อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับตรวจสอบโหลด แรง และโมเมนต์ในเครื่องตัดโลหะ

ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์อัตโนมัติ จำเป็นต้องควบคุมโหลด นั่นคือ ความพยายามและช่วงเวลาที่ทำหน้าที่ในองค์ประกอบของเครื่องจักรและเครื่องจักร สิ่งนี้จะป้องกันความเสียหายต่อชิ้นส่วนแต่ละชิ้นหรือการบรรทุกเกินพิกัดที่ยอมรับไม่ได้ของมอเตอร์ไฟฟ้า ช่วยให้คุณเลือกโหมดการทำงานของเครื่องจักรที่เหมาะสมที่สุด ทำการวิเคราะห์ทางสถิติของสภาพการทำงาน ฯลฯ

อุปกรณ์ควบคุมโหลดทางกล

บ่อยครั้งที่อุปกรณ์ควบคุมโหลดใช้หลักการทางกล องค์ประกอบยืดหยุ่นจะรวมอยู่ในห่วงโซ่จลนศาสตร์ของเครื่องจักร ซึ่งการเสียรูปนั้นเป็นสัดส่วนกับโหลดที่ใช้ โหลดเกินระดับที่กำหนดจะเรียกไมโครสวิตช์ที่เชื่อมต่อกับองค์ประกอบยืดหยุ่นผ่านลิงค์ไคเนมาติก อุปกรณ์ควบคุมโหลดที่มีข้อต่อลูกเบี้ยว บอล หรือโรลเลอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเครื่องจักรใช้ในอุปกรณ์จับยึด ประแจ และกรณีอื่นๆ ที่ไดรฟ์ไฟฟ้าทำงานเมื่อหยุดทำงาน

อุปกรณ์ควบคุมโหลดไฟฟ้า

การมีองค์ประกอบยืดหยุ่นที่ละเอียดอ่อนในห่วงโซ่จลนศาสตร์ช่วยลดความแข็งโดยรวมของไดรฟ์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าและทำให้ลักษณะไดนามิกแย่ลง ดังนั้นพวกเขาจึงพยายามรับข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของโหลด (ในกรณีนี้คือแรงบิด) ด้วยวิธีทางไฟฟ้าโดยการควบคุมกระแส กำลังไฟฟ้า สลิป มุมเฟส ฯลฯ ที่มอเตอร์ขับเคลื่อนใช้

ในรูป 1 และแสดงวงจรสำหรับตรวจสอบโหลดปัจจุบันที่สเตเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ แรงดันไฟฟ้าแปรผันตามกระแส I สเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า, ลบออกจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแส TA, แก้ไขและป้อนกระแสไฟต่ำ รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า K ซึ่งเป็นค่าที่ตั้งไว้ซึ่งปรับโดยโพเทนชิออมิเตอร์ R2 ต้องใช้ตัวต้านทานความต้านทานต่ำ R1 เพื่อเลี่ยงผ่านขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง ซึ่งต้องทำงานในโหมดลัดวงจร

รูปที่ 1 โครงการตรวจสอบโหลดของมอเตอร์ไฟฟ้าด้วยกระแสสเตเตอร์

ในการควบคุมกระแสของสเตเตอร์ รีเลย์ป้องกันกระแสที่ออกฤทธิ์เร็วจะอธิบายไว้ใน ch. 7. กระแสสเตเตอร์เกี่ยวข้องกับแรงบิดของเพลาของเพลามอเตอร์โดยขึ้นอยู่กับรูปร่างที่ไม่เชิงเส้น

โดยที่ Azn — พิกัดกระแสของสเตเตอร์, Mn — พิกัดแรงบิด, βo =AzO/Azn-หลายหลากของกระแสเดินเบา

การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงเป็นกราฟิกในรูปที่ 1, b (เส้นโค้ง 1). กราฟแสดงให้เห็นว่าที่โหลดต่ำกระแสสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปเล็กน้อยและไม่สามารถปรับโหลดในบริเวณนี้ได้นอกจากนี้กระแสของสเตเตอร์ไม่เพียงขึ้นอยู่กับแรงบิดเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับแรงดันไฟหลักด้วย เมื่อแรงดันไฟหลักลดลง การพึ่งพา 1(M) จะเปลี่ยนไป (เส้นโค้ง 2) ซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการทำงานของวงจร

กระแสสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นผลรวมทางเรขาคณิตของกระแสไม่มีโหลดและกระแสโรเตอร์ที่ลดลง:

เมื่อโหลดเปลี่ยน กระแสเปลี่ยน I2 ' กระแสไม่มีโหลดแทบไม่ขึ้นกับโหลด ดังนั้นเพื่อเพิ่มความไวของอุปกรณ์ควบคุมโหลดขนาดเล็ก จึงจำเป็นต้องชดเชยกระแสที่ไม่มีโหลด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอุปนัย

ในมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังต่ำกลุ่มตัวเก็บประจุ C จะรวมอยู่ในวงจรสเตเตอร์ (เส้นประในรูปที่ 1, a) ซึ่งสร้างกระแสนำ เป็นผลให้มอเตอร์ไฟฟ้าใช้กระแสจากเครือข่ายเท่ากับกระแสที่ลดลง กระแสโรเตอร์และการพึ่งพา 1 (M) เกือบจะเป็นเส้นตรง (เส้นโค้ง 3 ในรูปที่ 1, b) ข้อเสียอย่างหนึ่งของวิธีนี้คือการพึ่งพาลักษณะการโหลดที่มากขึ้นจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเครือข่าย

ในมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลังสูงกว่า คาปาซิเตอร์แบงค์จะมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ในกรณีนี้จะเป็นการดีกว่าที่จะชดเชยกระแสที่ไม่มีโหลดในวงจรทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 รีเลย์ควบคุมโหลดที่มีการชดเชยกระแสไม่โหลด

วงจรนี้ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีขดลวดหลักสองเส้น: กระแส W1 และแรงดัน W2 ตัวเก็บประจุ C รวมอยู่ในวงจรขดลวดแรงดันไฟฟ้า ซึ่งเปลี่ยนเฟสของกระแสไฟฟ้า 90° ไปยังสายไฟพารามิเตอร์ของหม้อแปลงถูกเลือกเพื่อให้แรงแม่เหล็กของขดลวด W2 ชดเชยส่วนประกอบของแรงแม่เหล็กของขดลวด W1 ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระแสไม่มีโหลดของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของขดลวดทุติยภูมิ W3 เป็นสัดส่วนกับกระแสโรเตอร์และแรงบิดของโหลด แรงดันไฟฟ้านี้ได้รับการแก้ไขและนำไปใช้กับรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า K.

ในระบบควบคุมเครื่องจักรจะใช้รีเลย์โหลดที่มีความไวสูงซึ่งมีการพึ่งพารีเลย์ที่เด่นชัดของแรงดันเอาต์พุตต่อแรงบิดของโหลด (รูปที่ 3, b) วงจรของรีเลย์ดังกล่าว (รูปที่ 3, a) มีหม้อแปลงกระแส TA และทีวีหม้อแปลงแรงดันซึ่งแรงดันเอาต์พุตจะเปิดในทิศทางตรงกันข้าม

รูปที่ 3 รีเลย์ควบคุมโหลดความไวสูง

ถ้ากระแสไม่มีโหลดได้รับการชดเชย เช่น โดยตัวเก็บประจุแบงค์ C แรงดันเอาต์พุตของวงจรจะเท่ากับ

โดยที่ Kta, Ktv- ปัจจัยการแปลงของหม้อแปลงกระแสและแรงดัน, U1 - แรงดันในเฟสมอเตอร์

โดยการเปลี่ยน Kta หรือ Ktv เป็นไปได้ที่จะกำหนดค่าวงจรเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตต่ำสุดสำหรับแรงบิด Mav ที่กำหนด จากนั้นการเบี่ยงเบนใด ๆ ของโหมดจากโหมดที่กำหนดจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว U และทริกเกอร์รีเลย์ K

รูปแบบที่คล้ายกันนี้ใช้เพื่อควบคุมช่วงเวลาของการสัมผัสของแผ่นเจียรกับชิ้นงานในระหว่างการเปลี่ยนจากการเข้าใกล้อย่างรวดเร็วของหัวเจียรไปยังฟีดงาน

โหลดรีเลย์ขึ้นอยู่กับการควบคุมพลังงานที่ใช้โดยมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสจากเครือข่าย ทำงานได้แม่นยำยิ่งขึ้น รีเลย์ดังกล่าวมีลักษณะเชิงเส้นที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามความผันผวนของแรงดันไฟหลัก

แรงดันไฟฟ้าที่ได้สัดส่วนกับการใช้พลังงานนั้นได้มาจากการคูณแรงดันและกระแสของสเตเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ สำหรับสิ่งนี้ โหลดรีเลย์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้นที่มีควอเดรเตอร์ลักษณะเฉพาะของโวลต์แอมแปร์กำลังสอง หลักการทำงานของรีเลย์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับตัวตน (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab

โหลดรีเลย์แสดงในรูปที่ 4.

รูปที่ 4 รีเลย์การใช้พลังงาน

หม้อแปลงกระแส TA โหลดบนตัวต้านทาน RT และทีวีของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าสร้างแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิตามสัดส่วนของกระแสและแรงดันเฟสของมอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้ามีขดลวดทุติยภูมิสองเส้นซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน -Un และ +Un เกิดขึ้น เฟสจะเลื่อนไป 180 °

ผลรวมและความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าจะถูกแก้ไขโดยวงจรที่ไวต่อเฟสซึ่งประกอบด้วยหม้อแปลงที่ตรงกัน T1 และ T2 และไดโอดบริดจ์และป้อนให้กับสี่เหลี่ยมจัตุรัส A1 และ A2 ตามหลักการประมาณเชิงเส้น

สี่เหลี่ยมประกอบด้วยตัวต้านทาน R1 — R4 และ R5 — R8 และวาล์วที่ล็อคโดยแรงดันอ้างอิงที่นำมาจากตัวแบ่ง R9, R10 เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพิ่มขึ้น วาล์วจะเปิดตามรอบและตัวต้านทานใหม่ที่ต่อขนานกับตัวต้านทาน R1 หรือ R5 จะถูกนำไปใช้ เป็นผลให้ลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของรูปสี่เหลี่ยมมีรูปร่างเป็นพาราโบลาซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการพึ่งพากำลังสองของกระแสกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า รีเลย์ไฟฟ้า เอาต์พุต K เกี่ยวข้องกับความแตกต่างระหว่างกระแสของสองช่องสี่เหลี่ยม และตามเอกลักษณ์พื้นฐาน กระแสในขดลวดจะแปรผันตามกำลังไฟฟ้าที่มอเตอร์ไฟฟ้าใช้จากกริดด้วยการตั้งค่าควอแดรนต์ที่ถูกต้อง พาวเวอร์รีเลย์มีข้อผิดพลาดน้อยกว่า 2%

คลาสพิเศษถูกสร้างขึ้นโดยรีเลย์พัลส์ไทม์พัลส์ที่มีการมอดูเลตสองครั้งซึ่งกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น ในรีเลย์ดังกล่าว แรงดันไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับกระแสของมอเตอร์จะถูกส่งไปยังโมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ ซึ่งสร้างพัลส์ที่มีระยะเวลาเป็นสัดส่วนกับกระแสที่วัดได้: τ = K1Az ... พัลส์เหล่านี้ถูกป้อนไปยังโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดที่ควบคุมโดยแรงดันไฟหลัก .

เป็นผลให้แอมพลิจูดของพัลส์กลายเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าบนสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า: Um = K2U ค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าหลังจากการมอดูเลตสองครั้งเป็นสัดส่วนกับการเหนี่ยวนำกระแสและแรงดันไฟฟ้า: Ucf = fK1К2TU โดยที่ f คือความถี่การมอดูเลต พาวเวอร์รีเลย์ดังกล่าวมีข้อผิดพลาดไม่เกิน 1.5%

การเปลี่ยนแปลงของภาระเชิงกลบนเพลามอเตอร์เหนี่ยวนำทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเฟสของกระแสสเตเตอร์ที่สัมพันธ์กับแรงดันไฟหลัก เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น มุมเฟสจะลดลง สิ่งนี้ช่วยให้คุณสร้างโหลดรีเลย์ตามวิธีเฟส ในกรณีส่วนใหญ่ รีเลย์จะตอบสนองต่อปัจจัยมุมโคไซน์หรือเฟส ตามลักษณะของพวกเขารีเลย์ดังกล่าวอยู่ใกล้กับรีเลย์กำลัง แต่การออกแบบนั้นง่ายกว่ามาก

หากเราแยกควอแดรนต์ A1 และ A2 ออกจากวงจร (ดูรูปที่ 4) และหม้อแปลงที่เกี่ยวข้อง T1 และ T2 ในนั้น ให้แทนที่ด้วยตัวต้านทาน จากนั้นแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุด a และ b จะเป็นสัดส่วนกับ cosfi ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงตาม โหลดมอเตอร์ รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า K ซึ่งเชื่อมต่อที่จุด a และ b ของวงจร ช่วยให้คุณควบคุมโหลดในระดับที่กำหนดบนมอเตอร์ไฟฟ้าข้อเสียของการทำให้วงจรง่ายขึ้นคือข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟ