Peranti elektrik untuk memantau beban, daya dan momen dalam mesin pemotong logam

Semasa pengendalian peralatan automatik, ia menjadi perlu untuk mengawal beban, iaitu usaha dan momen yang bertindak dalam elemen mesin dan mesin. Ini menghalang kerosakan pada bahagian individu atau beban berlebihan motor elektrik yang tidak boleh diterima, membolehkan anda memilih mod operasi mesin yang optimum, membuat analisis statistik keadaan operasi, dsb.

Peranti kawalan beban mekanikal

Selalunya peranti kawalan beban adalah berdasarkan prinsip mekanikal. Unsur elastik dimasukkan ke dalam rantai kinematik mesin, ubah bentuknya adalah berkadar dengan beban yang dikenakan. Melebihi tahap beban tertentu mencetuskan suis mikro yang disambungkan kepada elemen anjal melalui pautan kinematik. Peranti kawalan beban dengan gandingan sesondol, bola atau penggelek digunakan secara meluas dalam industri alat mesin.Ia digunakan dalam peranti pengapit, sepana dan kes lain di mana pemacu elektrik beroperasi pada hentian keras.

Peranti kawalan beban elektrik

Kehadiran unsur elastik sensitif dalam rantai kinematik mengurangkan kekukuhan keseluruhan pemacu elektromekanikal dan memburukkan ciri dinamiknya. Oleh itu, mereka cuba mendapatkan maklumat tentang magnitud beban (dalam kes ini, tork) melalui kaedah elektrik dengan mengawal arus, kuasa, gelinciran, sudut fasa, dan lain-lain yang digunakan oleh motor pemacu.

Dalam rajah. 1 dan menunjukkan litar untuk memantau beban arus pada pemegun motor aruhan. Voltan berkadar dengan arus I pemegun motor elektrik, dikeluarkan dari belitan sekunder pengubah arus TA, diperbetulkan dan disuapkan ke arus rendah geganti elektromagnet K, nilai set yang dilaraskan oleh potensiometer R2. Perintang rintangan rendah R1 diperlukan untuk memintas penggulungan sekunder pengubah, yang mesti beroperasi dalam mod litar pintas.

Rajah 1. Skim untuk memantau beban motor elektrik dengan arus stator

Untuk mengawal arus pemegun, geganti arus pelindung bertindak pantas diterangkan dalam ch. 7. Arus pemegun berkaitan dengan tork aci aci motor oleh pergantungan bentuk tak linear

di mana Azn — arus berkadar pemegun, Mn — tork berkadar, βo =AzO/Azn-kepelbagaian arus melahu.

Pergantungan ini ditunjukkan secara grafik dalam Rajah. 1, b (lengkung 1). Graf menunjukkan bahawa pada beban rendah arus pemegun motor elektrik berubah sangat sedikit dan adalah mustahil untuk melaraskan beban di kawasan ini.Di samping itu, arus stator bergantung bukan sahaja pada tork, tetapi juga pada voltan sesalur. Apabila voltan sesalur berkurangan, pergantungan 1(M) berubah (lengkung 2), yang memperkenalkan ralat dalam pengendalian litar.

Arus pemegun motor elektrik ialah jumlah geometri arus tanpa beban dan arus pemutar yang dikurangkan:

Apabila beban berubah, arus berubah I2 ' Arus tanpa beban secara praktikalnya bebas daripada beban. Oleh itu, untuk meningkatkan sensitiviti peranti kawalan beban kecil, adalah perlu untuk mengimbangi arus tanpa beban, yang kebanyakannya induktif.

Dalam motor elektrik berkuasa rendah, kumpulan kapasitor C termasuk dalam litar stator (garis putus-putus dalam Rajah 1, a), yang menghasilkan arus pendahuluan. Akibatnya, motor elektrik menggunakan daripada rangkaian arus yang sama dengan arus yang dikurangkan. arus pemutar, dan pergantungan 1 (M) menjadi hampir linear (lengkung 3 dalam Rajah 1, b). Satu kelemahan kaedah ini ialah pergantungan yang lebih kuat bagi ciri-ciri beban pada turun naik dalam voltan rangkaian.

Dalam motor elektrik dengan kuasa yang lebih tinggi, bank kapasitor menjadi besar dan mahal. Dalam kes ini, adalah lebih suai manfaat untuk mengimbangi arus tanpa beban dalam litar sekunder pengubah semasa (Rajah 2).

Rajah 2. Geganti kawalan beban dengan pampasan arus tanpa beban

Litar ini menggunakan pengubah yang mempunyai dua belitan utama: semasa W1 dan voltan W2. Kapasitor C disertakan dalam litar belitan voltan, yang mengalihkan fasa arus sebanyak 90° ke wayar.Parameter pengubah dipilih supaya daya pengmagnetan penggulungan W2 mengimbangi komponen daya pengmagnetan penggulungan W1 yang berkaitan dengan arus tanpa beban motor elektrik. Akibatnya, voltan pada output penggulungan sekunder W3 adalah berkadar dengan arus pemutar dan tork beban. Voltan ini dibetulkan dan digunakan pada geganti elektromagnet K.

Dalam sistem kawalan mesin, geganti beban yang sangat sensitif digunakan, yang mempunyai pergantungan geganti yang jelas bagi voltan keluaran pada tork beban (Rajah 3, b). Litar geganti sedemikian (Rajah 3, a) mempunyai pengubah semasa TA dan TV pengubah voltan, voltan keluaran yang dihidupkan dalam arah yang bertentangan.

Rajah 3. Geganti kawalan beban sensitiviti tinggi

Jika arus tanpa beban diimbangi contohnya oleh bank kapasitor C, voltan keluaran litar adalah

di mana Kta, Ktv- faktor penukaran pengubah arus dan voltan, U1 — voltan dalam fasa motor.

Dengan menukar Kta atau Ktv, adalah mungkin untuk mengkonfigurasi litar supaya untuk tork Mav tertentu voltan keluaran adalah minimum. Kemudian sebarang sisihan mod daripada yang diberikan akan menyebabkan perubahan mendadak U keluar dan mencetuskan geganti K.

Skim serupa digunakan untuk mengawal momen sentuhan cakera pengisar dengan bahan kerja semasa peralihan dari pendekatan pantas kepala pengisaran ke suapan kerja.

Geganti beban, berdasarkan kawalan kuasa yang digunakan oleh motor elektrik tak segerak dari rangkaian, berfungsi dengan lebih tepat. Geganti sedemikian mempunyai ciri linear yang tidak berubah dengan turun naik dalam voltan sesalur.

Voltan yang berkadar dengan penggunaan kuasa diperoleh dengan mendarabkan voltan dan arus pemegun motor aruhan. Untuk ini, geganti beban berdasarkan elemen bukan linear dengan kuadrat ciri volt-ampere kuadratik digunakan. Prinsip kendalian geganti tersebut adalah berdasarkan identiti (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.

Geganti beban ditunjukkan dalam rajah. 4.

Rajah 4. Relay penggunaan kuasa

TA pengubah semasa dimuatkan pada perintang RT dan TV pengubah voltan terbentuk pada voltan belitan sekunder yang berkadar dengan voltan arus dan fasa motor elektrik. Pengubah voltan mempunyai dua belitan sekunder di mana voltan yang sama -Un dan +Un terbentuk, fasa beralih sebanyak 180 °.

Jumlah dan perbezaan voltan dibetulkan oleh litar sensitif fasa yang terdiri daripada pemadanan transformer T1 dan T2 dan jambatan diod, dan disalurkan kepada kuasa dua A1 dan A2 yang dibuat mengikut prinsip penghampiran linear.

Kuadrat mengandungi perintang R1 — R4 dan R5 — R8 dan injap dikunci oleh voltan rujukan yang diambil daripada pembahagi R9, R10. Apabila voltan masukan meningkat, injap terbuka secara bergilir-gilir dan perintang baru yang disambungkan selari dengan perintang R1 atau R5 dimasukkan ke dalam tindakan. Akibatnya, ciri voltan arus bagi segi empat mempunyai bentuk parabola, yang memastikan pergantungan kuadratik arus pada voltan masukan. Geganti elektromekanikal keluaran K berkaitan dengan perbezaan antara arus dua petak, dan mengikut identiti asas, arus dalam gegelungnya adalah berkadar dengan kuasa yang digunakan oleh motor elektrik dari grid.Dengan tetapan kuadran yang betul, geganti kuasa mempunyai ralat kurang daripada 2%.

Kelas khas dibentuk oleh geganti nadi masa denyut dengan modulasi berganda, yang menjadi lebih biasa. Dalam geganti sedemikian, voltan yang berkadar dengan arus motor disalurkan kepada modulator lebar nadi, yang menghasilkan denyutan yang tempohnya berkadar dengan arus yang diukur: τ = K1Az ... Denyutan ini disalurkan kepada modulator amplitud yang dikawal oleh voltan utama. .

Akibatnya, amplitud denyutan ternyata berkadar dengan voltan pada stator motor elektrik: Um = K2U. Nilai purata voltan selepas modulasi berganda adalah berkadar dengan aruhan arus dan voltan: Ucf = fK1К2TU, dengan f ialah kekerapan modulasi. Geganti kuasa sedemikian mempunyai ralat tidak lebih daripada 1.5%.

Perubahan dalam beban mekanikal pada aci motor aruhan membawa kepada perubahan dalam fasa arus pemegun berbanding voltan sesalur. Apabila beban bertambah, sudut fasa berkurangan. Ini membolehkan anda membina geganti beban berdasarkan kaedah fasa. Dalam kebanyakan kes, geganti bertindak balas kepada faktor sudut kosinus atau fasa. Dengan ciri-cirinya, geganti sedemikian hampir dengan geganti kuasa, tetapi reka bentuknya lebih mudah.

Jika kita mengecualikan kuadran A1 dan A2 daripada litar (lihat Rajah 4) dan pengubah yang sepadan T1 dan T2 di dalamnya, gantikan dengan perintang, maka voltan antara titik a dan b akan berkadar dengan cosfi, yang juga berubah bergantung kepada beban motor. Geganti elektromekanikal K, disambungkan pada titik a dan b litar, membolehkan anda mengawal tahap beban tertentu pada motor elektrik.Kelemahan pemudahan litar ialah peningkatan ralat yang dikaitkan dengan perubahan dalam voltan talian.