Regulátory výkonu: účel, zariadenie, technické vlastnosti
Regulátor je ovládacie zariadenie určené na spustenie, zastavenie, reguláciu rýchlosti otáčania a spätný chod elektromotorov. Kontaktné ovládače sú zahrnuté priamo v dodávateľskom reťazci elektromotorov s napätím maximálne 600 V.
Podľa umiestnenia kontaktných častí sa rozlišujú ovládače s posuvnými kontaktmi a typ vačky. Ovládače pre posuvné kontakty sú zase rozdelené na bubnové a ploché (druhé sa zriedka používajú).
Hriadeľ regulátora je možné otáčať ručne alebo pomocou pohonu alebo samostatného elektromotora. Pevné kontakty (prsty) sú umiestnené v kryte prístroja okolo hriadeľa s kontaktmi a sú od neho izolované. Ovládače sa vyrábajú len v zabezpečenej verzii. Na fixáciu polôh radenia sa používajú pákové pružinové mechanizmy.
Prednastavený spínací program regulátora je realizovaný zodpovedajúcim usporiadaním pohyblivých kontaktov (segmentov).Pre zlepšenie podmienok spínania sú DC regulátory dodávané s magnetickým zásypom. Počet spínacích polôh je zvyčajne od 1 do 8 (niekedy až 12-20), hodnota spínaného prúdu nepresahuje 200 A.
Regulátory môžu pracovať v prerušovanom režime s relatívnym pracovným cyklom (25-60%) alebo v nepretržitom režime. Prípustná frekvencia spínania bubnových regulátorov nepresahuje 300 a regulátory vačkového typu - až 600 spínačov za hodinu. Ovládače sa stali najrozšírenejšími v elektrickom pohone zdvíhacích a prepravných strojov a mechanizmov.
Výkonové regulátory sú kompletné zariadenia na zabezpečenie spínania obvodov vinutia elektromotorov podľa vopred určeného programu zapracovaného v návrhu regulátora. Jednoduchosť dizajnu, bezproblémová prevádzka a malé rozmery sú hlavnými výhodami regulátorov výkonu.
Pri správnom výbere a použití regulátorov výkonu v súlade s ich spínacími schopnosťami sú regulátory spoľahlivými a ľahko použiteľnými kompletnými zariadeniami na ovládanie elektrických pohonov žeriavov, pretože v týchto zariadeniach sú úplne vylúčené porušenia nastaveného programu a zahrnutie a závislé vypnutie operátora zaisťuje 100% dostupnosť zariadenia. Nevýhody týchto kompletných zariadení však zahŕňajú nízku odolnosť proti opotrebovaniu a spínaciu schopnosť, ako aj nedostatok automatického štartu a zastavenia.
Ovládače bubnov
Obrázok 1 znázorňuje kolík ovládača bubna. Na hriadeli 1 je namontovaný držiak segmentu 2 s pohyblivým kontaktom vo forme segmentu. Držiak segmentu je izolovaný od hriadeľa izoláciou 4.Pevný kontakt 5 je umiestnený na izolovanej zbernici 6. Keď sa hriadeľ 1 otáča, segment 3 sa presunie k pevnému kontaktu 5, čím sa obvod uzavrie. Potrebný prítlak zabezpečuje pružina 7. Pozdĺž hriadeľa je umiestnený veľký počet kontaktných prvkov. Množstvo takýchto kontaktných prvkov je namontovaných na jednom hriadeli. Nosné segmenty susedných kontaktných prvkov môžu byť vzájomne prepojené v rôznych potrebných kombináciách. Určitú postupnosť uzatvárania rôznych kontaktných prvkov zabezpečujú rôzne dĺžky ich segmentov.
Obr. 1. Kontaktný prvok ovládača bubna.
Ovládače vačiek
Vo vačkových ovládačoch otváranie a zatváranie kontaktov zabezpečujú vačky namontované na bubne, ktoré sa otáčajú pomocou rukoväte ručného kolesa alebo pedálu a môžu spínať 2 až 24 elektrických obvodov. Vačkové ovládače sú rozdelené podľa počtu zahrnutých obvodov, typu pohonu, schémy uzatvárania kontaktov.
V AC vačkovom ovládači (obr. 2) sa pohyblivý pohyblivý kontakt 1 môže otáčať okolo stredu 02 umiestneného na kontaktnom ramene 2. Kontaktné rameno 2 sa otáča okolo stredu 01. Kontakt 1 je zopnutý pevným kontaktom 3 a je spojený s výstupným kontaktom pomocou pružného spojenia 4. Zvieracie kontakty 1,3 a potrebný kontaktný tlak vytvára pružina 5 pôsobiaca na kontaktnú páčku cez tyč 6. Keď kontakty sa otvoria, vačka 7 pôsobí cez valček 5 na rameno kontaktnej páky. Tým sa stlačí pružina 5 a kontakty 1, 3 sa otvoria. Okamih zapnutia a vypnutia kontaktov závisí od profilu vačkovej kladky 9, ktorá poháňa kontaktné prvky.Nízke opotrebenie kontaktov umožňuje zvýšiť počet zopnutí za hodinu na 600 pri pracovnom cykle 60 %.
Ovládač obsahuje dve sady kontaktných prvkov /a //, umiestnené na oboch stranách vačkovej podložky 9, čo umožňuje výrazne znížiť axiálnu dĺžku zariadenia. Bubnové aj vačkové ovládače majú mechanizmus blokovania polohy hriadeľa.
AC ovládače na uľahčenie hasenia oblúka nemusia mať zariadenia na uhasenie oblúka. Sú v nich inštalované len azbestocementové priečky odolné voči oblúku 10. Jednosmerné regulátory majú zariadenie na zhášanie oblúka podobné tomu, ktoré sa používa v stykačoch.
Príslušný ovládač sa vypne, keď sa stlačí rukoväť a táto činnosť sa prenesie cez vačkovú kladku; zapína sa silou pružiny 5 s príslušnou polohou rukoväte. Preto môžu byť kontakty oddelené, aj keď sú zvárané. Nevýhodou konštrukcie je veľký moment na hriadeli v dôsledku uzatváracích pružín so značným počtom kontaktných prvkov. Treba poznamenať, že sú možné aj iné konštrukčné riešenia pre kontaktný pohon regulátora. Obr. 2. Ovládač vačky.
Ploché ovládače
Na plynulé regulovanie budiaceho poľa veľkých generátorov a na spustenie a reguláciu rýchlosti otáčania veľkých motorov je potrebné mať veľký počet stupňov. Použitie vačkových ovládačov je tu nepraktické, pretože veľký počet stupňov vedie k prudkému zväčšeniu rozmerov zariadenia. Počet operácií za hodinu pri nastavovaní a spúšťaní je malý (10-12). Preto nie sú na ovládač kladené žiadne špeciálne požiadavky z hľadiska životnosti.V tomto prípade sú široko používané ploché ovládače.
Obrázok 3 zobrazuje celkový pohľad na planárny regulátor budenia. Pevné kontakty 1 vo forme hranola sú upevnené na izolačnej doske 2, ktorá je základom ovládača. Usporiadanie pevných kontaktov pozdĺž línie umožňuje veľký počet krokov. Pri rovnakej dĺžke ovládača je možné zvýšiť počet krokov použitím paralelného radu kontaktov odsadených od prvého radu. Pri posunutí o pol kroku sa počet krokov zdvojnásobí.
Pohyblivý kontakt je vyrobený vo forme medenej kefy. Kefa je umiestnená v traverze 3 a je od nej izolovaná. Tlak je vytváraný vinutou pružinou. Prenos prúdu z kontaktnej kefy 4 na výstupnú svorku sa uskutočňuje pomocou prúdovej zbernej kefy a prúdových zberných hrotov 5. Regulátor na obr. 3 môže súčasne spínať v troch nezávislých okruhoch Posuv traverzy sa vykonáva pomocou dvoch skrutiek 6, poháňaných pomocným motorčekom 7. Pri nastavovaní sa traverza posúva ručne rukoväťou 8. V koncových polohách pôsobí traverza na koncové spínače. 9, ktoré zastavia motor.
Aby bolo možné presne zastaviť kontakty v požadovanej polohe, rýchlosť pohybu kontaktov je malá: (5-7) 10-3 m / s a motor musí byť zastavený. Plochý ovládač môže mať aj ručný pohon.
Obr. 3. Plochý ovládač.
Výhody a nevýhody rôznych typov ovládačov
Ovládače bubnov
V dôsledku nízkej odolnosti kontaktov proti opotrebovaniu prekračuje povolený počet štartov regulátora za hodinu 240.V tomto prípade musí byť výkon štartovacieho motora znížený na 60% nominálnej hodnoty, preto sa používajú takéto regulátory so zriedkavými štartmi.
Ovládače vačiek
Ovládač používa pohyblivý linkový kontakt. V dôsledku rolovania kontaktov neovplyvňuje oblúk, ktorý sa zapáli pri otváraní, kontaktnú plochu zapojenú do vedenia prúdu v plne zapnutom stave.
Nízke opotrebenie kontaktov umožňuje zvýšiť počet štartov za hodinu až na 600 s pracovným cyklom 60 %.
Konštrukcia ovládača má nasledujúcu vlastnosť: je vypnutá kvôli konvexnosti vačky a zapnutá vďaka sile pružiny. Vďaka tomu je možné kontakty oddeliť aj keď sú zvarené.
Nevýhodou tohto systému je veľký moment na hriadeli, ktorý vytvárajú uzatváracie pružiny so značným počtom kontaktných prvkov. Možné sú aj iné konštrukcie kontaktného pohonu. V jednom z nich sa kontakty zatvárajú pôsobením vačky a otvárajú sa pôsobením pružiny, v druhom sa zahrnutie aj odpojenie vykonáva vačkou. Používajú sa však zriedka.
Ploché ovládače
Planárne regulátory sú široko používané na moduláciu budiaceho poľa veľkých generátorov a na spustenie a riadenie rýchlosti veľkých motorov. Pretože je potrebné mať veľký počet stupňov, použitie vačkových ovládačov je tu nepraktické, pretože veľký počet stupňov vedie k prudkému zväčšeniu rozmerov zariadenia.
Pri otvorení medzi pohyblivým a pevným kontaktom sa objaví napätie rovnajúce sa poklesu napätia na krokoch.Aby sa predišlo iskreniu, prípustný pokles napätia na krokoch sa odoberá od 10 V (pri prúde 200 A) do 20 V (pri prúde 100 A). Prípustný počet otáčok za hodinu je určený opotrebovaním kontaktov a zvyčajne nepresahuje 10-12. Ak je napätie krokov 40-50 V, potom sa použije špeciálny stykač, ktorý prekoná susedné kontakty počas pohybu kefy.
V prípade, že je potrebné zapnúť obvod pri prúdoch 100 A a viac s frekvenciou spínania 600 a viac za hodinu, používa sa systém pozostávajúci zo stýkača a ovládača.
Použitie regulátorov výkonu v pohone elektrického žeriavu
Na ovládanie elektromotorov žeriavových mechanizmov sa používajú ovládače radov: KKT-60A striedavého prúdu a konzolové ovládače DVP15 a UP35 / I. Ovládače tejto rady sú vyrábané v chránených krytoch s krytmi a stupňom ochrany pred vonkajším prostredím 1P44 .
Mechanická výdrž výkonových regulátorov je (3,2 -5) x 10 miliónov VO cyklov. Trvanlivosť spínania závisí od sily spínaného prúdu. Pri menovitom prúde je to asi 0,5 x 10 miliónov cyklov VO a s prúdom 50 % menovitého prúdu môžete získať odolnosť proti opotrebeniu 1 x 10 miliónov cyklov VO.
Regulátory KKT-60A majú menovitý prúd 63 A pri pracovnom cykle 40%, ale ich spínacia schopnosť je veľmi nízka, čo obmedzuje použitie týchto regulátorov v ťažkých spínacích podmienkach Menovité napätie AC regulátorov je 38G V , frekvencia je 50 Hz .