Forschung zur Anwendung des JSZ3A-B-Zeitrelais im Motorsteuerungssystem
Zeitrelais sind häufig verwendete industrielle Steuerungselemente. Basierend auf ihren Zeitcharakteristiken können sie in drei Typen unterteilt werden: Einschaltverzögerungs-, Ausschaltverzögerungs- und kombinierte Einschalt-/Ausschaltverzögerungsrelais. Von diesen sind die Einschaltverzögerungszeitrelais am weitesten verbreitet und am leichtesten auf dem Markt verfügbar. Viele Einschaltverzögerungsrelais haben jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Kontakten und bieten nur zeitgesteuerte Kontakte ohne sofortige Kontakte, was für elektrische Steuerschaltkreise, die unmittelbare Reaktionskontakte erfordern, unpraktisch ist.
Darüber hinaus entstehen bei der Schaltungsentwicklung oft Schwierigkeiten, wenn ein bestimmter Relais-Typ nicht verfügbar ist. Daher müssen zwei Hauptprobleme gelöst werden: (1) Wie kann der Anwendungsbereich von Einschaltverzögerungszeitrelais, die keine sofortigen Kontakte haben, erweitert werden? (2) Können Einschaltverzögerungszeitrelais als Ersatz für Ausschaltverzögerungsrelais verwendet werden, wenn diese nicht verfügbar sind? Um diese Fragen zu beantworten, präsentiert dieser Artikel eine systematische Studie basierend auf dem JSZ3A-B-Zeitrelais, wobei verzögert startende Schaltungen, verzögert stoppende Schaltungen und Stern-Dreieck-Schaltungen als Beispiele dienen, um praktische Referenzen bereitzustellen.
1. Arbeitsprinzip und Arten von Zeitrelais
Das Funktionieren von Zeitrelais basiert hauptsächlich auf elektromagnetischen Anzieh- und Freigabeprinzipien. Ein typisches Relais besteht aus einem Elektromagneten mit einer Spule und einem beweglichen Eisenkern. Wenn die Spule energisiert wird, zieht das erzeugte Magnetfeld den beweglichen Kern an, wodurch ein Schaltkreis geschlossen oder geöffnet wird. Die erforderliche Verzögerungszeit wird durch Einstellen eines Knopfes oder Drehknopfs am Relais eingestellt.
2. Parameter des JSZ3A-B-Einschaltverzögerungszeitrelais
Das JSZ3A-B-Zeitrelais zeichnet sich durch kompakte Größe, geringes Gewicht, hohe strukturelle Integrität, weiten Zeitbereich, hohe Zeitgenauigkeit, ausgezeichnete Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer aus, was es für automatische Steuerungssysteme in Werkzeugmaschinen und integrierten Geräten geeignet macht. Es bietet mehrere Nennsteuervoltagesoptionen, wählbar zwischen AC 12–380 V oder DC 12–220 V. Der Zeitbereich umfasst 1 s, 10 s, 60 s und 6 min, schaltbar über einen Schalter auf der Frontplatte. Das Relais bietet vier Satze von zeitgesteuerten Kontakten: zwei normalerweise offene zeitgesteuerte Schließkontakte und zwei normalerweise geschlossene zeitgesteuerte Öffnungskontakte. Die Zeitgenauigkeit beträgt ≤0,5 %, und der Betriebstemperaturbereich liegt bei -5 °C bis +40 °C.
Als Einschaltverzögerungsrelais hat das JSZ3A-B acht Anschlüsse. Anschlüsse 2 und 7 sind mit der Stromversorgung verbunden; Kontakte 1–3 und 8–6 sind zeitgesteuerte Schließkontakte (NO); Kontakte 1–4 und 8–5 sind zeitgesteuerte Öffnungskontakte (NC). Benutzer können entsprechend ihrer Bedürfnisse geeignete Kontakte für die Schaltungsauslegung auswählen.
3. Anwendungen des JSZ3A-B-Einschaltverzögerungszeitrelais
Zeitrelais finden breite Anwendung in elektrischen Steuerschaltkreisen, die zeitgesteuerte Motorenbetriebe erfordern, einschließlich verzögertem Start, verzögertem Stop und Stern-Dreieck-Startschaltungen.
3.1 Auslegung des verzögert gestarteten Motorsteuerschaltkreises
Der verzögert gestartete Motorsteuerschaltkreis basiert auf einem Selbsthaltekreis. Er erreicht die zeitgesteuerte Motorkontrolle, indem der normalerweise offene zeitgesteuerte Kontakt des JSZ3A-B-Zeitrelais in Serie mit der Kontaktorspule verbunden wird. Die Steuerschaltung ist in Abbildung 1(a) dargestellt. Wie in Abbildung 1(a) gezeigt, enthält der Steuerschaltkreis die Zeitrelais-Spule, einen zeitgesteuerten normalerweise offenen Hilfskontakt und einen sofortigen (unmittelbaren) Kontakt. Allerdings bietet das JSZ3A-B-Einschaltverzögerungszeitrelais nur zeitgesteuerte Kontakte und fehlen sofortige Kontakte. Bei der Auslegung praktischer Schaltungen, wenn ein ähnliches Problem auftritt, können die folgenden beiden Methoden verwendet werden, um es zu lösen.
3.1.1 Methode Eins
Die erste Methode ist die einfachste und am häufigsten verwendete: Verwenden Sie den normalerweise offenen Hilfskontakt eines Zwischenrelais oder Kontaktschalters, um den Selbsthaltekreis für den Motor bereitzustellen. Diese Methode ist leicht verständlich und umsetzbar für Anfänger. Die spezifische Motorkontrollschaltkreisskizze ist in Abbildung 1(b) dargestellt. Darüber hinaus kann auch das Austauschen des Hilfsrelais KA im Steuerschaltkreis gegen einen weiteren Kontaktschalter KM die Steueranforderungen erfüllen.
3.1.2 Methode Zwei
Die zweite Methode nutzt den normalerweise offenen zeitgesteuerten Kontakt eines weiteren JSZ3A-B-Einschaltverzögerungszeitrelais, um den Selbsthaltekreis bereitzustellen. Dies wird einfach durch die Einstellung der Verzögerungszeit auf Null erreicht. Die entsprechende Motorkontrollschaltkreisskizze ist in Abbildung 1(c) dargestellt.
Neben verzögert gestarteten Steuerschaltkreisen sind auch verzögert stoppende Motorkontrollschaltkreise repräsentativ.
3.2 Auslegung des verzögert stoppenden Motorsteuerschaltkreises
Ausschaltverzögerungszeitrelais arbeiten so, dass ihre Kontakte sofort beim Energisieren der Spule ohne Verzögerung reagieren, aber sie setzen mit Verzögerung zurück, wenn die Spule de-energisiert wird. Diese Eigenschaft entspricht perfekt den Anforderungen für verzögert stoppende Motorkontrollen. Daher ist die Verwendung von Ausschaltverzögerungszeitrelais eine relativ einfache Möglichkeit, einen verzögert stoppenden Motorsteuerschaltkreis zu entwerfen. Die Steuerschaltkreisskizze ist in Abbildung 2(a) dargestellt.
3.2.1 Ausschaltverzögerungszeitrelais ohne sofortige Kontakte
Die Schaltkreisauslegung, wie in Abbildung 2(a) dargestellt, ist ziemlich leicht zu verstehen. In der Praxis, wenn ein Ausschaltverzögerungszeitrelais jedoch keine sofortigen Kontakte enthält, können Zwischenhilfsrelais oder normalerweise offene Hilfskontakte von Kontaktschaltern als Ersatz für die sofortigen Kontakte des Zeitrelais verwendet werden. Die modifizierte Motorkontrollschaltkreisskizze ist in Abbildung 2(b) dargestellt.
Funktionsablauf: Schließen Sie den Hauptschaltmesser QS, drücken Sie den Startknopf SB2, und das Zwischenrelais KA und das Zeitrelais KT werden energisiert. Der normalerweise offene Hilfskontakt von KA schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen. Der zeitgesteuerte Ausschaltkontakt von KT schließt sofort, energisiert den Kontaktschalter KM und ermöglicht den normalen Betrieb des Motors. Drücken Sie den Stoppknopf SB1, um KA und KT zu de-energisieren. Nach Ablauf der voreingestellten Verzögerungszeit öffnet der zeitgesteuerte Ausschaltkontakt von KT, de-energisiert die KM-Spule und der Motor stoppt.
3.2.2 Verwendung von Einschaltverzögerungszeitrelais anstelle von Ausschaltverzögerungszeitrelais
Wenn ein Ausschaltverzögerungszeitrelais nicht verfügbar ist, kann ein Einschaltverzögerungszeitrelais als Ersatz verwendet werden? Am Beispiel des JSZ3A-B-Einschaltverzögerungszeitrelais kann die Schaltkreissteuerung entsprechend angepasst werden. Die überarbeitete Motorkontrollschaltkreisskizze ist in Abbildung 2(c) dargestellt.
Funktionsablauf: Schließen Sie den Hauptschaltmesser QS, drücken Sie den Startknopf SB2, und der Kontaktschalter KM wird energisiert. Der normalerweise offene Hilfskontakt von KM schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen und den Motor normal betreiben zu lassen. Drücken Sie den Startknopf SB3, um das Zwischenrelais KA und das Zeitrelais KT zu energisieren. Der normalerweise offene Hilkskontakt von KA schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen. Nach Ablauf der voreingestellten Verzögerungszeit öffnet der zeitgesteuerte Einschaltunterbrechungskontakt von KT, de-energisiert die KM-Spule und stoppt den Motor. Gleichzeitig öffnet der Selbsthaltekontakt von KM1, de-energisiert sowohl das Zeitrelais KT als auch das Zwischenrelais KA.
Dieser Ansatz ermöglicht eine flexible Lösung, wenn bestimmte Arten von Zeitrelais nicht verfügbar sind, und stellt die kontinuierliche Betriebsfähigkeit und Zuverlässigkeit in Motorkontrollschaltkreisen sicher.
3.3 Auslegung des Stern-Dreieck-Startsteuerschaltkreises des Motors
In der Industrie und Landwirtschaft wird zur Reduzierung des Einflusses des Motorstarts auf die Netzspannung und andere Geräte für Motoren mit größerer Leistung, die normalerweise mit dreiphasigen Statorwicklungen in Dreieckschaltung betrieben werden, ein Stern-Dreieck-Start mit reduzierter Spannung verwendet, um den Startstrom zu begrenzen. Beim Start wird der Motor zunächst in Sternschaltung verbunden. Wenn die Motordrehzahl einen bestimmten Wert erreicht, aktiviert das Zeitrelais und schaltet die Verbindung in Dreieckschaltung für den normalen Betrieb.
3.3.1 Verwendung von Ausschaltverzögerungszeitrelais für Steuerschaltkreise
Der Steuerschaltkreis kann die zeitgesteuerten Ausschaltkontakte eines Ausschaltverzögerungszeitrelais nutzen. Die Schaltkreisauslegung ist in Abbildung 3(a) dargestellt.
Funktionsablauf: Schließen Sie den Hauptschaltmesser QS, drücken Sie den Startknopf SB2, und das Zwischenrelais KA, das Zeitrelais KT und der Kontaktschalter KM3 werden gleichzeitig energisiert. Der normalerweise offene Hilfskontakt von KA schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen. Der zeitgesteuerte Ausschaltkontakt von KT schließt sofort, energisiert die Spule des Kontaktschalters KM1 und de-energisiert KM2, um den Motor in Sternschaltung zu starten.
Da KM1 energisiert wird, öffnet sein normalerweise geschlossener Kontakt, de-energisiert die KT-Spule. Nach Ablauf der voreingestellten Verzögerungszeit öffnet der zeitgesteuerte Ausschaltkontakt von KT, de-energisiert die KM1-Spule. Der normalerweise geschlossene Kontakt von KM1 schließt dann, energisiert die Spulen des Kontaktschalters KM2 und des Zeitrelais KT. Der normalerweise offene Kontakt von KM2 schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen, während sein normalerweise geschlossener Kontakt öffnet, KM3 de-energisiert, die Sternschaltung trennt und in Dreieckschaltung umschaltet. Gleichzeitig schließt der zeitgesteuerte Ausschaltkontakt von KT erneut, energisiert die KM1-Spule, sodass der Motor in Dreieckschaltung normal betrieben werden kann. Drücken Sie den Stoppknopf SB1, um die KM1-Spule zu de-energisieren, den Hauptschaltkreis zu trennen und den Motor zu stoppen.
3.3.2 Verwendung von Einschaltverzögerungszeitrelais für Steuerschaltkreise
Wenn der Typ des Zeitrelais begrenzt ist, können die zeitgesteuerten Ausschaltkontakte eines Einschaltverzögerungszeitrelais die zeitgesteuerten Ausschaltkontakte eines Ausschaltverzögerungszeitrelais ersetzen. Die modifizierte Motorkontrollschaltkreisskizze mit JSZ3A-B ist in Abbildung 3(b) dargestellt.
Funktionsablauf: Schließen Sie den Hauptschaltmesser QS, drücken Sie den Startknopf SB2, und das Zwischenrelais KA, das Zeitrelais KT, der Kontaktschalter KM1 und KM3 werden gleichzeitig energisiert, während KM2 de-energisiert wird. Der normalerweise offene Hilfskontakt von KA schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen und den Motor in Sternschaltung zu starten. Nach Ablauf der voreingestellten Verzögerungszeit öffnet der zeitgesteuerte Ausschaltkontakt von KT, de-energisiert die KM1-Spule.
Der normalerweise geschlossene Kontakt von KM1 schließt dann, energisiert die KM2-Spule. Der normalerweise offene Kontakt von KM2 schließt, um den Selbsthaltekreis zu erreichen, während sein normalerweise geschlossener Kontakt öffnet, KM3 de-energisiert, die Sternschaltung trennt und in Dreieckschaltung umschaltet. Gleichzeitig schließt der normalerweise geschlossene Kontakt von KM3, energisiert erneut die KM1-Spule, sodass der Motor in Dreieckschaltung normal betrieben werden kann. Drücken Sie den Stoppknopf SB1, um die KM1-Spule zu de-energisieren, den Hauptschaltkreis zu trennen und den Motor zu stoppen.
Während des gesamten Umschaltvorgangs in den oben genannten Steuerschaltkreisen bleibt der Hauptschaltkontakt KM1 de-energisiert, was effektiven Sicherheitsschutz für den Motor bietet.
4. Fazit
Dieser Artikel zeigt, am Beispiel des JSZ3A-B, die Anwendung von Einschaltverzögerungszeitrelais ohne sofortige Kontakte in verzögert gestarteten Steuerschaltkreisen, verzögert stoppenden Steuerschaltkreisen und Stern-Dreieck-Startschaltungen. Es bietet praktische Lösungen für die elektrische Schaltkreisauslegung, wenn bestimmte Arten von Zeitrelais nicht verfügbar sind.
