Výkonové regulátory: účel, zařízení, technické vlastnosti
Regulátor je ovládací zařízení určené ke spouštění, zastavování, regulaci rychlosti otáčení a zpětnému chodu elektromotorů. Kontaktní ovladače jsou zahrnuty přímo v dodavatelském řetězci elektromotorů s napětím do 600 V.
Podle umístění kontaktních částí se rozlišují ovladače s posuvnými kontakty a typ vačky. Ovladače pro posuvné kontakty se zase dělí na bubnové a ploché (druhé se používají zřídka).
Hřídel ovladače lze otáčet ručně nebo pomocí pohonu nebo samostatného elektromotoru. Pevné kontakty (prsty) jsou umístěny v krytu přístroje kolem hřídele s kontakty a jsou od ní izolovány. Ovladače jsou vyráběny pouze v zabezpečené verzi. K fixaci poloh řazení se používají pákové pružinové mechanismy.
Přednastavený spínací program regulátoru je realizován odpovídajícím uspořádáním pohyblivých kontaktů (segmentů).Pro zlepšení spínacích podmínek jsou DC regulátory dodávány s magnetickým zásypem. Počet spínacích poloh bývá od 1 do 8 (někdy až 12-20), hodnota spínaného proudu nepřesahuje 200 A.
Regulátory mohou pracovat v přerušovaném režimu s relativním pracovním cyklem (25-60 %) nebo v nepřetržitém režimu. Přípustná frekvence spínání bubnových regulátorů nepřesahuje 300 a regulátory vačkového typu - až 600 spínačů za hodinu. Regulátory se staly nejrozšířenějšími v elektrickém pohonu zdvihacích a přepravních strojů a mechanismů.
Výkonové regulátory jsou kompletní zařízení pro zajištění spínání obvodů vinutí elektromotorů podle předem určeného programu zakomponovaného v návrhu regulátoru. Jednoduchost konstrukce, bezproblémový provoz a malé rozměry jsou hlavními přednostmi regulátorů výkonu.
Při správném výběru a použití regulátorů výkonu v souladu s jejich spínacími schopnostmi jsou regulátory spolehlivými a snadno ovladatelnými kompletními zařízeními pro ovládání elektrických pohonů jeřábů, protože u těchto zařízení jsou zcela vyloučena porušení nastaveného programu a zahrnutí a závislé vypínání operátorem zajišťuje 100% dostupnost zařízení. Nevýhody těchto kompletních zařízení však zahrnují nízkou odolnost proti opotřebení a spínací schopnost, stejně jako chybějící automatizovaný start a stop.
Ovladače bubnů
Obrázek 1 ukazuje kolík ovladače bubnu. Na hřídeli 1 je namontován držák segmentu 2 s pohyblivým kontaktem ve formě segmentu. Držák segmentu je od hřídele izolován izolací 4.Pevný kontakt 5 je umístěn na izolované sběrnici 6. Když se hřídel 1 otáčí, segment 3 se přesune k pevnému kontaktu 5, čímž se obvod uzavře. Potřebný přítlak zajišťuje pružina 7. Podél hřídele je umístěno velké množství kontaktních prvků. Na jedné hřídeli je namontováno několik takových kontaktních prvků. Nosné segmenty sousedních kontaktních prvků lze vzájemně propojovat v různých potřebných kombinacích. Určitá posloupnost uzavírání různých kontaktních prvků je zajištěna různými délkami jejich segmentů.
Obr. 1. Kontaktní prvek ovladače bubnu.
Ovladače vaček
U vačkových ovladačů je otevírání a zavírání kontaktů zajišťováno vačkami namontovanými na bubnu, které se otáčí pomocí rukojeti ručního kola nebo pedálu a mohou spínat 2 až 24 elektrických obvodů. Vačkové ovladače jsou rozděleny podle počtu zahrnutých obvodů, typu pohonu, schémat sepnutí kontaktů.
U střídavého vačkového ovladače (obr. 2) se pohyblivý pohyblivý kontakt 1 může otáčet kolem středu 02 umístěném na kontaktním ramenu 2. Kontaktní rameno 2 se otáčí kolem středu 01. Kontakt 1 je sepnut pevným kontaktem 3 a je spojen s výstupním kontaktem pomocí pružného spojení 4. Spínací kontakty 1,3 a potřebný kontaktní tlak vytváří pružina 5 působící na kontaktní páčku přes tyč 6. Při kontakty se otevřou, vačka 7 působí přes váleček 5 na rameno kontaktní páky. Tím se stlačí pružina 5 a kontakty 1, 3 se otevřou. Okamžik sepnutí a rozepnutí kontaktů závisí na profilu vačkové kladky 9, která pohání kontaktní prvky.Nízké opotřebení kontaktů umožňuje zvýšit počet sepnutí za hodinu na 600 při pracovním cyklu 60 %.
Ovladač obsahuje dvě sady kontaktních prvků /a //, umístěné na obou stranách vačkové podložky 9, což umožňuje výrazně snížit axiální délku zařízení. Jak bubnové, tak vačkové ovladače mají mechanismus blokování polohy hřídele.
AC regulátory, aby se usnadnilo zhášení oblouku, nemusí mít zařízení pro zhášení oblouku. Jsou v nich instalovány pouze azbestocementové přepážky odolné proti oblouku 10. Stejnosměrné regulátory mají zařízení pro zhášení oblouku podobné tomu, které se používá u stykačů.
Dotyčný ovladač se vypne, když se na kliku působí a tato akce se přenáší přes vačkovou kladku; zapíná se silou pružiny 5 s odpovídající polohou rukojeti. Proto lze kontakty oddělit, i když jsou svařené. Nevýhodou provedení je velký moment na hřídeli díky uzavíracím pružinám se značným počtem kontaktních prvků. Je třeba poznamenat, že jsou možná i jiná konstrukční řešení pro kontaktní pohon regulátoru. Obr. 2. Ovladač vačky.
Ploché ovladače
Pro plynulou regulaci budícího pole velkých generátorů a pro rozběh a regulaci rychlosti otáčení velkých motorů je potřeba mít velký počet stupňů. Použití vačkových ovladačů je zde nepraktické, protože velký počet stupňů vede k prudkému zvětšení rozměrů zařízení. Počet operací za hodinu při seřizování a spouštění je malý (10-12). Proto nejsou na regulátor kladeny žádné zvláštní požadavky z hlediska životnosti.V tomto případě se široce používají ploché regulátory.
Obrázek 3 ukazuje celkový pohled na regulátor planárního buzení. Pevné kontakty 1 ve tvaru hranolu jsou upevněny na izolační desce 2, která je základem regulátoru. Uspořádání pevných kontaktů podél linky umožňuje velký počet kroků. Při stejné délce ovladače lze počet kroků zvýšit použitím paralelní řady kontaktů odsazených od první řady. Při posunutí o půl kroku se počet kroků zdvojnásobí.
Pohyblivý kontakt je vyroben ve formě měděného kartáče. Kartáč je umístěn v traverze 3 a je od ní izolován. Tlak je generován vinutou pružinou. Přenos proudu z kontaktního kartáče 4 na výstupní svorku se provádí pomocí proudového sběrného kartáče a proudových sběrných hrotů 5. Regulátor na Obr. 3 může současně spínat ve třech nezávislých okruzích Posuv traverzy se provádí pomocí dvou šroubů 6, poháněných pomocným motorem 7. Při přestavování se traverzou posouvá ručně klikou 8. V koncových polohách traverza působí na koncové spínače 9, které zastaví motor.
Aby bylo možné přesně zastavit kontakty v požadované poloze, je rychlost pohybu kontaktů malá: (5-7) 10-3 m/s a motor musí být zastaven. Plochý ovladač může mít i ruční pohon.
Obr. 3. Plochý ovladač.
Výhody a nevýhody různých typů regulátorů
Ovladače bubnů
Vzhledem k nízké odolnosti kontaktů proti opotřebení překračuje povolený počet spuštění regulátoru za hodinu 240.V tomto případě musí být výkon spouštěcího motoru snížen na 60% jmenovité hodnoty, proto se používají takové regulátory se vzácnými starty.
Ovladače vaček
Regulátor používá pohyblivý linkový kontakt. V důsledku odvalování kontaktů neovlivňuje oblouk, který se zapálí při otevírání, kontaktní povrch zapojený do vedení proudu v plně zapnutém stavu.
Nízké opotřebení kontaktů umožňuje zvýšit počet startů za hodinu až na 600 s pracovním cyklem 60 %.
Konstrukce regulátoru má následující vlastnost: je vypnutá kvůli konvexitě vačky a zapnutá díky síle pružiny. Díky tomu lze kontakty oddělit, i když jsou svařené.
Nevýhodou tohoto systému je velký moment na hřídeli vytvářený uzavíracími pružinami se značným počtem kontaktních prvků. Jsou možná i jiná provedení kontaktního pohonu. V jednom z nich se kontakty zavřou působením vačky a otevřou se působením pružiny, ve druhém je vložení i rozpojení prováděno vačkou. Používají se však zřídka.
Ploché ovladače
Planární regulátory jsou široce používány pro modulaci budícího pole velkých generátorů a pro spouštění a řízení rychlosti velkých motorů. Protože je nutné mít velký počet stupňů, je zde použití vačkových ovladačů nepraktické, protože velký počet stupňů vede k prudkému zvětšení rozměrů zařízení.
Při otevření mezi pohyblivým a pevným kontaktem se objeví napětí rovné úbytku napětí na stupních.Aby se zabránilo jiskření, je přípustný úbytek napětí na stupních měřen od 10 V (při proudu 200 A) do 20 V (při proudu 100 A). Přípustný počet otáček za hodinu je určen opotřebením kontaktů a obvykle nepřesahuje 10-12. Pokud je napětí kroků 40-50 V, pak se použije speciální stykač, který při pohybu kartáče překoná sousední kontakty.
V případě, že je potřeba zapínat obvod při proudech 100 A a více se spínací frekvencí 600 a více za hodinu, je použit systém sestávající ze stykače a ovladače.
Použití regulátorů výkonu v pohonu elektrického jeřábu
K ovládání elektromotorů jeřábových mechanismů se používají ovladače těchto řad: KKT-60A střídavého proudu a konzolové ovladače DVP15 a UP35 / I. Ovladače této řady jsou vyráběny v chráněných pouzdrech s kryty a stupněm ochrany před vnějším prostředím 1P44 .
Mechanická výdrž výkonových regulátorů je (3,2 -5) x 10 milionů cyklů VO. Trvanlivost sepnutí závisí na síle spínaného proudu. Při jmenovitém proudu je to asi 0,5 x 10 milionů cyklů VO a s proudem 50 % jmenovitého proudu můžete získat odolnost proti opotřebení 1 x 10 milionů cyklů VO.
Regulátory KKT-60A mají jmenovitý proud 63 A při pracovním cyklu 40%, ale jejich spínací schopnost je velmi nízká, což omezuje použití těchto regulátorů v obtížných spínacích podmínkách.Jmenovité napětí AC regulátorů je 38G V , frekvence je 50 Hz .