بحث حول تطبيق جهاز توقيت JSZ3A - B في نظام تحكم المحرك

تُستخدم أجهزة التوقيت بشكل شائع في الأنظمة الصناعية للتحكم. بناءً على خصائص التوقيت، يمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع: أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل، وأجهزة التوقيت ذات التأخير عند الإيقاف، وأجهزة التوقيت المدمجة. من بين هذه الأنواع، تعتبر أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل الأكثر استخدامًا وتوفرًا في السوق. ومع ذلك، فإن العديد من أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل تحتوي على عدد محدود من الأطراف وتقدم فقط أطرافًا مؤقتة دون أطراف فورية، مما يسبب إزعاجًا في تصميم دوائر التحكم الكهربائية التي تتطلب أطرافًا فورية.

بالإضافة إلى ذلك، خلال تصميم دوائر المعدات، غالبًا ما تواجه المهندسين صعوبات بسبب عدم توفر نوع معين من أجهزة التوقيت. لذا، هناك مشكلتان رئيستان يجب معالجتهما: (1) كيف يمكن توسيع نطاق استخدام أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل التي لا تحتوي على أطراف فورية؟ (2) هل يمكن استخدام أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل كبديل لأجهزة التوقيت ذات التأخير عند الإيقاف عندما تكون الأخيرة غير متاحة؟ لمعالجة هذه الأسئلة، يقدم هذا البحث دراسة منهجية تستند إلى جهاز التوقيت JSZ3A-B، باستخدام دوائر التشغيل المؤجلة، ودوائر الإيقاف المؤجل، ودوائر بدء التشغيل بتوصيلة نجمة-دلتا كأمثلة، لتوفير مراجع عملية.

1. مبدأ العمل وأنواع أجهزة التوقيت

يعتمد تشغيل أجهزة التوقيت أساسًا على مبادئ الجذب والإطلاق الكهرومغناطيسي. يتكون المفتاح النموذجي من مغناطيس كهربائي به ملف ونواة حديدية متحركة. عند تغذية الملف بالتيار، يتم إنتاج مجال مغناطيسي يجذب النواة المتحركة، مما يؤدي إلى فتح أو إغلاق الدائرة. يتم ضبط الوقت المطلوب عن طريق تعديل زر أو قرص على الجهاز.

2. مواصفات جهاز التوقيت JSZ3A-B ذو التأخير عند التشغيل

يتميز جهاز التوقيت JSZ3A-B بحجم صغير وزن خفيف وبنية متينة ومدى توقيت واسع ودقة عالية في التوقيت وموثوقية ممتازة وعمر خدمة طويل، مما يجعله مناسبًا لنظم التحكم الآلي في آلات الأدوات والمعدات المتكاملة. يوفر عدة خيارات للجهد المقنن للتحكم، قابلة للاختيار من AC 12–380 V أو DC 12–220 V. يتراوح مدى التوقيت بين 1 ثانية، 10 ثوانٍ، 60 ثانية، و6 دقائق، قابلة للتغيير عبر مفتاح اختيار على اللوحة الأمامية. يوفر الجهاز أربع مجموعات من الأطراف المؤقتة: اثنان من الأطراف الفتوح المؤقتة واثنان من الأطراف المغلقة المؤقتة. تبلغ دقة التوقيت ≤0.5٪، ويبلغ نطاق درجة الحرارة التشغيلية -5°C إلى +40°C.

كجهاز توقيت ذو تأخير عند التشغيل، يحتوي JSZ3A-B على ثمانية أطراف. يتم توصيل الأطراف 2 و7 بالتيار الكهربائي؛ الأطراف 1-3 و8-6 هي أطراف فتوح مؤقتة (NO)؛ الأطراف 1-4 و8-5 هي أطراف مغلقة مؤقتة (NC). يمكن للمستخدمين اختيار الأطراف المناسبة لتصميم الدائرة حسب احتياجاتهم.

3. تطبيقات جهاز التوقيت JSZ3A-B ذو التأخير عند التشغيل

تُستخدم أجهزة التوقيت على نطاق واسع في دوائر التحكم الكهربائية التي تتطلب تشغيل المحركات بمدة زمنية محددة، بما في ذلك دوائر بدء التشغيل المؤجل، ودوائر إيقاف التشغيل المؤجل، ودوائر بدء التشغيل بتوصيلة نجمة-دلتا.

3.1 تصميم دائرة تحكم بدء التشغيل المؤجل للمحرك

تعتمد دائرة تحكم بدء التشغيل المؤجل للمحرك على دائرة التثبيت الذاتي (اللوك). تحقق التحكم في المحرك بتأخير زمني عن طريق توصيل الطرف الفتوح المؤقت لجهاز التوقيت JSZ3A-B بالتسلسل مع ملف التحكم. تظهر دائرة التحكم في الشكل 1(a). كما هو موضح في الشكل 1(a)، تشمل دائرة التحكم ملف جهاز التوقيت، وطرف مساعد فتوح مؤقت، وطرف فوري (فوري). ومع ذلك، فإن جهاز التوقيت JSZ3A-B ذو التأخير عند التشغيل يوفر فقط أطرافًا مؤقتة ولا يحتوي على أطراف فورية. عند تصميم الدوائر العملية، إذا ظهرت مشكلة مماثلة، يمكن استخدام الطريقتين التاليتين لحلها.

3.1.1 الطريقة الأولى

الطريقة الأولى هي الأسهل والأكثر شيوعًا: استخدام الطرف المساعد الفتوح للتبديل الوسيط أو التحكم لتوفير مسار التثبيت الذاتي للمحرك. هذه الطريقة سهلة الفهم والتنفيذ للمبتدئين. يظهر الرسم البياني الخاص بدائرة التحكم في المحرك في الشكل 1(b). بالإضافة إلى ذلك، يمكن استبدال التبديل الوسيط KA في دائرة التحكم بتبديل آخر KM لتلبية متطلبات التحكم.

3.1.2 الطريقة الثانية

الطريقة الثانية تستخدم الطرف الفتوح المؤقت لجهاز توقيت آخر JSZ3A-B ذو التأخير عند التشغيل لتوفير مسار التثبيت الذاتي. يتم تحقيق ذلك ببساطة عن طريق ضبط وقت التأخير على الصفر. يظهر الرسم البياني الخاص بدائرة التحكم في المحرك في الشكل 1(c).

بالإضافة إلى دوائر بدء التشغيل المؤجل، فإن دوائر إيقاف التشغيل المؤجل للمحرك هي أيضًا ممثلة.

3.2 تصميم دائرة تحكم إيقاف التشغيل المؤجل للمحرك

تعمل أجهزة التوقيت ذات التأخير عند الإيقاف بحيث تعمل أطرافها فور تغذية الملف بدون أي تأخير، ولكن يتم إعادة تعيينها بعد فترة تأخير عند قطع التغذية. هذه الخصائص تتوافق تمامًا مع متطلبات إيقاف التشغيل المؤجل للمحرك. لذلك، يكون استخدام أجهزة التوقيت ذات التأخير عند الإيقاف أسهل في تصميم دائرة تحكم لإيقاف التشغيل المؤجل للمحرك. يظهر رسم دائرة التحكم في الشكل 2(a).

3.2.1 جهاز التوقيت ذو التأخير عند الإيقاف بدون أطراف فورية

تصميم الدائرة الموضح في الشكل 2(a) سهل الفهم. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، إذا لم يكن جهاز التوقيت ذو التأخير عند الإيقاف يحتوي على أطراف فورية، يمكن استخدام التبديلات الوسيطة أو الأطراف المساعدة الفتوح للتحكم كبدائل للأطراف الفورية لجهاز التوقيت. يظهر الرسم البياني المعدل لدائرة التحكم في المحرك في الشكل 2(b).

عملية التشغيل: أغلق المفتاح الرئيسي QS، واضغط على زر التشغيل SB2، ويتم تغذية التبديل الوسيط KA وجهاز التوقيت KT. يغلق الطرف المساعد الفتوح لKA، مما يحقق التثبيت الذاتي. يغلق الطرف المؤقت لإيقاف KT فورًا، ويتم تغذية التحكم KM، مما يسمح للمحرك بالتشغيل العادي. عند الضغط على زر الإيقاف SB1، يتم قطع التغذية عن KA وKT. بعد مرور الوقت المحدد للتأخير، يفتح الطرف المؤقت لإيقاف KT، مما يقطع التغذية عن ملف KM، مما يتسبب في توقف المحرك.

3.2.2 استخدام أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل بدلاً من أجهزة التوقيت ذات التأخير عند الإيقاف

إذا كان جهاز التوقيت ذو التأخير عند الإيقاف غير متاح، هل يمكن استخدام جهاز التوقيت ذو التأخير عند التشغيل كبديل؟ باعتبار جهاز التوقيت JSZ3A-B ذو التأخير عند التشغيل كمثال، يمكن تعديل رسم دائرة التحكم وفقًا لذلك. يظهر الرسم البياني المعدل لدائرة التحكم في المحرك في الشكل 2(c).

عملية التشغيل: أغلق المفتاح الرئيسي QS، واضغط على زر التشغيل SB2، ويتم تغذية التحكم KM. يغلق الطرف المساعد الفتوح لKM، مما يحقق التثبيت الذاتي، مما يسمح للمحرك بالتشغيل العادي. عند الضغط على زر التشغيل SB3، يتم تغذية التبديل الوسيط KA وجهاز التوقيت KT. يغلق الطرف المساعد الفتوح لKA، مما يحقق التثبيت الذاتي. بعد مرور الوقت المحدد للتأخير، يفتح الطرف الفتوح المؤقت لكسر KT، مما يقطع التغذية عن ملف KM، مما يتسبب في توقف المحرك. في نفس الوقت، يفتح الطرف التثبيت الذاتي لKM1، مما يقطع التغذية عن جهاز التوقيت KT والتبديل الوسيط KA.

هذه الطريقة تسمح بحل مرن عند عدم توفر أنواع معينة من أجهزة التوقيت، مما يضمن الاستمرارية والموثوقية في دوائر التحكم في المحركات.

3.3 تصميم دائرة تحكم بدء التشغيل بتوصيلة نجمة-دلتا للمحرك

في الإنتاج الصناعي والفلاحي، لتقليل تأثير بدء تشغيل المحرك على الجهد الكهربائي وغيرها من المعدات، يمكن استخدام بدء التشغيل بتوصيلة نجمة-دلتا لمحركات ذات قدرات كبيرة تعمل عادة بتوصيلة دلتا ثلاثية الأطوار لتقليل التيار عند بدء التشغيل. أثناء بدء التشغيل، يتم توصيل المحرك بتوصيلة نجمة أولاً. عندما يصل سرعة المحرك إلى قيمة معينة، يتم تنشيط جهاز التوقيت، مما يؤدي إلى تبديل التوصيلة إلى دلتا للتشغيل العادي.

3.3.1 استخدام أجهزة التوقيت ذات التأخير عند الإيقاف في دوائر التحكم

يمكن استخدام الأطراف المؤقتة لإيقاف جهاز التوقيت ذو التأخير عند الإيقاف في دوائر التحكم. يظهر تصميم دائرة التحكم في الشكل 3(a).

عملية التشغيل: أغلق المفتاح الرئيسي QS، واضغط على زر التشغيل SB2، ويتم تغذية التبديل الوسيط KA وجهاز التوقيت KT والتحكم KM3 في نفس الوقت. يغلق الطرف المساعد الفتوح لKA، مما يحقق التثبيت الذاتي. يغلق الطرف المؤقت لإيقاف KT فورًا، ويتم تغذية ملف التحكم KM1 وقطع التغذية عن KM2، مما يبدأ المحرك بتوصيلة نجمة.

نظرًا لأن KM1 يتم تغذيته، يفتح الطرف المغلق لKM1، مما يقطع التغذية عن ملف KT. بعد مرور الوقت المحدد للتأخير، يفتح الطرف المؤقت لإيقاف KT، مما يقطع التغذية عن ملف KM1. ثم يغلق الطرف المغلق لKM1، مما يغذي ملفي التحكم KM2 وجهاز التوقيت KT. يغلق الطرف الفتوح لKM2، مما يحقق التثبيت الذاتي، بينما يفتح الطرف المغلق لKM2، مما يقطع التغذية عن KM3، مما يفصل التوصيلة النجمية ويقوم بتوصيلة دلتا. في نفس الوقت، يغلق الطرف المؤقت لإيقاف KT مرة أخرى، مما يعيد تغذية ملف KM1، مما يسمح للمحرك بالتشغيل العادي بتوصيلة دلتا. عند الضغط على زر الإيقاف SB1، يتم قطع التغذية عن ملف KM1، مما يفصل الدائرة الرئيسية ويوقف المحرك.

3.3.2 استخدام أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل في دوائر التحكم

عندما يكون نوع جهاز التوقيت محدودًا، يمكن استخدام الأطراف المؤقتة لإيقاف جهاز التوقيت ذو التأخير عند التشغيل كبديل للأطراف المؤقتة لإيقاف جهاز التوقيت ذو التأخير عند الإيقاف. يظهر الرسم البياني المعدل لدائرة التحكم في المحرك باستخدام JSZ3A-B في الشكل 3(b).

عملية التشغيل: أغلق المفتاح الرئيسي QS، واضغط على زر التشغيل SB2، ويتم تغذية التبديل الوسيط KA وجهاز التوقيت KT والتحكم KM1 وKM3 في نفس الوقت، بينما يتم قطع التغذية عن KM2. يغلق الطرف المساعد الفتوح لKA، مما يحقق التثبيت الذاتي، مما يبدأ المحرك بتوصيلة نجمة. بعد مرور الوقت المحدد للتأخير، يفتح الطرف المؤقت لإيقاف KT، مما يقطع التغذية عن ملف KM1.

ثم يغلق الطرف المغلق لKM1، مما يغذي ملف KM2. يغلق الطرف الفتوح لKM2، مما يحقق التثبيت الذاتي، بينما يفتح الطرف المغلق لKM2، مما يقطع التغذية عن KM3، مما يفصل التوصيلة النجمية ويقوم بتوصيلة دلتا. في نفس الوقت، يغلق الطرف المغلق لKM3، مما يعيد تغذية ملف KM1، مما يسمح للمحرك بالتشغيل العادي بتوصيلة دلتا. عند الضغط على زر الإيقاف SB1، يتم قطع التغذية عن ملف KM1، مما يفصل الدائرة الرئيسية ويوقف المحرك.

خلال عملية التبديل بأكملها في الدائرتين المذكورتين أعلاه، يظل التحكم الرئيسي KM1 غير مغذي، مما يوفر حماية فعالة للمحرك.

4. الخاتمة

يقدم هذا البحث، باستخدام JSZ3A-B كمثال، تطبيق أجهزة التوقيت ذات التأخير عند التشغيل بدون أطراف فورية في دوائر بدء التشغيل المؤجل، وإيقاف التشغيل المؤجل، وبدء التشغيل بتوصيلة نجمة-دلتا. يوفر حلولًا عملية لتصميم الدوائر الكهربائية عند عدم توفر أنواع معينة من أجهزة التوقيت.