Perangkat listrik untuk memantau beban, gaya, dan momen pada mesin pemotong logam

Selama pengoperasian peralatan otomatis, menjadi perlu untuk mengontrol beban, yaitu upaya dan momen yang bekerja dalam elemen mesin dan mesin. Ini mencegah kerusakan pada masing-masing bagian atau kelebihan beban motor listrik yang tidak dapat diterima, memungkinkan Anda untuk memilih mode pengoperasian mesin yang optimal, membuat analisis statistik kondisi pengoperasian, dll.

Perangkat kontrol beban mekanis

Sangat sering perangkat kontrol beban didasarkan pada prinsip mekanis. Elemen elastis termasuk dalam rantai kinematik mesin, deformasi yang sebanding dengan beban yang diberikan. Melebihi level beban tertentu memicu sakelar mikro yang terhubung ke elemen elastis melalui tautan kinematik. Perangkat kontrol beban dengan kopling bubungan, bola, atau rol banyak digunakan dalam industri perkakas mesin.Mereka digunakan dalam perangkat penjepit, kunci pas, dan casing lain di mana penggerak listrik beroperasi pada hard stop.

Perangkat kontrol beban listrik

Kehadiran elemen elastis yang sensitif dalam rantai kinematik mengurangi kekakuan keseluruhan penggerak elektromekanis dan memperburuk karakteristik dinamisnya. Oleh karena itu, mereka mencoba mendapatkan informasi tentang besarnya beban (dalam hal ini torsi) melalui metode kelistrikan dengan mengontrol arus, daya, slip, sudut fasa, dll yang dikonsumsi oleh motor penggerak.

Dalam gambar. 1 dan menunjukkan rangkaian untuk memantau beban arus pada stator motor induksi. Tegangan sebanding dengan arus I stator motor listrik, dilepas dari belitan sekunder transformator arus TA, diperbaiki dan diumpankan ke arus rendah relai elektromagnetik K, nilai yang ditetapkan disesuaikan dengan potensiometer R2. Resistansi resistansi rendah R1 diperlukan untuk mem-bypass belitan sekunder transformator, yang harus beroperasi dalam mode hubung singkat.

Gambar 1 Skema pemantauan beban motor listrik dengan arus stator

Untuk mengontrol arus stator, relai arus pelindung kerja cepat dijelaskan dalam ch. 7. Arus stator terkait dengan torsi poros poros motor dengan ketergantungan bentuk nonlinier

di mana Azn — pengenal arus stator, Mn — pengenal torsi, βo =AzO/Azn-multiplisitas arus idle.

Ketergantungan ini secara grafis ditunjukkan pada Gambar. 1, b (kurva 1). Grafik menunjukkan bahwa pada beban rendah, arus stator motor listrik berubah sangat sedikit dan tidak mungkin menyesuaikan beban di area ini.Selain itu, arus stator tidak hanya bergantung pada torsi, tetapi juga pada tegangan listrik. Ketika tegangan listrik menurun, ketergantungan 1(M) berubah (kurva 2), yang menyebabkan kesalahan dalam pengoperasian rangkaian.

Arus stator motor listrik adalah jumlah geometrik arus tanpa beban dan arus rotor tereduksi:

Ketika beban berubah, arus berubah I2 ' Arus tanpa beban praktis tidak bergantung pada beban. Oleh karena itu, untuk meningkatkan sensitivitas perangkat kontrol beban kecil, perlu untuk mengkompensasi arus tanpa beban, yang sebagian besar bersifat induktif.

Pada motor listrik berdaya rendah, grup kapasitor C termasuk dalam rangkaian stator (garis putus-putus pada Gambar 1, a), yang menghasilkan arus terdepan.Akibatnya, motor listrik mengkonsumsi dari jaringan arus yang sama dengan arus tereduksi arus rotor, dan ketergantungan 1 (M) menjadi hampir linier (kurva 3 pada Gambar 1, b). Salah satu kelemahan dari metode ini adalah ketergantungan karakteristik beban yang lebih kuat pada fluktuasi tegangan jaringan.

Pada motor listrik dengan daya lebih tinggi, bank kapasitor menjadi besar dan mahal. Dalam hal ini, lebih baik untuk mengkompensasi arus tanpa beban di sirkuit sekunder trafo arus (Gbr. 2).

Gambar 2. Relai kontrol beban dengan kompensasi arus tanpa beban

Rangkaian menggunakan trafo yang memiliki dua belitan primer: arus W1 dan tegangan W2. Kapasitor C termasuk dalam rangkaian belitan tegangan, yang menggeser fase arus sebesar 90° ke kawat.Parameter transformator dipilih sehingga gaya magnetisasi belitan W2 mengkompensasi komponen gaya magnetisasi belitan W1 yang terkait dengan arus motor listrik tanpa beban. Akibatnya, tegangan pada keluaran belitan sekunder W3 sebanding dengan arus rotor dan torsi beban. Tegangan ini diperbaiki dan diterapkan ke relai elektromagnetik K.

Dalam sistem kontrol mesin, relai beban yang sangat sensitif digunakan, yang memiliki ketergantungan relai yang jelas dari tegangan keluaran pada torsi beban (Gbr. 3, b). Rangkaian relai semacam itu (Gbr. 3, a) memiliki TA transformator arus dan TV transformator tegangan, yang tegangan keluarannya dihidupkan dalam arah yang berlawanan.

Gambar 3. Relai kontrol beban sensitivitas tinggi

Jika arus tanpa beban dikompensasi misalnya oleh bank kapasitor C, tegangan keluaran rangkaian adalah

dimana Kta, Ktv- faktor konversi transformator arus dan tegangan, U1 — tegangan pada fase motor.

Dengan mengubah Kta atau Ktv, dimungkinkan untuk mengonfigurasi rangkaian sehingga untuk torsi tertentu Mav, tegangan keluaran minimum. Kemudian setiap penyimpangan mode dari yang diberikan akan menyebabkan perubahan tajam U keluar dan memicu relai K.

Skema serupa digunakan untuk mengontrol momen kontak cakram gerinda dengan benda kerja selama transisi dari pendekatan cepat kepala gerinda ke umpan kerja.

Relai beban, berdasarkan kontrol daya yang dikonsumsi oleh motor listrik asinkron dari jaringan, bekerja lebih akurat. Relai semacam itu memiliki karakteristik linier yang tidak berubah dengan fluktuasi tegangan listrik.

Tegangan sebanding dengan konsumsi daya diperoleh dengan mengalikan tegangan dan arus stator motor induksi. Untuk ini, relai beban berdasarkan elemen non-linier dengan kuadrat karakteristik volt-ampere kuadrat digunakan. Prinsip pengoperasian relai tersebut didasarkan pada identitas (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.

Relai beban ditunjukkan pada gambar. 4.

Gambar 4. Relai konsumsi daya

TA trafo arus dimuat pada resistor RT dan TV trafo tegangan membentuk tegangan pada belitan sekunder sebanding dengan arus dan tegangan fasa motor listrik. Trafo tegangan memiliki dua belitan sekunder di mana tegangan yang sama -Un dan +Un terbentuk, fasa bergeser 180 °.

Jumlah dan perbedaan tegangan diperbaiki oleh sirkuit peka fase yang terdiri dari transformator pencocokan T1 dan T2 dan jembatan dioda, dan diumpankan ke kuadrat A1 dan A2 yang dibuat sesuai dengan prinsip perkiraan linier.

Squarers berisi resistor R1 - R4 dan R5 - R8 dan katup dikunci oleh tegangan referensi yang diambil dari pembagi R9, R10. Saat tegangan input meningkat, katup terbuka secara bergantian dan resistor baru yang dihubungkan secara paralel dengan resistor R1 atau R5 mulai bekerja. Akibatnya, karakteristik arus-tegangan dari segi empat memiliki bentuk parabola, yang memastikan ketergantungan kuadrat arus pada tegangan input Relai elektromekanis keluaran K terkait dengan perbedaan antara arus dua kotak, dan sesuai dengan identitas dasarnya, arus dalam kumparannya sebanding dengan daya yang dikonsumsi oleh motor listrik dari jaringan.Dengan pengaturan kuadran yang benar, relai daya memiliki kesalahan kurang dari 2%.

Kelas khusus dibentuk oleh relai pulsa waktu-pulsa dengan modulasi ganda, yang menjadi semakin umum. Dalam relai seperti itu, tegangan yang sebanding dengan arus motor diumpankan ke modulator lebar pulsa, yang menghasilkan pulsa yang durasinya sebanding dengan arus terukur: τ = K1Az ... Pulsa ini diumpankan ke modulator amplitudo yang dikendalikan oleh tegangan listrik .

Akibatnya, amplitudo pulsa ternyata sebanding dengan tegangan pada stator motor listrik: Um = K2U. Nilai rata-rata tegangan setelah modulasi ganda sebanding dengan arus dan tegangan induksi: Ucf = fK1К2TU, di mana f adalah frekuensi modulasi. Relay daya tersebut memiliki kesalahan tidak lebih dari 1,5%.

Perubahan beban mekanis pada poros motor induksi menyebabkan perubahan fase arus stator relatif terhadap tegangan listrik. Saat beban meningkat, sudut fase berkurang. Ini memungkinkan Anda membuat relai beban berdasarkan metode fase. Dalam kebanyakan kasus, relai merespons faktor kosinus atau sudut fase. Berdasarkan karakteristiknya, relai semacam itu mirip dengan relai daya, tetapi desainnya jauh lebih sederhana.

Jika kita mengecualikan kuadran A1 dan A2 dari rangkaian (lihat Gambar 4) dan transformator T1 dan T2 yang sesuai di dalamnya, ganti dengan resistor, maka tegangan antara titik a dan b akan sebanding dengan cosfi, yang juga berubah tergantung pada beban motor. Relai elektromekanis K, yang terhubung pada titik a dan b sirkuit, memungkinkan Anda untuk mengontrol tingkat beban tertentu pada motor listrik.Kerugian dari penyederhanaan sirkuit adalah peningkatan kesalahan yang terkait dengan perubahan tegangan saluran.