Ηλεκτρικές συσκευές παρακολούθησης φορτίων, δυνάμεων και ροπών σε μηχανήματα κοπής μετάλλων

Κατά τη λειτουργία του αυτοματοποιημένου εξοπλισμού, καθίσταται απαραίτητος ο έλεγχος του φορτίου, δηλαδή των προσπαθειών και των στιγμών που δρουν στα στοιχεία των μηχανών και των μηχανών. Αυτό αποτρέπει τη ζημιά σε μεμονωμένα μέρη ή την απαράδεκτη υπερφόρτωση των ηλεκτροκινητήρων, σας επιτρέπει να επιλέξετε τον βέλτιστο τρόπο λειτουργίας των μηχανών, να κάνετε στατιστική ανάλυση των συνθηκών λειτουργίας κ.λπ.

Συσκευές ελέγχου μηχανικού φορτίου

Πολύ συχνά οι συσκευές ελέγχου φορτίου βασίζονται σε μια μηχανική αρχή. Στην κινηματική αλυσίδα της μηχανής περιλαμβάνεται ένα ελαστικό στοιχείο, η παραμόρφωση του οποίου είναι ανάλογη με το ασκούμενο φορτίο. Η υπέρβαση ενός συγκεκριμένου επιπέδου φορτίου ενεργοποιεί έναν μικροδιακόπτη που συνδέεται με το ελαστικό στοιχείο μέσω μιας κινηματικής ζεύξης. Οι συσκευές ελέγχου φορτίου με έκκεντρο, σφαιρικό ή κυλινδρικό σύνδεσμο χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία εργαλειομηχανών.Χρησιμοποιούνται σε συσκευές σύσφιξης, κλειδιά και άλλες περιπτώσεις όπου ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί σε σκληρό στοπ.

Συσκευές ελέγχου ηλεκτρικού φορτίου

Η παρουσία ενός ευαίσθητου ελαστικού στοιχείου στην κινηματική αλυσίδα μειώνει τη συνολική ακαμψία της ηλεκτρομηχανικής μετάδοσης κίνησης και επιδεινώνει τα δυναμικά χαρακτηριστικά της. Ως εκ τούτου, προσπαθούν να λάβουν πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος του φορτίου (σε αυτήν την περίπτωση, τη ροπή) μέσω ηλεκτρικών μεθόδων ελέγχοντας το ρεύμα, την ισχύ, την ολίσθηση, τη γωνία φάσης κ.λπ. που καταναλώνεται από τον κινητήρα μετάδοσης κίνησης.

Στο σχ. 1 και δείχνει ένα κύκλωμα για την παρακολούθηση του τρέχοντος φορτίου στον στάτορα του κινητήρα επαγωγής. Τάση ανάλογη του ρεύματος I ο στάτορας του ηλεκτροκινητήρα, αφαιρέθηκε από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ρεύματος ΤΑ, διορθώθηκε και τροφοδοτήθηκε σε χαμηλό ρεύμα ηλεκτρομαγνητικό ρελέ K, η καθορισμένη τιμή του οποίου ρυθμίζεται από το ποτενσιόμετρο R2. Απαιτείται μια αντίσταση χαμηλής αντίστασης R1 για να παρακάμψει τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή, η οποία πρέπει να λειτουργεί σε λειτουργία βραχυκυκλώματος.

Εικόνα 1. Σχέδιο παρακολούθησης του φορτίου του ηλεκτροκινητήρα από το ρεύμα του στάτη

Για τον έλεγχο του ρεύματος του στάτη, τα ρελέ προστασίας ρεύματος ταχείας δράσης που περιγράφονται στο κεφ. 7. Το ρεύμα του στάτη σχετίζεται με τη ροπή του άξονα του άξονα του κινητήρα με μια μη γραμμική εξάρτηση σχήματος

όπου Azn — ονομαστικό ρεύμα του στάτη, Mn — ονομαστική ροπή, βo =AzO/Azn-πολλαπλασιασμός του ρεύματος ρελαντί.

Αυτή η εξάρτηση φαίνεται γραφικά στο Σχ. 1, b (καμπύλη 1). Το γράφημα δείχνει ότι σε χαμηλά φορτία το ρεύμα του στάτη του ηλεκτροκινητήρα αλλάζει πολύ ελαφρά και είναι αδύνατο να ρυθμιστεί το φορτίο σε αυτήν την περιοχή.Επιπλέον, το ρεύμα του στάτη εξαρτάται όχι μόνο από τη ροπή, αλλά και από την τάση του δικτύου. Όταν μειώνεται η τάση του δικτύου, αλλάζει η εξάρτηση 1(M) (καμπύλη 2), η οποία εισάγει σφάλμα στη λειτουργία του κυκλώματος.

Το ρεύμα του στάτορα ενός ηλεκτροκινητήρα είναι το γεωμετρικό άθροισμα του ρεύματος χωρίς φορτίο και του μειωμένου ρεύματος του δρομέα:

Όταν αλλάζει το φορτίο, αλλάζει το ρεύμα I2 ' Το ρεύμα χωρίς φορτίο είναι πρακτικά ανεξάρτητο από το φορτίο. Επομένως, για να αυξηθεί η ευαισθησία των συσκευών ελέγχου μικρών φορτίων, είναι απαραίτητο να αντισταθμιστεί το ρεύμα χωρίς φορτίο, το οποίο είναι ως επί το πλείστον επαγωγικό.

Στους ηλεκτρικούς κινητήρες χαμηλής ισχύος, η ομάδα πυκνωτών C περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του στάτορα (διακεκομμένες γραμμές στο Σχήμα 1, α), το οποίο παράγει ένα ρεύμα οδήγησης. Ως αποτέλεσμα, ο ηλεκτροκινητήρας καταναλώνει από το δίκτυο ρεύμα ίσο με το μειωμένο ρεύμα ρότορα, και η εξάρτηση 1 (Μ) γίνεται σχεδόν γραμμική (καμπύλη 3 στο Σχ. 1, β). Ένα μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η ισχυρότερη εξάρτηση των χαρακτηριστικών του φορτίου από τις διακυμάνσεις της τάσης του δικτύου.

Σε ηλεκτρικούς κινητήρες με μεγαλύτερη ισχύ, η συστοιχία πυκνωτών γίνεται ογκώδης και ακριβή. Σε αυτή την περίπτωση, είναι πιο σκόπιμο να αντισταθμιστεί το ρεύμα χωρίς φορτίο στο δευτερεύον κύκλωμα του μετασχηματιστή ρεύματος (Εικ. 2).

Εικόνα 2. Ρελέ ελέγχου φορτίου με αντιστάθμιση ρεύματος χωρίς φορτίο

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί έναν μετασχηματιστή που έχει δύο πρωτεύουσες περιελίξεις: ρεύμα W1 και τάση W2. Στο κύκλωμα περιέλιξης τάσης περιλαμβάνεται ένας πυκνωτής C, ο οποίος μετατοπίζει τη φάση του ρεύματος κατά 90° στο καλώδιο.Οι παράμετροι του μετασχηματιστή επιλέγονται έτσι ώστε η δύναμη μαγνήτισης της περιέλιξης W2 να αντισταθμίζει τη συνιστώσα της δύναμης μαγνήτισης της περιέλιξης W1 που σχετίζεται με το ρεύμα χωρίς φορτίο του ηλεκτροκινητήρα. Ως αποτέλεσμα, η τάση στην έξοδο του δευτερεύοντος τυλίγματος W3 είναι ανάλογη με το ρεύμα του ρότορα και τη ροπή του φορτίου. Αυτή η τάση διορθώνεται και εφαρμόζεται στον ηλεκτρομαγνητικό ηλεκτρονόμο Κ.

Στα συστήματα ελέγχου μηχανών, χρησιμοποιούνται ρελέ φορτίου υψηλής ευαισθησίας, τα οποία έχουν έντονη εξάρτηση του ρελέ της τάσης εξόδου από τη ροπή του φορτίου (Εικ. 3, β). Το κύκλωμα ενός τέτοιου ρελέ (Εικ. 3, α) έχει έναν μετασχηματιστή ρεύματος TA και μια τηλεόραση μετασχηματιστή τάσης, η τάση εξόδου του οποίου είναι ενεργοποιημένη σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Εικόνα 3. Ρελέ ελέγχου φορτίου υψηλής ευαισθησίας

Εάν το ρεύμα χωρίς φορτίο αντισταθμίζεται για παράδειγμα από τη συστοιχία πυκνωτή C, η τάση εξόδου του κυκλώματος είναι

όπου Kta, Ktv- συντελεστές μετατροπής μετασχηματιστών ρεύματος και τάσης, U1 — τάση στη φάση του κινητήρα.

Με την αλλαγή Kta ή Ktv, είναι δυνατό να διαμορφωθεί το κύκλωμα έτσι ώστε για μια δεδομένη ροπή Mav η τάση εξόδου να είναι ελάχιστη. Τότε οποιαδήποτε απόκλιση της λειτουργίας από τη δεδομένη θα προκαλέσει μια απότομη αλλαγή U έξω και το ρελέ σκανδάλης K.

Παρόμοια σχήματα χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της στιγμής επαφής του δίσκου λείανσης με το τεμάχιο εργασίας κατά τη μετάβαση από την ταχεία προσέγγιση της κεφαλής λείανσης στην τροφοδοσία εργασίας.

Τα ρελέ φορτίου, βασισμένα στον έλεγχο της ισχύος που καταναλώνει ο ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας από το δίκτυο, λειτουργούν με μεγαλύτερη ακρίβεια. Τέτοια ρελέ έχουν ένα γραμμικό χαρακτηριστικό που δεν αλλάζει με τις διακυμάνσεις της τάσης του δικτύου.

Η τάση ανάλογη με την κατανάλωση ισχύος προκύπτει πολλαπλασιάζοντας την τάση και το ρεύμα του στάτη του κινητήρα επαγωγής. Για αυτό, χρησιμοποιούνται ρελέ φορτίου που βασίζονται σε μη γραμμικά στοιχεία με τετραγωνικά χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ-τετραγωνιστές. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων ηλεκτρονόμων βασίζεται στην ταυτότητα (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.

Το ρελέ φορτίου φαίνεται στην εικ. 4.

Εικόνα 4. Ρελέ κατανάλωσης ισχύος

Ο μετασχηματιστής ρεύματος TA που φορτώνεται στην αντίσταση RT και ο μετασχηματιστής τάσης TV σχηματίζει στα δευτερεύοντα τυλίγματα τάσεις ανάλογες με το ρεύμα και την τάση φάσης του ηλεκτροκινητήρα. Ο μετασχηματιστής τάσης έχει δύο δευτερεύουσες περιελίξεις στις οποίες σχηματίζονται ίσες τάσεις -Un και +Un, με μετατόπιση φάσης κατά 180 °.

Το άθροισμα και η διαφορά των τάσεων διορθώνονται από ένα κύκλωμα ευαίσθητο στη φάση που αποτελείται από ταιριαστούς μετασχηματιστές Τ1 και Τ2 και μια γέφυρα διόδου και τροφοδοτούνται στα τετράγωνα Α1 και Α2 κατασκευασμένα σύμφωνα με την αρχή της γραμμικής προσέγγισης.

Τα τετράγωνα περιέχουν αντιστάσεις R1 — R4 και R5 — R8 και βαλβίδες κλειδωμένες από την τάση αναφοράς που λαμβάνεται από τους διαχωριστές R9, R10. Καθώς αυξάνεται η τάση εισόδου, οι βαλβίδες ανοίγουν με τη σειρά τους και νέες αντιστάσεις συνδεδεμένες παράλληλα με τις αντιστάσεις R1 ή R5 τίθενται σε λειτουργία. Ως αποτέλεσμα, το χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης του τετράπλευρου έχει σχήμα παραβολής, που εξασφαλίζει την τετραγωνική εξάρτηση του ρεύματος από την τάση εισόδου. Το ηλεκτρομηχανικό ρελέ εξόδου K σχετίζεται με τη διαφορά μεταξύ των ρευμάτων των δύο τετραγώνων και σύμφωνα με τη βασική ταυτότητα, το ρεύμα στο πηνίο του είναι ανάλογο με την ισχύ που καταναλώνει ο ηλεκτροκινητήρας από το δίκτυο.Με τη σωστή ρύθμιση των τεταρτημορίων, το ρελέ ισχύος έχει σφάλμα μικρότερο από 2%.

Μια ειδική κατηγορία σχηματίζουν τα ρελέ παλμού χρόνου με διπλή διαμόρφωση, τα οποία γίνονται όλο και πιο συνηθισμένα. Σε τέτοιους ηλεκτρονόμους, μια τάση ανάλογη με το ρεύμα του κινητήρα τροφοδοτείται σε έναν διαμορφωτή εύρους παλμού, ο οποίος παράγει παλμούς των οποίων η διάρκεια είναι ανάλογη με το μετρούμενο ρεύμα: τ = K1Az ... Αυτοί οι παλμοί τροφοδοτούνται σε έναν διαμορφωτή πλάτους που ελέγχεται από την τάση του δικτύου .

Ως αποτέλεσμα, το πλάτος των παλμών αποδεικνύεται ανάλογο με την τάση στον στάτορα του ηλεκτροκινητήρα: Um = K2U. Η μέση τιμή της τάσης μετά τη διπλή διαμόρφωση είναι ανάλογη του ρεύματος και της επαγωγής τάσης: Ucf = fK1К2TU, όπου f είναι η συχνότητα διαμόρφωσης. Τέτοια ρελέ ισχύος έχουν σφάλμα όχι μεγαλύτερο από 1,5%.

Μια αλλαγή στο μηχανικό φορτίο στον άξονα του κινητήρα επαγωγής οδηγεί σε αλλαγή της φάσης του ρεύματος του στάτη σε σχέση με την τάση του δικτύου. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η γωνία φάσης μειώνεται. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα ρελέ φορτίου με βάση τη μέθοδο φάσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ηλεκτρονόμοι ανταποκρίνονται στον συνημιτονικό ή τον παράγοντα γωνίας φάσης. Με τα χαρακτηριστικά τους, τέτοια ρελέ είναι κοντά στα ρελέ ισχύος, αλλά ο σχεδιασμός τους είναι πολύ απλούστερος.

Εάν εξαιρέσουμε τα τεταρτημόρια Α1 και Α2 από το κύκλωμα (βλ. Εικ. 4) και τους αντίστοιχους μετασχηματιστές Τ1 και Τ2 σε αυτό, αντικαταστήσουμε με αντιστάσεις, τότε η τάση μεταξύ των σημείων a και b θα είναι ανάλογη του cosfi, η οποία επίσης αλλάζει ανάλογα με το φορτίο του κινητήρα. Το ηλεκτρομηχανικό ρελέ Κ, συνδεδεμένο στα σημεία a και b του κυκλώματος, σας επιτρέπει να ελέγχετε ένα δεδομένο επίπεδο φορτίου στον ηλεκτροκινητήρα.Το μειονέκτημα της απλοποίησης του κυκλώματος είναι το αυξημένο σφάλμα που σχετίζεται με μια αλλαγή στην τάση γραμμής.