Автоматизация электроприводов —
Рассмотрим простейшую транспортерную линию, состоящую из трех транспортеров (рис. 5.1, г). В данном случае груз перемещается слева направо (в направлении стрелки). Транспортеры, на которые груз поступает, называются принимающими, а те, с которых груз после перемещения уходит, — головными. Согласно этой терминологии двигатели М3 на схемах рис. 5.1, а, б, в установлены на головных транспортерах.
Для предотвращения завалов перегрузочных устройств система автоматики должна обеспечить определенную последовательность пуска двигателей транспортеров. Так, для рассматриваемой группы транспортеров вначале должен запуститься головной транспортер 3, а затем второй. Последним запускается принимающий транспортер 1. В случае остановки (поломки) головного транспортера вся линия должна быть остановлена. Для этих целей предусматриваются соответствующие защитные блокировки, способы осуществления которых приведены на схемах рис. 5.1, о—в.
Первый способ, который условимся называть способом непосредственной связи, состоит в том, что цепь катушки пускателя двигателя принимающего транспортера получает питание через один из линейных контактов пускателя двигателя головного транспортера (см. рис. 5.1,а).
Транспортеры запускают нажатием кнопочного включателя SB, замыкающего цепь катушки контактора КЗ двигателя М3 головного транспортера. После включения двигателя М3 ток поступает в катушку контактора К2 двигателя М2. Наконец, после пуска этого двигателя, срабатывает контактор К1 и принимающий транспортер / приходит в движение. Остановка всей системы происходит при нажатии любого из кнопочных выключателей SB1—SB3.
Недостатком этой системы является то, что она применяется только при одном, раз и навсегда установленном порядке пуска последовательно работающих транспортеров.
Для управления параллельно работающими группами транспортеров применяется система, в которой используются вспомогательные контакты магнитных пускателей (см. рис. 5.1, б). Здесь одновременно с замыканием линейных контактов пускателя двигателя М3 головного транспортера замыкаются вспомогательные контакты, посылающие ток в катушку пускателя двигателя М2 принимающего транспортера. Далее точно так же запускается двигатель Ml. Оба способа управления не обеспечивают защитную блокировку в случае аварии механического характера (обрыв транспортерной ленты, нарушение механической связи между двигателем и лентой) или обрыва проводов у зажимов статора двигателя головного транспортера. Отмеченные аварийные ситуации не приводят к отключению двигателей принимающих транспортеров, что является существенным недостатком двух рассмотренных способов, для устранения которого дополнительно применяется механическая блокировка с использованием реле скорости (см. рис. 5.1, в).
При достижении лентой головного транспортера определенной скорости замыкается контакт SR1 реле скорости, связанного с натяжным барабаном головного транспортера. Магнитный пускатель К2 срабатывает и двигатель М2 запускается. Точно так же после разгона второго транспортера замыкается контакт SR2 и запускается двигатель Ml принимающего транспортера. Реле скорости обеспечивает выдержку времени между включением двигателей транспортеров (при общем пусковом включателе SB), что исключает наложение пусковых токов, наблюдаемое при включении способами, показанными на рис. 5.1. а и б. Наложение пусковых токов нежелательно, так как может привести к перегрузке трансформаторных подстанций и питающей сети, а также к снижению ее напряжения. В этом случае пуск электродвигателей становится более продолжительным, что при значительных механических нагрузках (пуск при сильно загруженной ленте большой протяженности) может вызвать недопустимый перегрев обмоток электродвигателей.
В способе управления по рис. 5.1, я используются реле центробежного и индукционного типов.
Ротор центробежного реле снабжен грузиками, расходящимися при увеличении частоты вращения. Грузики перемещают по оси ротора муфту, которая с помощью вилки по достижении ротором определенной частоты вращения замыкает контакты. В индукционном реле основной частью является цилиндрический постоянный магнит, охватываемый цилиндром из токопроводящего материала. При вращении магнита в цилиндре возникают вихревые токи и, следовательно, вращающий момент, действующий в направлении вращения магнита. Когда вращающий момент будет больше момента удерживающей пружины, цилиндр повернется и контакты реле замкнутся.
Недостатком механических реле скорости является быстрый износ движущихся частей при работе в условиях сильной запыленности.
Реле скорости следует применять в сочетании с электрической блокировкой, так как при отключении двигателя головного транспортера продолжается движение его механических частей. Поэтому при блокировке, основанной только на использовании реле скорости, возникает дополнительная выдержка времени отключения принимающего транспортера, что может привести к переполнению ленты уже отключенного головного транспортера.
Все три рассмотренных способа блокировки имеют один общий недостаток: при аварийном состоянии принимающего (первого) транспортера, вызванном обрывом или пробуксовкой его ленты, сходом ленты с барабана, не произойдет отключения второго или третьего транспортеров.
На рис. 5.2 приведена в упрощенном виде схема управления тремя транспортерами, в которой устранен этот недостаток. Здесь использованы тахогенераторные реле скорости, состоящие из синхронного тахогенератора G1B с постоянными магнитами ротора и релейного усилителя, содержащего чувствительное реле К1 и выходное реле К2.
Ротор G18 связан с лентой транспортера. При вращении ротора в обмотке статора индуцируется э. д. с., пропорциональная скорости ротора. В резисторе R1 при этом будет протекать ток. Часть напряжения резистора R1 подводится к выпрямителю VI и после выпрямления попадает на обмотку реле К1- Перемещение ползунка резистора R1 позволяет настраивать срабатывание реле К.1- Три блока управления БУ1—БУЗ контролируют движение ленты всех трех транспортеров. Транспортеры запускают нажатием кнопочного выключателя SB1. При этом ток поступает в катушку реле К2 по цепи: провод 1 цепи управления — кнопочные выключатели SB2 и SB1 — катушка К2 — провод 2. Замыкается контакт К2.1 и срабатывает промежуточное реле КЗ, контакт которого включает магнитный пускатель К4 головного (третьего) транспортера. Лента этого транспортера приведет в движение ротор тахогенераторного датчика G1B в блоке управления БУЗ. На выходе выпрямителя VI появится напряжение, приводящее к срабатыванию реле К1 блока управления БУ2. В результате запустится второй транспортер, а затем в том же порядке и первый (принимающий).
После пуска первого транспортера срабатывает реле К1 третьего блока управления БУЗ. Кнопочный выключатель SB1 можно отпустить, не нарушая работы системы. Не трудно обнаружить, что данная система управления обеспечивает отключение всей линии при аварии на любом из трех транспортеров.
В процессе работы поточно-транспортной системы может возникнуть перегрузка одного из транспортеров, приводящая при недостаточно жесткой механической характеристике электродвигателя к снижению скорости ленты. В этом случае количество находящегося на транспортере груза увеличивается, а скорость будет продолжать снижаться.
Тахогенераторное реле скорости (см. рис. 5.2) отключит систему лишь при значительном снижении скорости, что связано с разницей напряжения срабатывания напряжения отпускания электромагнитных реле. Лента аварийного транспортера теперь окажется сильно перегруженной грузом, так как его скорость была в течение определенного промежутка времени меньше, чем транспортеров, подающих на него груз. Повторный запуск, как правило, будет возможен после частичной разгрузки ленты вручную. Таким же недостатком обладает и система блокировки с реле скорости других типов.
Устранение этого недостатка возможно, например, при использовании двухпредельного реле скорости (рис. 5.3). Здесь использованы реле верхнего предела скорости /С/ и нижнего предела К2, катушки которых получают питание от тахогенератора. Когда лента транспортера достигает рабочей скорости, эти реле срабатывают одновременно, давая импульс на включение принимающего транспортера. Контакт К1 размыкается и последовательно с катушкой /С/ включается резистор R, благодаря которому даже при небольшом снижении скорости данного транспортера реле /С/ возвращается в нерабочее состояние и отключает принимающий транспортер. Головной транспортер, продолжая работать, освобождается от излишнего груза. Скорость транспортера увеличивается и реле К1 срабатывает вновь, включая принимающий транспортер.
Если же перегрузка оказалась сверхдопустимой или произошла поломка, то отключается реле К2, останавливая аварийный транспортер. Как уже отмечалось, из-за больших инерционных масс пуск транспортеров происходит положительно и сопровождается значительным нагревом двигателей. Перегрузка, понижение напряжения в питающей сети, некоторые виды неисправностей в механическом и электрическом оборудовании могут приводить к дополнительному затягиванию процесса пуска и вследствие этого к недопустимому превышению температуры двигателя. Кроме того, перегрузка транспортеров может привести к пробуксовыванию тягового устройства. При этом закончившийся процесс пуска не выводит транспортер на номинальную скорость, а продолжительное пробуксовывание приводит к повышенному износу или выходу из строя отдельных узлов.
Для исключения затянувшегося пуска транспортера применяют систему контроля за временем разгона (рис. 5.4). Контактор К1 включает силовую цепь двигагеля, а также реле контроля пуска КТ, выдержка времени срабатывания которого незначительно превышает время нормального пуска.
Если пуск двигателя не затянулся и лента транспортера приобрела номинальную скорость, то контакты КМ последней ступени ускорения (двигателя с фазным ротором), контакт токового реле КА и контакт SR реле скорости разомкнутся и прекратят отсчет выдержки времени срабатывания реле КТ. Контакт КТ останется замкнутым. Если же время пуска двигателя превысило выдержку времени срабатывания реле КТ или происходит пробуксовывание приводного элемента, то контакт КТ разомкнется раньше, чем это сделают контакты КА и SR и двигатель транспортера отключится.
Для улучшения условий последующего пуска электродвигателей ПТС транспортеры необходимо останавливать после их полного освобождения от перегружаемого материала. Этот процесс целесообразно автоматизировать в функции времени, подсчет которого не представляет сложной задачи, так как рабочая скорость и протяженность транспортеров известны. Сначала прекращается загрузка принимающей секции, а затем поочередно всех остальных.
Рассмотрим принципиальную схему управления, обеспечивающую указанные операции для трех транспортерных линий (рис. 5.5). Пуск осуществляется универсальным переключателем . В рабочем положении получает питание через нижний контакт катушка КЗ магнитного пускателя двигателя головного транспортера. После замыкания контактов реле скорости SR3 запускается второй транспортер, а затем и первый. Как только первый (принимающий) транспортер приобретает рабочую скорость, замкнется его контакт SR1 реле скорости и сработает реле К, подающее команду на открытие загрузочного бункера, в результате которой начнется загрузка ленты. Диоды VD1— 96 VD3 обеспечивают подачу выпрямленного тока на катушки реле времени КТ, КТ1, КТ2.
При установке переключателя в левое положение происходит отключение двигателя в обратном порядке. Сначала отключается реле К и КТ, прекращается подача груза на принимающий транспортер. По истечении выдержки времени отключения контакта КТ, необходимой для полного освобождения от груза ленты, этот транспортер останавливается. Реле KTI теряет питание, а выдержка времени на отключение контакта КТ! определяет время, отводимое для освобождения от груза второго транспортера. Точно так же останавливается головной транспортер.
В схеме предусмотрена защита от завалов перегрузочных бункеров, отключающая с помощью контактов К4 и К5 участки транспортеров, которые предшествуют переполненному бункеру, и загрузочный бункер. Для данной защиты находит применение электродный датчик / уровня материала в бункере 2 (рис. 5.6). При замыкании электрода на землю транспортируемым материалом срабатывает реле К4 (К5), подключенное на выход усилителя У, обладающего высокой чувствительностью, что позволяет использовать эту систему защиты для любого перегружаемого материала.