Controllori di potenza: scopo, dispositivo, caratteristiche tecniche
Il controller è un dispositivo di controllo progettato per avviare, arrestare, regolare la velocità di rotazione e invertire i motori elettrici. I controller di contatto sono inclusi direttamente nella catena di fornitura di motori elettrici con una tensione non superiore a 600 V.
In base alla posizione delle parti di contatto, si distinguono i controller con contatti striscianti e tipo di camma. I controller per contatti striscianti, a loro volta, sono divisi in drum e flat (questi ultimi sono usati raramente).
L'albero del controller può essere ruotato manualmente o tramite un meccanismo di azionamento o un motore elettrico separato. I contatti fissi (dita) si trovano nell'alloggiamento dell'apparato attorno all'albero con i contatti e sono isolati da esso. I controller sono prodotti solo in una versione sicura. I meccanismi a molla a leva vengono utilizzati per fissare le posizioni del cambio.
Il programma di commutazione preimpostato del controller è realizzato dalla disposizione corrispondente dei contatti mobili (segmenti).Per migliorare le condizioni di commutazione, i controller CC sono forniti con riempimento magnetico. Il numero di posizioni di commutazione è solitamente compreso tra 1 e 8 (a volte fino a 12-20), il valore della corrente commutata non supera i 200 A.
I controllori possono operare in modalità intermittente con relativo duty cycle (25-60%) oppure in modalità continua. I controller a tamburo con frequenza di commutazione consentita non superano i 300 e i controller a camma: fino a 600 interruttori all'ora. I controller sono diventati i più comuni nell'azionamento elettrico di macchine e meccanismi di sollevamento e trasporto.
I regolatori di potenza sono dispositivi completi per garantire l'accensione dei circuiti di avvolgimento dei motori elettrici secondo un programma prestabilito incorporato nel design del regolatore. Semplicità di progettazione, funzionamento senza problemi e dimensioni ridotte sono i principali vantaggi dei regolatori di potenza.
Con la corretta selezione e utilizzo dei regolatori di potenza in base alle loro capacità di commutazione, i controller sono dispositivi completi affidabili e di facile utilizzo per il controllo degli azionamenti elettrici della gru, poiché in questi dispositivi le violazioni del programma impostato sono completamente escluse e l'inclusione e l'arresto dipendente dall'operatore garantisce la disponibilità del dispositivo al 100%. Tuttavia, gli svantaggi di questi dispositivi completi includono la bassa resistenza all'usura e la capacità di commutazione, nonché la mancanza di avvio e arresto automatizzati.
Controller di batteria
La Figura 1 mostra un pin del controller del tamburo. Sull'albero 1 è montato un portasegmento 2 con un contatto mobile a forma di segmento. Il portasegmento è isolato dall'albero mediante isolamento 4.Il contatto fisso 5 si trova su un bus isolato 6. Quando l'albero 1 ruota, il segmento 3 si sposta verso il contatto fisso 5, chiudendo così il circuito. La pressione di contatto necessaria è fornita dalla molla 7. Lungo l'albero si trova un gran numero di elementi di contatto. Un certo numero di tali elementi di contatto sono montati su un albero. I segmenti portanti di elementi di contatto adiacenti possono essere interconnessi nelle varie combinazioni necessarie. Una certa sequenza di chiusura di diversi elementi di contatto è fornita da diverse lunghezze dei loro segmenti.
Fico. 1. Elemento di contatto del controller del tamburo.
Controllori a camme
Nei controllori a camme, l'apertura e la chiusura dei contatti è assicurata da camme montate su un tamburo, che vengono ruotate tramite una maniglia o un pedale del volantino e possono commutare da 2 a 24 circuiti elettrici. I controllori a camme sono suddivisi in base al numero di circuiti inclusi, al tipo di azionamento, agli schemi di chiusura dei contatti.
In un controller a camma AC (Fig. 2), il contatto mobile mobile 1 è in grado di ruotare attorno al centro O2 situato sul braccio di contatto 2. Il braccio di contatto 2 ruota attorno al centro O1. Il contatto 1 è chiuso con un contatto fisso 3 ed è collegato al contatto di uscita tramite un collegamento flessibile 4. I contatti di chiusura 1,3 e la necessaria pressione di contatto sono creati da una molla 5 che agisce sulla leva di contatto attraverso l'asta 6. Quando i contatti si aprono, una camma 7 agisce tramite un rullo 5 sul braccio della leva di contatto. Questo comprime la molla 5 e i contatti 1, 3 si aprono. Il momento di accensione e spegnimento dei contatti dipende dal profilo della puleggia a camma 9, che aziona gli elementi di contatto.La bassa usura dei contatti consente di aumentare il numero di accensioni all'ora a 600 con un ciclo di lavoro del 60%.
Il controller include due set di elementi di contatto /e //, situati su entrambi i lati della rondella a camma 9, che consente di ridurre drasticamente la lunghezza assiale del dispositivo. Entrambi i controller del tamburo e della camma hanno un meccanismo di blocco della posizione dell'albero.
I controller AC, per facilitare l'estinzione dell'arco, potrebbero non avere dispositivi di estinzione dell'arco. In essi sono installate solo partizioni in cemento-amianto resistenti all'arco 10. I controller CC hanno un dispositivo di estinzione dell'arco simile a quello utilizzato nei contattori.
Il controller in questione viene spento quando si agisce sulla maniglia e questa azione viene trasmessa attraverso la puleggia della camma; viene acceso dalla forza della molla 5 con la corrispondente posizione della maniglia. Pertanto, i contatti possono essere separati anche se sono saldati. Lo svantaggio del design è il grande momento sull'albero dovuto alle molle di chiusura con un numero significativo di elementi di contatto. Va notato che sono possibili anche altre soluzioni di progettazione per l'azionamento del contatto del controller. Fico. 2. Controllore a camma.
Controller piatti
Per regolare agevolmente il campo di eccitazione dei grandi generatori e per avviare e regolare la velocità di rotazione dei grandi motori, è necessario disporre di un gran numero di stadi. L'uso di controller a camma qui non è pratico, poiché un gran numero di stadi porta ad un forte aumento delle dimensioni dell'apparato. Il numero di operazioni all'ora durante la regolazione e l'avvio è ridotto (10-12). Pertanto, non ci sono requisiti speciali per il controller in termini di durata.In questo caso, i controller piatti sono ampiamente utilizzati.
La Figura 3 mostra una vista generale di un controller di controllo dell'eccitazione planare. I contatti fissi 1, a forma di prisma, sono fissati su una piastra isolante 2, che è la base del controller. La disposizione dei contatti fissi lungo la linea consente un elevato numero di passaggi. Con la stessa lunghezza del controller, il numero di passi può essere aumentato utilizzando una fila parallela di contatti sfalsati rispetto alla prima fila. Quando viene spostato di mezzo passo, il numero di passi viene raddoppiato.
Il contatto mobile è realizzato sotto forma di una spazzola di rame. La spazzola si trova nella traversa 3 ed è isolata da essa. La pressione è generata da una molla elicoidale. Il trasferimento di corrente dalla spazzola di contatto 4 al terminale di uscita viene effettuato utilizzando una spazzola di raccolta di corrente e picchi di raccolta di corrente 5. Il controller di fig. 3 può commutare contemporaneamente in tre circuiti indipendenti.La traversa viene movimentata tramite due viti 6, azionate da un motore ausiliario 7. Durante la regolazione, la traversa viene movimentata manualmente dalla maniglia 8. Nelle posizioni finali, la traversa agisce sui finecorsa 9, che arrestano il motore.
Per poter fermare con precisione i contatti nella posizione desiderata, la velocità di movimento dei contatti è ridotta: (5-7) 10-3 m / s, e il motore deve essere arrestato. Il controller piatto può anche avere un azionamento manuale.
Fico. 3. Controller piatto.
Vantaggi e svantaggi dei diversi tipi di controller
Controller di batteria
A causa della bassa resistenza all'usura dei contatti, il numero consentito di avviamenti del controller all'ora supera i 240.In questo caso, la potenza del motorino di avviamento deve essere ridotta al 60% del valore nominale, motivo per cui vengono utilizzati controller con avviamenti rari.
Controllori a camme
Il controller utilizza un contatto di linea mobile. A causa del rotolamento dei contatti, l'arco che si accende all'apertura non interessa la superficie di contatto coinvolta nella conduzione della corrente nello stato di piena accensione.
La bassa usura dei contatti consente di aumentare il numero di avviamenti orari fino a 600 con un ciclo di lavoro del 60%.
Il design del controller ha la seguente caratteristica: è spento a causa della convessità della camma e acceso a causa della forza della molla. Grazie a ciò, i contatti possono essere separati anche se sono saldati.
Lo svantaggio di questo sistema è il grande momento sull'albero creato dalle molle di chiusura con un numero significativo di elementi di contatto. Sono possibili anche altri tipi di unità di contatto. In uno di essi i contatti si chiudono sotto l'azione della camma e si aprono sotto l'azione della molla, nell'altro sia l'inclusione che la disconnessione vengono effettuate dalla camma. Tuttavia, sono usati raramente.
Controller piatti
I controllori planari sono ampiamente utilizzati per modulare il campo di eccitazione di grandi generatori e per avviare e controllare la velocità di grandi motori. Poiché è necessario disporre di un numero elevato di stadi, l'uso di controller a camme qui non è pratico, poiché un numero elevato di stadi comporta un forte aumento delle dimensioni dell'apparato.
Quando si apre tra il contatto mobile e fisso, appare una tensione pari alla caduta di tensione attraverso i gradini.Per evitare la formazione di archi, la caduta di tensione consentita attraverso i gradini viene portata da 10 V (a una corrente di 200 A) a 20 V (a una corrente di 100 A). Il numero consentito di giri all'ora è determinato dall'usura dei contatti e di solito non supera i 10-12. Se la tensione dei gradini è 40-50 V, viene utilizzato un contattore speciale che supera i contatti adiacenti durante il movimento della spazzola.
Nel caso in cui sia necessario accendere il circuito a correnti di 100 A e più con una frequenza di commutazione di 600 e più all'ora, viene utilizzato un sistema costituito da un contattore e un controller.
L'uso di regolatori di potenza in un azionamento elettrico per gru
I controller delle seguenti serie vengono utilizzati per controllare i motori elettrici dei meccanismi della gru: KKT-60A di controller di corrente alternata e console DVP15 e UP35 / I. I controller di questa serie sono prodotti in custodie protette con coperture e grado di protezione dall'ambiente esterno 1P44 .
La resistenza meccanica dei regolatori di potenza è (3,2 -5) x 10 milioni di cicli VO. La durata della commutazione dipende dall'intensità della corrente commutata. Alla corrente nominale è di circa 0,5 x 10 milioni di cicli VO e con una corrente del 50% della nominale, è possibile ottenere una resistenza all'usura di 1 x 10 milioni di cicli VO.
I controller KKT-60A hanno una corrente nominale di 63 A con un ciclo di lavoro del 40%, ma la loro capacità di commutazione è molto bassa, il che limita l'uso di questi controller in condizioni di commutazione difficili.La tensione nominale dei controller CA è di 38 G V , la frequenza è 50 Hz .