людей.
Управление электродвигателями в промышленности
Системы распределения электроэнергии, используемые в крупных коммерческих и промышленных предприятиях, могут быть сложными. Электроэнергия может распределяться через различные распределительные щиты, трансформаторы и панели.
Основы промышленного управления электродвигателями
Везде, где используются электродвигатели, необходимо осуществлять их управление. В промышленности различные устройства автоматики используются для управления работой электродвигателей.
Контакты контактора замыкаются для запуска двигателя и размыкаются для его остановки. Это осуществляется электромеханически с помощью кнопок запуска и остановки или других управляющих устройств, подключенных для управления контактором.
Реле перегрузки защищает двигатель, отключая питание двигателя при возникновении перегрузки. Перегрузка может произойти, например, при заклинивании конвейера. Хотя реле перегрузки обеспечивает защиту от перегрузок, оно не обеспечивает защиту от короткого замыкания проводки, подающей питание на двигатель. По этой причине также используются автоматический выключатель или предохранители.
Как правило, один пусковой механизм управляет одним двигателем. Когда используется несколько географически распределенных двигателей переменного тока, компоненты защиты и управления цепями могут располагаться в панели рядом с двигателем.
На многих промышленных предприятиях работают много электродвигателей, и часто желательно управлять некоторыми или всеми двигателями из одного центрального места. Для этой функции предназначен Шкаф управления двигателями (ШУД) – Motor Control Center (MCC).
Шкафы управления двигателями представляют собой просто физические группы комбинированных пусковых устройств в одном корпусе. Комбинированное пусковое устройство — это единый корпус, содержащий пусковое устройство двигателя и предохранители или автоматический выключатель.
Преимущества единых шкафов управления двигателями
Некоторые из преимуществ использования единых центров управления двигателями:
• Более быстрая и простая установка и подключение кабелей.
• Централизованное управление двигателями.
• Как правило, требуется меньше места.
• Аккуратный внешний вид.
• Простота добавления специальных компонентов, таких как вводные выключатели, распределительные щиты и трансформаторы
• Простота будущих модификаций, таких как увеличение мощности пусковых устройств, добавление дополнительных пусковых устройств или добавление дополнительных вертикальных секций.