Električni uređaji za nadzor opterećenja, sila i momenata u strojevima za rezanje metala

Tijekom rada automatizirane opreme postaje potrebno kontrolirati opterećenje, odnosno napore i momente koji djeluju u elementima strojeva i strojeva. Time se sprječava oštećenje pojedinih dijelova ili nedopustivo preopterećenje elektromotora, omogućuje odabir optimalnog načina rada strojeva, statistička analiza radnih uvjeta itd.

Mehanički uređaji za kontrolu opterećenja

Vrlo često uređaji za kontrolu opterećenja temelje se na mehaničkom principu. U kinematički lanac stroja uključen je elastični element, čija je deformacija proporcionalna primijenjenom opterećenju. Prekoračenjem određene razine opterećenja aktivira se mikroprekidač koji je kinematskom vezom povezan s elastičnim elementom. Uređaji za kontrolu opterećenja s bregastim, kuglastim ili valjkastim spojnicama naširoko se koriste u industriji alatnih strojeva.Koriste se u steznim napravama, ključevima i drugim slučajevima gdje električni pogon radi na tvrdom graničniku.

Uređaji za kontrolu električnog opterećenja

Prisutnost osjetljivog elastičnog elementa u kinematičkom lancu smanjuje ukupnu krutost elektromehaničkog pogona i pogoršava njegove dinamičke karakteristike. Stoga se pokušava dobiti informacija o veličini opterećenja (u ovom slučaju momenta) pomoću električnih metoda kontroliranjem struje, snage, klizanja, faznog kuta itd. koje troši pogonski motor.

Na sl. 1 i prikazuje krug za praćenje strujnog opterećenja na statoru asinkronog motora. Napon proporcionalan struji I stator elektromotora, uklonjen iz sekundarnog namota strujnog transformatora TA, ispravljen i stavljen na slabu struju elektromagnetski relej K, čija se zadana vrijednost podešava potenciometrom R2. Otpornik niskog otpora R1 potreban je za premošćivanje sekundarnog namota transformatora, koji mora raditi u načinu kratkog spoja.

Slika 1. Shema praćenja opterećenja elektromotora strujom statora

Za upravljanje strujom statora koriste se brzodjelujući zaštitni strujni releji opisani u pogl. 7. Struja statora povezana je s okretnim momentom osovine motora nelinearnom ovisnošću o obliku

gdje je Azn — nazivna struja statora, Mn — nazivni zakretni moment, βo =AzO/Azn-višestrukost struje praznog hoda.

Ta je ovisnost grafički prikazana na sl. 1, b (krivulja 1). Grafikon pokazuje da se pri niskim opterećenjima struja statora elektromotora vrlo malo mijenja te je u tom području nemoguće prilagoditi opterećenje.Osim toga, struja statora ne ovisi samo o momentu, već io naponu mreže. Smanjenjem mrežnog napona mijenja se ovisnost 1(M) (krivulja 2) što unosi pogrešku u rad sklopa.

Struja statora elektromotora je geometrijski zbroj struje praznog hoda i reducirane struje rotora:

Pri promjeni tereta mijenja se i struja I2 ' Struja praznog hoda je praktički neovisna o teretu. Stoga je za povećanje osjetljivosti uređaja za upravljanje malim opterećenjem potrebno kompenzirati struju praznog hoda, koja je uglavnom induktivna.

U elektromotorima male snage, kondenzatorska skupina C uključena je u strujni krug statora (točkaste linije na slici 1, a), koji stvara vodeću struju. Kao rezultat toga, elektromotor troši iz mreže struju jednaku smanjenoj struja rotora, a ovisnost 1 (M) postaje gotovo linearna (krivulja 3 na slici 1, b). Nedostatak ove metode je veća ovisnost karakteristika opterećenja o fluktuacijama mrežnog napona.

Kod elektromotora veće snage kondenzatorska baterija postaje glomazna i skupa. U ovom slučaju, svrhovitije je kompenzirati struju praznog hoda u sekundarnom krugu strujnog transformatora (slika 2).

Slika 2. Relej za kontrolu opterećenja s kompenzacijom struje praznog hoda

Krug koristi transformator koji ima dva primarna namota: strujni W1 i naponski W2. U strujni krug naponskog namota uključen je kondenzator C koji pomiče fazu struje za 90° na žicu.Parametri transformatora su odabrani tako da sila magnetiziranja namota W2 kompenzira onu komponentu sile magnetiziranja namota W1 koja je vezana za struju praznog hoda elektromotora. Kao rezultat toga, napon na izlazu sekundarnog namota W3 proporcionalan je struji rotora i momentu opterećenja. Ovaj napon se ispravlja i dovodi na elektromagnetski relej K.

U sustavima upravljanja strojevima koriste se visoko osjetljivi releji opterećenja, koji imaju izraženu ovisnost izlaznog napona releja o momentu opterećenja (slika 3, b). Krug takvog releja (slika 3, a) ima strujni transformator TA i naponski transformator TV, čiji je izlazni napon uključen u suprotnim smjerovima.

Slika 3. Relej za kontrolu opterećenja visoke osjetljivosti

Ako je struja praznog hoda kompenzirana na primjer kondenzatorskom baterijom C, izlazni napon kruga je

gdje Kta, Ktv- faktori pretvorbe strujnih i naponskih transformatora, U1 — napon u fazi motora.

Promjenom Kta ili Ktv, moguće je konfigurirati krug tako da za dati moment Mav izlazni napon bude minimalan. Tada će svako odstupanje načina rada od zadanog izazvati oštru promjenu U out i aktivirati relej K.

Slične sheme koriste se za kontrolu trenutka kontakta brusne ploče s radnim komadom tijekom prijelaza s brzog pristupa glave za mljevenje na radnu hranu.

Releji opterećenja, koji se temelje na kontroli snage koju asinkroni elektromotor troši iz mreže, rade preciznije. Takvi releji imaju linearnu karakteristiku koja se ne mijenja s fluktuacijama mrežnog napona.

Napon proporcionalan potrošnji energije dobiva se množenjem napona i struje statora asinkronog motora. Za to se koriste releji opterećenja temeljeni na nelinearnim elementima s kvadratnom volt-amperskom karakteristikom-kvadratorima. Princip rada takvih releja temelji se na identitetu (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.

Relej opterećenja prikazan je na sl. 4.

Slika 4. Relej potrošnje energije

Strujni transformator TA opterećen na otporniku RT i naponskom transformatoru TV stvara na sekundarnim namotima napone proporcionalne struji i faznom naponu elektromotora. Naponski transformator ima dva sekundarna namota na kojima se formiraju jednaki naponi -Un i +Un, fazno pomaknuti za 180°.

Zbroj i razlika napona se ispravljaju fazno osjetljivim krugom koji se sastoji od transformatora za pristajanje T1 i T2 i diodnog mosta, a dovode se na kvadratnike A1 i A2 izrađene po principu linearne aproksimacije.

Kvadrati sadrže otpornike R1 — R4 i R5 — R8 i ventile zaključane referentnim naponom uzetim iz razdjelnika R9, R10. Kako se ulazni napon povećava, ventili se redom otvaraju i novi otpornici spojeni paralelno s otpornicima R1 ili R5 se stavljaju u pogon. Kao rezultat toga, strujno-naponska karakteristika četverokuta ima oblik parabole, što osigurava kvadratnu ovisnost struje o ulaznom naponu.Izlazni elektromehanički relej K povezan je s razlikom između struja dvaju kvadrata, a sukladno osnovnom identitetu struja u njegovom svitku proporcionalna je snazi ​​koju troši elektromotor iz mreže.S ispravnom postavkom kvadranata, relej snage ima pogrešku manju od 2%.

Posebnu klasu čine impulsno-vremenski impulsni releji s dvostrukom modulacijom, koji su sve češći. U takvim relejima, napon proporcionalan struji motora dovodi se do modulatora širine impulsa, koji generira impulse čije je trajanje proporcionalno izmjerenoj struji: τ = K1Az ... Ovi se impulsi dovode do modulatora amplitude kojim upravlja mrežni napon. .

Kao rezultat toga, amplituda impulsa ispada proporcionalna naponu na statoru elektromotora: Um = K2U. Prosječna vrijednost napona nakon dvostruke modulacije proporcionalna je struji i indukciji napona: Ucf = fK1K2TU, gdje je f frekvencija modulacije. Takvi releji snage imaju pogrešku ne veću od 1,5%.

Promjena mehaničkog opterećenja na osovini asinkronog motora dovodi do promjene faze struje statora u odnosu na napon mreže. Kako se opterećenje povećava, fazni kut se smanjuje. To vam omogućuje da izgradite relej opterećenja na temelju fazne metode. U većini slučajeva releji reagiraju na faktor kosinusa ili faznog kuta. Po svojim karakteristikama, takvi releji su bliski relejima snage, ali je njihov dizajn mnogo jednostavniji.

Ako isključimo kvadrante A1 i A2 iz kruga (vidi sliku 4) i odgovarajuće transformatore T1 i T2 u njemu, zamijenimo otpornicima, tada će napon između točaka a i b biti proporcionalan cosfi, koji se također mijenja ovisno o opterećenje motora. Elektromehanički relej K, spojen na točke a i b kruga, omogućuje vam kontrolu zadane razine opterećenja na elektromotoru.Nedostatak pojednostavljenja sklopa je povećana pogreška povezana s promjenom mrežnog napona.