Leistungsregler: Zweck, Gerät, technische Eigenschaften
Der Controller ist ein Steuergerät zum Starten, Stoppen, Regulieren der Drehzahl und Umkehren von Elektromotoren. Kontaktsteuerungen werden direkt in den Versorgungskreis von Elektromotoren mit einer Spannung von nicht mehr als 600 V eingebunden.
Je nach Lage der Kontaktteile werden Steuerungen mit Schleifkontakten und Nockentyp unterschieden. Controller für Schleifkontakte wiederum werden in Trommel- und Flachkontakte unterteilt (letztere werden selten verwendet).
Die Steuerungswelle kann manuell oder über einen Antriebsmechanismus oder einen separaten Elektromotor gedreht werden. Die Festkontakte (Finger) liegen im Gerätegehäuse rund um die Kontaktwelle und sind von dieser isoliert. Controller werden nur in einer sicheren Version hergestellt. Zur Fixierung der Schaltpositionen werden Hebelfedermechanismen eingesetzt.
Das voreingestellte Schaltprogramm des Reglers wird durch die entsprechende Anordnung der beweglichen Kontakte (Segmente) realisiert.Um die Schaltbedingungen zu verbessern, werden DC-Regler mit magnetischer Hinterfüllung geliefert. Die Anzahl der Schaltstellungen beträgt üblicherweise 1 bis 8 (manchmal bis zu 12-20), der Wert des Schaltstroms überschreitet 200 A nicht.
Controller können im intermittierenden Modus mit einem relativen Arbeitszyklus (25–60 %) oder im kontinuierlichen Modus arbeiten. Die zulässige Schalthäufigkeit beträgt bei Trommelsteuerungen maximal 300 und bei Nockensteuerungen bis zu 600 Schaltvorgänge pro Stunde. Die am weitesten verbreiteten Steuerungen sind beim elektrischen Antrieb von Hebe- und Transportmaschinen und -mechanismen eingesetzt worden.
Leistungsregler sind komplette Geräte, die das Einschalten der Wicklungskreise von Elektromotoren nach einem vorgegebenen Programm gewährleisten, das in die Konstruktion des Reglers integriert ist. Einfaches Design, störungsfreier Betrieb und kleine Abmessungen sind die Hauptvorteile von Leistungsreglern.
Bei richtiger Auswahl und Verwendung von Leistungsreglern entsprechend ihrer Schaltfähigkeit sind die Steuerungen zuverlässige und einfach zu bedienende Komplettgeräte zur Steuerung elektrischer Kranantriebe, da bei diesen Geräten Verstöße gegen das eingestellte Programm vollständig ausgeschlossen sind, und die Einbeziehung und die bedienerabhängige Abschaltung gewährleistet eine 100-prozentige Geräteverfügbarkeit. Zu den Nachteilen dieser Komplettgeräte zählen jedoch die geringe Verschleißfestigkeit und Schaltfähigkeit sowie das Fehlen einer Start- und Stoppautomatik.
Drum-Controller
Abbildung 1 zeigt einen Drum-Controller-Pin. Auf der Welle 1 ist ein Segmenthalter 2 mit einem beweglichen Kontakt in Form eines Segments montiert. Der Segmenthalter ist durch die Isolierung 4 von der Welle isoliert.Der Festkontakt 5 liegt auf einer isolierten Schiene 6. Bei Drehung der Welle 1 bewegt sich das Segment 3 zum Festkontakt 5 und schließt dadurch den Stromkreis. Für den nötigen Anpressdruck sorgt die Feder 7. Entlang der Welle sind zahlreiche Kontaktelemente angeordnet. Auf einer Welle sind mehrere solcher Kontaktelemente montiert. Die tragenden Segmente benachbarter Kontaktelemente können in den verschiedenen erforderlichen Kombinationen miteinander verbunden werden. Eine bestimmte Reihenfolge beim Schließen verschiedener Kontaktelemente wird durch unterschiedliche Längen ihrer Segmente gewährleistet.
Feige. 1.Kontaktelement Trommelsteuerung.
Nockensteuerungen
Bei Nockenschaltwerken erfolgt das Öffnen und Schließen von Kontakten durch auf einer Trommel montierte Nocken, die über einen Handradgriff oder ein Pedal gedreht werden und von 2 auf 24 Stromkreise umschalten können. Nockenschaltwerke werden nach der Anzahl der enthaltenen Schaltkreise, der Antriebsart und den Kontaktschließschemata unterteilt.
Bei einem Wechselstrom-Nockenschaltwerk (Abb. 2) kann sich der bewegliche bewegliche Kontakt 1 um den Mittelpunkt O2 drehen, der sich auf dem Kontaktarm 2 befindet. Der Kontaktarm 2 dreht sich um den Mittelpunkt O1. Der Kontakt 1 wird mit einem Festkontakt 3 geschlossen und über eine flexible Verbindung 4 mit dem Ausgangskontakt verbunden. Die Schließkontakte 1,3 und der erforderliche Kontaktdruck werden durch eine Feder 5 erzeugt, die über die Stange 6 auf den Kontakthebel wirkt Öffnen sich die Kontakte, wirkt ein Nocken 7 über eine Rolle 5 auf den Arm des Kontakthebels. Dadurch wird die Feder 5 zusammengedrückt und die Kontakte 1, 3 öffnen. Der Zeitpunkt des Ein- und Ausschaltens der Kontakte hängt vom Profil der Kurvenscheibe 9 ab, die die Kontaktelemente antreibt.Durch den geringen Kontaktverschleiß kann die Anzahl der Einschaltungen pro Stunde bei einer Einschaltdauer von 60 % auf 600 erhöht werden.
Der Controller verfügt über zwei Sätze Kontaktelemente /und //, die sich auf beiden Seiten der Nockenscheibe 9 befinden, wodurch Sie die axiale Länge des Geräts deutlich reduzieren können. Sowohl Trommel- als auch Nockensteuerungen verfügen über einen Mechanismus zur Verriegelung der Wellenposition.
Um die Lichtbogenlöschung zu erleichtern, verfügen AC-Controller möglicherweise nicht über Lichtbogenlöschvorrichtungen. In ihnen sind ausschließlich lichtbogenbeständige Asbestzement-Trennwände 10 eingebaut. Gleichstromregler verfügen über eine Lichtbogenlöscheinrichtung ähnlich der bei Schützen.
Der betreffende Controller wird ausgeschaltet, wenn auf den Griff eingewirkt wird, und dieser Vorgang wird über die Nockenscheibe übertragen; Das Einschalten erfolgt durch die Kraft der Feder 5 bei entsprechender Griffstellung. Daher können die Kontakte auch dann getrennt werden, wenn sie verschweißt sind. Der Nachteil der Konstruktion ist das große Moment auf die Welle aufgrund der Schließfedern mit einer erheblichen Anzahl von Kontaktelementen. Es ist zu beachten, dass auch andere konstruktive Lösungen für den Kontaktantrieb des Reglers möglich sind. Feige. 2. Nockensteuerung.
Flache Controller
Um das Erregerfeld großer Generatoren stufenlos zu regeln und die Drehzahl großer Motoren zu starten und zu regeln, ist eine große Anzahl von Stufen erforderlich. Der Einsatz von Nockenschaltwerken ist hier unpraktisch, da eine große Stufenzahl zu einer starken Vergrößerung der Apparateabmessungen führt. Die Anzahl der Vorgänge pro Stunde während der Einstellung und Inbetriebnahme ist gering (10-12). Daher werden an den Regler hinsichtlich der Haltbarkeit keine besonderen Anforderungen gestellt.In diesem Fall werden häufig flache Controller verwendet.
Abbildung 3 zeigt eine allgemeine Ansicht eines planaren Erregungssteuerungsreglers. Festkontakte 1 in Form eines Prismas sind auf einer Isolierplatte 2 befestigt, die die Basis des Controllers bildet. Die Anordnung fester Kontakte entlang der Linie ermöglicht eine große Anzahl von Schritten. Bei gleicher Reglerlänge lässt sich die Anzahl der Schritte erhöhen, indem man eine parallele Kontaktreihe versetzt zur ersten Reihe verwendet. Bei einer Verschiebung um einen halben Schritt verdoppelt sich die Anzahl der Schritte.
Der bewegliche Kontakt ist in Form einer Kupferbürste ausgeführt. Die Bürste befindet sich in der Traverse 3 und ist von dieser isoliert. Der Druck wird durch eine Schraubenfeder erzeugt. Die Stromübertragung von der Kontaktbürste 4 zum Ausgangsanschluss erfolgt über eine Stromsammelbürste und Stromsammelspitzen 5. Der Controller in Abb. 3 kann in drei unabhängigen Schaltkreisen gleichzeitig schalten. Die Bewegung der Traverse erfolgt über zwei Schrauben 6, angetrieben durch einen Hilfsmotor 7. Beim Verstellen wird die Traverse manuell über den Handgriff 8 bewegt. In den Endlagen wirkt die Traverse auf die Endschalter 9, die den Motor stoppen.
Um die Kontakte präzise in der gewünschten Position stoppen zu können, wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Kontakte klein gewählt: (5-7) 10-3 m/s, und der Motor muss gestoppt werden. Der Flachregler kann auch über einen manuellen Antrieb verfügen.
Feige. 3. Flacher Controller.
Vor- und Nachteile verschiedener Controller-Typen
Drum-Controller
Aufgrund der geringen Verschleißfestigkeit der Kontakte liegt die zulässige Anzahl der Reglerstarts pro Stunde bei über 240.In diesem Fall muss die Leistung des Anlassermotors auf 60 % der Nennleistung reduziert werden, weshalb solche Steuerungen mit seltenen Starts eingesetzt werden.
Nockensteuerungen
Der Controller verwendet einen beweglichen Linienkontakt. Aufgrund des Abrollens der Kontakte hat der beim Öffnen zündende Lichtbogen keinen Einfluss auf die Kontaktfläche, die im eingeschalteten Zustand an der Stromleitung beteiligt ist.
Durch den geringen Kontaktverschleiß kann die Anzahl der Starts pro Stunde bei einer Einschaltdauer von 60 % auf bis zu 600 erhöht werden.
Das Design des Controllers weist folgendes Merkmal auf: Er wird durch die Konvexität der Nocke ausgeschaltet und durch die Kraft der Feder eingeschaltet. Dadurch können die Kontakte auch dann getrennt werden, wenn sie verschweißt sind.
Der Nachteil dieses Systems ist das große Moment auf die Welle, das durch die Schließfedern mit einer erheblichen Anzahl von Kontaktelementen erzeugt wird. Auch andere Kontaktantriebsausführungen sind möglich. Bei einem davon schließen sich die Kontakte unter der Wirkung des Nockens und öffnen sich unter der Wirkung der Feder, beim anderen erfolgt sowohl das Ein- als auch das Ausschalten durch den Nocken. Sie werden jedoch selten verwendet.
Flache Controller
Planarregler werden häufig zur Modulation des Erregerfelds großer Generatoren und zum Starten und Steuern der Drehzahl großer Motoren eingesetzt. Da eine große Anzahl von Stufen erforderlich ist, ist der Einsatz von Nockenschaltwerken hier unpraktisch, da eine große Anzahl von Stufen zu einer starken Vergrößerung der Geräteabmessungen führt.
Beim Öffnen zwischen beweglichem und festem Kontakt entsteht eine Spannung, die dem Spannungsabfall über den Stufen entspricht.Um Lichtbögen zu vermeiden, wird der zulässige Spannungsabfall über den Stufen von 10 V (bei einem Strom von 200 A) auf 20 V (bei einem Strom von 100 A) erhöht. Die zulässige Anzahl der Umdrehungen pro Stunde richtet sich nach dem Verschleiß der Kontakte und überschreitet in der Regel 10-12 nicht. Wenn die Spannung der Stufen 40–50 V beträgt, wird ein spezielles Schütz verwendet, das benachbarte Kontakte während der Bürstenbewegung überwindet.
Für den Fall, dass der Stromkreis bei Strömen von 100 A und mehr mit einer Schalthäufigkeit von 600 und mehr pro Stunde eingeschaltet werden muss, kommt ein System bestehend aus einem Schütz und einer Steuerung zum Einsatz.
Der Einsatz von Leistungsreglern in einem elektrischen Kranantrieb
Zur Steuerung von Elektromotoren von Kranmechanismen werden Steuerungen der folgenden Serien verwendet: KKT-60A Wechselstrom und Konsolensteuerungen DVP15 und UP35/I. Steuerungen dieser Serie werden in geschützten Gehäusen mit Abdeckungen und der Schutzart 1P44 gegen die äußere Umgebung hergestellt .
Die mechanische Lebensdauer von Leistungsreglern beträgt (3,2 –5) x 10 Millionen VO-Zyklen. Die Dauerhaftigkeit der Schaltung hängt von der Stärke des geschalteten Stroms ab. Bei Nennstrom beträgt sie etwa 0,5 x 10 Millionen VO-Zyklen und bei einem Strom von 50 % des Nennstroms kann eine Verschleißfestigkeit von 1 x 10 Millionen VO-Zyklen erreicht werden.
Die KKT-60A-Controller haben einen Nennstrom von 63 A bei einer Einschaltdauer von 40 %, allerdings ist ihre Schaltleistung sehr gering, was den Einsatz dieser Controller bei schwierigen Schaltbedingungen einschränkt. Die Nennspannung der AC-Controller beträgt 38 GV Die Frequenz beträgt 50 Hz.