Controladores de potencia: propósito, dispositivo, características técnicas.
El controlador es un dispositivo de control diseñado para arrancar, parar, regular la velocidad de rotación y revertir motores eléctricos. Los controladores de contacto se incluyen directamente en la cadena de suministro de motores eléctricos con un voltaje de no más de 600 V.
Según la ubicación de las partes de contacto, se distinguen los controladores con contactos deslizantes y tipo leva. Los controladores para contactos deslizantes, a su vez, se dividen en tambor y plano (estos últimos rara vez se usan).
El eje del controlador se puede girar manualmente o mediante un mecanismo de accionamiento o un motor eléctrico separado. Los contactos fijos (dedos) están ubicados en la carcasa del aparato alrededor del eje con contactos y están aislados de él. Los controladores se producen solo en una versión segura. Los mecanismos de resorte de palanca se utilizan para fijar las posiciones de cambio.
El programa de conmutación predeterminado del controlador se realiza mediante la disposición correspondiente de los contactos móviles (segmentos).Para mejorar las condiciones de conmutación, los controladores de CC se suministran con relleno magnético. El número de posiciones de conmutación suele ser de 1 a 8 (a veces hasta 12-20), el valor de la corriente conmutada no supera los 200 A.
Los controladores pueden operar en modo intermitente con un ciclo de trabajo relativo (25-60%) o en modo continuo. Los controladores de tipo tambor de frecuencia de conmutación permitida no superan los 300 y los controladores de tipo leva: hasta 600 cambios por hora. Los controladores se han convertido en los más comunes en el accionamiento eléctrico de máquinas y mecanismos de elevación y transporte.
Los controladores de potencia son dispositivos completos para asegurar el encendido de los circuitos de bobinado de los motores eléctricos de acuerdo con un programa predeterminado incorporado en el diseño del controlador. La simplicidad del diseño, la operación sin problemas y las pequeñas dimensiones son las principales ventajas de los reguladores de potencia.
Con la selección y el uso correctos de los reguladores de potencia de acuerdo con sus capacidades de conmutación, los controladores son dispositivos completos confiables y fáciles de usar para controlar los accionamientos eléctricos de grúas, ya que en estos dispositivos se excluyen por completo las violaciones del programa establecido y la inclusión y el apagado dependiente del operador garantiza el 100 % de disponibilidad del dispositivo. Sin embargo, las desventajas de estos dispositivos completos incluyen baja resistencia al desgaste y capacidad de conmutación, así como la falta de inicio y parada automatizados.
Controladores de batería
La Figura 1 muestra un pin del controlador de batería. Un soporte de segmento 2 con un contacto móvil en forma de segmento está montado en el eje 1. El soporte de segmento está aislado del eje por el aislamiento 4.El contacto fijo 5 está ubicado en un bus aislado 6. Cuando el eje 1 gira, el segmento 3 se mueve hacia el contacto fijo 5, cerrando así el circuito. El resorte 7 proporciona la presión de contacto necesaria. A lo largo del eje se encuentran una gran cantidad de elementos de contacto. Varios de tales elementos de contacto están montados en un eje. Los segmentos de carga de los elementos de contacto adyacentes se pueden interconectar en las diversas combinaciones necesarias. Las diferentes longitudes de sus segmentos proporcionan una cierta secuencia de cierre de diferentes elementos de contacto.
Higo. 1. Elemento de contacto del controlador de tambor.
Controladores de levas
En los controladores de levas, la apertura y el cierre de los contactos se realiza mediante levas montadas en un tambor, que giran mediante un volante o un pedal y pueden conmutar de 2 a 24 circuitos eléctricos. Los controladores de levas se dividen según el número de circuitos incluidos, el tipo de accionamiento, los esquemas de cierre de contacto.
En un controlador de levas de CA (Fig. 2), el contacto móvil móvil 1 puede girar alrededor del centro O2 ubicado en el brazo de contacto 2. El brazo de contacto 2 gira alrededor del centro O1. El contacto 1 se cierra con un contacto fijo 3 y se conecta al contacto de salida mediante una conexión flexible 4. Los contactos de cierre 1,3 y la presión de contacto necesaria se crean mediante un resorte 5 que actúa sobre la palanca de contacto a través de la varilla 6. Cuando los contactos se abren, una leva 7 actúa a través de un rodillo 5 sobre el brazo de la palanca de contacto. Esto comprime el resorte 5 y los contactos 1, 3 se abren. El momento de encendido y apagado de los contactos depende del perfil de la polea de leva 9, que acciona los elementos de contacto.El bajo desgaste de los contactos permite aumentar el número de encendidos por hora a 600 con un ciclo de trabajo del 60 %.
El controlador incluye dos conjuntos de elementos de contacto /y //, ubicados a ambos lados de la arandela de leva 9, lo que le permite reducir drásticamente la longitud axial del dispositivo. Tanto los controladores de tambor como los de leva tienen un mecanismo de bloqueo de la posición del eje.
Los controladores de CA, para facilitar la extinción del arco, no pueden tener dispositivos de extinción del arco. En ellos solo se instalan particiones de cemento de asbesto resistentes al arco 10. Los controladores de CC tienen un dispositivo de extinción de arco similar al que se usa en los contactores.
El controlador en cuestión se apaga cuando se actúa sobre el mango y esta acción se transmite a través de la polea de leva; se enciende por la fuerza del resorte 5 con la posición correspondiente del mango. Por lo tanto, los contactos se pueden separar incluso si están soldados. La desventaja del diseño es el gran momento en el eje debido a los resortes de cierre con una cantidad significativa de elementos de contacto. Cabe señalar que también son posibles otras soluciones de diseño para el accionamiento por contacto del controlador. Higo. 2. Controlador de levas.
Controladores planos
Para regular suavemente el campo de excitación de grandes generadores y para arrancar y regular la velocidad de rotación de grandes motores, es necesario disponer de un gran número de etapas. En este caso, el uso de controladores de levas no es práctico, ya que un gran número de etapas conduce a un fuerte aumento de las dimensiones del aparato. El número de operaciones por hora durante el ajuste y la puesta en marcha es pequeño (10-12). Por lo tanto, no existen requisitos especiales para el controlador en términos de durabilidad.En este caso, los controladores planos son ampliamente utilizados.
La figura 3 muestra una vista general de un controlador de control de excitación planar. Los contactos fijos 1, en forma de prisma, están fijados en una placa aislante 2, que es la base del controlador. La disposición de contactos fijos a lo largo de la línea permite un gran número de pasos. Con la misma longitud del controlador, el número de pasos se puede aumentar utilizando una fila paralela de contactos desplazados de la primera fila. Cuando se mueve medio paso, el número de pasos se duplica.
El contacto móvil se realiza en forma de cepillo de cobre. El cepillo está ubicado en el travesaño 3 y está aislado de él. La presión es generada por un resorte helicoidal. La transferencia de corriente desde el cepillo de contacto 4 al terminal de salida se lleva a cabo utilizando un cepillo colector de corriente y puntas colectoras de corriente 5. El controlador en la fig. 3 puede conmutar simultáneamente en tres circuitos independientes. El travesaño se mueve con dos tornillos 6, accionado por un motor auxiliar 7. Durante el ajuste, el travesaño se mueve manualmente con la manija 8. En las posiciones finales, el travesaño actúa sobre los interruptores de final de carrera 9, que paran el motor.
Para poder detener con precisión los contactos en la posición deseada, la velocidad de movimiento de los contactos se toma pequeña: (5-7) 10-3 m / s, y el motor debe detenerse. El controlador plano también puede tener un accionamiento manual.
Higo. 3. Controlador plano.
Ventajas y desventajas de los diferentes tipos de controladores.
Controladores de batería
Debido a la baja resistencia al desgaste de los contactos, el número permitido de arranques del controlador por hora supera los 240.En este caso, la potencia del motor de arranque debe reducirse al 60% de la nominal, por lo que se utilizan dichos controladores con arranques raros.
Controladores de leva
El controlador utiliza un contacto de línea móvil. Debido al rodamiento de los contactos, el arco que se enciende al abrir no afecta la superficie de contacto involucrada en la conducción de la corriente en estado completamente encendido.
El bajo desgaste de los contactos permite aumentar el número de arranques por hora hasta 600 con un ciclo de trabajo del 60 %.
El diseño del controlador tiene la siguiente característica: se apaga debido a la convexidad de la leva y se enciende debido a la fuerza del resorte. Gracias a esto, los contactos se pueden separar aunque estén soldados.
La desventaja de este sistema es el gran momento en el eje creado por los resortes de cierre con un número significativo de elementos de contacto. También son posibles otros diseños de accionamiento por contacto. En uno de ellos los contactos se cierran por la acción de la leva y se abren por la acción del resorte, en el otro, tanto la inclusión como la desconexión se realizan por la leva. Sin embargo, rara vez se utilizan.
Controladores planos
Los controladores planos se utilizan ampliamente para modular el campo de excitación de grandes generadores y para arrancar y controlar la velocidad de motores grandes. Dado que es necesario tener un gran número de etapas, el uso de controladores de levas aquí no es práctico, ya que un gran número de etapas conduce a un fuerte aumento en las dimensiones del aparato.
Al abrirse entre el contacto móvil y el fijo, aparece una tensión igual a la caída de tensión entre los escalones.Para evitar la formación de arcos, la caída de tensión admisible en los escalones se toma de 10 V (a una corriente de 200 A) a 20 V (a una corriente de 100 A). El número permitido de vueltas por hora está determinado por el desgaste de los contactos y, por lo general, no supera los 10-12. Si el voltaje de los pasos es de 40-50 V, entonces se usa un contactor especial que supera los contactos adyacentes durante el movimiento del cepillo.
En el caso de que sea necesario encender el circuito a corrientes de 100 A y más con una frecuencia de conmutación de 600 y más por hora, se utiliza un sistema que consta de un contactor y un controlador.
El uso de reguladores de potencia en un accionamiento de grúa eléctrica.
Los controladores de la siguiente serie se utilizan para controlar motores eléctricos de mecanismos de grúa: KKT-60A de corriente alterna y controladores de consola DVP15 y UP35 / I. Los controladores de esta serie se producen en carcasas protegidas con tapas y grado de protección del ambiente externo 1P44 .
La resistencia mecánica de los reguladores de potencia es (3,2 -5) x 10 millones de ciclos VO. La durabilidad de la conmutación depende de la intensidad de la corriente conmutada. A la corriente nominal es de aproximadamente 0,5 x 10 millones de ciclos VO y con una corriente del 50 % de la nominal, puede obtener una resistencia al desgaste de 1 x 10 millones de ciclos VO.
Los controladores KKT-60A tienen una corriente nominal de 63 A con un ciclo de trabajo del 40 %, pero su capacidad de conmutación es muy baja, lo que limita el uso de estos controladores en condiciones de conmutación difíciles.La tensión nominal de los controladores AC es de 38 G V. , la frecuencia es de 50 Hz .