Схема с многофункциональным реле для экономии электрической энергии в зернометателе

Серийный зернометатель ЗМЭ 60 (Воронежская обл., г. Семилуки) предназначен для механизации работ на открытых токах и в зерноскладах. Зернометатель может выполнять следующие технологические операции:

• -    погрузку зерна в транспортные средства;

• -    загрузку и выгрузку зерноскладов;

• -    механическое перелопачивание зерна на открытых площадках;

• -    сепарацию зерна с отделением легких примесей.

Зернометатель при небольшом числе электрических аппаратов прост по схеме управления и соответственно имеет меньшую стоимость. Однако для лучшего энергосбережения его схему можно усовершенствовать, добавив в неё серийное реле 3UG3521/22т (фирма SIEMENS) [1, 2].

Это реле позволяет построить довольно многофункциональную защиту электродвигателей, т.к. оно фактически содержит в себе:

• -    реле максимального тока;

• -    реле минимального тока;

• -    реле времени;

• -    указательное реле.

Это реле можно использовать для защиты электроприводов, например, при их затяжном пуске, перегрузке и для защиты от работы на холостом ходу. Поэтому на базе этого реле можно строить защиту электроприводов зер-нометателей на зернотоках, позволяющую экономить электрическую энергию за счёт сокращения работы загрузочного транспортёра зернометателя в режиме холостого хода или недостаточной подачи зерна на транспортёр.

Рассмотрим подробнее возможности названного реле.

Три ступени переключения токовых диапазонов реле позволяют использовать одно и то же реле в электроприводах разного диапазона мощностей (это позволяет в защите учесть вид зерна и состояние зерна).

Реле может работать в режимах “без сохранения” (без запоминания) и “c сохранением” (с запоминанием срабатывания). Кроме того, реле может работать с функцией OVER (реакция на рост тока) и функцией UNDER (реакция на спад тока).

На рисунке 1 даны временные диаграммы работы реле в режиме “без сохранения” для функции OVER (рисунок 1а) и функции UNDER (рисунок 1б). На рисунке 2 даны временные диаграммы в режиме “c сохранением” для функции OVER (рисунок 2а) и функции UNDER (рисунок 2б).

Реле имеет один ползунковый переключатель для выбора режима “без сохранения/ c сохранением” и один ползунковый переключатель для выбора функции UNDER/OVER.

Кроме того, на рисунках 1 и 2 приняты такие обозначения:

• 1    - пороговое значение тока (тока уставки; устанавливается от 10 до 100 % в выбранном диапазоне);

• 2    - гистерезис (устанавливается от 5 до 50% от заданного порогового значения);

• 3    - контролируемый (фактический, измеряемый) ток;

• 4    - выходное реле в функции OVER;

• 5    - выходное реле в функции UNDER;

• 6    - интервал времени режима “сохранение”;

Рисунок 1. Временные диаграммы

U - напряжение питания реле (переменное напряжение 24, 120, 220В или постоянное напряжение 24В в зависимости от номера заказа реле).

На рисунках 1 и 2 отрезок времени Т2 -это выдержка времени (1-20 с) для пропуска изменения пускового тока IП при подаче напряжения сети как в функции OVER, так и функции UNDER. Кроме того, Т2 - это задаваемое время игнорирования тока включения при пуске двигателя.

Рисунок 2. Временные диаграммы

Отметим, что в функции OVER пусковой ток должен снизиться до уставки 2 за время не более Т2. В функции UNDER пусковой ток должен возрасти до уставки 2 за время не более Т2.

Но далее в ходе работы, когда значение контролируемого тока достигнет установленного порогового значения, выходное реле изменяет положение контактов через заданное время Т1.

Легко регулируемое время Т1 предотвращает мешающее длительное срабатывание или отпускание реле, если измеряемый ток находится вблизи порогового значения. Время Т2 больше времени Т1 (0,1-3 с). Когда в режиме “без сохранения” (рисунок 1) после срабатывания выходного реле ток двигателя возвращается к установленному значению гистерезиса, реле контроля опять возвращается в исходное (рабочее) положение.

Когда в режиме “с сохранением” (рисунок 2) после срабатывания выходного реле ток двигателя возвращается к установленному значению гистерезиса, то реле контроля остаётся в сохраненном состоянии (запоминает срабатывание). Для введения реле опять в рабочее положение (исходное) надо снять и подать напряжение питание U (рисунок 2).

Рассмотрим для примера подробнее ситуацию для режима “без сохранения”

в функции OVER (см. рисунок 1а). При пуске двигателя пусковой ток резко растёт, потом падает. Выдержка времени Т2 должна быть не меньше длительности времени от момента пуска до момента спада пускового тока до уставки 2 (см. дополнительно для сравнения рисунок 2а). Поэтому на рисунках 1а и 2а через время Т2 положение выходных контактов не изменилось. На рисунке 1а при достижении током порогового значения 1 через интервал Т1 реле срабатывает и его контакты переключаются. Второй отрезок времени Т1 на рисунке 1а говорит о том, что реле не сработает, если в диапазоне отрезка Т1 ток двигателя стал больше уставки 1, но успел снизиться до уставки 2 (уставки гистерезиса).

Уставка гистерезиса (значение 2 на диаграммах) позволяет конкретизировать работу реле из-за традиционной разницы в пределах при срабатывании и отпадании реле.

Кроме этого, реле имеет световую индикацию состояния реле и мигает в ходе выдержек Т1 и Т2. Реле имеет световую индикацию о приложенном расчётном напряжении питания реле.

Всё это делает реле удобным для построения схем защиты:

• -    при затяжном пуске электродвигателей;

• -    при перегрузке электродвигателей;

• -    при холостом ходе (для экономии электрической энергии за счёт автоматического отключения транспортёра при традиционных запаздывающих действиях оператора);

• -    от обрыва или заклинивания транспортёра из-за его поломки.

Один из предлагаемых вариантов схемы с использованием реле 3UG3522 и реле контроля фаз KV дан на рисунке 3. В схеме приняты обозначения: QF- автоматический выключатель; SB1-SB4- кнопочные станции; KM1-KM4- пускатели; КК1-КК3 - тепловые реле; М1-двигатель триммера; М2- двигатель загрузочного транспортера; М3-двигатель самохода; А- реле 3UG3522; А1, А2-клеммы питания реле; 11,12,14- выводные концы выходных контактов реле 3UG35 21/22; IN1, IN2, IN3-выводные клеммы токовых диапазонов реле; KV- реле обрыва фаз.

Например, у реле 3UG3522 токовые диапазоны такие: (0,1-1)А, (0,5-5)А и (1-10)А.

Отметим, что на рисунке 3 реле осуществляет контроль тока по одной из трёх фаз двигателя М3.

Рисунок 3. Предлагаемая схема

Рассмотрим работу схемы на рисунке 3. При включенном автомате QF и нажатии кнопки SB3.2 включается пускатель КМ3, после чего включается двигатель М3 для движения вперед и пусть подается нужная величина напряжения на питающие клеммы А1 и А2 (при постоянном питающем напряжении 24В на клемму А1 надо подать “плюс”). Контакт 11-14 реле замыкается, создаётся цепь само-подпитки катушки КМ3 при отжатой кнопке SB3.2. При возникновении одной из названных выше аварийных ситуаций реле срабатывает и контакт 11-14 отключает пускатель. Двигатель самохода отключается.

Возможны и другие варианты построения схем с использованием этого реле.

Реле удобно также тем, что в одной и той же схеме удобным переключателем оно быстро переключается из функции OVER (функция максимальной токовой защиты) в функцию UNDER (функция минимальной то- ковой защиты), что важно, например, при защите от ненужной работы в режиме холостого хода не только двигателя самохода, но и двух других двигателей.