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

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

به علاوه، در طراحی مدارهای تجهیزات، عدم دسترسی به نوع خاصی از رله‌ها معمولاً مشکلاتی را برای مهندسان ایجاد می‌کند. بنابراین، دو مسئله کلیدی باید حل شود: (1) چگونه محدوده کاربرد رله‌های تأخیر روشن که تماس‌های فوری ندارند را گسترش داد؟ (2) آیا می‌توان رله‌های تأخیر روشن را به عنوان جایگزین رله‌های تأخیر خاموش استفاده کرد وقتی که رله‌های تأخیر خاموش در دسترس نیستند؟ برای پاسخ به این سوالات، این مقاله مطالعه‌ای نظام مند بر اساس رله زمانی JSZ3A-B ارائه می‌دهد و با استفاده از مدارهای شروع تأخیری، مدارهای توقف تأخیری و مدارهای شروع ستاره-دلتا به عنوان مثال، مراجع عملی فراهم می‌کند.

1. اصول کار و انواع رله‌های زمانی

عملکرد رله‌های زمانی عمدتاً بر اساس اصول جذابیت و آزادسازی الکترومغناطیسی است. یک رله معمولی شامل یک الکترومغناطیس با سیم پیچ و یک هسته آهنی قابل حرکت است. هنگامی که سیم پیچ تغذیه می‌شود، میدان مغناطیسی تولید شده هسته قابل حرکت را جذب می‌کند و بدین ترتیب یک مدار را می‌بندد یا باز می‌کند. زمان تأخیر مورد نیاز با تنظیم یک دستگاه یا دایال روی رله تعیین می‌شود.

2. پارامترهای رله زمانی تأخیر روشن JSZ3A-B

رله زمانی 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 یکپارچه مناسب است. این رله گزینه‌های مختلف ولتاژ کنترل اسمی را ارائه می‌دهد که از AC 12–380 V یا DC 12–220 V قابل انتخاب است. محدوده زمانی شامل 1 ثانیه، 10 ثانیه، 60 ثانیه و 6 دقیقه است که از طریق یک دستگاه انتخاب روی پنل جلو قابل تغییر است. رله چهار دسته تماس زماندار را فراهم می‌کند: دو تماس باز زماندار بسته شدن و دو تماس بسته زماندار باز شدن. دقت زمانی ≤0.5% و محدوده دما -5°C تا +40°C است.

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

3. کاربردهای رله زمانی تأخیر روشن JSZ3A-B

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

3.1 طراحی مدار کنترل شروع تأخیری موتور

مدار کنترل شروع تأخیری موتور بر اساس مدار خود قفل (لنچ) است. این مدار با اتصال تماس زماندار باز رله زمانی JSZ3A-B به سری با سیم پیچ تماس کننده، کنترل موتور با تأخیر را انجام می‌دهد. مدار کنترل در شکل 1(a) نشان داده شده است. همانطور که در شکل 1(a) نشان داده شده است، مدار کنترل شامل سیم پیچ رله زمانی، تماس کمکی زماندار باز و تماس فوری است. با این حال، رله زمانی تأخیر روشن JSZ3A-B فقط تماس‌های زماندار فراهم می‌کند و تماس‌های فوری ندارد. در طراحی مدارهای عملی، اگر مشکل مشابهی وجود داشته باشد، 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 تماس کننده برای ارائه مسیر خود قفل موتور. این روش برای مبتدیان آسان برای درک و اجراء است. نمودار مدار کنترل موتور مربوطه در شکل 1(b) نشان داده شده است. علاوه بر این، جایگزینی رله میانی KA در مدار کنترل با یک تماس کننده دیگر KM نیز می‌تواند نیازهای کنترلی را برآورده کند.

3.1.2 روش دوم

روش دوم استفاده از تماس باز زماندار یک رله زمانی تأخیر روشن JSZ3A-B دیگر برای ارائه مسیر خود قفل است. این کار به سادگی با تنظیم زمان تأخیر آن به صفر انجام می‌شود. نمودار مدار کنترل موتور مربوطه در شکل 1(c) نشان داده شده است.

به علاوه مدارهای کنترل شروع تأخیری، مدارهای کنترل توقف تأخیری موتور نیز نمایانگر هستند.

3.2 طراحی مدار کنترل توقف تأخیری موتور

رله‌های تأخیر خاموش به گونه‌ای عمل می‌کنند که تماس‌های آنها فوراً بعد از تغذیه سیم پیچ بدون هیچ تأخیری عمل می‌کنند، اما با تأخیری زمانی که سیم پیچ خاموش می‌شود باز می‌شوند. این ویژگی به طور کامل با نیازهای کنترل توقف تأخیری موتور همخوانی دارد. بنابراین، استفاده از رله‌های تأخیر خاموش موجب می‌شود که طراحی مدار کنترل توقف تأخیری موتور نسبتاً ساده باشد. نمودار مدار کنترل در شکل 2(a) نشان داده شده است.

3.2.1 رله زمانی تأخیر خاموش بدون تماس‌های فوری

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

فرآیند عمل: قاطع کلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و رله میانی KA و رله زمانی KT تغذیه می‌شوند. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود و خود قفل را فراهم می‌کند. تماس باز زماندار KT فوراً بسته می‌شود، تماس کننده KM تغذیه می‌شود و موتور به طور عادی کار می‌کند. هنگام فشار دادن دکمه توقف SB1، هر دو KA و KT خاموش می‌شوند. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس باز زماندار KT باز می‌شود، سیم پیچ KM خاموش می‌شود و موتور متوقف می‌شود.

3.2.2 استفاده از رله‌های زمانی تأخیر روشن به جای رله‌های زمانی تأخیر خاموش

اگر یک رله زمانی تأخیر خاموش در دسترس نباشد، می‌توان از یک رله زمانی تأخیر روشن به عنوان جایگزین استفاده کرد؟ با در نظر گرفتن رله زمانی تأخیر روشن JSZ3A-B به عنوان مثال، می‌توان نمودار مدار کنترل را به ترتیب اصلاح کرد. نمودار مدار کنترل موتور اصلاح شده در شکل 2(c) نشان داده شده است.

فرآیند عمل: قاطع کلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و تماس کننده KM تغذیه می‌شود. تماس کمکی باز KM بسته می‌شود، خود قفل را فراهم می‌کند و موتور به طور عادی کار می‌کند. با فشار دادن دکمه شروع SB3، رله میانی KA و رله زمانی KT تغذیه می‌شوند. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود، خود قفل را فراهم می‌کند. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس باز زماندار KT باز می‌شود، سیم پیچ KM خاموش می‌شود و موتور متوقف می‌شود. همزمان، تماس خود قفل KM1 باز می‌شود و هر دو رله زمانی KT و رله میانی KA خاموش می‌شوند.

این رویکرد یک راه‌حل انعطاف‌پذیر را در صورت عدم دسترسی به انواع خاصی از رله‌های زمانی ارائه می‌دهد و تضمین می‌کند که مدارهای کنترل موتور به طور مداوم و قابل اعتماد کار کنند.

3.3 طراحی مدار کنترل شروع ستاره-دلتا موتور

در تولید صنعتی و کشاورزی، برای کاهش تأثیر شروع موتور بر ولتاژ برق و تجهیزات دیگر، برای موتورهای با ظرفیت بزرگتر که به طور معمول با سیم‌پیچ‌های ستونی سه‌فازی به شکل دلتا متصل می‌شوند، می‌توان از شروع با ولتاژ کاهش یافته ستاره-دلتا برای محدود کردن جریان شروع استفاده کرد. در زمان شروع، موتور ابتدا به شکل ستاره متصل می‌شود. هنگامی که سرعت موتور به مقدار مشخصی می‌رسد، رله زمانی فعال می‌شود و اتصال را به دلتا برای کار عادی تغییر می‌دهد.

3.3.1 استفاده از رله‌های زمانی تأخیر خاموش برای مدارهای کنترلی

مدار کنترل می‌تواند از تماس‌های باز زماندار یک رله زمانی تأخیر خاموش استفاده کند. طراحی مدار کنترل در شکل 3(a) نشان داده شده است.

فرآیند عمل: قاطع کلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و رله میانی KA، رله زمانی KT و تماس کننده KM3 همزمان تغذیه می‌شوند. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود و خود قفل را فراهم می‌کند. تماس باز زماندار KT فوراً بسته می‌شود، سیم پیچ تماس کننده KM1 تغذیه می‌شود و KM2 خاموش می‌شود، موتور به شکل ستاره شروع می‌کند.

از آنجا که KM1 تغذیه شده است، تماس بسته خود باز می‌شود و سیم پیچ KT خاموش می‌شود. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس باز زماندار KT باز می‌شود، سیم پیچ KM1 خاموش می‌شود. تماس بسته KM1 بسته می‌شود، سیم پیچ تماس کننده KM2 و رله زمانی KT تغذیه می‌شوند. تماس کمکی باز KM2 بسته می‌شود، خود قفل را فراهم می‌کند، در حالی که تماس بسته خود باز می‌شود، KM3 خاموش می‌شود، اتصال ستاره قطع می‌شود و به دلتا تغییر می‌کند. همزمان، تماس باز زماندار KT دوباره بسته می‌شود، سیم پیچ KM1 دوباره تغذیه می‌شود و موتور به طور عادی در شکل دلتا کار می‌کند. با فشار دادن دکمه توقف SB1، سیم پیچ KM1 خاموش می‌شود، مدار اصلی قطع می‌شود و موتور متوقف می‌شود.

3.3.2 استفاده از رله‌های زمانی تأخیر روشن برای مدارهای کنترلی

وقتی نوع رله زمانی محدود است، می‌توان از تماس‌های باز زماندار یک رله زمانی تأخیر روشن به جای تماس‌های باز زماندار یک رله زمانی تأخیر خاموش استفاده کرد. نمودار مدار کنترل موتور اصلاح شده با استفاده از JSZ3A-B در شکل 3(b) نشان داده شده است.

فرآیند عمل: قاطع کلی QS را ببندید، دکمه شروع SB2 را فشار دهید و رله میانی KA، رله زمانی KT، تماس کننده KM1 و KM3 همزمان تغذیه می‌شوند، در حالی که KM2 خاموش می‌شود. تماس کمکی باز KA بسته می‌شود، خود قفل را فراهم می‌کند و موتور به شکل ستاره شروع می‌کند. پس از گذشت زمان تأخیر تنظیم شده، تماس باز زماندار KT باز می‌شود، سیم پیچ KM1 خاموش می‌شود.

تماس بسته KM1 بسته می‌شود، سیم پیچ KM2 تغذیه می‌شود. تماس کمکی باز KM2 بسته می‌شود، خود قفل را فراهم می‌کند، در حالی که تماس بسته خود باز می‌شود، KM3 خاموش می‌شود، اتصال ستاره قطع می‌شود و به دلتا تغییر می‌کند. همزمان، تماس بسته KM3 بسته می‌شود، سیم پیچ KM1 دوباره تغذیه می‌شود و موتور به طور عادی در شکل دلتا کار می‌کند. با فشار دادن دکمه توقف SB1، سیم پیچ KM1 خاموش می‌شود، مدار اصلی قطع می‌شود و موتور متوقف می‌شود.

در طول کل فرآیند تغییر در هر دو مدار کنترل ذکر شده، تماس کننده اصلی KM1 خاموش می‌ماند و محافظت امنیتی موثری برای موتور فراهم می‌کند.

4. نتیجه‌گیری

این مقاله با استفاده از JSZ3A-B به عنوان مثال، کاربرد رله‌های زمانی تأخیر روشن بدون تماس‌های فوری در مدارهای کنترل شروع تأخیری، توقف تأخیری و شروع ستاره-دلتا موتور را ارائه می‌دهد. این مقاله راه‌حل‌های عملی برای طراحی مدار الکتریکی زمانی که انواع خاصی از رله‌های زمانی در دسترس نیستند، فراهم می‌کند.