Електрически устройства за наблюдение на товари, сили и моменти в машинните инструменти

В процеса на използване на автоматично оборудване става необходимо да се контролира товара, т.е. силите и моментите, действащи в елементите на машините и машините. Това предварително потвърждава разбивката на отделните части или неприемливото претоварване на електродвигателите, ви позволява да изберете най-добрия режим на работа на машината, да извършите статистически анализ на работните критерии и т.н.

Механични устройства за наблюдение на товара

Много често устройствата за управление на товара се основават на механичен принцип. Кинематичната верига на машината включва гъвкав елемент, чиято деформация е пропорционална на приложеното натоварване. Превишаването на определено ниво на натоварване води до активирането на микропревключвател, свързан с еластичния елемент чрез кинематичен съединител. В индустрията на металообработващите машини е разработено широко разпределение на устройства за управление на натоварването с гърбици, сферични или ролкови съединения. Те се използват в затягащи устройства, ударни ключове и други случаи, когато електрическото задвижване работи на твърд ограничител.

Електронни устройства за наблюдение на товара

Наличието на чувствителен еластичен елемент в кинематичната верига намалява общата твърдост на електромеханичното задвижване и влошава неговите динамични свойства. Тъй като информация за размера на товара (в този случай, въртящ момент) се опитва да получи електронен път, контролиращи ток консумира от задвижващия двигател, мощност, ъгъл приплъзване и фазовото изместване на м. П.

На фиг. 1 и е показана схема на управление на натоварването на ток на статор на асинхронен електродвигател. Напрежението пропорционална на ток I на статора на двигателя, се отстранява от вторичната намотка на токов трансформатор ТА, отстранени и подава към ниско напрежение електрически прекъсвач К, което се контролира чрез определяне на потенциометър R2. Резисторът с ниско съпротивление R1 е необходим за преодоляване на вторичната намотка на трансформатора, който трябва да работи в режим на късо съединение.

Начертаване 1. Вериги за мониторинг на натоварването на статорния мотор

За да наблюдавате тока на статора, високоскоростните защитни токови релета, описани в Ch. 7. Токът на статора се свързва с момента на зареждане на вала на мотора чрез нелинейна зависимост на формата

където In - номинален ток на статора, Мн - номинален момент, βо = Iо / I-честота на тока без натоварване.

Графично тази зависимост е показана на фиг. 1, Ь (крива 1). От графиката може да се види, че при малки натоварвания токът на статора на електрическия мотор варира много слабо и не е възможно да се регулира товара в тази зона. В допълнение, тока на статора зависи не само от момента, но и от мрежовото напрежение. Когато мрежовото напрежение се понижи, зависимостта 1 (М) се променя (крива 2), която въвежда грешка в работата на веригата.

Токът на статора на електродвигателя е геометричната сума на тока без натоварване и намаления ток на ротора:

Когато товарът се промени, токът I2 се променя. Токът на празен ход е практически независим от товара. Следователно, за да се увеличи чувствителността на устройствата за управление с ниско натоварване, е необходимо да се компенсира токът без натоварване, който основно има индуктивен характер.

При електродвигатели с малка мощност в статорната верига е включена кондензаторна банка С (пунктираните линии на Фигура 1, а), която произвежда водещ ток. В резултат на това електрическият мотор консумира ток, равен на намаления ток на ротора от мрежата, и 1 (M) зависимостта става практически линейна (крива 3 или фигура 1, b). Определен недостатък на този метод е по-силната зависимост на товарната характеристика от колебанията на мрежовото напрежение.

При по-големите мотори кондензаторната банка става масивна и скъпа. В този случай е по-добре да се компенсира токът без натоварване във вторичната верига на токовия трансформатор (фиг.2).

Начертаване 2. Заредете релета за мониторинг с компенсация на тока без товар

В схемата се използва трансформатор с две първични намотки: ток W1 и напрежение W2. В схемата на намотката за напрежение кондензаторът С се включва, като фазата на тока се премества на 90 ° в посока напред. Характеристиките на трансформатора са избрани така, че намагнетизиране ликвидация компонент W2 сила компенсира намагнетизиране намотка W1 сила kotorayasvyazana с празен ход ток на двигателя. В резултат на това напрежението на изхода на вторичната намотка W3 е пропорционално на тока на ротора и натоварвания момент. Това напрежение се ректифицира и захранва към електрическото реле K.

В системите за управление на машината се използват високочувствителни релейни товари, които имат ясно изразена релейна зависимост на изходното напрежение върху момента на зареждане (фиг.3, Ь). Връзката на това реле (Фигура 3, а) има токов трансформатор ТА и напрежен трансформатор ТВ, чиито изходни напрежения са включени в обратната посока.

Скица 3. Реле за контрол на натоварването с висока чувствителност

Ако токът без натоварване е компенсиран например чрез използване на кондензаторна банка C, изходното напрежение на веригата

където Km, Kmv са коефициентите на преобразуване на токови и напреженови трансформатори, U1 е напрежението във фазата на двигателя.

Промяна Kt или Ktv, можете да настроите схема така, че в даден момент на натоварване Msp, изходното напрежение е най-малката. Тогава всяко отклонение на режима от даденото ще доведе до рязка промяна в Uout и ще предизвика реле K.

Такива схеми се използват за контролиране на момента, когато колелото за смилане се докосне с детайла, когато преминава от бързото подаване на шлайфащата глава към работния фураж.

По-точно, товарните релета се основават на контрола на мощността, потребявана от индукционния двигател от мрежата. Такива релета имат линейна характеристика, която не се променя, когато мрежовото напрежение се колебае.

Напрежението, пропорционално на консумацията на енергия, се получава чрез умножаване на напрежението и статорния ток на асинхронен двигател. За тази цел използвайте релета за натоварване, базирани на нелинейни елементи с квадратен волт-амперна характеристика - квадратчета. Принципът на действие на тези релета се основава на идентичността (a + b) 2 - (a - b) 2 = 4ab.

Релейната верига на товара е показана на фиг. 4.

Начертаване 4. Реле за консумация на енергия

Токовият трансформатор ТА, зареден с резистор RT и трансформатор на напрежение, формира напрежения върху вторичните намотки, които са пропорционални на токовото и фазовото напрежение на двигателя. Трансформаторът за напрежение има две вторични намотки, върху които се формират равни напрежения - Un и + Un, изместени на фаза от 180 °.

Сумата и разликата напрежения отстранени фаза чувствителни верига, състояща се от съвпадение трансформатори Т1 и Т2 и диоден мост и се прилага към квадратен практика А1 и А2, образуван от принцип по части линеен сближаване на.

Квадратите съдържат резисторите R1-R4 и R5-R8, а портите се заключват от еталонното напрежение, взето от делителите R9, R10. С увеличаването на входното напрежение клапите се задействат алтернативно и се въвеждат в действие нови резистори, свързани паралелно с резистори R1 или R5. В резултат на това характеристиката на текущото напрежение на квадрата е парабола, която осигурява квадратична зависимост на тока от входното напрежение. Изходното електромеханично реле K е включено в разликата на токовете на двата квадрата и в съгласие с основната идентичност токът в неговата намотка е пропорционален на мощността, консумирана от електрическия мотор от мрежата. При правилната настройка на квадратите релето на захранването има грешка по-малка от 2%.

Специална класа се формира от релета за време-импулсна мощност с двойна модулация, които стават все по-често срещани. В подобни релета, напрежение, пропорционално на тока на електродвигателя, се подава към импулсен модулатор, генериращ импулси, чиято продължителност е пропорционална на измерения ток: τ = K1I. Тези импулси се подават към амплитуден модулатор, управляван от мрежовото напрежение.

В резултат амплитудата на импулсите е пропорционална на напрежението на статора на електрическия мотор: Um = K2U. Средната стойност на напрежението след двойна модулация е пропорционална на генерирането на ток и напрежение: Ucp = fK1K2TU, където f е честотата на модулация. Такива силови релета имат грешка по-малка от 1,5%.

Промяната в механичното натоварване на вала на индукционния двигател води до промяна във фазата на статорния ток спрямо напрежението в мрежата. С увеличаването на натоварването се намалява фазовият ъгъл. Това ви позволява да изградите реле за натоварване на фазовия метод. Почти винаги релето отговаря на косинуса на фазовия ъгъл или фактора на мощността. По свой начин тези релета са близки до релето, но техният дизайн е много по-прост.

Ако от веригата (вж. Фиг. 4) за изтриване на квадратен-А1 и А2, и съвпадение трансформатори Т1 и Т2 на нея да се промени резистори, напрежението между точките А и В е пропорционална cosfi които също варира в зависимост от натоварването на двигателя. Електромеханични релета К, прикрепен към точките А и В на веригата, позволява да се контролира нивото на моторни натоварване. Недостатък на опростяването на схемата е надценената грешка, свързана с конфигурацията на мрежовото напрежение.