Výzkum aplikace časového relé JSZ3A - B v systému řízení motorů

Časové relé jsou běžně používaná průmyslová ovládací zařízení. Na základě jejich časových charakteristik lze rozlišit tři typy: s časovým prodlevným zapnutím, s časovým prodlevným vypnutím a kombinovaná s časovým prodlevným zapnutím a vypnutím. Mezi nimi jsou nejčastěji používána a nejlépe dostupná na trhu ta s časovým prodlevným zapnutím. Mnohá časová relé s prodlevným zapnutím však mají omezený počet kontaktů a poskytují pouze časované kontakty bez okamžitých, což představuje nepohodlnost pro návrhy elektrických ovládacích obvodů, které vyžadují okamžité reakce.

Kromě toho, během návrhu obvodů zařízení, často vytváří problémy nedostupnost konkrétního typu relé. Proto je třeba řešit dva klíčové problémy: (1) Jak rozšířit oblast použití časových relé s prodlevným zapnutím, která nemají okamžité kontakty? (2) Mohou být časová relé s prodlevným zapnutím použita jako náhrada za relé s prodlevným vypnutím, když tyto nejsou k dispozici? Pro řešení těchto otázek tento článek prezentuje systematickou studii založenou na časovém relé JSZ3A-B, používající jako příklady obvody s časově prodlevným startem, časově prodlevným stopem a obvody se spouštěním hvězda-delta, poskytující praktické reference.

1. Princip fungování a typy časových relé

Fungování časových relé je založeno hlavně na principu elektromagnetické atrakce a uvolnění. Typické relé se skládá z elektromagnetu s cívkou a pohyblivým železným jádrem. Když je cívka napájena, vygenerované magnetické pole přitahuje pohyblivé jádro, čímž uzavírá nebo otevírá obvod. Požadovaná časová prodleva se nastavuje úpravou kliky nebo otočného diskontu na relé.

2. Parametry časového relé JSZ3A-B s prodlevným zapnutím

Časové relé JSZ3A-B má kompaktní rozměry, lehkou hmotnost, vysokou strukturní celistvost, široký rozsah časování, vysokou přesnost časování, vynikající spolehlivost a dlouhou životnost, což ho činí vhodným pro automatické ovládací systémy strojů a integrovaného zařízení. Nabízí více možností nominálního ovládacího napětí, vybíratelného z AC 12–380 V nebo DC 12–220 V. Rozsah časování zahrnuje 1 s, 10 s, 60 s a 6 min, přepínatelné pomocí přepínače na přední straně. Relé nabízí čtyři sady časovaných kontaktů: dvě normálně otevřené časované uzavírací kontakty a dvě normálně uzavřené časované otevírací kontakty. Přesnost časování je ≤0,5% a pracovní teplotní rozsah je -5°C až +40°C.

Jako relé s prodlevným zapnutím má JSZ3A-B osm terminálů. Terminály 2 a 7 jsou připojeny k napájecímu zdroji; kontakty 1–3 a 8–6 jsou časované uzavírací (NO); kontakty 1–4 a 8–5 jsou časované otevírací (NC). Uživatelé mohou podle potřeb vybrat vhodné kontakty pro návrh obvodu.

3. Aplikace časového relé JSZ3A-B s prodlevným zapnutím

Časová relé jsou široce používána v elektrických ovládacích obvodech, které vyžadují časované provozování motorů, včetně obvodů s časově prodlevným startem, časově prodlevným stopem a spouštěním hvězda-delta.

3.1 Návrh obvodu s časově prodlevným startem motoru

Obvod s časově prodlevným startem motoru je založen na samočinném (latching) obvodu. Časově prodlevné řízení motoru dosahuje spojením normálně otevřeného časovaného kontaktu časového relé JSZ3A-B v sérii s cívkou kontaktoru. Ovládací obvod je znázorněn na obrázku 1(a). Jak je vidět na obrázku 1(a), ovládací obvod zahrnuje cívkovou cestu časového relé, časovaný normálně otevřený pomocný kontakt a okamžitý (okamžitý) kontakt. Nicméně, časové relé JSZ3A-B s prodlevným zapnutím poskytuje pouze časované kontakty a chybí mu okamžité. Při návrhu praktických obvodů, pokud dojde k podobnému problému, lze použít následující dvě metody k jeho řešení.

3.1.1 Metoda jedna

První metoda je nejprostší a nejčastěji používaná: použití normálně otevřeného pomocného kontaktu mezipřepínače nebo kontaktoru k poskytnutí samočinné cesty motoru. Tato metoda je snadno srozumitelná a implementovatelná pro začátečníky. Konkrétní schéma ovládacího obvodu motoru je znázorněno na obrázku 1(b). Kromě toho, nahrazení pomocného mezipřepínače KA v ovládacím obvodu dalším kontaktorem KM také splňuje požadavky na řízení.

3.1.2 Metoda dvě

Druhá metoda používá normálně otevřený časovaný kontakt jiného časového relé JSZ3A-B s prodlevným zapnutím k poskytnutí samočinné cesty. To je dosaženo prostým nastavením časové prodlevy na nulu. Příslušné schéma ovládacího obvodu motoru je znázorněno na obrázku 1(c).

Kromě obvodů s časově prodlevným startem jsou také reprezentativní obvody s časově prodlevným stopem motoru.

3.2 Návrh obvodu s časově prodlevným stopem motoru

Relé s prodlevným vypnutím fungují tak, že jejich kontakty působí okamžitě po napájení cívkou bez jakékoli prodlevy, ale resetují se s prodlevou, když cívka přestane být napájena. Tato charakteristika odpovídá perfektně požadavkům na časově prodlevný stop motoru. Proto je použití relé s prodlevným vypnutím relativně snadné pro návrh obvodu s časově prodlevným stopem motoru. Schéma ovládacího obvodu je znázorněno na obrázku 2(a).

3.2.1 Relé s prodlevným vypnutím bez okamžitých kontaktů

Návrh obvodu znázorněný na obrázku 2(a) je poměrně snadno srozumitelný. V praxi však, pokud relé s prodlevným vypnutím neobsahuje okamžité kontakty, lze použít pomocné mezipřepínače nebo normálně otevřené pomocné kontakty kontaktorů jako náhradu za okamžité kontakty časového relé. Změněné schéma ovládacího obvodu motoru je znázorněno na obrázku 2(b).

Proces fungování: Zavřete hlavní obvodový nožový spínač QS, stiskněte startovací tlačítko SB2, a mezipřepínač KA a časové relé KT jsou napájeny. Normálně otevřený pomocný kontakt KA se zavře, dosáhne se samočinného uzavření. Časovaný vypínací kontakt KT se okamžitě zavře, napájí se cívka kontaktoru KM, umožňující normální běh motoru. Stisknutím zastavovacího tlačítka SB1 jsou de-energizovány jak KA, tak KT. Po uplynutí nastavené časové prodlevy se časovaný vypínací kontakt KT otevře, de-energizuje se cívka KM, motor se zastaví.

3.2.2 Použití relé s prodlevným zapnutím místo relé s prodlevným vypnutím

Pokud není k dispozici relé s prodlevným vypnutím, může být relé s prodlevným zapnutím použito jako náhrada? S ohledem na relé JSZ3A-B s prodlevným zapnutím lze schéma ovládacího obvodu přizpůsobit. Revizní schéma ovládacího obvodu motoru je znázorněno na obrázku 2(c).

Proces fungování: Zavřete hlavní obvodový nožový spínač QS, stiskněte startovací tlačítko SB2, a kontaktor KM je napájen. Normálně otevřený pomocný kontakt KM se zavře, dosáhne se samočinného uzavření, umožňující normální běh motoru. Stisknutím startovacího tlačítka SB3 jsou napájeny mezipřepínač KA a časové relé KT. Normálně otevřený pomocný kontakt KA se zavře, dosáhne se samočinného uzavření. Po uplynutí nastavené časové prodlevy se časovaný vypínací kontakt KT otevře, de-energizuje se cívka KM, motor se zastaví. Současně se samočinný kontakt KM1 otevře, de-energizují se časové relé KT a mezipřepínač KA.

Tento přístup umožňuje flexibilní řešení, když specifické typy časových relé nejsou k dispozici, zajišťuje nepřetržitou operaci a spolehlivost v ovládacích obvodech motorů.

3.3 Návrh obvodu se spouštěním hvězda-delta motoru

V průmyslu a zemědělství, aby bylo sníženo dopad spouštění motoru na síťové napětí a jiné zařízení, pro motory s většími kapacitami, které obvykle fungují s třífázovými statorovými vinutími připojenými v delta konfiguraci, lze použít spouštění s nižším napětím hvězda-delta, aby byl omezil spouštěcí proud. Během spouštění je motor nejprve připojen v konfiguraci hvězda. Když rychlost motoru dosáhne určité hodnoty, aktivuje se časové relé a přepne připojení na delta pro normální provoz.

3.3.1 Použití relé s prodlevným vypnutím pro ovládací obvody

Ovládací obvod může využít časované vypínací kontakty relé s prodlevným vypnutím. Návrh ovládacího obvodu je znázorněn na obrázku 3(a).

Proces fungování: Zavřete hlavní obvodový nožový spínač QS, stiskněte startovací tlačítko SB2, a mezipřepínač KA, časové relé KT a kontaktor KM3 jsou současně napájeny. Normálně otevřený pomocný kontakt KA se zavře, dosáhne se samočinného uzavření. Časovaný vypínací kontakt KT se okamžitě zavře, napájí se cívka kontaktoru KM1 a de-energizuje se KM2, spouští se motor v konfiguraci hvězda.

Protože KM1 je napájen, jeho normálně uzavřený kontakt se otevře, de-energizuje se cívka KT. Po uplynutí nastavené časové prodlevy se časovaný vypínací kontakt KT otevře, de-energizuje se cívka KM1. Normálně uzavřený kontakt KM1 se pak zavře, napájí se cívky kontaktoru KM2 a časového relé KT. Normálně otevřený kontakt KM2 se zavře, dosáhne se samočinného uzavření, zatímco jeho normálně uzavřený kontakt se otevře, de-energizuje se KM3, odpojí se konfigurace hvězda a přepne se na konfiguraci delta. Současně se časovaný vypínací kontakt KT opět zavře, napájí se cívka KM1, umožňující normální běh motoru v konfiguraci delta. Stisknutím zastavovacího tlačítka SB1 se de-energizuje cívka KM1, odpojí se hlavní obvod a motor se zastaví.

3.3.2 Použití relé s prodlevným zapnutím pro ovládací obvody

Když je typ časového relé omezen, mohou časované vypínací kontakty relé s prodlevným zapnutím nahradit časované vypínací kontakty relé s prodlevným vypnutím. Změněné schéma ovládacího obvodu motoru s použitím JSZ3A-B je znázorněno na obrázku 3(b).

Proces fungování: Zavřete hlavní obvodový nožový spínač QS, stiskněte startovací tlačítko SB2, a mezipřepínač KA, časové relé KT, kontaktor KM1 a KM3 jsou současně napájeny, zatímco KM2 je de-energizován. Normálně otevřený pomocný kontakt KA se zavře, dosáhne se samočinného uzavření, spouští se motor v konfiguraci hvězda. Po uplynutí nastavené časové prodlevy se časovaný vypínací kontakt KT otevře, de-energizuje se cívka KM1.

Normálně uzavřený kontakt KM1 se pak zavře, napájí se cívka KM2. Normálně otevřený kontakt KM2 se zavře, dosáhne se samočinného uzavření, zatímco jeho normálně uzavřený kontakt se otevře, de-energizuje se KM3, odpojí se konfigurace hvězda a přepne se na konfiguraci delta. Současně se normálně uzavřený kontakt KM3 zavře, napájí se cívka KM1, umožňující normální běh motoru v konfiguraci delta. Stisknutím zastavovacího tlačítka SB1 se de-energizuje cívka KM1, odpojí se hlavní obvod a motor se zastaví.

Během celého procesu přepínání v obou zmíněných ovládacích obvodech zůstává hlavní kontaktor KM1 de-energizován, poskytující efektivní bezpečnostní ochranu motoru.

4. Závěr

Tento článek, s použitím JSZ3A-B jako příklad, prezentuje aplikaci relé s prodlevným zapnutím bez okamžitých kontaktů v obvodech s časově prodlevným startem, časově prodlevným stopem a spouštěním hvězda-delta. Poskytuje praktická řešení pro návrh elektrických obvodů, když specifické typy časových relé nejsou k dispozici.