Elektromos berendezések terhelések, erők és nyomatékok figyelésére fémvágó gépekben

Az automatizált berendezések működése során szükségessé válik a terhelés, vagyis a gépek, gépek elemeiben ható erőfeszítések, pillanatok ellenőrzése. Ez megakadályozza az egyes alkatrészek károsodását vagy az elektromos motorok elfogadhatatlan túlterhelését, lehetővé teszi a gépek optimális működési módjának kiválasztását, az üzemi feltételek statisztikai elemzését stb.

Mechanikus terhelésszabályozó eszközök

A terhelésszabályozó eszközök nagyon gyakran mechanikai elven alapulnak. A gép kinematikai láncába egy elasztikus elem kerül be, melynek alakváltozása arányos az alkalmazott terheléssel. Egy bizonyos terhelési szint túllépése kivált egy mikrokapcsolót, amely kinematikus linken keresztül kapcsolódik a rugalmas elemhez. A bütykös, golyós vagy görgős csatlakozókkal ellátott terhelésszabályozó eszközöket széles körben használják a szerszámgépiparban.Befogóeszközökben, csavarkulcsokban és más olyan esetekben használják, ahol az elektromos hajtás kemény ütközővel működik.

Elektromos terhelésszabályozó eszközök

Egy érzékeny rugalmas elem jelenléte a kinematikus láncban csökkenti az elektromechanikus hajtás általános merevségét és rontja annak dinamikus jellemzőit. Ezért a terhelés nagyságáról (jelen esetben a nyomatékról) próbálnak információt szerezni elektromos módszerekkel a hajtómotor által fogyasztott áram, teljesítmény, szlip, fázisszög stb. szabályozásával.

ábrán. Az 1. ábrán az aszinkronmotor állórészének áramterhelésének felügyeletére szolgáló áramkör látható. A villanymotor állórészének I áramával arányos feszültség, eltávolítva a TA áramváltó szekunder tekercséből, egyenirányítva és kisáramra táplálva elektromágneses relé K, melynek beállított értékét az R2 potenciométer állítja be. A transzformátor szekunder tekercsének megkerüléséhez kis ellenállású R1 ellenállás szükséges, amelynek rövidzárlati üzemmódban kell működnie.

1. ábra: A villanymotor terhelésének figyelésének sémája állórészárammal

Az állórész áramának szabályozására a gyors működésű védőáramrelék a fejezetben leírtak szerint. 7. Az állórész áramát a motor tengelyének forgatónyomatékához nemlineáris alakfüggéssel viszonyítják

ahol Azn – az állórész névleges árama, Mn – névleges nyomaték, βo =AzO/Azn-az üresjárati áram többszöröse.

Ezt a függést grafikusan szemlélteti az ábra. 1, b (1. görbe). A grafikon azt mutatja, hogy kis terhelésnél az elektromos motor állórészárama nagyon kis mértékben változik, és ezen a területen lehetetlen a terhelés beállítása.Ezenkívül az állórész árama nemcsak a nyomatéktól, hanem a hálózati feszültségtől is függ. Amikor a hálózati feszültség csökken, az 1(M) függés megváltozik (2. görbe), ami hibát okoz az áramkör működésében.

Az elektromos motor állórészárama az üresjárati áram és a csökkentett forgórészáram geometriai összege:

A terhelés változásakor az áramerősség változik I2 ' Az üresjárati áram gyakorlatilag független a terheléstől. Ezért a kis terhelést szabályozó eszközök érzékenységének növeléséhez szükséges az üresjárati áram kompenzálása, amely többnyire induktív.

Kis teljesítményű villanymotoroknál a C kondenzátorcsoport az állórész áramkörébe kerül (szaggatott vonalak az 1. ábrán a), amely vezetőáramot hoz létre, ennek eredményeként a villanymotor a csökkentett árammal egyenlő áramot vesz fel a hálózatból. a rotor árama, és az 1 (M) függés majdnem lineárissá válik (3. görbe az 1. ábrán, b). Ennek a módszernek az egyik hátránya, hogy a terhelési jellemzők erősebben függenek a hálózati feszültség ingadozásától.

A nagyobb teljesítményű villanymotorokban a kondenzátortelep terjedelmessé és drágává válik. Ebben az esetben célszerűbb az üresjárati áramot az áramváltó szekunder körében kompenzálni (2. ábra).

2. ábra Terhelésszabályozó relé üresjárati áramkompenzációval

Az áramkör olyan transzformátort használ, amelynek két primer tekercselése van: W1 áram és W2 feszültség. A feszültségtekercs áramkörben egy C kondenzátor található, amely az áram fázisát 90°-kal eltolja a vezeték felé.A transzformátor paramétereit úgy választjuk meg, hogy a W2 tekercs mágnesező ereje kompenzálja a W1 tekercs mágnesező erejének azt az összetevőjét, amely a villanymotor üresjárati áramához kapcsolódik. Ennek eredményeként a W3 szekunder tekercs kimenetén a feszültség arányos a forgórész áramával és a terhelési nyomatékkal. Ezt a feszültséget egyenirányítják és rákapcsolják a K elektromágneses relére.

A gépi vezérlőrendszerekben nagy érzékenységű terhelésreléket használnak, amelyeknek a kimeneti feszültség kifejezett reléfüggősége van a terhelés nyomatékától (3. ábra, b). Egy ilyen relé áramkörében (3. ábra, a) van egy TA áramváltó és egy TV feszültségváltó, amelynek kimeneti feszültsége ellentétes irányban van bekapcsolva.

3. ábra Nagy érzékenységű terhelésszabályozó relé

Ha az üresjárati áramot például C kondenzátor bankkal kompenzáljuk, akkor az áramkör kimeneti feszültsége

ahol Kta, Ktv- áram- és feszültségváltók konverziós tényezői, U1 — feszültség a motorfázisban.

A Kta vagy Ktv változtatásával az áramkör úgy konfigurálható, hogy adott Mav nyomatékhoz a kimeneti feszültség minimális legyen. Ekkor az üzemmód bármilyen eltérése a megadotttól éles U kiváltást okoz és kioldja a K relét.

Hasonló sémákat használnak a csiszolótárcsa és a munkadarab érintkezésének pillanatának szabályozására a csiszolófej gyors megközelítéséről a munkatápra való átmenet során.

Pontosabban működnek a terhelésrelék, amelyek az aszinkron villanymotor által a hálózatról felvett teljesítmény szabályozásán alapulnak. Az ilyen relék lineáris karakterisztikával rendelkeznek, amely nem változik a hálózati feszültség ingadozásával.

A teljesítményfelvétellel arányos feszültséget az indukciós motor állórészének feszültségének és áramának szorzatával kapjuk meg. Ehhez nemlineáris elemeken alapuló terhelésreléket használnak, négyzetes volt-amper karakterisztikával. Az ilyen relék működési elve az (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab azonosságon alapul.

A terhelésrelé az ábrán látható. 4.

4. ábra Energiafogyasztás relé

Az RT ellenállásra terhelt TA áramváltó és a TV feszültségtranszformátor a szekunder tekercseken a villanymotor áram- és fázisfeszültségével arányos feszültséget képez. A feszültségtranszformátornak két szekunder tekercselése van, amelyeken egyenlő feszültségek vannak -Un és +Un, 180 °-kal eltolva.

A feszültségek összegét és különbségét egy T1 és T2 illesztő transzformátorokból és egy diódahídból álló fázisérzékeny áramkör egyenirányítja, és a lineáris közelítés elve alapján készült A1 és A2 négyzetekre táplálja.

A négyszögletesek R1 — R4 és R5 — R8 ellenállásokat, valamint az R9, R10 osztókról vett referenciafeszültség által reteszelt szelepeket tartalmaznak. A bemeneti feszültség növekedésével a szelepek sorra kinyílnak, és új, az R1 vagy R5 ellenállásokkal párhuzamosan kapcsolt ellenállások lépnek működésbe. Ennek eredményeként a négyszög áram-feszültség karakterisztikája parabola alakú, ami biztosítja az áram másodfokú függését a bemeneti feszültségtől A K kimenő elektromechanikus relé a két négyzet áramának különbségével van összefüggésben, és az alapazonosságnak megfelelően a tekercsében az áramerősség arányos a villanymotor által a hálózatról felvett teljesítménnyel.A kvadránsok helyes beállításával a teljesítményrelé hibája kevesebb, mint 2%.

Külön osztályt alkotnak az egyre elterjedtebb, kettős modulációjú impulzusidejű impulzusrelék. Az ilyen relékben a motorárammal arányos feszültséget táplálnak egy impulzusszélesség-modulátorra, amely impulzusokat generál, amelyek időtartama arányos a mért áramerősséggel: τ = K1Az ... Ezeket az impulzusokat a hálózati feszültség által vezérelt amplitúdómodulátorra táplálják. .

Ennek eredményeként az impulzusok amplitúdója arányos az elektromos motor állórészének feszültségével: Um = K2U. A feszültség átlagos értéke kettős moduláció után arányos az áram- és feszültségindukcióval: Ucf = fK1К2TU, ahol f a modulációs frekvencia. Az ilyen teljesítményrelék hibája legfeljebb 1,5%.

Az indukciós motor tengelyére ható mechanikai terhelés megváltozása az állórész áramának fázisváltozásához vezet a hálózati feszültséghez képest. A terhelés növekedésével a fázisszög csökken. Ez lehetővé teszi a fázismódszer alapján terhelésrelé felépítését. A legtöbb esetben a relék a koszinusz- vagy fázisszögtényezőre reagálnak. Jellemzőik szerint az ilyen relék közel állnak a teljesítményrelékhez, de kialakításuk sokkal egyszerűbb.

Ha kizárjuk az áramkörből az A1 és A2 kvadránsokat (lásd 4. ábra) és a benne lévő megfelelő T1 és T2 transzformátorokat, ellenállásokra cseréljük, akkor az a és b pontok közötti feszültség arányos lesz a cosfi-val, ami szintén változik a motor terhelése. Az áramkör a és b pontjaihoz csatlakoztatott K elektromechanikus relé lehetővé teszi az elektromos motor adott terhelési szintjének szabályozását.Az áramkör egyszerűsítésének hátránya a hálózati feszültség változásával járó megnövekedett hiba.