پژوهش درباره کاربرد رله زمانی JSZ3A - B در سیستم کنترل موتور

زمان‌بندی‌ها از دستگاه‌های کنترل صنعتی معمول هستند. بر اساس ویژگی‌های زمانی، آنها را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد: زمان‌بندی با تأخیر روشن شدن، زمان‌بندی با تأخیر خاموش شدن و زمان‌بندی ترکیبی با تأخیر روشن و خاموش شدن. در میان اینها، زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن بیشترین استفاده را دارند و در بازار به راحتی قابل دسترسی هستند. با این حال، بسیاری از زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن تعداد محدودی تماس دارند و فقط تماس‌های زمان‌دار فراهم می‌کنند بدون اینکه تماس‌های فوری داشته باشند، که برای طراحی مدارهای کنترل الکتریکی نیازمند تماس‌های پاسخ فوری، ناخوشایند است.

به علاوه، در طراحی مدارهای تجهیزات، عدم دسترسی به نوع خاصی از زمان‌بندی اغلب مشکلاتی را برای مهندسان ایجاد می‌کند. بنابراین، دو مسئله کلیدی باید حل شود: (1) چگونه محدوده کاربرد زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن که تماس‌های فوری ندارند، گسترش یابد؟ (2) آیا زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن می‌توانند در صورت عدم دسترسی به زمان‌بندی‌های با تأخیر خاموش شدن جایگزین آنها شوند؟ برای پاسخ به این سوالات، این مقاله مطالعه‌ای سیستماتیک بر اساس زمان‌بندی JSZ3A-B ارائه می‌دهد، با استفاده از مدارهای شروع تأخیری، مدارهای توقف تأخیری و مدارهای شروع ستاره-دلتا به عنوان نمونه‌ها، منابع عملی فراهم می‌کند.

1. اصول کار و انواع زمان‌بندی‌ها

عملکرد زمان‌بندی‌ها عموماً بر اساس اصول جذب و رها کردن الکترومغناطیسی است. یک رله معمولی شامل یک الکترومغناطیس با پیچ و یک هسته آهنی قابل حرکت است. وقتی پیچ تغذیه می‌شود، میدان مغناطیسی تولید شده هسته قابل حرکت را جذب می‌کند و بدین ترتیب مدار را می‌بندد یا باز می‌کند. زمان تأخیر مورد نیاز با تنظیم یک دستگیره یا دایال روی زمان‌بندی تنظیم می‌شود.

2. پارامترهای زمان‌بندی JSZ3A-B با تأخیر روشن شدن

زمان‌بندی JSZ3A-B با ویژگی‌های حجم کوچک، وزن سبک، ساختار محکم، محدوده زمانی گسترده، دقت زمانی بالا، قابلیت اطمینان عالی و عمر طولانی، برای سیستم‌های کنترل خودکار ماشین‌آلات و تجهیزات مجتمع مناسب است. آن به چندین گزینه ولتاژ کنترل مجاز از AC 12–380 V یا DC 12–220 V دسترسی دارد. محدوده زمانی شامل 1 ثانیه، 10 ثانیه، 60 ثانیه و 6 دقیقه است که از طریق یک دستگیره انتخابی روی پنل جلو قابل تغییر است. زمان‌بندی چهار دسته تماس زمان‌دار فراهم می‌کند: دو تماس باز زمان‌دار و دو تماس بسته زمان‌دار. دقت زمانی ≤0.5% است و محدوده دما -5°C تا +40°C است.

به عنوان یک زمان‌بندی با تأخیر روشن شدن، JSZ3A-B هشت پین دارد. پین‌های 2 و 7 به منبع تغذیه متصل می‌شوند؛ تماس‌های 1-3 و 8-6 زمان‌دار بسته (NO) هستند؛ تماس‌های 1-4 و 8-5 زمان‌دار باز (NC) هستند. کاربران می‌توانند تماس‌های مناسب را برای طراحی مدار بر اساس نیاز خود انتخاب کنند.

3. کاربردهای زمان‌بندی JSZ3A-B با تأخیر روشن شدن

زمان‌بندی‌ها در مدارهای کنترل الکتریکی که نیاز به عملیات موتور با تأخیر دارند، از جمله مدارهای شروع تأخیری، مدارهای توقف تأخیری و مدارهای شروع ستاره-دلتا، به طور گسترده استفاده می‌شوند.

3.1 طراحی مدار کنترل شروع تأخیری موتور

مدار کنترل شروع تأخیری موتور بر اساس مدار خودقفل (لچینگ) است. این مدار با استفاده از تماس زمان‌دار باز زمان‌بندی JSZ3A-B در سری با پیچ کنتاکتور، کنترل موتور با تأخیر را فراهم می‌کند. مدار کنترل در شکل 1(a) نشان داده شده است. همانطور که در شکل 1(a) نشان داده شده است، مدار کنترل شامل پیچ زمان‌بندی، تماس کمکی زمان‌دار باز و تماس فوری است. با این حال، زمان‌بندی JSZ3A-B با تأخیر روشن شدن فقط تماس‌های زمان‌دار فراهم می‌کند و تماس‌های فوری ندارد. در طراحی مدارهای عملی، اگر مشکل مشابهی بوجود آید، می‌توان از دو روش زیر برای حل آن استفاده کرد.

3.1.1 روش اول

روش اول ساده‌ترین و معمول‌ترین روش است: استفاده از تماس کمکی باز یک رله میانی یا کنتاکتور برای فراهم کردن مسیر خودقفل موتور. این روش برای مبتدیان آسان است و قابل فهم و اجرا است. نمودار مدار کنترل موتور مربوطه در شکل 1(b) نشان داده شده است. همچنین، جایگزین کردن رله میانی KA در مدار کنترل با یک کنتاکتور دیگر KM نیز می‌تواند نیازهای کنترلی را برآورده کند.

3.1.2 روش دوم

روش دوم از تماس زمان‌دار باز یک زمان‌بندی JSZ3A-B با تأخیر روشن شدن دیگر برای فراهم کردن مسیر خودقفل استفاده می‌کند. این کار با تنظیم زمان تأخیر آن به صفر انجام می‌شود. نمودار مدار کنترل موتور مربوطه در شکل 1(c) نشان داده شده است.

به غیر از مدارهای کنترل شروع تأخیری، مدارهای کنترل توقف تأخیری موتور نیز نماینده هستند.

3.2 طراحی مدار کنترل توقف تأخیری موتور

زمان‌بندی‌های با تأخیر خاموش شدن به گونه‌ای عمل می‌کنند که تماس‌های آنها فوراً بعد از تغذیه پیچ بدون هیچ تأخیری عمل می‌کنند، اما آنها با تأخیر باز می‌شوند وقتی پیچ بی‌تغذیه می‌شود. این ویژگی به طور کامل با نیازهای کنترل توقف تأخیری موتور همخوانی دارد. بنابراین، استفاده از زمان‌بندی‌های با تأخیر خاموش شدن می‌تواند طراحی مدار کنترل توقف تأخیری موتور را نسبتاً آسان کند. نمودار مدار کنترل در شکل 2(a) نشان داده شده است.

3.2.1 زمان‌بندی با تأخیر خاموش شدن بدون تماس‌های فوری

طراحی مدار نشان داده شده در شکل 2(a) نسبتاً آسان است. با این حال، در کاربردهای عملی، اگر یک زمان‌بندی با تأخیر خاموش شدن شامل تماس‌های فوری نباشد، می‌توان از رله‌های میانی کمکی یا تماس‌های کمکی باز کنتاکتورها به عنوان جایگزین تماس‌های فوری زمان‌بندی استفاده کرد. نمودار مدار کنترل موتور اصلاح شده در شکل 2(b) نشان داده شده است.

فرآیند عملیات: کلید اصلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و رله میانی KA و زمان‌بندی KT تغذیه می‌شوند. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند. تماس زمان‌دار باز KT فوراً بسته می‌شود و کنتاکتور KM تغذیه می‌شود، موجب چرخش موتور به طور عادی می‌شود. وقتی دکمه توقف SB1 فشرده می‌شود، هر دو KA و KT بی‌تغذیه می‌شوند. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس زمان‌دار باز KT باز می‌شود، پیچ KM بی‌تغذیه می‌شود و موتور توقف می‌یابد.

3.2.2 استفاده از زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن به جای زمان‌بندی‌های با تأخیر خاموش شدن

اگر یک زمان‌بندی با تأخیر خاموش شدن در دسترس نباشد، آیا می‌توان از یک زمان‌بندی با تأخیر روشن شدن به عنوان جایگزین استفاده کرد؟ با استفاده از زمان‌بندی JSZ3A-B با تأخیر روشن شدن به عنوان مثال، نمودار مدار کنترل می‌تواند به طور متناسب اصلاح شود. نمودار مدار کنترل موتور اصلاح شده در شکل 2(c) نشان داده شده است.

فرآیند عملیات: کلید اصلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و کنتاکتور KM تغذیه می‌شود. تماس کمکی باز KM بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند، موجب چرخش موتور به طور عادی می‌شود. فشار دادن دکمه شروع SB3 رله میانی KA و زمان‌بندی KT را تغذیه می‌کند. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس زمان‌دار باز KT باز می‌شود، پیچ KM بی‌تغذیه می‌شود و موتور توقف می‌یابد. همزمان، تماس خودقفل KM1 باز می‌شود، رله زمان‌بندی KT و رله میانی KA بی‌تغذیه می‌شوند.

این رویکرد یک راه‌حل انعطاف‌پذیر را در صورت عدم دسترسی به انواع خاصی از زمان‌بندی‌ها فراهم می‌کند و اطمینان از عملکرد مداوم و قابلیت اطمینان در مدارهای کنترل موتور را ارائه می‌دهد.

3.3 طراحی مدار کنترل شروع ستاره-دلتا موتور

در تولیدات صنعتی و کشاورزی، برای کاهش تأثیر شروع موتور بر ولتاژ شبکه و تجهیزات دیگر، برای موتورهای با ظرفیت بزرگ که به طور معمول با سه‌فاز پیچک‌های استاتوری به شکل دلتا متصل می‌شوند، می‌توان از شروع با ولتاژ کمتر با استفاده از روش ستاره-دلتا برای محدود کردن جریان شروع استفاده کرد. در زمان شروع، موتور ابتدا به شکل ستاره متصل می‌شود. وقتی سرعت موتور به مقدار معینی می‌رسد، زمان‌بندی فعال می‌شود و اتصال به شکل دلتا برای عملکرد عادی تغییر می‌کند.

3.3.1 استفاده از زمان‌بندی‌های با تأخیر خاموش شدن برای مدارهای کنترل

مدار کنترل می‌تواند از تماس‌های زمان‌دار باز زمان‌بندی با تأخیر خاموش شدن استفاده کند. طراحی مدار کنترل در شکل 3(a) نشان داده شده است.

فرآیند عملیات: کلید اصلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و رله میانی KA، زمان‌بندی KT و کنتاکتور KM3 همزمان تغذیه می‌شوند. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند. تماس زمان‌دار باز KT فوراً بسته می‌شود و پیچ کنتاکتور KM1 تغذیه می‌شود و KM2 بی‌تغذیه می‌شود، موجب شروع موتور به شکل ستاره می‌شود.

از آنجا که KM1 تغذیه می‌شود، تماس بسته KM1 باز می‌شود و پیچ KT بی‌تغذیه می‌شود. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس زمان‌دار باز KT باز می‌شود و پیچ KM1 بی‌تغذیه می‌شود. تماس بسته KM1 بسته می‌شود و پیچ‌های کنتاکتور KM2 و زمان‌بندی KT تغذیه می‌شوند. تماس باز KM2 بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند، در حالی که تماس بسته KM2 باز می‌شود و KM3 بی‌تغذیه می‌شود، اتصال ستاره قطع می‌شود و به شکل دلتا تغییر می‌کند. همزمان، تماس زمان‌دار باز KT دوباره بسته می‌شود و پیچ KM1 تغذیه می‌شود، موجب چرخش موتور به طور عادی به شکل دلتا می‌شود. فشار دادن دکمه توقف SB1 پیچ KM1 بی‌تغذیه می‌شود، مدار اصلی قطع می‌شود و موتور توقف می‌یابد.

3.3.2 استفاده از زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن برای مدارهای کنترل

وقتی نوع زمان‌بندی محدود است، تماس‌های زمان‌دار باز یک زمان‌بندی با تأخیر روشن شدن می‌توانند جایگزین تماس‌های زمان‌دار باز یک زمان‌بندی با تأخیر خاموش شدن شوند. نمودار مدار کنترل موتور اصلاح شده با استفاده از JSZ3A-B در شکل 3(b) نشان داده شده است.

فرآیند عملیات: کلید اصلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و رله میانی KA، زمان‌بندی KT، کنتاکتور KM1 و KM3 همزمان تغذیه می‌شوند، در حالی که KM2 بی‌تغذیه می‌شود. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند، موجب شروع موتور به شکل ستاره می‌شود. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس زمان‌دار باز KT باز می‌شود و پیچ KM1 بی‌تغذیه می‌شود.

تماس بسته KM1 بسته می‌شود و پیچ KM2 تغذیه می‌شود. تماس باز KM2 بسته می‌شود و خودقفل را فراهم می‌کند، در حالی که تماس بسته KM2 باز می‌شود و KM3 بی‌تغذیه می‌شود، اتصال ستاره قطع می‌شود و به شکل دلتا تغییر می‌کند. همزمان، تماس بسته KM3 بسته می‌شود و پیچ KM1 دوباره تغذیه می‌شود، موجب چرخش موتور به طور عادی به شکل دلتا می‌شود. فشار دادن دکمه توقف SB1 پیچ KM1 بی‌تغذیه می‌شود، مدار اصلی قطع می‌شود و موتور توقف می‌یابد.

در طول کل فرآیند تغییر در هر دو مدار کنترل ذکر شده، کنتاکتور اصلی KM1 بی‌تغذیه می‌ماند، که محافظت ایمنی مؤثری برای موتور فراهم می‌کند.

4. نتیجه‌گیری

این مقاله با استفاده از JSZ3A-B به عنوان مثال، کاربرد زمان‌بندی‌های با تأخیر روشن شدن بدون تماس‌های فوری در مدارهای کنترل شروع تأخیری موتور، مدارهای کنترل توقف تأخیری و مدارهای شروع ستاره-دلتا را ارائه می‌دهد. این مقاله راه‌حل‌های عملی برای طراحی مدارهای الکتریکی در صورت عدم دسترسی به انواع خاصی از زمان‌بندی‌ها فراهم می‌کند.