Elektros prietaisai, skirti stebėti apkrovas, jėgas ir momentus metalo pjovimo staklėse

Eksploatuojant automatizuotą įrangą, tampa būtina kontroliuoti apkrovą, tai yra pastangas ir momentus, veikiančius mašinų ir mašinų elementuose. Taip išvengiama atskirų detalių pažeidimo ar neleistinos elektros variklių perkrovos, leidžia pasirinkti optimalų mašinų darbo režimą, atlikti statistinę darbo sąlygų analizę ir kt.

Mechaniniai apkrovos valdymo prietaisai

Labai dažnai apkrovos valdymo įrenginiai yra pagrįsti mechaniniu principu. Į mašinos kinematinę grandinę įtrauktas tamprus elementas, kurio deformacija proporcinga taikomai apkrovai. Viršijus tam tikrą apkrovos lygį, suveikia mikrojungiklis, prijungtas prie elastinio elemento per kinematinę jungtį. Staklių pramonėje plačiai naudojami apkrovos valdymo įtaisai su kumštinėmis, rutulinėmis arba ritininėmis movomis.Jie naudojami suspaudimo įtaisuose, veržliarakčiuose ir kitais atvejais, kai elektrinė pavara veikia kietai sustojus.

Elektriniai apkrovos valdymo prietaisai

Jautrio elastingo elemento buvimas kinematinės grandinės sumažina bendrą elektromechaninės pavaros standumą ir pablogina jos dinamines charakteristikas. Todėl informaciją apie apkrovos dydį (šiuo atveju sukimo momentą) jie bando gauti elektriniais metodais, valdydami pavaros variklio suvartojamą srovę, galią, slydimą, fazės kampą ir kt.

Fig. 1 ir parodyta grandinė, skirta asinchroninio variklio statoriaus srovės apkrovai stebėti. Įtampa proporcinga elektros variklio statoriaus srovei I, išimta iš srovės transformatoriaus TA antrinės apvijos, ištaisyta ir tiekiama į silpną srovę elektromagnetinė relė K, kurio nustatyta vertė koreguojama potenciometru R2. Mažos varžos rezistorius R1 reikalingas norint apeiti transformatoriaus antrinę apviją, kuri turi veikti trumpojo jungimo režimu.

1 pav. Elektros variklio apkrovos stebėjimo pagal statoriaus srovę schema

Statoriaus srovei valdyti greito veikimo apsauginės srovės relės, aprašytos sk. 7. Statoriaus srovė yra susijusi su variklio veleno veleno sukimo momentu netiesine formos priklausomybe

kur Azn – vardinė statoriaus srovė, Mn – vardinis sukimo momentas, βo =AzO/Azn – tuščiosios eigos srovės daugiklis.

Ši priklausomybė grafiškai parodyta fig. 1, b (1 kreivė). Grafike matyti, kad esant mažoms apkrovoms elektros variklio statoriaus srovė kinta labai nežymiai ir apkrovos šioje srityje reguliuoti neįmanoma.Be to, statoriaus srovė priklauso ne tik nuo sukimo momento, bet ir nuo tinklo įtampos. Sumažėjus tinklo įtampai, pasikeičia priklausomybė 1(M) (kreivė 2), todėl grandinės veikime atsiranda klaida.

Elektros variklio statoriaus srovė yra tuščiosios eigos srovės ir sumažintos rotoriaus srovės geometrinė suma:

Keičiantis apkrovai, keičiasi srovė I2 ​​' Tuščiosios eigos srovė praktiškai nepriklauso nuo apkrovos. Todėl, norint padidinti mažų apkrovų valdymo įtaisų jautrumą, reikia kompensuoti tuščiosios eigos srovę, kuri dažniausiai yra indukcinė.

Mažos galios elektros varikliuose kondensatorių grupė C yra įtraukta į statoriaus grandinę (punktyrinės linijos 1 pav., a), kuri generuoja pirmaujančią srovę. Dėl to elektros variklis sunaudoja iš tinklo srovę, lygią sumažintai. rotoriaus srovė, o priklausomybė 1 (M) tampa beveik tiesinė (3 kreivė 1 pav., b). Vienas šio metodo trūkumas yra didesnė apkrovos charakteristikų priklausomybė nuo tinklo įtampos svyravimų.

Didesnės galios elektros varikliuose kondensatorių baterija tampa nepatogi ir brangi. Šiuo atveju tikslingiau kompensuoti tuščiosios eigos srovę antrinėje srovės transformatoriaus grandinėje (2 pav.).

2 pav. Apkrovos valdymo relė su tuščiosios eigos srovės kompensavimu

Grandinėje naudojamas transformatorius, turintis dvi pirmines apvijas: srovę W1 ir įtampą W2. Į įtampos apvijos grandinę įtrauktas kondensatorius C, kuris srovės fazę perkelia 90° į laidą.Transformatoriaus parametrai parenkami taip, kad apvijos W2 įmagnetinimo jėga kompensuotų tą apvijos W1 įmagnetinimo jėgos dedamąją, kuri yra susijusi su elektros variklio tuščiosios eigos srove. Dėl to antrinės apvijos W3 išėjimo įtampa yra proporcinga rotoriaus srovei ir apkrovos sukimo momentui. Ši įtampa ištaisoma ir įvedama į elektromagnetinę relę K.

Mašinų valdymo sistemose naudojamos labai jautrios apkrovos relės, kurios turi ryškią išėjimo įtampos relės priklausomybę nuo apkrovos sukimo momento (3 pav., b). Tokios relės grandinėje (3 pav., a) yra srovės transformatorius TA ir įtampos transformatorius TV, kurio išėjimo įtampa įjungiama priešingomis kryptimis.

3 pav. Didelio jautrumo apkrovos valdymo relė

Jei tuščiosios eigos srovė kompensuojama, pavyzdžiui, kondensatoriaus banku C, grandinės išėjimo įtampa yra

kur Kta, Ktv- srovės ir įtampos transformatorių konversijos koeficientai, U1 — įtampa variklio fazėje.

Keičiant Kta arba Ktv, galima sukonfigūruoti grandinę taip, kad tam tikram sukimo momentui Mav išėjimo įtampa būtų minimali. Tada bet koks režimo nukrypimas nuo nurodyto sukels staigų pokytį U ir suaktyvins relę K.

Panašios schemos naudojamos šlifavimo disko sąlyčio su ruošiniu momentui valdyti pereinant nuo greito šlifavimo galvutės priartėjimo prie darbinio tiekimo.

Apkrovos relės, pagrįstos asinchroninio elektros variklio suvartojamos galios valdymu iš tinklo, veikia tiksliau. Tokios relės turi tiesinę charakteristiką, kuri nesikeičia svyruojant tinklo įtampai.

Energijos suvartojimui proporcinga įtampa gaunama padauginus indukcinio variklio statoriaus įtampą ir srovę. Tam naudojamos apkrovos relės, pagrįstos netiesiniais elementais su kvadratiniais voltų-amperų charakteristikos kvadratais. Tokių relių veikimo principas pagrįstas identitetu (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.

Apkrovos relė parodyta fig. 4.

4 pav. Energijos suvartojimo relė

Srovės transformatorius TA, pakrautas ant rezistoriaus RT, ir įtampos transformatorius TV ant antrinių apvijų suformuoja įtampas, proporcingas elektros variklio srovės ir fazės įtampai. Įtampos transformatorius turi dvi antrines apvijas, ant kurių susidaro vienodos įtampos -Un ir +Un, fazė paslinkta 180 °.

Įtampų suma ir skirtumas ištaisomi fazei jautria grandine, susidedančia iš suderintų transformatorių T1 ir T2 bei diodinio tiltelio, ir tiekiami į kvadratus A1 ir A2, pagamintus pagal tiesinio aproksimavimo principą.

Kvadratuose yra rezistoriai R1 — R4 ir R5 — R8 ir vožtuvai, užrakinti etalonine įtampa, paimta iš daliklių R9, R10. Didėjant įėjimo įtampai, vožtuvai atsidaro paeiliui ir pradeda veikti nauji rezistoriai, sujungti lygiagrečiai su rezistoriais R1 arba R5. Dėl to keturkampio srovės-įtampos charakteristika turi parabolės formą, kuri užtikrina kvadratinę srovės priklausomybę nuo įėjimo įtampos Išėjimo elektromechaninė relė K yra susijusi su dviejų kvadratų srovių skirtumu, t. ir pagal pagrindinę tapatybę jo ritėje esanti srovė yra proporcinga elektros variklio iš tinklo suvartojamai galiai.Teisingai nustačius kvadrantus, galios relės paklaida yra mažesnė nei 2%.

Ypatingą klasę sudaro impulsinio laiko impulsų relės su dviguba moduliacija, kurios tampa vis dažnesnės. Tokiose relėse variklio srovei proporcinga įtampa tiekiama į impulsų pločio moduliatorių, kuris generuoja impulsus, kurių trukmė proporcinga išmatuotai srovei: τ = K1Az ... Šie impulsai tiekiami į amplitudės moduliatorių, valdomą tinklo įtampa. .

Dėl to impulsų amplitudė pasirodo proporcinga elektros variklio statoriaus įtampai: Um = K2U. Vidutinė įtampos vertė po dvigubos moduliacijos yra proporcinga srovės ir įtampos indukcijai: Ucf = fK1К2TU, kur f – moduliacijos dažnis. Tokių galios relių paklaida ne didesnė kaip 1,5%.

Asinchroninio variklio veleno mechaninės apkrovos pasikeitimas lemia statoriaus srovės fazės pasikeitimą, palyginti su tinklo įtampa. Didėjant apkrovai fazės kampas mažėja. Tai leidžia sukurti apkrovos relę pagal fazės metodą. Daugeliu atvejų relės reaguoja į kosinuso arba fazės kampo koeficientą. Pagal savo charakteristikas tokios relės yra artimos galios relėms, tačiau jų konstrukcija yra daug paprastesnė.

Jei iš grandinės neįtrauksime kvadrantų A1 ir A2 (žr. 4 pav.) ir jame atitinkamus transformatorius T1 ir T2, pakeisime rezistoriais, tada įtampa tarp taškų a ir b bus proporcinga cosfi, kuri taip pat kinta priklausomai nuo variklio apkrova. Elektromechaninė relė K, prijungta grandinės taškuose a ir b, leidžia valdyti tam tikrą elektros variklio apkrovos lygį.Grandinės supaprastinimo trūkumas yra padidėjusi paklaida, susijusi su linijos įtampos pasikeitimu.