JSZ3A-B-aikarelin soveltumisesta moottorien ohjausjärjestelmiin

Aikarelayit ovat yleisesti käytettyjä teollisuuden hallintolaitteita. Niiden aikominaisuuksien perusteella ne voidaan luokitella kolmeen tyyppiin: viiveaikarelayit, poisviiveaikarelayit ja yhdistelmäviiveaikarelayit. Näistä viiveaikarelayit ovat kaikkein laajimmin käytettyjä ja helposti saatavilla markkinoilla. Monet viiveaikarelayit kuitenkin tarjoavat rajallisen määrän kontakteja ja vain aikaviiväykseen liittyviä kontakteja ilman välittömiä kontakteja, mikä aiheuttaa ongelmia sähköisten hallintopien suunnittelussa, jossa vaaditaan välittömiä vastaamiskehotteita.

Lisäksi laitepiirien suunnittelun aikana tietyntyyppisen aikarelayin saatavuuden puute usein aiheuttaa insinööreille vaikeuksia. Siksi on ratkaistava kaksi keskeistä kysymystä: (1) Miten viiveaikarelayiden, joilla ei ole välittömiä kontakteja, soveltamisala voidaan laajentaa? (2) Voivatko viiveaikarelayit toimia poisviiveaikarelayiden sijasta, jos näitä ei ole saatavilla? Nämä kysymykset osoittavat, että tässä artikkelissa esitetään systemaattinen tutkimus JSZ3A-B-aikarelayin pohjalta, käyttäen esimerkkeinä viivealoituspiirejä, viivepoisto -piirejä ja tähden-deltan aloituspiirejä, tarjoten käytännön viitteitä.

1. Aikarelayiden toimintaperiaate ja tyypit

Aikarelayt toimivat pääasiassa sähkömagneettisen vetovoiman ja vapautumisen periaatteiden mukaan. Tyypillinen relay koostuu sähkömagneettista kehää ja pyörivää rautaydin pistettä. Kun kehä saadaan virtaamaan, se tuottaa magneettikentän, joka vetää pyörivää ydin pistettä, jolloin suljetaan tai avataan piiri. Tarvittava aikaviive asetetaan säätämällä kytkintä tai mittaria relaissa.

2. JSZ3A-B-viiveaikarelayin parametrit

JSZ3A-B-aikarelay on kompakti, kevyt, rakenteellisesti vahva, laaja aikajakso, korkea aikatarkkuus, erinomainen luotettavuus ja pitkä käyttöikä, mikä tekee siitä sopivan automaattihallintajärjestelmille konepajoissa ja integroituissa laitteissa. Se tarjoaa useita valittavia ohjausjännitteitä, AC 12–380 V tai DC 12–220 V. Aikajakso sisältää 1 s, 10 s, 60 s ja 6 min, jotka voidaan vaihtaa etupaneelilla olevalla valitsinkytkentällä. Relay tarjoaa neljä aikaviivästyksen kontaktiparvea: kaksi normaalisti aukista aikaviivästyksen suljetta kontakttia ja kaksi normaalisti suljettua aikaviivästyksen avautuvaa kontakttia. Aikatarkkuus on ≤0,5 %, ja toimintalämpötila-alue on -5 °C +40 °C.

Viiveaikarelayina JSZ3A-B:lla on kahdeksan polttoainetta. Polttoainekset 2 ja 7 yhdistetään sähkölähteeseen; kontaktit 1–3 ja 8–6 ovat aikaviivästyksen suljetut (NO); kontaktit 1–4 ja 8–5 ovat aikaviivästyksen avautuvat (NC). Käyttäjät voivat valita sopivat kontakit piirisuunnitteluun tarpeidensa mukaan.

3. JSZ3A-B-viiveaikarelayn sovellukset

Aikarelayit ovat laajasti käytettyjä sähköisissä hallintopiireissä, jotka vaativat aikaviivästyksen moottoritoimintoja, mukaan lukien viivealoitus, viivepoisto ja tähden-deltan aloituspiirit.

3.1 Moottorin viivealoituspiirin suunnittelu

Moottorin viivealoituspiiri perustuu itsekiinnityspiiriin (latching-piiriin). Se saavuttaa aikaviivästyksen moottorin hallinnassa yhdistämällä JSZ3A-B-aikarelayin normaalisti aukista aikaviivästyksen kontaktin sarjana kontaktorin kehaan. Hallintapiiri on kuvattu kuvassa 1(a). Kuten kuvassa 1(a) nähdään, hallintapiiri sisältää aikarelayin kehän, aikaviivästyksen normaalisti aukista apukontaktin ja välittömän (välittömän) kontakin. JSZ3A-B-viiveaikarelay kuitenkin tarjoaa vain aikaviivästyksen kontakteja eikä välittömiä kontakteja. Kun suunnitellaan käytännöllisiä piirejä, jos tulee vastaan samankaltainen ongelma, seuraavia kahta menetelmää voidaan käyttää sen ratkaisemiseen.

3.1.1 Menetelmä yksi

Ensimmäinen menetelmä on yksinkertaisin ja yleisin: käyttämällä välirelayin tai kontaktorin normaalisti aukista apukontaktia tarjotaan moottorin itsekiinnityspolku. Tämä menetelmä on helppo ymmärtää ja toteuttaa aloittelijoille. Tarkempi moottorin hallintapiirikaavio on kuvassa 1(b). Lisäksi välirelayin KA:n korvaaminen toisella kontaktorilla KM:llä hallintapiirissä voi myös täyttää hallintovaatimukset.

3.1.2 Menetelmä kaksi

Toinen menetelmä käyttää toisen JSZ3A-B-viiveaikarelayin normaalisti aukista aikaviivästyksen kontakttia tarjotakseen itsekiinnityspolun. Tämä saavutetaan asettamalla sen aikaviive nollaksi. Vastaava moottorin hallintapiirikaavio on kuvassa 1(c).

Viivealoituspiirejen lisäksi viivepoistomoottorin hallintapiirit ovat myös edustavia.

3.2 Moottorin viivepoisto -piirin suunnittelu

Poisviiveaikarelayt toimivat siten, että niiden kontakit toimivat välittömästi kehan virrannoinnin jälkeen ilman mitään viivettä, mutta ne palautuvat viiveellä, kun kehaa irrotetaan. Tämä ominaisuus vastaa täydellisesti viivepoistomoottorin hallintovaatimuksia. Siksi poisviiveaikarelayiden käyttö mahdollistaa suhteellisen yksinkertaisen moottorin viivepoisto -hallintapiirin suunnittelun. Hallintapiirikaavio on kuvassa 2(a).

3.2.1 Poisviiveaikarelay ilman välittömiä kontakteja

Kuvassa 2(a) esitetty piirisuunnittelu on melko helppo ymmärtää. Käytännössä kuitenkin, jos poisviiveaikarelayssa ei ole välittömiä kontakteja, välirelayin tai kontaktorin normaalisti aukista apukontakteja voidaan käyttää aikarelayin välittömien kontakteiden sijaan. Muokattu moottorin hallintapiirikaavio on kuvassa 2(b).

Toimintaprosessi: Sulje pääpiirin veitsesulake QS, paina käynnistyspainiketta SB2, ja välirelay KA ja aikarelay KT virrannoidaan. KA:n normaalisti aukista apukontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys. KT:n aikaviivästyksen suljettu kontakti sulkeutuu välittömästi, virrannoidaan kontaktori KM, joka sallii moottorin toimia normaalisti. Painamalla pysäytyspainiketta SB1 molemmat KA ja KT irrotetaan. Kun asetettu viiveaika on kulunut, KT:n aikaviivästyksen suljettu kontakti avautuu, irrottaa KM:n kehän, mikä lopettaa moottorin toiminnan.

3.2.2 Viiveaikarelayiden käyttö poisviiveaikarelayiden sijasta

Jos poisviiveaikarelay ei ole saatavilla, voidaanko viiveaikarelay käyttää sen sijaan? Ottaen esimerkiksi JSZ3A-B-viiveaikarelayn, hallintapiirikaavion voidaan muokata vastaavasti. Muokattu moottorin hallintapiirikaavio on kuvassa 2(c).

Toimintaprosessi: Sulje pääpiirin veitsesulake QS, paina käynnistyspainiketta SB2, ja kontaktori KM virrannoidaan. KM:n normaalisti aukista apukontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys, joka sallii moottorin toimia normaalisti. Painamalla käynnistyspainiketta SB3 virrannoidaan välirelay KA ja aikarelay KT. KA:n normaalisti aukista apukontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys. Kun asetettu viiveaika on kulunut, KT:n aikaviivästyksen avautuva kontakti avautuu, irrottaa KM:n kehän, lopettaa moottorin toiminnan. Samanaikaisesti KM1:n itsekiinnityskontakti avautuu, irrottaa sekä aikarelayn KT että välirelayin KA.

Tämä lähestymistapa mahdollistaa joustavan ratkaisun, kun tiettyjä aikarelaytyyppejä ei ole saatavilla, varmistamalla jatkuvan toiminnan ja luotettavuuden moottorin hallintapiireissä.

3.3 Moottorin tähden-deltan aloituspiirin suunnittelu

Teollisuudessa ja maataloudessa moottorin käynnistyksen vaikutusta sähköjännitteeseen ja muihin laitteisiin voidaan vähentää käyttämällä tähden-deltan alennettua jännitteä käynnistämiseen suurempien kapasiteettien moottoreissa, jotka normaalisti toimivat deltamuodossa. Käynnistyksessä moottori yhdistetään ensin tähdenmuotoon. Kun moottorin nopeus saavuttaa tietyn arvon, aikarelay aktivoituu, vaihtaa yhdistämisen deltamuotoon normaaliin toimintaan.

3.3.1 Poisviiveaikarelayiden käyttö hallintapiireissä

Hallintapiiri voi käyttää poisviiveaikarelayin aikaviivästyksen suljettuja kontakteja. Hallintapiirin suunnittelu on kuvassa 3(a).

Toimintaprosessi: Sulje pääpiirin veitsesulake QS, paina käynnistyspainiketta SB2, ja välirelay KA, aikarelay KT ja kontaktori KM3 virrannoidaan samanaikaisesti. KA:n normaalisti aukista apukontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys. KT:n aikaviivästyksen suljettu kontakti sulkeutuu välittömästi, virrannoidaan kontaktori KM1 ja irrotetaan KM2, jolloin moottori käynnistyy tähdenmuodossa.

Koska KM1 on virrannoidun, sen normaalisti suljettu kontakti avautuu, irrottaa KT:n kehän. Kun asetettu viiveaika on kulunut, KT:n aikaviivästyksen suljettu kontakti avautuu, irrottaa KM1:n kehän. KM1:n normaalisti suljettu kontakti sulkeutuu, virrannoidaan kontaktori KM2 ja aikarelay KT. KM2:n normaalisti aukista kontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys, samanaikaisesti sen normaalisti suljettu kontakti avautuu, irrottaa KM3, katkaisee tähdenyhdistämisen ja vaihtaa deltamuotoon. Samanaikaisesti KT:n aikaviivästyksen suljettu kontakti sulkeutuu uudelleen, virrannoidaan KM1:n kehän, jotta moottori voi toimia normaalisti deltamuodossa. Painamalla pysäytyspainiketta SB1 irrotetaan KM1:n kehän, katkaisee pääpiirin, ja lopettaa moottorin toiminnan.

3.3.2 Viiveaikarelayiden käyttö hallintapiireissä

Kun aikarelaytyyppi on rajoitettu, viiveaikarelayin aikaviivästyksen suljetut kontaktit voivat korvata poisviiveaikarelayin aikaviivästyksen suljetut kontaktit. Muokattu moottorin hallintapiirikaavio JSZ3A-B:n avulla on kuvassa 3(b).

Toimintaprosessi: Sulje pääpiirin veitsesulake QS, paina käynnistyspainiketta SB2, ja välirelay KA, aikarelay KT, kontaktori KM1 ja KM3 virrannoidaan samanaikaisesti, samalla KM2 irrotetaan. KA:n normaalisti aukista apukontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys, joka aloittaa moottorin toiminnan tähdenmuodossa. Kun asetettu viiveaika on kulunut, KT:n aikaviivästyksen suljettu kontakti avautuu, irrottaa KM1:n kehän.

KM1:n normaalisti suljettu kontakti sulkeutuu, virrannoidaan KM2:n kehän. KM2:n normaalisti aukista kontakti sulkeutuu, saavutetaan itsekiinnitys, samanaikaisesti sen normaalisti suljettu kontakti avautuu, irrottaa KM3, katkaisee tähdenyhdistämisen ja vaihtaa deltamuotoon. Samanaikaisesti KM3:n normaalisti suljettu kontakti sulkeutuu, virrannoidaan KM1:n kehän, jotta moottori voi toimia normaalisti deltamuodossa. Painamalla pysäytyspainiketta SB1 irrotetaan KM1:n kehän, katkaisee pääpiirin, ja lopettaa moottorin toiminnan.

Koko vaihtoprosessissa molemmissa mainituissa hallintapiireissä pääkontaktori KM1 pysyy irrottuneena, tarjoten tehokasta turvallisuussuojaa moottorille.

4. Johtopäätös

Tässä artikkelissa, käyttäen JSZ3A-B:ta esimerkkinä, esitetään viiveaikarelayiden, joilla ei ole välittömiä kontakteja, soveltaminen moottorin viivealoituspiireissä, viivepoisto -piireissä ja tähden-deltan aloituspiireissä. Se tarjoaa käytännön ratkaisuja sähköpiirien suunnitteluun, kun tiettyjä aikarelaytyyppejä ei ole saatavilla.