Forskning i anvendelsen af JSZ3A - B tidsrelæ i motorstyringssystemer

Tidsrelæer er almindelige industrielle styreenheder. Baseret på deres tidsmæssige egenskaber kan de inddeles i tre typer: forsinket tænding, forsinket slukning og kombineret forsinket tænding/slukning relæer. Af disse er forsinkede tændingsrelæer de mest udbredte og nemmest tilgængelige på markedet. Mange forsinkede tændingsrelæer har dog begrænset antal kontakter og giver kun tidskontrollerede kontakter uden øjeblikkelige, hvilket skaber ulejlighed for elektriske styrekredsløb, der kræver øjeblikkelige svar.

Desuden skaber mangel på en bestemt type relæ ofte vanskeligheder for ingeniører under udvikling af kredsløb. Derfor skal to vigtige spørgsmål løses: (1) Hvordan kan anvendelsesområdet for forsinkede tændingsrelæer, der mangler øjeblikkelige kontakter, udvides? (2) Kan forsinkede tændingsrelæer bruges som erstatning for forsinkede slukningsrelæer, når de sidste ikke er tilgængelige? For at besvare disse spørgsmål præsenterer denne artikel en systematisk undersøgelse baseret på JSZ3A-B tidsrelæ, med eksempler på forsinket startkredsløb, forsinket stopkredsløb og stjerne-delta startkredsløb, der giver praktiske referencer.

1. Funktionsprincip og typer af tidsrelæer

Funktionen af tidsrelæer er primært baseret på elektromagnetiske tiltrækning og frigivelsesprincipper. Et typisk relæ består af et elektromagnet med en spole og en bevægelig jernkerne. Når spolen er strømforsynet, genererer den et magnetfelt, der trækker den bevægelige kerne, hvilket åbner eller lukker et kredsløb. Den ønskede tidsforsinkelse sættes ved at justere en knap eller en skive på relæet.

2. Parametre for JSZ3A-B forsinket tændingsrelæ

JSZ3A-B tidsrelæ har kompakt størrelse, lav vægt, høj konstruktiv integritet, bred tidsperiode, høj tidsprecision, fremragende pålidelighed og lang levetid, hvilket gør det velegnet til automatiske styresystemer i maskiner og integrerede anlæg. Det tilbyder flere valgmuligheder for nominal kontrolspænding, vælgbart fra AC 12–380 V eller DC 12–220 V. Tidsperioden inkluderer 1 s, 10 s, 60 s og 6 min, skiftable via en vælgeskive på frontpanelet. Relæet leverer fire sæt tidskontrollerede kontakter: to normalt åbne, tidskontrollerede lukkede kontakter og to normalt lukkede, tidskontrollerede åbne kontakter. Tidsprecisionen er ≤0,5%, og driftstemperaturintervallet er -5°C til +40°C.

Som et forsinket tændingsrelæ har JSZ3A-B otte terminaler. Terminaler 2 og 7 forbinder til strømforsyningen; kontakter 1–3 og 8–6 er tidskontrollerede lukkede (NO); kontakter 1–4 og 8–5 er tidskontrollerede åbne (NC). Brugere kan vælge passende kontakter for kredsløbsdesign efter behov.

3. Anvendelser af JSZ3A-B forsinket tændingsrelæ

Tidsrelæer anvendes bredt i elektriske styrekredsløb, der kræver tidsbestemt motorstyring, herunder forsinket start, forsinket stop og stjerne-delta startkredsløb.

3.1 Motorforsinket startkredsløbsdesign

Motorforsinket startkredsløbet er baseret på et selv-låsende (latching) kredsløb. Det opnår tidsbestemt motorstyring ved at forbinde den normalt åbne, tidskontrollerede kontakt fra JSZ3A-B tidsrelæ i serie med kontaktorsspolen. Styrekredsløbet vises i figur 1(a). Som vist i figur 1(a) inkluderer styrekredsløbet tidsrelæets spole, en tidskontrolleret normalt åben hjælpkontakt og en øjeblikkelig (immediate) kontakt. Dog har JSZ3A-B forsinket tændingsrelæ kun tidskontrollerede kontakter og ingen øjeblikkelige. Når man designer praktiske kredsløb, og hvis en lignende situation opstår, kan følgende to metoder bruges til at løse problemet.

3.1.1 Metode En

Den første metode er den enkleste og mest almindeligt anvendte: brug den normalt åbne hjælpkontakt fra en mellemrelæ eller kontaktor til at give motorens selv-låsende vej. Denne metode er let for begyndere at forstå og implementere. Det specifikke motorstyrekredsløb vises i figur 1(b). Desuden kan mellemrelæ KA i styrekredsløbet erstattes af en anden kontaktor KM, hvilket også opfylder styrekravene.

3.1.2 Metode To

Den anden metode bruger den normalt åbne, tidskontrollerede kontakt fra et andet JSZ3A-B forsinket tændingsrelæ til at give selv-låsende vej. Dette opnås blot ved at sætte dets tidsforsinkelse til nul. Det tilsvarende motorstyrekredsløb vises i figur 1(c).

Ud over forsinket startkredsløb er forsinket stopmotorstyrekredsløb også repræsentative.

3.2 Motorforsinket stopkredsløbsdesign

Forsinket slukningsrelæer fungerer sådan, at deres kontakter virker øjeblikkeligt, når spolen er strømforsynet, uden nogen forsinkelse, men de nulstilles med forsinkelse, når spolen er strømafbrudt. Denne karakteristik passer perfekt til kravene for forsinket stopmotorstyring. Derfor gør brug af forsinket slukningsrelæer det relativt let at designe et motorforsinket stopkredsløb. Styrekredsløbdiagrammet vises i figur 2(a).

3.2.1 Forsinket slukningsrelæ uden øjeblikkelige kontakter

Kredsløbsdesignet, der vises i figur 2(a), er ret let at forstå. Men i praksis, hvis et forsinket slukningsrelæ ikke inkluderer øjeblikkelige kontakter, kan mellemhjælpsrelæer eller de normalt åbne hjælpkontakter fra kontaktorer bruges som erstatning for tidsrelæets øjeblikkelige kontakter. Det ændrede motorstyrekredsløb vises i figur 2(b).

Driftsprocessen: Luk hovedkredsløbsknivskærm QS, tryk på startknappen SB2, og mellemrelæet KA og tidsrelæet KT bliver strømforsynede. Den normalt åbne hjælpkontakt af KA lukkes, og det opnår selv-låsning. Den tidskontrollerede slukningskontakt af KT lukkes øjeblikkeligt, strømforsynende kontaktoren KM, hvilket tillader motoren at køre normalt. Når stopknappen SB1 trykkes, bliver både KA og KT strømafbrudte. Efter den forudindstillede forsinkelse udløber, åbnes den tidskontrollerede slukningskontakt af KT, strømafbrudende KM-spolen, hvilket får motoren til at stoppe.

3.2.2 Brug af forsinket tændingsrelæer i stedet for forsinket slukningsrelæer

Hvis et forsinket slukningsrelæ ikke er tilgængeligt, kan et forsinket tændingsrelæ bruges som erstatning? Med JSZ3A-B forsinket tændingsrelæ som eksempel kan styrekredsløbdiagrammet modificeres. Det reviderede motorstyrekredsløb vises i figur 2(c).

Driftsprocessen: Luk hovedkredsløbsknivskærm QS, tryk på startknappen SB2, og kontaktoren KM bliver strømforsynet. Den normalt åbne hjælpkontakt af KM lukkes, og det opnår selv-låsning, hvilket tillader motoren at køre normalt. Tryk på startknappen SB3 strømforsynende mellemrelæet KA og tidsrelæet KT. Den normalt åbne hjælpkontakt af KA lukkes, og det opnår selv-låsning. Efter den forudindstillede forsinkelse udløber, åbnes den tidskontrollerede brydningkontakt af KT, strømafbrudende KM-spolen, hvilket stopper motoren. Samtidig åbnes den selv-låsende kontakt af KM1, strømafbrudende både tidsrelæet KT og mellemrelæet KA.

Denne tilgang giver en fleksibel løsning, når specifikke typer tidsrelæer ikke er tilgængelige, og sikrer kontinuerlig drift og pålidelighed i motorstyrekredsløb.

3.3 Motor stjerne-delta startkredsløbsdesign

I industriel og landbrugsproduktion, for at reducere effekten af motorenstart på strømspændingen og andre anlæg, kan for motorer med større kapacitet, der normalt opererer med tre-fase statorvindinger forbundet i delta-konfiguration, bruges stjerne-delta nedsat spænding start for at begrænse startstrømmen. Under start kobles motoren først i stjerne-konfiguration. Når motorens hastighed når en bestemt værdi, aktiveres tidsrelæet, og forbindelsen skifter til delta for normal drift.

3.3.1 Brug af forsinket slukningsrelæer til styrekredsløb

Styrekredsløbet kan bruge de forsinket slukningskontakter fra et forsinket slukningsrelæ. Styrekredsløbsdesignet vises i figur 3(a).

Driftsprocessen: Luk hovedkredsløbsknivskærm QS, tryk på startknappen SB2, og mellemrelæet KA, tidsrelæet KT, og kontaktoren KM3 bliver samtidig strømforsynede. Den normalt åbne hjælpkontakt af KA lukkes, og det opnår selv-låsning. Den tidskontrollerede slukningskontakt af KT lukkes øjeblikkeligt, strømforsynende spolen af kontaktoren KM1 og strømafbrudende KM2, starter motoren i stjerne-konfiguration.

Da KM1 er strømforsynet, åbnes dens normalt lukkede kontakt, strømafbrudende KT-spolen. Efter den forudindstillede forsinkelse udløber, åbnes den tidskontrollerede slukningskontakt af KT, strømafbrudende KM1-spolen. Den normalt lukkede kontakt af KM1 lukkes, strømforsynende spolen af kontaktoren KM2 og tidsrelæet KT. Den normalt åbne kontakt af KM2 lukkes, og det opnår selv-låsning, mens dens normalt lukkede kontakt åbnes, strømafbrudende KM3, afbrydende stjerne-forbindelsen, og skifter til delta-konfiguration. Samtidig lukkes den tidskontrollerede slukningskontakt af KT igen, strømforsynende KM1-spolen, hvilket tillader motoren at køre normalt i delta-konfiguration. Tryk på stopknappen SB1 strømafbrudende KM1-spolen, afbrydende hovedkredsløbet, og stopper motoren.

3.3.2 Brug af forsinket tændingsrelæer til styrekredsløb

Når typen af tidsrelæ er begrænset, kan de tidskontrollerede slukningskontakter fra et forsinket tændingsrelæ erstatte de tidskontrollerede slukningskontakter fra et forsinket slukningsrelæ. Det modificerede motorstyrekredsløb, der bruger JSZ3A-B, vises i figur 3(b).

Driftsprocessen: Luk hovedkredsløbsknivskærm QS, tryk på startknappen SB2, og mellemrelæet KA, tidsrelæet KT, kontaktorerne KM1 og KM3 bliver samtidig strømforsynede, mens KM2 er strømafbrudt. Den normalt åbne hjælpkontakt af KA lukkes, og det opnår selv-låsning, starter motoren i stjerne-konfiguration. Efter den forudindstillede forsinkelse udløber, åbnes den tidskontrollerede slukningskontakt af KT, strømafbrudende KM1-spolen.

Den normalt lukkede kontakt af KM1 lukkes, strømforsynende KM2-spolen. Den normalt åbne kontakt af KM2 lukkes, og det opnår selv-låsning, mens dens normalt lukkede kontakt åbnes, strømafbrudende KM3, afbrydende stjerne-forbindelsen, og skifter til delta-konfiguration. Samtidig lukkes den normalt lukkede kontakt af KM3, strømforsynende KM1-spolen, hvilket tillader motoren at køre normalt i delta-konfiguration. Tryk på stopknappen SB1 strømafbrudende KM1-spolen, afbrydende hovedkredsløbet, og stopper motoren.

Gennem hele skiftprocessen i de to nævnte styrekredsløb, forbliver hovedkontaktoren KM1 strømafbrudt, hvilket giver effektiv sikkerhed for motoren.

4. Konklusion

Denne artikel, der bruger JSZ3A-B som eksempel, præsenterer anvendelsen af forsinkede tændingsrelæer uden øjeblikkelige kontakter i motorforsinket startkredsløb, forsinket stopkredsløb og stjerne-delta startkredsløb. Det giver praktiske løsninger for elektriske kredsløbsdesign, når specifikke typer tidsrelæer ikke er tilgængelige.