מכשירים חשמליים לניטור עומסים, כוחות ומומנטים במכונות חיתוך מתכת

במהלך ההפעלה של ציוד אוטומטי, יש צורך לשלוט בעומס, כלומר, המאמצים והרגעים הפועלים באלמנטים של מכונות ומכונות. זה מונע נזק לחלקים בודדים או עומס בלתי מקובל של מנועים חשמליים, מאפשר לך לבחור את אופן הפעולה האופטימלי של מכונות, לבצע ניתוח סטטיסטי של תנאי ההפעלה וכו '.

התקני בקרת עומסים מכניים

לעתים קרובות מאוד התקני בקרת עומס מבוססים על עיקרון מכני. בשרשרת הקינמטית של המכונה כלול אלמנט אלסטי, שהדפורמציה שלו פרופורציונלית לעומס המופעל. חריגה מרמת עומס מסוימת מפעילה מתג מיקרו המחובר לאלמנט האלסטי באמצעות קישור קינמטי. התקני בקרת עומסים עם צימודי פקה, כדור או רולר נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית הכלים.הם משמשים בהתקני הידוק, ברגים ובמקרים אחרים שבהם הכונן החשמלי פועל על עצירה קשה.

מכשירי בקרת עומסים חשמליים

הנוכחות של אלמנט אלסטי רגיש בשרשרת הקינמטית מפחיתה את הנוקשות הכוללת של הכונן האלקטרומכני ומחמירה את המאפיינים הדינמיים שלו. לכן, הם מנסים להשיג מידע על גודל העומס (במקרה זה, המומנט) באמצעות שיטות חשמליות על ידי שליטה בזרם, ההספק, ההחלקה, זווית הפאזה וכו' הנצרך על ידי מנוע הכונן.

באיור. 1 ומציג מעגל לניטור העומס הנוכחי על הסטטור של מנוע האינדוקציה. מתח פרופורציונלי לזרם I הסטטור של המנוע החשמלי, הוסר מהפיתול המשנית של שנאי הזרם TA, מתוקן ומוזן לזרם נמוך ממסר אלקטרומגנטי K, הערך המוגדר שלו מותאם על ידי פוטנציומטר R2. נדרש נגד R1 בעל התנגדות נמוכה כדי לעקוף את הפיתול המשני של השנאי, אשר חייב לפעול במצב קצר חשמלי.

איור 1. תכנית לניטור העומס של המנוע החשמלי על ידי זרם הסטטור

כדי לשלוט בזרם הסטטור, ממסרי זרם מגן מהירים המתוארים בפרק. 7. זרם הסטטור קשור למומנט הציר של ציר המנוע על ידי תלות בצורה לא לינארית

כאשר Azn - זרם נקוב של הסטטור, Mn - מומנט נקוב, βo =AzO/Azn-ריבוי של זרם הסרק.

תלות זו מוצגת בצורה גרפית באיור. 1, b (עקומה 1). הגרף מראה שבעומסים נמוכים זרם הסטטור של המנוע החשמלי משתנה מעט מאוד ואי אפשר להתאים את העומס באזור זה.בנוסף, זרם הסטטור תלוי לא רק במומנט, אלא גם במתח החשמל. כאשר מתח הרשת יורד, התלות 1(M) משתנה (עקומה 2), מה שמציג שגיאה בפעולת המעגל.

זרם הסטטור של מנוע חשמלי הוא הסכום הגיאומטרי של זרם ללא עומס וזרם הרוטור המופחת:

כאשר העומס משתנה, הזרם משתנה I2 ' זרם ללא עומס כמעט בלתי תלוי בעומס. לכן, כדי להגביר את הרגישות של התקני בקרת עומסים קטנים, יש צורך לפצות על זרם ללא עומס, שהוא ברובו אינדוקטיבי.

במנועים חשמליים בעלי הספק נמוך, קבוצת קבלים C כלולה במעגל הסטטור (קווים מקווקו באיור 1, א), היוצר זרם מוביל. כתוצאה מכך, המנוע החשמלי צורך מהרשת זרם השווה לזרם המופחת זרם הרוטור, והתלות 1 (M) הופכת כמעט ליניארית (עקומה 3 באיור 1, ב). חסרון אחד של שיטה זו הוא התלות החזקה יותר של מאפייני העומס בתנודות במתח הרשת.

במנועים חשמליים בעלי הספק גבוה יותר, בנק הקבלים הופך מגושם ויקר. במקרה זה, כדאי יותר לפצות על זרם ללא עומס במעגל המשני של השנאי הנוכחי (איור 2).

איור 2. ממסר בקרת עומס עם פיצוי זרם ללא עומס

המעגל משתמש בשנאי בעל שתי פיתולים ראשוניים: זרם W1 ומתח W2. קבל C כלול במעגל מתפתל המתח, אשר מעביר את הפאזה של הזרם ב-90 מעלות אל החוט.הפרמטרים של השנאי נבחרים כך שכוח הממגנט של הפיתול W2 מפצה את אותו מרכיב בכוח הממגנט של הפיתול W1 הקשור לזרם ללא עומס של המנוע החשמלי. כתוצאה מכך, המתח במוצא של הפיתול המשני W3 הוא פרופורציונלי לזרם הרוטור ולמומנט העומס. מתח זה מתוקן ומופעל על הממסר האלקטרומגנטי K.

במערכות בקרת מכונה, משתמשים בממסרי עומס רגישים ביותר, אשר יש להם תלות ממסר בולטת של מתח המוצא במומנט העומס (איור 3, ב). למעגל של ממסר כזה (איור 3, א) יש שנאי זרם TA וטלוויזיה שנאי מתח, שמתח המוצא שלו מופעל בכיוונים מנוגדים.

איור 3. ממסר בקרת עומס ברגישות גבוהה

אם זרם ללא עומס מפוצה למשל על ידי בנק קבלים C, מתח המוצא של המעגל הוא

שבו Kta, Ktv- מקדמי המרה של שנאי זרם ומתח, U1 - מתח בשלב המנוע.

על ידי שינוי Kta או Ktv, ניתן להגדיר את המעגל כך שלמומנט נתון Mav מתח המוצא יהיה מינימלי. אז כל סטייה של המצב מהנתון תגרום לשינוי חד ב-U out ולהפעיל ממסר K.

תוכניות דומות משמשות לשליטה ברגע המגע של דיסק השחזה עם חומר העבודה במהלך המעבר מהגישה המהירה של ראש השחזה להזנת העבודה.

ממסרי עומס, המבוססים על בקרת הכוח הנצרך על ידי המנוע החשמלי האסינכרוני מהרשת, פועלים בצורה מדויקת יותר. לממסרים כאלה יש מאפיין ליניארי שאינו משתנה עם תנודות במתח החשמל.

המתח היחסי לצריכת החשמל מתקבל על ידי הכפלת המתח והזרם של הסטטור של מנוע האינדוקציה. לשם כך, נעשה שימוש בממסרי עומס המבוססים על אלמנטים לא ליניאריים עם מאפיינים ריבועיים של וולט-אמפר. עקרון הפעולה של ממסרים כאלה מבוסס על הזהות (a + b)2 — (a — b)2 = 4ab.

ממסר העומס מוצג באיור. 4.

איור 4. ממסר צריכת חשמל

שנאי הזרם TA הטעון על הנגד RT ושנאי המתח TV יוצרים על הפיתולים המשניים מתחים פרופורציונליים לזרם ולמתח הפאזה של המנוע החשמלי. לשנאי המתח יש שתי פיתולים משניים שעליהם נוצרים מתחים שווים -Un ו-+Un, המוזזת פאזה ב-180 מעלות.

הסכום וההפרש של המתחים מתוקנים על ידי מעגל רגיש לפאזה המורכב משנאים תואמים T1 ו-T2 וגשר דיודה, ומוזנים למרובעים A1 ו-A2 העשויים על פי עקרון הקירוב ליניארי.

הריבועים מכילים נגדים R1 - R4 ו-R5 - R8 ושסתומים נעולים על ידי מתח הייחוס שנלקח מהמחלקים R9, R10. ככל שמתח הכניסה עולה, השסתומים נפתחים בתורם ונגדים חדשים המחוברים במקביל לנגדים R1 או R5 נכנסים לפעולה. כתוצאה מכך, למאפיין הזרם-מתח של המרובע יש צורה של פרבולה, המבטיחה את התלות הריבועית של הזרם במתח הכניסה.ממסר האלקטרומכני המוצא K קשור להפרש בין הזרמים של שני הריבועים, ובהתאם לזהות הבסיסית, הזרם בסליל שלו פרופורציונלי להספק שצורך המנוע החשמלי מהרשת.עם ההגדרה הנכונה של הרביעים, לממסר הכוח יש שגיאה של פחות מ-2%.

מחלקה מיוחדת נוצרת על ידי ממסרי דופק בזמן דופק עם אפנון כפול, שהופכים נפוצים יותר ויותר. בממסרים כאלה, מוזן מתח פרופורציונלי לזרם המנוע למאפנן רוחב פולסים, אשר יוצר פולסים שמשך הזמן שלהם פרופורציונלי לזרם הנמדד: τ = K1Az ... פולסים אלו מוזנים למאפנן משרעת הנשלט על ידי מתח הרשת. .

כתוצאה מכך, משרעת הפולסים מתבררת כפרופורציונלית למתח על הסטטור של המנוע החשמלי: Um = K2U. הערך הממוצע של המתח לאחר אפנון כפול הוא פרופורציונלי להשראת הזרם והמתח: Ucf = fK1К2TU, כאשר f הוא תדר האפנון. לממסרי כוח כאלה יש שגיאה של לא יותר מ-1.5%.

שינוי בעומס המכני על פיר מנוע האינדוקציה מוביל לשינוי בשלב של זרם הסטטור ביחס למתח הרשת. ככל שהעומס גדל, זווית הפאזה פוחתת. זה מאפשר לך לבנות ממסר עומס המבוסס על שיטת הפאזה. ברוב המקרים, ממסרים מגיבים לגורם הקוסינוס או זווית הפאזה. לפי המאפיינים שלהם, ממסרים כאלה קרובים לממסרי כוח, אבל העיצוב שלהם הרבה יותר פשוט.

אם נשלל מהמעגל את הרבעים A1 ו-A2 (ראה איור 4) ואת השנאים המתאימים T1 ו-T2 בו, נחליף נגדים, אז המתח בין נקודות a ו-b יהיה פרופורציונלי לקוספי, שגם הוא משתנה בהתאם עומס המנוע. הממסר האלקטרומכני K, המחובר בנקודות a ו-b של המעגל, מאפשר לך לשלוט ברמת עומס נתונה על המנוע החשמלי.החיסרון של פישוט המעגלים הוא השגיאה המוגברת הקשורה לשינוי במתח הקו.