Badania nad zastosowaniem czasownika JSZ3A - B w systemie sterowania silnikami

Czasowe relacje są powszechnie stosowanymi urządzeniami sterującymi w przemyśle. W zależności od ich charakterystyki czasowej można je podzielić na trzy typy: relacje z opóźnieniem włączenia, relacje z opóźnieniem wyłączenia i relacje kombinowane z opóźnieniem włączenia/wyłączenia. Spośród nich, relacje z opóźnieniem włączenia są najbardziej szeroko stosowane i łatwo dostępne na rynku. Jednak wiele relacji z opóźnieniem włączenia ma ograniczoną liczbę kontaktów i oferuje jedynie kontakty z opóźnieniem bez natychmiastowych, co stwarza nie wygodę dla projektowania obwodów sterujących elektrycznych wymagających natychmiastowych kontaktów.

Ponadto, podczas projektowania obwodów urządzenia, niedostępność konkretnego typu relacji często tworzy trudności dla inżynierów. Dlatego należy rozwiązać dwa kluczowe problemy: (1) Jak rozszerzyć zakres zastosowań relacji z opóźnieniem włączenia, które brakuje natychmiastowych kontaktów? (2) Czy relacje z opóźnieniem włączenia mogą być używane jako zamienniki relacji z opóźnieniem wyłączenia, gdy te ostatnie są niedostępne? Aby odpowiedzieć na te pytania, niniejszy artykuł przedstawia systematyczne badanie oparte na relacji czasowej JSZ3A-B, używając jako przykładów obwodów z opóźnionym startem, obwodów z opóźnionym zatrzymaniem i obwodów startowych gwiazda-trójkąt, dostarczając praktyczne referencje.

1. Zasada działania i typy relacji czasowych

Działanie relacji czasowych opiera się głównie na zasadach elektromagnetycznego przyciągania i zwalniania. Typowa relacja składa się z elektromagnesu z cewką i poruszającym się rdzeniem żelaznym. Gdy cewka jest zasilana, powstaje pole magnetyczne, które przyciąga poruszający się rdzeń, co prowadzi do zamknięcia lub otwarcia obwodu. Wymagane opóźnienie czasowe ustawia się poprzez regulację gałki lub suwaka na relacji.

2. Parametry relacji czasowej JSZ3A-B z opóźnieniem włączenia

Relacja czasowa JSZ3A-B charakteryzuje się kompaktnymi rozmiarami, niewielką wagą, wysoką integralnością strukturalną, szerokim zakresem ustawienia czasu, wysoką dokładnością ustawienia czasu, doskonałą niezawodnością i długim okresem użytkowania, co czyni ją odpowiednią dla automatycznych systemów sterowania maszynami i kompleksowym sprzętem. Oferuje wiele opcji znamionowego napięcia sterującego, wybieralnych z zakresu AC 12–380 V lub DC 12–220 V. Zakres ustawienia czasu obejmuje 1 s, 10 s, 60 s i 6 min, przełączany za pomocą przełącznika na panelu przednim. Relacja oferuje cztery zestawy kontaktów z opóźnieniem: dwa normalnie otwarte zamykające się po upływie czasu i dwa normalnie zamknięte otwierające się po upływie czasu. Dokładność ustawienia czasu wynosi ≤0,5%, a zakres temperatur roboczych to -5°C do +40°C.

Jako relacja z opóźnieniem włączenia, JSZ3A-B ma osiem terminali. Terminale 2 i 7 są podłączone do zasilania; kontakty 1-3 i 8-6 są zamykane z opóźnieniem (NO); kontakty 1-4 i 8-5 są otwierane z opóźnieniem (NC). Użytkownicy mogą wybrać odpowiednie kontakty do projektowania obwodów według potrzeb.

3. Zastosowania relacji czasowej JSZ3A-B z opóźnieniem włączenia

Relacje czasowe są szeroko stosowane w obwodach sterujących elektrycznych, które wymagają zadanego czasu pracy silników, w tym obwodów z opóźnionym startem, opóźnionym zatrzymaniem i obwodów startowych gwiazda-trójkąt.

3.1 Projektowanie obwodu sterującego z opóźnionym startem silnika

Obwód sterujący z opóźnionym startem silnika opiera się na obwodzie samoblokującym. Osiąga sterowanie silnikiem z opóźnieniem poprzez połączenie normalnie otwartego kontaktu z opóźnieniem relacji czasowej JSZ3A-B szeregowo z cewką kontaktora. Obwód sterujący pokazano na rysunku 1(a). Jak pokazano na rysunku 1(a), obwód sterujący zawiera cewkę relacji czasowej, normalny otwarty kontakt pomocniczy z opóźnieniem i natychmiastowy kontakt. Jednak relacja czasowa JSZ3A-B z opóźnieniem włączenia oferuje tylko kontakty z opóźnieniem i brakuje natychmiastowych. Podczas projektowania praktycznych obwodów, jeśli wystąpi podobny problem, można go rozwiązać dwoma następującymi metodami.

3.1.1 Metoda pierwsza

Pierwsza metoda jest najprostsza i najczęściej stosowana: korzystanie z normalnie otwartego kontaktu pomocniczego relacji pośredniej lub kontaktora, aby zapewnić ścieżkę samoblokowania silnika. Ta metoda jest łatwa do zrozumienia i wdrożenia dla początkujących. Konkretny diagram obwodu sterującego silnika pokazano na rysunku 1(b). Ponadto, zastąpienie relacji pośredniej KA w obwodzie sterującym innym kontaktorem KM również spełnia wymagania sterowania.

3.1.2 Metoda druga

Druga metoda używa normalnie otwartego kontaktu z opóźnieniem innej relacji czasowej JSZ3A-B, aby zapewnić ścieżkę samoblokowania. Jest to osiągnięte przez ustawienie jej opóźnienia czasowego na zero. Odpowiedni diagram obwodu sterującego silnika pokazano na rysunku 1(c).

Oprócz obwodów sterujących z opóźnionym startem, reprezentatywne są również obwody sterujące z opóźnionym zatrzymaniem silnika.

3.2 Projektowanie obwodu sterującego z opóźnionym zatrzymaniem silnika

Relacje z opóźnieniem wyłączenia działają tak, że ich kontakty działają natychmiast po zasilaniu cewki bez żadnego opóźnienia, ale zresetują się z opóźnieniem, gdy cewka zostanie odcięta. Ta cecha idealnie odpowiada wymaganiom sterowania z opóźnionym zatrzymaniem silnika. Dlatego, używając relacji z opóźnieniem wyłączenia, można dość łatwo zaprojektować obwód sterujący z opóźnionym zatrzymaniem silnika. Diagram obwodu sterującego pokazano na rysunku 2(a).

3.2.1 Relacja czasowa z opóźnieniem wyłączenia bez natychmiastowych kontaktów

Projekt obwodu pokazany na rysunku 2(a) jest dość łatwy do zrozumienia. Jednak w praktyce, jeśli relacja z opóźnieniem wyłączenia nie zawiera natychmiastowych kontaktów, można użyć relacji pośrednich lub normalnie otwartych kontaktów pomocniczych kontaktorów jako zamienników natychmiastowych kontaktów relacji czasowej. Modyfikowany diagram obwodu sterującego silnika pokazano na rysunku 2(b).

Proces działania: Zamknij główny przełącznik nożowy QS, naciśnij przycisk startu SB2, a relacja pośrednia KA i relacja czasowa KT zostaną zasilone. Normalnie otwarty kontakt pomocniczy KA zamknie się, osiągając samoblokowanie. Kontakt z opóźnieniem wyłączenia KT zamknie się natychmiast, zasilając kontaktor KM, pozwalając silnikowi pracować normalnie. Naciskając przycisk stopu SB1, zarówno KA, jak i KT zostaną odcięte. Po upływie ustawionego czasu opóźnienia, kontakt z opóźnieniem wyłączenia KT otworzy się, odłączając cewkę KM, powodując zatrzymanie silnika.

3.2.2 Używanie relacji czasowych z opóźnieniem włączenia zamiast relacji z opóźnieniem wyłączenia

Jeśli relacja z opóźnieniem wyłączenia jest niedostępna, czy można użyć relacji z opóźnieniem włączenia jako zamiennika? Biorąc za przykład relację czasową JSZ3A-B z opóźnieniem włączenia, można odpowiednio zmodyfikować diagram obwodu sterującego. Zmodyfikowany diagram obwodu sterującego silnika pokazano na rysunku 2(c).

Proces działania: Zamknij główny przełącznik nożowy QS, naciśnij przycisk startu SB2, a kontaktor KM zostanie zasilony. Normalnie otwarty kontakt pomocniczy KM zamknie się, osiągając samoblokowanie, pozwalając silnikowi pracować normalnie. Naciskając przycisk startu SB3, zasilisz relację pośrednią KA i relację czasową KT. Normalnie otwarty kontakt pomocniczy KA zamknie się, osiągając samoblokowanie. Po upływie ustawionego czasu opóźnienia, kontakt z opóźnieniem włączenia KT otworzy się, odłączając cewkę KM, zatrzymując silnik. Jednocześnie, kontakt samoblokujący KM1 otworzy się, odłączając zarówno relację czasową KT, jak i relację pośrednią KA.

Ta metoda umożliwia elastyczne rozwiązanie, gdy konkretny typ relacji czasowej jest niedostępny, zapewniając ciągłe działanie i niezawodność w obwodach sterujących silnikami.

3.3 Projektowanie obwodu sterującego startem gwiazda-trójkąt silnika

W produkcji przemysłowej i rolniczej, aby zmniejszyć wpływ startu silnika na napięcie sieci i inne urządzenia, dla silników o większej mocy, które normalnie działają z trójfazowymi wirowymi zwojami połączonymi w konfiguracji trójkąta, można użyć startu z obniżonym napięciem w konfiguracji gwiazda-trójkąt, aby ograniczyć prąd startowy. Podczas startu, silnik jest początkowo połączony w konfiguracji gwiazda. Gdy prędkość silnika osiągnie określoną wartość, relacja czasowa aktywuje się, przełączając połączenie do trójkąta dla normalnej pracy.

3.3.1 Używanie relacji czasowych z opóźnieniem wyłączenia do obwodów sterujących

Obwód sterujący może wykorzystać kontakty z opóźnieniem wyłączenia relacji czasowej z opóźnieniem wyłączenia. Projekt obwodu sterującego pokazano na rysunku 3(a).

Proces działania: Zamknij główny przełącznik nożowy QS, naciśnij przycisk startu SB2, a relacja pośrednia KA, relacja czasowa KT i kontaktor KM3 zostaną jednocześnie zasilone. Normalnie otwarty kontakt pomocniczy KA zamknie się, osiągając samoblokowanie. Kontakt z opóźnieniem wyłączenia KT zamknie się natychmiast, zasilając cewkę kontaktora KM1 i odłączając KM2, rozpoczynając pracę silnika w konfiguracji gwiazda.

Ponieważ KM1 jest zasilony, jego normalnie zamknięty kontakt otworzy się, odłączając cewkę KT. Po upływie ustawionego czasu opóźnienia, kontakt z opóźnieniem wyłączenia KT otworzy się, odłączając cewkę KM1. Normalnie zamknięty kontakt KM1 zamknie się, zasilając cewki kontaktora KM2 i relacji czasowej KT. Normalnie otwarty kontakt KM2 zamknie się, osiągając samoblokowanie, podczas gdy jego normalnie zamknięty kontakt otworzy się, odłączając KM3, odłączając połączenie gwiazda i przełączając do konfiguracji trójkąta. Jednocześnie, kontakt z opóźnieniem wyłączenia KT ponownie zamknie się, zasilając cewkę KM1, pozwalając silnikowi pracować normalnie w konfiguracji trójkąta. Naciskając przycisk stopu SB1, odłączysz cewkę KM1, odłączając główny obwód i zatrzymując silnik.

3.3.2 Używanie relacji czasowych z opóźnieniem włączenia do obwodów sterujących

Gdy typ relacji czasowej jest ograniczony, kontakty z opóźnieniem wyłączenia relacji z opóźnieniem włączenia mogą zastąpić kontakty z opóźnieniem wyłączenia relacji z opóźnieniem wyłączenia. Zmodyfikowany diagram obwodu sterującego silnika przy użyciu JSZ3A-B pokazano na rysunku 3(b).

Proces działania: Zamknij główny przełącznik nożowy QS, naciśnij przycisk startu SB2, a relacja pośrednia KA, relacja czasowa KT, kontaktory KM1 i KM3 zostaną jednocześnie zasilone, podczas gdy KM2 będzie odcięty. Normalnie otwarty kontakt pomocniczy KA zamknie się, osiągając samoblokowanie, rozpoczynając pracę silnika w konfiguracji gwiazda. Po upływie ustawionego czasu opóźnienia, kontakt z opóźnieniem wyłączenia KT otworzy się, odłączając cewkę KM1.

Normalnie zamknięty kontakt KM1 zamknie się, zasilając cewkę KM2. Normalnie otwarty kontakt KM2 zamknie się, osiągając samoblokowanie, podczas gdy jego normalnie zamknięty kontakt otworzy się, odłączając KM3, odłączając połączenie gwiazda i przełączając do konfiguracji trójkąta. Jednocześnie, normalnie zamknięty kontakt KM3 zamknie się, zasilając cewkę KM1, pozwalając silnikowi pracować normalnie w konfiguracji trójkąta. Naciskając przycisk stopu SB1, odłączysz cewkę KM1, odłączając główny obwód i zatrzymując silnik.

Przez cały proces przełączania w obu wspomnianych obwodach sterujących, główny kontaktor KM1 pozostaje odcięty, zapewniając skuteczną ochronę bezpieczeństwa dla silnika.

4. Podsumowanie

Niniejszy artykuł, biorąc za przykład JSZ3A-B, prezentuje zastosowanie relacji czasowych z opóźnieniem włączenia bez natychmiastowych kontaktów w obwodach sterujących z opóźnionym startem, z opóźnionym zatrzymaniem i startowych gwiazda-trójkąt. Dostarcza praktyczne rozwiązania dla projektowania obwodów elektrycznych, gdy konkretny typ relacji czasowej jest niedostępny.