Metal kesme makinelerinde yükleri, kuvvetleri ve momentleri izlemek için elektrikli cihazlar

Otomatik ekipmanın çalışması sırasında, yükü, yani makine ve makine elemanlarında etkili olan çabaları ve momentleri kontrol etmek gerekli hale gelir. Bu, münferit parçaların hasar görmesini veya elektrik motorlarının kabul edilemez şekilde aşırı yüklenmesini önler, makinelerin en uygun çalışma modunu seçmenize, çalışma koşullarının istatistiksel bir analizini yapmanıza vb. izin verir.

Mekanik yük kontrol cihazları

Çoğu zaman yük kontrol cihazları mekanik bir prensibe dayalıdır. Deformasyonu uygulanan yükle orantılı olan makinenin kinematik zincirine elastik bir eleman dahildir. Belirli bir yük seviyesinin aşılması, kinematik bir bağlantı yoluyla elastik elemana bağlı bir mikro anahtarı tetikler. Kamlı, bilyeli veya makaralı kaplinlere sahip yük kontrol cihazları, takım tezgahı endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Elektrikli tahrikin sert duruşta çalıştığı kenetleme cihazlarında, anahtarlarda ve diğer durumlarda kullanılırlar.

Elektrik yükü kontrol cihazları

Kinematik zincirde hassas bir elastik elemanın varlığı, elektromekanik sürücünün genel sertliğini azaltır ve dinamik özelliklerini kötüleştirir. Bu nedenle tahrik motorunun tükettiği akımı, gücü, kaymayı, faz açısını vb. kontrol ederek yükün büyüklüğü (bu durumda tork) hakkında elektriksel yöntemlerle bilgi elde etmeye çalışırlar.

İncirde. Şekil 1 ve endüksiyon motorunun statoru üzerindeki mevcut yükü izlemek için bir devre gösterir. Akımla orantılı voltaj I elektrik motorunun statoru, akım trafosu TA'nın sekonder sargısından çıkarılır, doğrultulur ve düşük akıma beslenir elektromanyetik röle Set değeri potansiyometre R2 ile ayarlanan K. Kısa devre modunda çalışması gereken transformatörün sekonder sargısını atlamak için düşük dirençli bir direnç R1 gereklidir.

Şekil 1. Elektrik motorunun yükünü stator akımı ile izleme şeması

Stator akımını kontrol etmek için, bölüm. 7. Stator akımı, doğrusal olmayan bir şekil bağımlılığı ile motor milinin mil torku ile ilişkilidir.

burada Azn — statorun anma akımı, Mn — anma torku, βo =boşta akımın AzO/Azn-çokluğu.

Bu bağımlılık grafiksel olarak Şekil 1'de gösterilmiştir. 1, b (eğri 1). Grafik, düşük yüklerde elektrik motorunun stator akımının çok az değiştiğini ve bu alanda yükün ayarlanmasının imkansız olduğunu göstermektedir.Ayrıca stator akımı sadece torka değil, aynı zamanda şebeke voltajına da bağlıdır. Şebeke gerilimi düştüğünde, bağımlılık 1(M) değişir (eğri 2), bu da devrenin çalışmasında bir hataya neden olur.

Bir elektrik motorunun stator akımı, yüksüz akım ile indirgenmiş rotor akımının geometrik toplamıdır:

Yük değiştiğinde akım değişir I2' Yüksüz akım pratikte yükten bağımsızdır. Bu nedenle, küçük yük kontrol cihazlarının hassasiyetini artırmak için, çoğunlukla endüktif olan yüksüz akımı kompanze etmek gerekir.

Düşük güçlü elektrik motorlarında, kondansatör grubu C stator devresine dahil edilir (Şekil 1, a'daki noktalı çizgiler), bu bir lider akım oluşturur Sonuç olarak, elektrik motoru şebekeden indirgenmişe eşit bir akım tüketir. rotor akımı ve bağımlılık 1 (M) neredeyse doğrusal hale gelir (Şekil 1, b'deki eğri 3). Bu yöntemin bir dezavantajı, yük özelliklerinin şebeke voltajındaki dalgalanmalara daha güçlü bir şekilde bağlı olmasıdır.

Daha yüksek güce sahip elektrik motorlarında, kapasitör bankası hantal ve pahalı hale gelir. Bu durumda, akım trafosunun sekonder devresindeki yüksüz akımı telafi etmek daha uygundur (Şekil 2).

Şekil 2. Yüksüz akım dengelemeli yük kontrol rölesi

Devre, iki birincil sargısı olan bir transformatör kullanır: akım W1 ve voltaj W2. Gerilim sargı devresine, akımın fazını tele 90° kaydıran bir kapasitör C dahildir.Transformatörün parametreleri, sargı W2'nin mıknatıslama kuvvetinin, elektrik motorunun yüksüz akımıyla ilgili olan sargı W1'in mıknatıslama kuvveti bileşenini dengeleyeceği şekilde seçilir. Sonuç olarak, ikincil sargı W3'ün çıkışındaki voltaj, rotor akımı ve yük torku ile orantılıdır. Bu voltaj düzeltilir ve elektromanyetik röle K'ye uygulanır.

Makine kontrol sistemlerinde, çıkış voltajının yükün torkuna belirgin bir röle bağımlılığı olan oldukça hassas yük röleleri kullanılır (Şekil 3, b). Böyle bir rölenin devresi (Şekil 3, a), bir akım trafosu TA'ya ve çıkış gerilimi zıt yönlerde açılan bir gerilim trafosu TV'ye sahiptir.

Şekil 3. Yüksek hassasiyetli yük kontrol rölesi

Yüksüz akım, örneğin kapasitör bankası C tarafından telafi edilirse, devrenin çıkış voltajı

nerede Kta, Ktv- akım ve gerilim trafolarının dönüştürme faktörleri, U1 - motor fazındaki gerilim.

Kta veya Ktv'yi değiştirerek devreyi belirli bir Mav torku için çıkış voltajı minimum olacak şekilde yapılandırmak mümkündür. Daha sonra, modun verilenden herhangi bir sapması keskin bir U çıkışı değişikliğine ve K rölesinin tetiklenmesine neden olur.

Taşlama kafasının hızlı yaklaşımından çalışma beslemesine geçiş sırasında taşlama diskinin iş parçası ile temas momentini kontrol etmek için benzer şemalar kullanılır.

Asenkron elektrik motorunun tükettiği gücün şebekeden kontrolüne dayanan yük röleleri daha hassas çalışır. Bu tür röleler, şebeke gerilimindeki dalgalanmalarla değişmeyen doğrusal bir özelliğe sahiptir.

Güç tüketimi ile orantılı voltaj, endüksiyon motorunun statorunun voltajı ve akımı çarpılarak elde edilir. Bunun için kuadratik volt-amper karakteristik kuadratörlere sahip lineer olmayan elemanlara dayalı yük röleleri kullanılır. Bu tür rölelerin çalışma prensibi (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab kimliğine dayanır.

Yük rölesi şek. 4.

Şekil 4. Güç tüketimi rölesi

Direnç RT üzerine yüklenen akım trafosu TA ve gerilim trafosu TV sekonder sargılarda elektrik motorunun akım ve faz gerilimi ile orantılı gerilimler oluşturur. Gerilim trafosu, üzerinde -Un ve +Un eşit gerilimlerin oluştuğu, fazı 180 ° kaydırılan iki sekonder sargıya sahiptir.

Gerilimlerin toplamı ve farkı, T1 ve T2 eşleştirme transformatörlerinden ve bir diyot köprüsünden oluşan faza duyarlı bir devre tarafından doğrultulur ve doğrusal yaklaşım ilkesine göre yapılan kareleyiciler A1 ve A2'ye beslenir.

Kareleyiciler, R1 — R4 ve R5 — R8 dirençlerini ve R9, R10 bölücülerinden alınan referans voltajıyla kilitlenen valfleri içerir. Giriş voltajı arttıkça valfler sırayla açılır ve R1 veya R5 dirençlerine paralel bağlanan yeni dirençler devreye girer. Sonuç olarak, dörtgenin akım-gerilim özelliği, akımın giriş voltajına ikinci dereceden bağımlılığını sağlayan bir parabol şekline sahiptir Çıkış elektromekanik rölesi K, iki karenin akımları arasındaki farkla ilgilidir, ve temel kimliğine uygun olarak bobinindeki akım, elektrik motorunun şebekeden tükettiği güçle orantılıdır.Kadranların doğru ayarlanmasıyla, güç rölesinin hatası %2'den azdır.

Gittikçe yaygınlaşan çift modülasyonlu darbe-zaman darbe röleleri özel bir sınıf oluşturmaktadır. Bu tür rölelerde, motor akımıyla orantılı bir voltaj, süresi ölçülen akımla orantılı olan darbeler üreten bir darbe genişlik modülatörüne beslenir: τ = K1Az ... Bu darbeler, şebeke gerilimi tarafından kontrol edilen bir genlik modülatörüne beslenir. .

Sonuç olarak, darbelerin genliği elektrik motorunun statöründeki voltajla orantılıdır: Um = K2U. Çift modülasyondan sonraki voltajın ortalama değeri, akım ve voltaj indüksiyonu ile orantılıdır: Ucf = fK1K2TU, burada f, modülasyon frekansıdır. Bu tür güç rölelerinin hatası %1,5'ten fazla değildir.

Asenkron motor şaftındaki mekanik yükteki bir değişiklik, ana gerilime göre stator akımının fazında bir değişikliğe yol açar. Yük arttıkça faz açısı azalır. Bu, faz yöntemine dayalı bir yük rölesi oluşturmanıza olanak tanır. Çoğu durumda, röleler kosinüs veya faz açısı faktörüne yanıt verir. Özellikleri gereği, bu tür röleler güç rölelerine yakındır, ancak tasarımları çok daha basittir.

A1 ve A2 kadranlarını devreden çıkarırsak (bkz. Şekil 4) ve içindeki karşılık gelen T1 ve T2 transformatörlerini dirençlerle değiştirirsek, a ve b noktaları arasındaki voltaj, aynı zamanda bağlı olarak değişen cosfi ile orantılı olacaktır. motor yükü. Devrenin a ve b noktalarına bağlanan K elektromekanik rölesi, elektrik motoru üzerindeki belirli bir yük seviyesini kontrol etmenizi sağlar.Devre basitleştirmenin dezavantajı, hat voltajındaki bir değişiklikle ilişkili artan hatadır.