Привет всем, кто интересуется асинхронными двигателями, контакторами и релейной логикой!
Эта статья – логическое продолжение моих статей про подключение мощных двигателей через схему «Звезда-Треугольник».
Ссылки статей на Дзене будут в конце статьи.
Там я уже писал о том, что есть три варианта реализации такой схемы:
- С использованием таймера (любого принципа действия – хоть электронного, хоть пневматического, хоть механического);
- С использованием программного алгоритма, реализованного на контроллере. Если он есть в данном устройстве (например, в промышленном компрессоре), то так и делают – выходы PLC подключают на катушки контакторов;
- С использованием специализированного реле, которое представляет собой фактически управляющий контроллер для включения контакторов запуска двигателя.
В данной статье я как раз рассмотрю на примере третий вариант – запуск мощного электродвигателя через реле F&F PCG-417, которое разработано Белорусскими коллегами для управления схемой «Звезда-Треугольник». Важно, что все элементы схемы я покажу в реальной жизни, приведу реальные схемы и фотографии использования такого реле.
На всякий случай скажу ещё раз, что эта схема нужна для того, чтобы уменьшить пусковой ток двигателя путем переключения обмоток статора двигателя.
Преимущества и недостатки различных реализаций схемы «Звезда-Треугольник»
Прежде чем рассказывать о достоинствах реле пуска двигателя ФиФ, расскажу о недостатках других реализаций схемы.
Никто в новом оборудовании уже не реализует схему «Звезда-Треугольник» на реле времени, ведь у этой схемы есть несколько недостатков:
- Пневматические и механические реле капризны;
- Для нормальной работы схемы нужно второе реле, которое должно реализовывать паузу между режимами, а его обычно не ставят;
- Использование универсального электронного реле по стоимости идентично использованию специализированного, а в чем тогда смысл?
Схема управления на контроллере должна содержать собственно контроллер, который выполняет и другие функции в оборудовании. Но контроллер присутствует не всегда. А если он и есть, то цена оборудования и требования к его функциональности требуют установки преобразователя частоты. И тогда требования к плавности разгона двигателя отпадают сами собой.
Итак, при отсутствии контроллера применяют специализированные реле «Стар-Дельта», которые полностью реализуют нужный алгоритм запуска двигателя, при этом имея на передней панели все необходимые регулировки.
Устройство и внешний вид реле пуска двигателя
Реле времени для управления электродвигателями по схеме «Звезда-Треугольник» ФиФ PCG-417 выглядело на витрине магазина за минуту до его покупки мною вот так:
Рядом располагались его собратья по бренду, который у нас в Таганроге представлен весьма широко – более 25 наименований.
Зачем в тот день я его купил – будет рассказ ниже, а пока познакомимся с этим устройством поближе. Если нужна официальная инструкция – её можно будет скачать ниже.
Внешний вид есть в начале статьи, вот ещё несколько фото.
На этом фото – акцент на верхние клеммы, сюда подключается питание:
Как всегда, ФиФ использует универсальный корпус, и несоответствие номеров клемм и реального их расположения немного сбивает с толку.
Нижние клеммы фактически являются переключающими контактами выходных реле:
Технические характеристики реле «Звезда-Треугольник»
Параметры можно посмотреть в таблице:
Много обсуждать нет смысла, отмечу лишь некоторые моменты.
У реле два напряжения питания (220 и 24 В), что очень удобно в реалиях – исходя из этого напряжения, можно выбрать напряжение катушек контакторов. Либо наоборот – имея конкретные контакторы на 24 В (AC/DC) или на 220 В (АС), можно подключить нужное питание реле.
Максимальный ток выходных контактов реле – 8 А, но для реальной нагрузки (катушек контактора), имеющей реактивный характер, выходной ток нужно ограничить значением 2 А. Для особо мощных контакторов придётся использовать промежуточные реле. Ещё замечание. В инструкции указано, что «Изделие должно использоваться по его прямому назначению». Однако, в той же инструкции рассмотрены в качестве нагрузок к этому реле энергосберегающие и люминесцентные лампы…
Время разгона в схеме «Звезда» можно регулировать плавно в пределах от 1 с до 1000 с (16 минут), а время паузы (переключения) меняется ступенчато, в зависимости от времени разгона. Подробнее ниже.
Обращаю внимание таких въедливых читателей, как я – что такое «сек» и «мсек»? Если это единицы измерения времени, то таких единиц нет в списке единиц системы СИ. Считаю это недочетом для серьезной технической документации. Пишу об этом на Дзене.
Панель управления
На панели управления реле выведены основные органы индикации и управления:
Временная диаграмма работы
Потихоньку подбираемся к сути. Сейчас будет подробно рассказан алгоритм работы устройства.
Временная диаграмма на основе предыдущей статьи:
Что изменилось по сравнению со схемой на реле времени? Добавилась пауза между «Звездой» и «Треугольником», 75 или 150 мс.
Та же диаграмма, в инструкции к реле:
На диаграммах показано условно подача питания и включение внутренних реле (выходов «Звезды» и «Треугольника»). Реле имеют два дискретных состояния – «включено» и «выключено». Странно, что на третьем графике во время паузы реле «Треугольника» включено «чуть-чуть». Что это может означать?
Такая же диаграмма приведена боковой стороне устройства:
Реле треугольника на время паузы тоже включается «чуть-чуть», а сама пауза обозначена неведомой единицей измерения «msek». Интересно, в каких университетах обучался дизайнер, написавший это? Считаю это непрофессионализмом.
Итак, согласно диаграмме, при подаче питания на реле (U) запускаются одновременно общий контактор КМ1 и контактор «Звезды» КМ2 (перевернутая «Y»).
Это длится в течение времени, устанавливаемое пользователем. Далее, после истечения этого времени выключается контактор КМ2, и наступает пауза 75 или 150 мс, длительность которой также можно выбрать. Во время паузы на двигатель подается напряжение через общий контактор КМ1, но ток не идёт, т.к. цепь разорвана. Благодаря инерционности двигателя, пауза не оказывает никакого влияния на скорость вращения.
После окончании паузы включается контактор КМ3, и двигатель включается в «Треугольник», легко выходя на номинальный режим.
Схема подключения реле времени Звезда Треугольник Евроавтоматика F&F PCG-417
Давайте теперь критически разберём схему, приведённую в инструкции производителя. Для начала, внутренняя схема реле управления двигателем:
Схема включения:
К сожалению, на схеме переплетены силовая часть и часть управления, что осложняет её чтение. Давайте разбираться.
На схеме показано питание реле 230 В, от одной из фаз. Запуск реле и двигателя производится подачей питания через необозначенный НО контакт. Это может быть тумблер, реле, выход контроллера. Питание поступает на реле (вход 3) и на питание катушки контактора SG (G – General, общий, моё обозначение – КМ1).
Одновременно замыкаются контакты 7 и 9, включая контактор SY (КМ2), включая двигатель по схеме «Звезда». Пройдя разгон, контакты 7 и 9 размыкаются, и двигатель 75 или 150 мс вращается без питания.
Через время переключения включается контактор «Треугольника» SΔ (КМ3), запуская двигатель в рабочем режиме.
Минус этой схемы, как я уже говорил в предыдущей статье – отсутствие блокировок, которые нужны для предотвращения аварийных случаев. Дело в том, что мне неоднократно попадались неисправности, в которых залипали контакторы или реле. Это было либо по механической причине (заклинивание), либо по причине пригорания контактов.
В приведенной схеме по цепям контакторов блокировок нет. Я уверен, что и внутри реле ФиФ PCG-417 блокировок нет, поскольку используются два обычных независимых реле, в которых имеется по одному переключающему контакту. Видимо, производитель пошёл на упрощение схемы в угоду надежности. Ниже будет пример, в котором блокировки имеются.
Контакторы в схеме – на 230 В, но можно применить и на 380 В, подключив общий провод контакторов не к N, а к фазе L2 или L3.
Пример установки в паровой котел
Так зачем же я пошёл в магазин, чтобы купить это реле?
Как-то в марте, в субботу мне позвонил дежурный инженер и сообщил, что у нас авария – на котле не включается двигатель вентилятора. Точнее, запускается в «Звезду», а на «Треугольник» не переходит. Соответственно, давление воздуха в горелке не достигает нужного значения, и котел «уходит в ошибку».
Как устроена наша энергослужба.
Вот этот двигатель:
Виновником аварийной ситуации, когда помещения остались без отопления, а предприятие – без выпуска продукции, оказалось реле времени для запуска двигателя Siemens Sirius 3RP1574. Это реле проработало более 8 лет, и «накрылось».
«Старое» реле было менее функционально, чем модель от F&F – диапазон времени задержки только от 1 до 20 с, нет раздельного подключения контактов внутренних реле, нет регулировки времени переключения.
Уставка времени была на 9 с.
Конечно, в котле был контроллер, но этот контроллер не простой, а специализированный для котлов, в котором соблюдены все европейские нормы безопасности. И ни у кого даже мысли не было делать на нём управление запуском двигателя горелки.
Вместо реле времени для пуска двигателя «Звезда-Треугольник» Siemens было установлено реле F&F PCG-417.
На фото ниже показана работа этого реле в режиме «Звезда». Включены контакторы CV (общий, КМ1) и CVS (Star, КМ2), красный индикатор мигает:
Далее включается «Треугольник». Включены контакторы CV (общий) и CVТ (Triangle, КМ3), красный индикатор горит ровно:
То же самое показано на видео:
Поближе передняя панель реле. Регулятор выставлен на 10 с:
Всё заработало. От момента покупки до момента запуска котла прошло не более 2 часов. На момент написания статьи реле времени ФиФ работает в горелке котла более 1,5 лет без сбоев.
Переделка электрической схемы, замена реле времени «Звезда-Треугольник»
Предлагаю ещё раз вернуться к теории. Точнее, к принципиальным схемам. Как я говорил, схема «Звезда-Треугольник» имеет две отдельные части – силовую и релейную.
Как это было, силовая часть:
Тут всё стандартно и понятно, переделок никаких не было. Теперь смотрим на схему управления:
Некоторое пояснения. Когда контроллер после всех проверок принимает решение о запуске двигателя, на проводе 23 появляется напряжение 230 В, которое поступает на реле времени «Звезда-Треугольник» RT. Дальше нас ждёт разочарование в итальянских инженерах. Оба реле, согласно их схеме, включатся через время задержки, что не соответствует нужному алгоритму! На наших сайтах тоже сплошь путаница – НО, НЗ, задержки включения, задержки выключения…
Попробую распутать. Не смотря на то, что без питания контакты всех внутренних реле разомкнуты, внутреннее реле «Звезды» в момент подачи питания замыкается, и имеет задержку выключения. А внутреннее реле «Треугольника» имеет задержку включения. Вот как это правильно показали педантичные немцы на схеме в мануале на Siemens:
То есть, при подаче питания контакт Y включается мгновенно, а выключается (деактивируется) – через время. Контакт Δ включается через время.
А на итальянской схеме показано, что оба реле – с задержкой включения, что, конечно же, не правильно.
Конечная схема на реле PCG-417 (которая работает без проблем после описанных событий) имеет вид, показанный ниже:
Теперь можно продолжить описание. После подачи питания включаются контакты 7-9, включается контактор CVS («Звезда»), и его контакты, в свою очередь, включают общий контактор CV, который становится на самоподхват. Через установленное время разгона контакты 7-9 размыкаются, а контакты 10-12 через паузу замыкаются, включая CVT (контактор «Треугольника»).
Книги по теме двигателей
Кто хочет (как говорит мой шеф) “окунуться в проблему”, выкладываю для свободного скачивания и ознакомления хорошие книги по двигателям и вообще по электротехнике.
Для этого нужно перейти на источник статьи.
Ещё некоторые мои статьи на Дзене про электродвигатели:
Интересно? Ставьте лайк, подписывайтесь, задавайте вопросы!
Если интересны темы канала, заходите также на мой сайт - https://samelectric.ru/ и в группу ВК - https://vk.com/samelectric
Обращение к читателям, которым есть, что сказать: Если Вы готовы стать Автором, я могу предоставить страницы своего сайта!
Обращение к хейтерам:
за оскорбление Автора и Читателей канала - отправляю в баню.
