การวิจัยเกี่ยวกับการใช้งานรีเลย์เวลา JSZ3A - B ในระบบควบคุมมอเตอร์

รีเลย์เวลาเป็นอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ตามลักษณะการจับเวลา สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: รีเลย์หน่วงเวลาเปิด, รีเลย์หน่วงเวลาปิด, และรีเลย์หน่วงเวลาเปิด-ปิดรวมกัน ซึ่งในนี้ รีเลย์หน่วงเวลาเปิดเป็นที่นิยมและหาได้ง่ายในตลาด แต่รีเลย์หน่วงเวลาเปิดส่วนใหญ่มีคอนแทคจำนวนจำกัดและให้เฉพาะคอนแทคหน่วงเวลาเท่านั้น ไม่มีคอนแทคทันที ทำให้เกิดความไม่สะดวกในการออกแบบวงจรควบคุมไฟฟ้าที่ต้องการคอนแทคตอบสนองทันที

นอกจากนี้ ในระหว่างการออกแบบวงจรเครื่องจักร การขาดแคลนรีเลย์ประเภทเฉพาะบางครั้งอาจสร้างความยากลำบากให้กับวิศวกร ดังนั้น มีสองประเด็นหลักที่ต้องแก้ไข: (1) วิธีการขยายขอบเขตการใช้งานของรีเลย์หน่วงเวลาเปิดที่ขาดแคลนคอนแทคทันที? (2) รีเลย์หน่วงเวลาเปิดสามารถใช้แทนรีเลย์หน่วงเวลาปิดเมื่อรีเลย์หน่วงเวลาปิดไม่สามารถหาได้หรือไม่? เพื่อแก้ไขคำถามเหล่านี้ บทความนี้นำเสนอการศึกษาอย่างเป็นระบบโดยใช้รีเลย์ JSZ3A-B เป็นตัวอย่าง โดยใช้วงจรเริ่มทำงานหน่วงเวลา, วงจรหยุดทำงานหน่วงเวลา, และวงจรเริ่มทำงานแบบดาว-สามเหลี่ยม ให้ข้อมูลปฏิบัติที่เป็นประโยชน์

1. หลักการทำงานและประเภทของรีเลย์เวลา

การทำงานของรีเลย์เวลานั้นขึ้นอยู่กับหลักการดึงดูดและปล่อยแม่เหล็ก เรเลย์ทั่วไปประกอบด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีขดลวดและแกนเหล็กที่เคลื่อนไหว เมื่อขดลวดได้รับกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจะดึงดูดแกนเหล็กที่เคลื่อนไหว ทำให้วงจรเปิดหรือปิด ระยะเวลาหน่วงเวลาที่ต้องการสามารถตั้งค่าโดยการปรับปุ่มหรือดิアルบนรีเลย์

2. พารามิเตอร์ของรีเลย์หน่วงเวลาเปิด JSZ3A-B

รีเลย์ JSZ3A-B มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา โครงสร้างแข็งแรง ช่วงเวลาตั้งค่ากว้าง ความแม่นยำในการจับเวลาสูง ความเชื่อถือได้ดี และอายุการใช้งานยาวนาน ทำให้เหมาะสมสำหรับระบบควบคุมอัตโนมัติในเครื่องจักรกลและอุปกรณ์รวม มีตัวเลือกแรงดันควบคุมกำหนดค่าได้หลายระดับ ตั้งแต่ AC 12–380 V หรือ DC 12–220 V ช่วงเวลาตั้งค่ารวมถึง 1 วินาที, 10 วินาที, 60 วินาที, และ 6 นาที สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยสวิตช์เลือกบนแผงหน้าปัด รีเลย์ให้คอนแทคหน่วงเวลาสี่ชุด: คอนแทคเปิดหน่วงเวลาปิดสองชุด และคอนแทคปิดหน่วงเวลาเปิดสองชุด ความแม่นยำในการจับเวลา ≤0.5% และช่วงอุณหภูมิการทำงานคือ -5°C ถึง +40°C

ในฐานะรีเลย์หน่วงเวลาเปิด JSZ3A-B มีเทอร์มินอลแปดจุด เทอร์มินอล 2 และ 7 เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ; คอนแทค 1–3 และ 8–6 เป็นคอนแทคหน่วงเวลาปิด (NO); คอนแทค 1–4 และ 8–5 เป็นคอนแทคหน่วงเวลาเปิด (NC) ผู้ใช้สามารถเลือกคอนแทคที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบวงจรตามความต้องการ

3. การประยุกต์ใช้รีเลย์หน่วงเวลาเปิด JSZ3A-B

รีเลย์เวลายังใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรควบคุมไฟฟ้าที่ต้องการการทำงานของมอเตอร์ที่มีการหน่วงเวลา รวมถึงวงจรเริ่มทำงานหน่วงเวลา, วงจรหยุดทำงานหน่วงเวลา, และวงจรเริ่มทำงานแบบดาว-สามเหลี่ยม

3.1 การออกแบบวงจรควบคุมมอเตอร์เริ่มทำงานหน่วงเวลา

วงจรควบคุมมอเตอร์เริ่มทำงานหน่วงเวลานั้นอาศัยวงจรล็อกตนเอง (latching circuit) ทำให้สามารถควบคุมมอเตอร์ด้วยการหน่วงเวลาโดยการเชื่อมต่อคอนแทคหน่วงเวลาเปิดของรีเลย์ JSZ3A-B แบบอนุกรมกับขดลวดคอนแทคเตอร์ วงจรควบคุมแสดงในภาพที่ 1(a) ตามที่แสดงในภาพที่ 1(a) วงจรควบคุมประกอบด้วยขดลวดรีเลย์, คอนแทคหน่วงเวลาเปิดเสริม, และคอนแทคทันที แต่รีเลย์หน่วงเวลาเปิด JSZ3A-B ให้เฉพาะคอนแทคหน่วงเวลาและไม่มีคอนแทคทันที ในการออกแบบวงจรจริง หากเกิดปัญหาคล้ายๆ กัน สามารถใช้วิธีต่อไปนี้เพื่อแก้ไข

3.1.1 วิธีที่หนึ่ง

วิธีแรกคือวิธีที่ง่ายและใช้กันมากที่สุด: ใช้คอนแทคเสริมเปิดของรีเลย์กลางหรือคอนแทคเตอร์เพื่อให้ทางล็อกตนเองของมอเตอร์ วิธีนี้ง่ายต่อการทำความเข้าใจและการนำไปใช้สำหรับผู้เริ่มต้น แผนภาพวงจรควบคุมมอเตอร์เฉพาะแสดงในภาพที่ 1(b) นอกจากนี้ การแทนที่รีเลย์เสริม KA ในวงจรควบคุมด้วยคอนแทคเตอร์ KM อีกตัวหนึ่งก็สามารถตอบสนองความต้องการควบคุมได้เช่นกัน

3.1.2 วิธีที่สอง

วิธีที่สองใช้คอนแทคหน่วงเวลาเปิดของรีเลย์หน่วงเวลาเปิด JSZ3A-B อีกตัวหนึ่งเพื่อให้ทางล็อกตนเอง ทำได้โดยการตั้งค่าหน่วงเวลาเป็นศูนย์ แผนภาพวงจรควบคุมมอเตอร์ที่สอดคล้องแสดงในภาพที่ 1(c)

นอกจากวงจรเริ่มทำงานหน่วงเวลาแล้ว วงจรหยุดทำงานหน่วงเวลามอเตอร์ยังเป็นตัวอย่างที่สำคัญ

3.2 การออกแบบวงจรควบคุมมอเตอร์หยุดทำงานหน่วงเวลา

รีเลย์หน่วงเวลาปิดทำงานโดยที่คอนแทคจะทำงานทันทีเมื่อขดลวดได้รับกระแสไฟฟ้า แต่จะรีเซ็ตด้วยการหน่วงเวลาเมื่อขดลวดถูกตัดกระแส ลักษณะนี้สอดคล้องกับความต้องการของการควบคุมมอเตอร์หยุดทำงานหน่วงเวลา ดังนั้น การใช้รีเลย์หน่วงเวลาปิดทำให้การออกแบบวงจรควบคุมมอเตอร์หยุดทำงานหน่วงเวลายุ่งยากน้อยลง แผนภาพวงจรควบคุมแสดงในภาพที่ 2(a)

3.2.1 รีเลย์หน่วงเวลาปิดที่ไม่มีคอนแทคทันที

การออกแบบวงจรที่แสดงในภาพที่ 2(a) ค่อนข้างเข้าใจง่าย แต่ในการใช้งานจริง ถ้ารีเลย์หน่วงเวลาปิดไม่มีคอนแทคทันที สามารถใช้รีเลย์เสริมหรือคอนแทคเสริมเปิดของคอนแทคเตอร์แทนคอนแทคทันทีของรีเลย์เวลา แผนภาพวงจรควบคุมมอเตอร์ที่แก้ไขแสดงในภาพที่ 2(b)

กระบวนการการทำงาน: ปิดสวิตช์มีด QS กดปุ่มเริ่ม SB2 และรีเลย์เสริม KA และรีเลย์เวลา KT จะได้รับกระแสไฟฟ้า คอนแทคเสริมเปิดของ KA ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง คอนแทคหน่วงเวลาปิดของ KT ปิดทันที ทำให้คอนแทคเตอร์ KM ได้รับกระแสไฟฟ้า ทำให้มอเตอร์ทำงานปกติ เมื่อกดปุ่มหยุด SB1 ทั้ง KA และ KT จะถูกตัดกระแส หลังจากเวลาหน่วงที่ตั้งไว้หมดลง คอนแทคหน่วงเวลาปิดของ KT จะเปิด ทำให้ขดลวด KM ถูกตัดกระแส ทำให้มอเตอร์หยุด

3.2.2 การใช้รีเลย์หน่วงเวลาเปิดแทนรีเลย์หน่วงเวลาปิด

หากไม่มีรีเลย์หน่วงเวลาปิด สามารถใช้รีเลย์หน่วงเวลาเปิดแทนได้หรือไม่? โดยใช้รีเลย์หน่วงเวลาเปิด JSZ3A-B เป็นตัวอย่าง สามารถแก้ไขแผนภาพวงจรควบคุมได้ แผนภาพวงจรควบคุมมอเตอร์ที่แก้ไขแสดงในภาพที่ 2(c)

กระบวนการการทำงาน: ปิดสวิตช์มีด QS กดปุ่มเริ่ม SB2 และคอนแทคเตอร์ KM จะได้รับกระแสไฟฟ้า คอนแทคเสริมเปิดของ KM ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง ทำให้มอเตอร์ทำงานปกติ กดปุ่มเริ่ม SB3 ทำให้รีเลย์เสริม KA และรีเลย์เวลา KT ได้รับกระแสไฟฟ้า คอนแทคเสริมเปิดของ KA ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง หลังจากเวลาหน่วงที่ตั้งไว้หมดลง คอนแทคหน่วงเวลาเปิดของ KT จะเปิด ทำให้ขดลวด KM ถูกตัดกระแส ทำให้มอเตอร์หยุด ขณะเดียวกัน คอนแทคล็อกตนเองของ KM1 จะเปิด ทำให้รีเลย์เวลา KT และรีเลย์เสริม KA ถูกตัดกระแส

วิธีการนี้ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาเมื่อรีเลย์เวลาประเภทเฉพาะไม่มีอยู่ ทำให้วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานต่อเนื่องและเชื่อถือได้

3.3 การออกแบบวงจรควบคุมมอเตอร์เริ่มทำงานแบบดาว-สามเหลี่ยม

ในการผลิตอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม เพื่อลดผลกระทบจากการเริ่มทำงานของมอเตอร์ต่อแรงดันไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่น ๆ สำหรับมอเตอร์ที่มีกำลังมากที่ทำงานปกติในรูปแบบสามเหลี่ยม สามารถใช้วิธีเริ่มทำงานแบบดาว-สามเหลี่ยมเพื่อลดแรงดันเริ่มทำงาน เมื่อเริ่มทำงาน มอเตอร์จะเชื่อมต่อในรูปแบบดาว เมื่อความเร็วมอเตอร์ถึงค่าที่กำหนด รีเลย์เวลาจะทำงาน ทำให้การเชื่อมต่อเปลี่ยนเป็นสามเหลี่ยมสำหรับการทำงานปกติ

3.3.1 การใช้รีเลย์หน่วงเวลาปิดในการควบคุมวงจร

วงจรควบคุมสามารถใช้คอนแทคหน่วงเวลาปิดของรีเลย์หน่วงเวลาปิด การออกแบบวงจรควบคุมแสดงในภาพที่ 3(a)

กระบวนการการทำงาน: ปิดสวิตช์มีด QS กดปุ่มเริ่ม SB2 และรีเลย์เสริม KA, รีเลย์เวลา KT, และคอนแทคเตอร์ KM3 จะได้รับกระแสไฟฟ้าพร้อมกัน คอนแทคเสริมเปิดของ KA ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง คอนแทคหน่วงเวลาปิดของ KT ปิดทันที ทำให้ขดลวดคอนแทคเตอร์ KM1 ได้รับกระแสไฟฟ้าและ KM2 ถูกตัดกระแส ทำให้มอเตอร์เริ่มทำงานในรูปแบบดาว

เนื่องจาก KM1 ได้รับกระแสไฟฟ้า คอนแทคปิดของ KM1 จะเปิด ทำให้ขดลวด KT ถูกตัดกระแส หลังจากเวลาหน่วงที่ตั้งไว้หมดลง คอนแทคหน่วงเวลาปิดของ KT จะเปิด ทำให้ขดลวด KM1 ถูกตัดกระแส คอนแทคปิดของ KM1 จะปิด ทำให้ขดลวดคอนแทคเตอร์ KM2 และรีเลย์เวลา KT ได้รับกระแสไฟฟ้า คอนแทคเสริมเปิดของ KM2 ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง ในขณะเดียวกัน คอนแทคปิดของ KM2 จะเปิด ทำให้ KM3 ถูกตัดกระแส ทำให้การเชื่อมต่อแบบดาวถูกตัดและเปลี่ยนเป็นรูปแบบสามเหลี่ยม คอนแทคหน่วงเวลาปิดของ KT จะปิดอีกครั้ง ทำให้ขดลวด KM1 ได้รับกระแสไฟฟ้า ทำให้มอเตอร์ทำงานปกติในรูปแบบสามเหลี่ยม กดปุ่มหยุด SB1 ทำให้ขดลวด KM1 ถูกตัดกระแส ทำให้วงจรหลักถูกตัด ทำให้มอเตอร์หยุด

3.3.2 การใช้รีเลย์หน่วงเวลาเปิดในการควบคุมวงจร

เมื่อรีเลย์เวลาประเภทจำกัด คอนแทคหน่วงเวลาปิดของรีเลย์หน่วงเวลาเปิดสามารถแทนที่คอนแทคหน่วงเวลาปิดของรีเลย์หน่วงเวลาปิดได้ แผนภาพวงจรควบคุมมอเตอร์ที่แก้ไขโดยใช้ JSZ3A-B แสดงในภาพที่ 3(b)

กระบวนการการทำงาน: ปิดสวิตช์มีด QS กดปุ่มเริ่ม SB2 และรีเลย์เสริม KA, รีเลย์เวลา KT, คอนแทคเตอร์ KM1, และ KM3 จะได้รับกระแสไฟฟ้าพร้อมกัน ในขณะที่ KM2 ถูกตัดกระแส คอนแทคเสริมเปิดของ KA ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง ทำให้มอเตอร์เริ่มทำงานในรูปแบบดาว หลังจากเวลาหน่วงที่ตั้งไว้หมดลง คอนแทคหน่วงเวลาปิดของ KT จะเปิด ทำให้ขดลวด KM1 ถูกตัดกระแส

คอนแทคปิดของ KM1 จะปิด ทำให้ขดลวด KM2 ได้รับกระแสไฟฟ้า คอนแทคเสริมเปิดของ KM2 ปิด ทำให้เกิดการล็อกตนเอง ในขณะเดียวกัน คอนแทคปิดของ KM2 จะเปิด ทำให้ KM3 ถูกตัดกระแส ทำให้การเชื่อมต่อแบบดาวถูกตัดและเปลี่ยนเป็นรูปแบบสามเหลี่ยม คอนแทคปิดของ KM3 จะปิด ทำให้ขดลวด KM1 ได้รับกระแสไฟฟ้า ทำให้มอเตอร์ทำงานปกติในรูปแบบสามเหลี่ยม กดปุ่มหยุด SB1 ทำให้ขดลวด KM1 ถูกตัดกระแส ทำให้วงจรหลักถูกตัด ทำให้มอเตอร์หยุด

ตลอดกระบวนการเปลี่ยนแปลงในวงจรควบคุมทั้งสองวงจรที่กล่าวถึง คอนแทคเตอร์หลัก KM1 จะถูกตัดกระแส ทำให้มีการป้องกันความปลอดภัยอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับมอเตอร์

4. สรุป

บทความนี้ใช้ JSZ3A-B เป็นตัวอย่าง นำเสนอการประยุกต์ใช้รีเลย์หน่วงเวลาเปิดที่ไม่มีคอนแทคทันทีในวงจรควบคุมมอเตอร์เริ่มทำงานหน่วงเวลา, วงจรหยุดทำงานหน่วงเวลา, และวงจรเริ่มทำงานแบบดาว-สามเหลี่ยม ให้แนวทางปฏิบัติที่เป็นประโยชน์ในการออกแบบวงจรไฟฟ้าเมื่อรีเลย์เวลาประเภทเฉพาะไม่มีอยู่