Elektriskās ierīces slodžu, spēku un momentu uzraudzībai metāla griešanas mašīnās
Automatizēto iekārtu darbības laikā kļūst nepieciešams kontrolēt slodzi, tas ir, pūles un momentus, kas darbojas mašīnu un mašīnu elementos. Tas novērš atsevišķu detaļu bojājumus vai nepieņemamu elektromotoru pārslodzi, ļauj izvēlēties optimālo mašīnu darbības režīmu, veikt darba apstākļu statistisko analīzi utt.
Mehāniskās slodzes kontroles ierīces
Ļoti bieži slodzes kontroles ierīces ir balstītas uz mehānisku principu. Mašīnas kinemātiskajā ķēdē ir iekļauts elastīgs elements, kura deformācija ir proporcionāla pieliktajai slodzei. Pārsniedzot noteiktu slodzes līmeni, tiek aktivizēts mikroslēdzis, kas savienots ar elastīgo elementu, izmantojot kinemātisko saiti. Slodzes kontroles ierīces ar izciļņu, lodīšu vai rullīšu savienojumiem tiek plaši izmantotas darbgaldu rūpniecībā.Tos izmanto iespīlēšanas ierīcēs, uzgriežņu atslēgās un citos gadījumos, kad elektriskā piedziņa darbojas uz cietas pieturas.
Elektriskās slodzes kontroles ierīces
Jutīga elastīga elementa klātbūtne kinemātiskajā ķēdē samazina elektromehāniskās piedziņas kopējo stingrību un pasliktina tā dinamiskos raksturlielumus. Tāpēc viņi cenšas iegūt informāciju par slodzes lielumu (šajā gadījumā griezes momentu), izmantojot elektriskās metodes, kontrolējot piedziņas motora patērēto strāvu, jaudu, slīdēšanu, fāzes leņķi utt.
attēlā. 1 un parāda ķēdi pašreizējās slodzes uzraudzībai uz asinhronā motora statora. Spriegums, kas proporcionāls strāvai I elektromotora stators, izņemts no strāvas transformatora TA sekundārā tinuma, iztaisnots un padots uz vājstrāvu elektromagnētiskais relejs K, kura iestatītā vērtība tiek regulēta ar potenciometru R2. Lai apietu transformatora sekundāro tinumu, ir nepieciešams zemas pretestības rezistors R1, kuram jādarbojas īssavienojuma režīmā.
1. attēls. Elektromotora slodzes uzraudzības shēma ar statora strāvu
Lai kontrolētu statora strāvu, ātras darbības aizsargstrāvas releji, kas aprakstīti sk. 7. Statora strāva ir saistīta ar motora vārpstas vārpstas griezes momentu ar nelineāru formas atkarību
kur Azn — statora nominālā strāva, Mn — nominālais griezes moments, βo =AzO/Azn — tukšgaitas strāvas daudzkārtība.
Šī atkarība ir grafiski parādīta attēlā. 1, b (1. līkne). Grafikā redzams, ka pie mazām slodzēm elektromotora statora strāva mainās ļoti nedaudz un slodzi šajā zonā noregulēt nav iespējams.Turklāt statora strāva ir atkarīga ne tikai no griezes momenta, bet arī no tīkla sprieguma. Kad tīkla spriegums samazinās, mainās atkarība 1(M) (līkne 2), kas rada kļūdu ķēdes darbībā.
Elektromotora statora strāva ir tukšgaitas strāvas un samazinātās rotora strāvas ģeometriskā summa:
Mainoties slodzei, mainās strāva I2 ' Tukšslodzes strāva praktiski nav atkarīga no slodzes. Tāpēc, lai palielinātu mazo slodzes regulēšanas ierīču jutību, nepieciešams kompensēt tukšgaitas strāvu, kas lielākoties ir induktīva.
Mazjaudas elektromotoros kondensatoru grupa C ir iekļauta statora ķēdē (punktētas līnijas 1. att., a), kas ģenerē vadošo strāvu Rezultātā elektromotors patērē no tīkla strāvu, kas vienāda ar samazināto strāvu. rotora strāva, un atkarība 1 (M) kļūst gandrīz lineāra (līkne 3 1. att., b). Viens no šīs metodes trūkumiem ir slodzes raksturlielumu spēcīgāka atkarība no tīkla sprieguma svārstībām.
Elektromotoros ar lielāku jaudu kondensatoru banka kļūst apjomīga un dārga. Šajā gadījumā lietderīgāk ir kompensēt tukšgaitas strāvu strāvas transformatora sekundārajā ķēdē (2. att.).
2. attēls. Slodzes vadības relejs ar tukšgaitas strāvas kompensāciju
Ķēdē tiek izmantots transformators, kuram ir divi primārie tinumi: strāva W1 un spriegums W2. Sprieguma tinuma ķēdē ir iekļauts kondensators C, kas novirza strāvas fāzi par 90 ° uz vadu.Transformatora parametri ir izvēlēti tā, lai tinuma W2 magnetizēšanas spēks kompensētu to tinuma W1 magnetizējošā spēka komponentu, kas ir saistīts ar elektromotora tukšgaitas strāvu. Rezultātā spriegums pie sekundārā tinuma W3 izejas ir proporcionāls rotora strāvai un slodzes griezes momentam. Šis spriegums tiek iztaisnots un pievienots elektromagnētiskajam relejam K.
Mašīnu vadības sistēmās tiek izmantoti ļoti jutīgi slodzes releji, kuriem ir izteikta izejas sprieguma releja atkarība no slodzes griezes momenta (3. att., b). Šāda releja ķēdē (3. att., a) ir strāvas transformators TA un sprieguma transformators TV, kura izejas spriegums ir ieslēgts pretējos virzienos.
3. attēls. Augstas jutības slodzes vadības relejs
Ja tukšgaitas strāvu kompensē, piemēram, ar kondensatora banku C, ķēdes izejas spriegums ir
kur Kta, Ktv- strāvas un sprieguma transformatoru pārveidošanas koeficienti, U1 — spriegums motora fāzē.
Mainot Kta vai Ktv, ir iespējams konfigurēt ķēdi tā, lai noteiktam griezes momentam Mav izejas spriegums būtu minimāls. Tad jebkura režīma novirze no dotā izraisīs strauju U izmaiņu un iedarbinās releju K.
Līdzīgas shēmas tiek izmantotas, lai kontrolētu slīpēšanas diska saskares momentu ar sagatavi, pārejot no slīpēšanas galviņas ātrās pieejas uz darba padevi.
Precīzāk darbojas slodzes releji, kuru pamatā ir asinhronā elektromotora patērētās jaudas kontrole no tīkla. Šādiem relejiem ir lineārs raksturlielums, kas nemainās ar tīkla sprieguma svārstībām.
Jaudas patēriņam proporcionālo spriegumu iegūst, reizinot asinhronā motora statora spriegumu un strāvu. Šim nolūkam tiek izmantoti slodzes releji, kuru pamatā ir nelineāri elementi ar kvadrātveida voltu-ampēru raksturlielumiem-kvadrātoriem. Šādu releju darbības princips ir balstīts uz identitāti (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.
Slodzes relejs ir parādīts attēlā. 4.
4. attēls. Enerģijas patēriņa relejs
Uz rezistora RT noslogotais strāvas transformators TA un sprieguma transformators TV veido uz sekundāro tinumu spriegumus, kas ir proporcionāli elektromotora strāvas un fāzes spriegumam. Sprieguma transformatoram ir divi sekundārie tinumi, uz kuriem veidojas vienādi spriegumi -Un un +Un, fāze nobīdīta par 180 °.
Spriegumu summa un starpība tiek iztaisnota ar fāzu jutīgu ķēdi, kas sastāv no saskaņotiem transformatoriem T1 un T2 un diodes tilta, un tiek padots uz kvadrātiem A1 un A2, kas izgatavoti pēc lineārās tuvināšanas principa.
Kvadrātveida blokos ir rezistori R1 — R4 un R5 — R8 un vārsti, kas bloķēti ar atsauces spriegumu, kas ņemts no sadalītājiem R9, R10. Palielinoties ieejas spriegumam, vārsti atveras pēc kārtas un tiek iedarbināti jauni rezistori, kas savienoti paralēli rezistoriem R1 vai R5. Rezultātā četrstūra strāvas-sprieguma raksturlielumam ir parabolas forma, kas nodrošina strāvas kvadrātisko atkarību no ieejas sprieguma Izejas elektromehāniskais relejs K ir saistīts ar divu kvadrātu strāvu starpību, un saskaņā ar pamatidentitāti strāva tās spolē ir proporcionāla jaudai, ko elektromotors patērē no tīkla.Pareizi iestatot kvadrantus, jaudas releja kļūda ir mazāka par 2%.
Īpašu klasi veido impulsa laika impulsu releji ar dubulto modulāciju, kas kļūst arvien izplatītāki. Šādos relejos motora strāvai proporcionāls spriegums tiek padots uz impulsa platuma modulatoru, kas ģenerē impulsus, kuru ilgums ir proporcionāls izmērītajai strāvai: τ = K1Az ... Šie impulsi tiek ievadīti amplitūdas modulatorā, ko kontrolē tīkla spriegums. .
Rezultātā impulsu amplitūda izrādās proporcionāla elektromotora statora spriegumam: Um = K2U. Sprieguma vidējā vērtība pēc dubultās modulācijas ir proporcionāla strāvas un sprieguma indukcijai: Ucf = fK1К2TU, kur f ir modulācijas frekvence. Šādiem jaudas relejiem kļūda nav lielāka par 1,5%.
Asinhronā motora vārpstas mehāniskās slodzes izmaiņas izraisa statora strāvas fāzes izmaiņas attiecībā pret tīkla spriegumu. Palielinoties slodzei, fāzes leņķis samazinās. Tas ļauj izveidot slodzes releju, pamatojoties uz fāzes metodi. Vairumā gadījumu releji reaģē uz kosinusa vai fāzes leņķa koeficientu. Pēc to īpašībām šādi releji ir tuvu jaudas relejiem, taču to dizains ir daudz vienkāršāks.
Ja no ķēdes izslēdzam kvadrantus A1 un A2 (skat. 4. att.) un tajā esošos atbilstošos transformatorus T1 un T2, aizstājam ar rezistoriem, tad spriegums starp punktiem a un b būs proporcionāls cosfi, kas arī mainās atkarībā no motora slodze. Elektromehāniskais relejs K, kas savienots ķēdes punktos a un b, ļauj kontrolēt noteiktu elektromotora slodzes līmeni.Ķēdes vienkāršošanas trūkums ir palielināta kļūda, kas saistīta ar līnijas sprieguma izmaiņām.