Controladores de potência: finalidade, dispositivo, características técnicas
O controlador é um dispositivo de controle projetado para iniciar, parar, regular a velocidade de rotação e inverter motores elétricos. Os controladores de contato são incluídos diretamente na cadeia de fornecimento de motores elétricos com tensão não superior a 600 V.
De acordo com a localização das partes de contato, os controladores com contatos deslizantes e tipo came são diferenciados. Os controladores para contatos deslizantes, por sua vez, são divididos em tambor e plano (estes últimos raramente são usados).
O eixo do controlador pode ser girado manualmente ou por um mecanismo de acionamento ou um motor elétrico separado. Os contatos fixos (dedos) estão localizados no alojamento do aparelho ao redor do eixo com contatos e são isolados dele. Os controladores são produzidos apenas em uma versão segura. Mecanismos de mola de alavanca são usados para fixar as posições de mudança.
O programa de comutação predefinido do controlador é realizado pelo arranjo correspondente dos contatos móveis (segmentos).Para melhorar as condições de comutação, os controladores DC são fornecidos com enchimento magnético. O número de posições de comutação é geralmente de 1 a 8 (às vezes até 12-20), o valor da corrente comutada não excede 200 A.
Os controladores podem operar em modo intermitente com um ciclo de trabalho relativo (25-60%) ou em modo contínuo. Os controladores de frequência de comutação permitidos do tipo tambor não excedem 300 e os controladores do tipo came - até 600 comutadores por hora. Os controladores tornaram-se os mais comuns no acionamento elétrico de máquinas e mecanismos de elevação e transporte.
Os controladores de potência são dispositivos completos para garantir a ativação de circuitos de enrolamento de motores elétricos de acordo com um programa predeterminado incorporado ao projeto do controlador. Simplicidade de design, operação sem problemas e pequenas dimensões são as principais vantagens dos reguladores de potência.
Com a seleção e uso corretos de reguladores de potência de acordo com suas capacidades de comutação, os controladores são dispositivos completos confiáveis e fáceis de usar para controlar acionamentos elétricos de guindastes, pois nesses dispositivos as violações do programa definido são completamente excluídas e a inclusão e o desligamento dependente do operador garante 100% de disponibilidade do dispositivo. No entanto, as desvantagens desses dispositivos completos incluem baixa resistência ao desgaste e capacidade de comutação, bem como a falta de partida e parada automatizadas.
controladores de bateria
A Figura 1 mostra um pino controlador de bateria. Um suporte de segmento 2 com um contato móvel na forma de um segmento é montado no eixo 1. O suporte de segmento é isolado do eixo pelo isolamento 4.O contato fixo 5 está localizado em um barramento isolado 6. Quando o eixo 1 gira, o segmento 3 se move para o contato fixo 5, fechando assim o circuito. A pressão de contato necessária é fornecida pela mola 7. Um grande número de elementos de contato está localizado ao longo do eixo. Vários desses elementos de contato são montados em um eixo. Os segmentos de suporte de carga dos elementos de contato adjacentes podem ser interconectados nas várias combinações necessárias. Uma certa sequência de fechamento de diferentes elementos de contato é fornecida por diferentes comprimentos de seus segmentos.
Figo. 1. Elemento de contato do controlador de bateria.
controladores de câmera
Nos controladores de came, a abertura e o fechamento dos contatos são fornecidos por cames montados em um tambor, que são girados por meio de uma manivela ou pedal e podem alternar de 2 a 24 circuitos elétricos. Os controladores came são divididos de acordo com o número de circuitos incluídos, o tipo de acionamento, os esquemas de fechamento de contato.
Em um controlador de came CA (Fig. 2), o contato móvel móvel 1 é capaz de girar em torno do centro O2 localizado no braço de contato 2. O braço de contato 2 gira em torno do centro O1. O contato 1 é fechado com um contato fixo 3 e conectado ao contato de saída por meio de uma conexão flexível 4. Os contatos de fechamento 1,3 e a pressão de contato necessária são criados por uma mola 5 atuando na alavanca de contato através da haste 6. Quando os contatos abertos, um came 7 atua através de um rolete 5 no braço da alavanca de contato. Isso comprime a mola 5 e os contatos 1, 3 abrem. O momento de ligar e desligar os contatos depende do perfil da polia de came 9, que aciona os elementos de contato.O baixo desgaste de contato permite aumentar o número de acionamentos por hora para 600 em um ciclo de trabalho de 60%.
O controlador inclui dois conjuntos de elementos de contato /e //, localizados em ambos os lados da arruela de came 9, o que permite reduzir drasticamente o comprimento axial do dispositivo. Ambos os controladores de tambor e came possuem um mecanismo de travamento da posição do eixo.
Os controladores CA, para facilitar a extinção do arco, podem não ter dispositivos de extinção do arco. Neles são instaladas apenas divisórias de cimento-amianto resistentes a arco 10. Os controladores DC possuem um dispositivo de extinção de arco semelhante ao usado em contatores.
O controlador em questão é desligado quando o manípulo é acionado e esta ação é transmitida através da polia do came; é acionado pela força da mola 5 com a posição correspondente do manípulo. Portanto, os contatos podem ser separados mesmo que sejam soldados. A desvantagem do projeto é o grande momento no eixo devido às molas de fechamento com um número significativo de elementos de contato. Deve-se notar que outras soluções de design para o acionamento de contato do controlador também são possíveis. Figo. 2. Controlador de câmera.
Controladores planos
Para regular suavemente o campo de excitação de grandes geradores e para iniciar e regular a velocidade de rotação de grandes motores, é necessário ter um grande número de estágios. O uso de controladores de came é impraticável aqui, pois um grande número de estágios leva a um aumento acentuado nas dimensões do aparelho. O número de operações por hora durante o ajuste e inicialização é pequeno (10-12). Portanto, não há requisitos especiais para o controlador em termos de durabilidade.Neste caso, os controladores flat são amplamente utilizados.
A Figura 3 mostra uma visão geral de um controlador de controle de excitação planar. Os contatos fixos 1, em forma de prisma, são fixados em uma placa isolante 2, que é a base do controlador. A disposição dos contatos fixos ao longo da linha permite um grande número de passos. Com o mesmo comprimento do controlador, o número de etapas pode ser aumentado usando uma linha paralela de contatos deslocados da primeira linha. Quando movido em meio passo, o número de passos é dobrado.
O contato móvel é feito na forma de uma escova de cobre. A escova está localizada na travessa 3 e está isolada dela. A pressão é gerada por uma mola helicoidal. A transferência de corrente da escova de contato 4 para o terminal de saída é realizada usando uma escova coletora de corrente e picos coletores de corrente 5. O controlador na fig. 3 pode alternar simultaneamente em três circuitos independentes. A travessa é movida por meio de dois parafusos 6, acionados por um motor auxiliar 7. Durante o ajuste, a travessa é movida manualmente pelo manípulo 8. Nas posições finais, a travessa atua nos fins de curso 9, que param o motor.
Para poder parar com precisão os contatos na posição desejada, a velocidade de movimento dos contatos é pequena: (5-7) 10-3 m / s, e o motor deve ser parado. O flat controller também pode ter um acionamento manual.
Figo. 3. Controlador plano.
Vantagens e desvantagens de diferentes tipos de controladores
controladores de bateria
Devido à baixa resistência ao desgaste dos contatos, o número permitido de partidas do controlador por hora excede 240.Neste caso, a potência do motor de partida deve ser reduzida para 60% da nominal, por isso são utilizados tais controladores com partidas raras.
controladores de câmera
O controlador usa um contato de linha móvel. Devido ao rolamento dos contatos, o arco que se inflama ao abrir não afeta a superfície de contato envolvida na condução da corrente no estado totalmente ligado.
O baixo desgaste de contato permite aumentar o número de partidas por hora até 600 com um ciclo de trabalho de 60%.
O design do controlador possui a seguinte característica: é desligado devido à convexidade do came e ligado devido à força da mola. Graças a isso, os contatos podem ser separados mesmo que sejam soldados.
A desvantagem deste sistema é o grande momento no eixo criado pelas molas de fechamento com um número significativo de elementos de contato. Outros projetos de acionamento de contato também são possíveis. Em um deles, os contatos fecham sob a ação do came e abrem sob a ação da mola, no outro, tanto a inclusão quanto a desconexão são realizadas pelo came. No entanto, eles raramente são usados.
Controladores planos
Os controladores planares são amplamente utilizados para modular o campo de excitação de grandes geradores e para iniciar e controlar a velocidade de grandes motores. Como é necessário ter um grande número de estágios, o uso de controladores de came é impraticável, pois um grande número de estágios leva a um aumento acentuado nas dimensões do aparelho.
Ao abrir entre o contato móvel e fixo, aparece uma tensão igual à queda de tensão nos degraus.Para evitar arcos, a queda de tensão permitida nas etapas é reduzida de 10 V (a uma corrente de 200 A) a 20 V (a uma corrente de 100 A). O número permitido de voltas por hora é determinado pelo desgaste dos contatos e geralmente não excede 10-12. Se a tensão das etapas for de 40 a 50 V, é usado um contator especial que supera os contatos adjacentes durante o movimento da escova.
Caso seja necessário ligar o circuito em correntes de 100 A e mais com uma frequência de comutação de 600 e mais por hora, é utilizado um sistema composto por um contator e um controlador.
O uso de reguladores de potência em um acionamento de guindaste elétrico
Os controladores das seguintes séries são usados para controlar motores elétricos de mecanismos de guindaste: KKT-60A de corrente alternada e controladores de console DVP15 e UP35 / I. Os controladores desta série são produzidos em caixas protegidas com tampas e grau de proteção do ambiente externo 1P44 .
A resistência mecânica dos reguladores de potência é (3,2 -5) x 10 milhões de ciclos VO. A durabilidade da comutação depende da intensidade da corrente comutada. Na corrente nominal é de cerca de 0,5 x 10 milhões de ciclos de VO e com uma corrente de 50% da nominal, você pode obter resistência ao desgaste de 1 x 10 milhões de ciclos de VO.
Os controladores KKT-60A têm uma corrente nominal de 63 A em um ciclo de trabalho de 40%, mas sua capacidade de comutação é muito baixa, o que limita o uso desses controladores em condições de comutação difíceis. A tensão nominal dos controladores AC é de 38G V , a frequência é de 50 Hz .