CИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ РАЗОМКНУТОГО ТИПА


СОДЕРЖАНИЕ:

РАЗОМКНУТЫЕ И ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Состояние объекта управления характеризуется совокупностью физических величин, которые называют также показателями, параметрами, координатами процесса. Например: температура, давление, скорость, ток, напряжение.

Для нормального хода технологического процесса некоторые из его координат – управляемые координаты – необходимо поддерживать постоянными (напряжение генератора, скорость электродвигателя, давление компрессора и др.), либо изменять во времени по заданному закону (скорость подъёмной установки при её пуске и остановке).

Необходимость в управлении значениями координат возникает в том случае, когда нормальный ход процесса нарушается из-за различного рода возмущений, т.е. колебаний нагрузки, воздействий внешней среды или внутренних помех.

Сами машины или устройства во многих случаях не обладают способностью поддерживать постоянство координат или изменять их по заданному закону.

Управление, которое автоматически поддерживает координаты технологического процесса неизменными или изменяет их по заданному закону, называется регулированием.

Система автоматического управления, которая в течение длительного времени автоматически поддерживает координаты технологического процесса неизменными или изменяет их по заданному закону называется системой автоматического регулирования(САР).

Система автоматического регулирования является замкнутой системой, или системой с обратной связью.

РАЗОМКНУТЫЕ И ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Автоматические системы управления отличаются одна от другой объектами и целями управления, физической природой и конструкциями элементов управляющих устройств. Тем не менее вне зависимости от их различий все системы управления можно разделить на два больших класса – разомкнутые и замкнутые.

На рис. 2.1, а показана функциональная схема разомкнутой САУ.

Рассмотрим назначение и свойства отдельных элементов функциональной схемы:

1. ОУ – объект управления. Это объект, которым управляют: электродвигатель, буровой станок и т. д.

Параметр производственного процесса , которым мы хотим управлять, носит название управляемой или регулируемой величины. Регулируемую величину всегда принимают за выходную величину объекта управления. Вследствие большого разнообразия управляемых объектов физическая природа регулируемого параметра производственного процесса различна. Он может представлять собой угловую скорость электродвигателя, температуру, давление и расход жидкости или газа, напряжение генератора и т. д.

На объект управления поступают два входных воздействия: возмущающее f(t ) и управляющее u(t ).

Возмущающее воздействие – это воздействие, которое не зависят от управляющего устройства.

Управляющее воздействие – это воздействие, которое вырабатывается управляющим устройством УУ и поступает непосредственно на вход объекта управления.

Рис. 2.1. Функциональные схемы разомкнутой (а) и замкнутой (б) САУ

2. ИСУ – исполнительное устройство. Оно непосредственно воздействует на объект управления. Выходной величиной исполнительного устройства является управляющее воздействие u(t), поступающее на вход объекта управления. Мощность исполнительного устройства обычно велика, так как оно воздействует непосредственно на объект управления.

3. УПУ – усилительно-преобразовательное устройство. Предназначено для усиления мощности и преобразования сигналов в управляющем устройстве.

4. ЗУ – задающее устройство (задатчик регулируемой величины). Выходной величиной задающего устройства является задающее воздействие (сигнал задания) g(t).

Задающее воздействие g(t) – это воздействие, которое задаёт требуемое значение регулируемой величины .

Энергия, необходимая для установки задающего воздействия, как правило, мала по сравнению с энергией, необходимой для работы исполнительного устройства и объекта управления.

Задающее, усилительно-преобразовательное и исполнительное устройства являются основными элементами управляющего устройства УУ.

Управляющее воздействие u(t) устанавливает заданное значение регулируемой величины . Возмущающее воздействие f(t) вызывает отклонение регулируемой величины от заданного значения. Главный недостаток разомкнутых систем – отсутствие информации об объекте управления. Это может привести к значительному отклонению регулируемой величины от заданного значения при действии возмущающего воздействия и возникновению аварийной ситуации.

Несмотря на указанный недостаток область применения разомкнутых систем управления достаточно велика. Примерами разомкнутых систем являются системы автоматического пуска, остановки и реверсирования машин и механизмов, где не требуется точного регулирования скорости.

Для того чтобы автоматически уменьшить отклонение регулируемой величины от заданного значения при действии на объект управления возмущающего воздействия, необходимо применение замкнутой САУ. Замкнутая САУ содержит дополнительную связь, по которой результат измерения регулируемой величины передаётся на вход системы управления. Эта связь называется обратной связью по регулируемой величине, так как направление передачи воздействия в дополнительной связи обратно направлению передачи основного воздействия на объект.

Система управления, имеющая обратную связь по регулируемой величине, называется системой с обратной связью, илизамкнутой системой.

На рис. 2.1, б приведена функциональная схема замкнутой САУ. По сравнению с разомкнутой системой здесь управляющее устройство УУ содержит два дополнительных элемента: измерительное устройство ИЗУ и элемент сравнения ЭС.

Измерительное устройство (датчик) измеряет действительное значение управляемой величины и преобразует его в выходной сигнал, удобный для ввода в систему управления.

Выходной сигнал измерителя называется сигналом обратной связи по регулируемой величине, а коэффициент пропорциональности kо.с –коэффициентом обратной связи по регулируемой величине. Сигнал обратной связи y(t) подается на вход элемента сравнения ЭС, где сравнивается с сигналом задания g(t). Физическая природа сигналов обратной связи и задания должна быть одинакова.

Элемент сравнения служит для определения величины отклонения регулируемой величины от заданного значения. Выходной величиной элемента сравнения является разность e(t ) двух входных сигналов g(t ) и y(t ):

Величина e(t) пропорциональна отклонению регулируемой величины от заданного значения и называется ошибкой регулирования. Ошибка e(t) является источником воздействия на систему. В этом случае САУ работает таким образом, чтобы уничтожить или свести к минимальному значению отклонение регулируемой величины от заданного значения при действии на объект управления возмущения f(t).

Обратим внимание на то, что в случае замкнутой САУ сигнал обратной связи должен подаваться на вход ЭС со знаком, противоположным знаку сигнала задания g(t). В этом случае обратная связь по регулируемой величине называется отрицательной.

Если сигнал обратной связи подается на вход ЭС с тем же знаком, что и сигнал задания, т.е. складывается с ним, то обратная связь называется положительной.

При подаче на вход ЭС сигнала отрицательной обратной связи (ООС) на схеме рядом с этим входом ставится знак «–» (рис 2.1, б). В случае положительной обратной связи (ПОС) знак «+» может опускаться.

Отрицательнаяобратная связь по регулируемой величине xр уменьшает ошибку регулирования e при действии на объект управления возмущающего воздействия f.

Положительная обратная связь по регулируемой величине xр увеличивает ошибку регулирования e при действии на объект управления возмущающего воздействия f.

Только применяя отрицательные обратные связи по регулируемым величинам, возможно решить задачу автоматического регулирования – автоматически поддерживать параметры технологического процесса неизменными или изменять их по заданному закону с требуемой точностью независимо от действия возмущающих воздействий.

В зависимости от характера изменения задающего воздействия во времени все системы автоматического регулирования делятся на три класса – стабилизации, программные и следящие.

Система стабилизации – это такая система, в которой значение задающего воздействия постоянно, не меняется во времени:

Системы стабилизации применяют для поддержания постоянства физических величин, характеризующих состояние объекта управления. Примером системы стабилизации является система регулирования давления компрессорной установки.

Программная автоматическая система – это такая система, в которой задающее воздействие является заранее заданной функцией времени g(t).

Программной системой является автоматическая система управления подъемной установкой, которая должна формировать требуемую диаграмму скорости подъёмного сосуда.

Следящая автоматическая система – это такая система, в которой закон изменения задающего воздействия заранее неизвестен. Следящие системы используют обычно для перемещения объектов в пространстве. Управляемой величиной в этом случае является либо расстояние перемещаемого объекта от какой-либо начальной точки, либо угол поворота вращаемого объекта относительно начального положения.

Цель управления в стабилизирующих, программных и следящих системах – это обеспечение равенства или близости регулируемой величины к её заданному значению.

Учебное пособие: Разомкнутые системы управления

РАЗОМКНУТАЯ СУЭП

РАЗОМКНУТАЯ СУЭП (или система без О.С.)- это система, в которой управление u(t) формируется в зависимости только от внешних воздействий: u(t) = j[x(t), f(t)].

Применение разомкнутых АСУЭП:

1. Обеспечение определенной последовательности управления ЭП.

2. Пуск с ограничением момента (в резистивных ЭП).

3. Регуляторы скорости с малым диапазоном регулирования.

4. Стабилизаторы скорости (с каналом компенсации возмущения).

Функциональная схема разомкнутой СУ представлена на рис. 6.1.

КО — командный орган;

УУ — устройство управления;

СПУ — силовое переключающее устройство;

ТМ — технологичный механизм;

КСМ — контроль скорости и момента;

КП — контроль положения.

Подключение двигателя ЭД к сети обеспечивается СПУ, получающего команды от УУ.

КО обеспечивает подачу команд на пуск-торможение-реверс-останов. Устройства КСМ и КП обеспечивают контроль координат ЭП. В системах без ограничения момента (тока) формирование переходных процессов не предусматривается. Такие СУ типичны для АД с к.з. ротором, маломощных ДПТ.

Наиболее просто СУ реализуется для короткозамкнутого АД: после подачи команды на пуск осуществляется прямое включение АД на полное напряжение сети (рис. 6.2.).

Используется для построения СУ первой группы ЭП электроаппараты (контактные и бесконтактные) релейного действия.

Для включения и отключения силовых цепей применяют электромагнитные контакторы, пускатели, статические (тиристорные) переключатели. Для подачи командных сигналов — командоаппараты: кнопки Пуск, Стоп (СУ рис.6.2, схема 1), командоконтроллеры (СУ Рис.6.2, схема 2), путевые и конечные выключатели, датчики давления, температуры и других технологических параметров.

В СУ схеме для подачи напряжения в схему управления необходимо командоконтроллер установить в положении «О», при этом включаем РН и ставится на самопитание через свои нормально разомкнутые контакты РН. При перерыве в энергоснабжении при работе ЭП повторное включение ЭД возможно после установления К\К в положение «О».

Большое место в СУЭП занимают резисторные ЭП без регулирования скорости ,т.е. работающие с постоянной установившейся скоростью (АД с ф.р., ДПТ средней мощности (>7кВт)).Резисторные СУЭП обеспечивают динамические и статические режимы работы. Ступенчатое переключение резисторов, реакторов или других элементов в силовых цепях ЭД обеспечивает возможность ограничения момента (тока) в определенных пределах.

Количество ступеней определяет точность стабилизации момента при пуске или торможении, или обеспечивает требуемый момент в переходных режимах.

Управление производится автоматическим отключением резисторов через определенные промежутки времени t1 , t2 , . , tn , при достижении определенной скорости w или определенной величине тока I т.п. (рис.6.3).

Таким образом, управление пуском в принципе может быть осуществлено:

— в функции времени;

— в функции скорости;

Управление в функции времени f(t) предполагает, что в СУ есть аппараты, контролирующие время, т.е. реле времени, настраиваемые на отсчет определенных, наперед заданных выдержек времени. Каждое реле включает соответствующий контактор ускорения, силовой контакт которого закорачивает нужную ступень пускового сопротивления.

Для линейных механических характеристик двигателя при Мс =const время разгона привода на i- й ступени пуска:

где — электромеханическая постоянная времени привода на i- й ступени;

wначi , wконi , Мначi , Мконi ,- начальные и конечные значения скорости и момента двигателя на i- й ступени;

J- момент инерции привода, приведенный к валу двигателя.

Время торможения определяется из условия:

Выдержка реле времени определяется с учетом собственного времени включения (отключения) контактора:

Управление в функции скорости производится при помощи реле, контролирующих скорость двигателя непосредственно или косвенно.

При достижении заданного значения скорости соответствующее реле выдает команду на включение контактора ускорения. Наиболее употребительны косвенные способы, в которых используются величины, пропорциональные скорости двигателя: ЭДС якоря (для ДПТ), ЭДС или частоту тока ротора (для АД с фазным ротором и СД). В этих случаях говорят об управлении в функции ЭДС или частоты.

Управление в функции тока реализуется применением реле минимального тока. Эти реле включают контактор ускорения при снижении пускового тока до значения тока переключения.

Типовые узлы схем автоматического управления ДПТ

а) Управление пуском в функции времени.

Различают схемы с управление от кнопок и от командоконтроллеров. В зависимости от применяемых реле времени (РВ) различают схемы, в которых выдержка времени отсчитывается при подаче напряжения на катушку управления РВ (пневматические реле), и при обесточивании катушки управления РВ (электромагнитные реле). Катушки управления последних должны быть предварительно под напряжением. Поэтому, рассматривая работу схемы, необходимо определить состояние аппаратов (включены — отключены) перед подачей команды «Пуск».

Управление пуском ДПТ может осуществляться по схеме управления 1 или 2. (рис. 6.4)

Схема 1: В исходном состоянии РВ1 и РВ2 включены, их нормально замкнутые контакты в цепи катушек КУ1 КУ2 разомкнуты. При нажатии кнопки «Пуск» включается линейный контактор L, через силовые контакты которого подключается ДПТ к сети; начинается пуск ДПТ на первой пусковой ступени при полностью введенных пусковых резисторах. Одновременно обесточивается катушка РВ1 (разрываются блокконтакты L).

По истечении выдержки времени Dt1 электромагнитное реле времени РВ1 замыкает нормально замкнутые контакты в цепи контактора ускорения КУ1, включается КУ1 и силовыми контактами закорачивает часть пускового резистора. Одновременно нормально замкнутые блокконтакты КУ1 разрывают цепь питания катушки РВ2. Начинается отсчет выдержки времени разгона на второй пусковой ступени Dt2 , по истечении которого замыкаются нормально замкнутые контакты РВ2, включается контактор КУ2, силовые контакты которого закорачивают оставшуюся часть пускового резистора. ДПТ выходит на разгон по естественной характеристике.

Схема 2; В исходном состоянии все аппараты обесточены. Нажимаем кнопку П Þ включаются L и РВ1 Þ начинается отсчет времени разгона на первой пусковой ступени, по истечении которого замыкаются нормально разомкнутые контакты РВ1, включаются КУ1 и РВ2, начинается отсчет времени разгона на второй пусковой ступени, по истечении которого замыкаются нормально разомкнутые контакты РВ2, включается КУ2Þ разгон на естественной характеристике ДПТ.

б)Управление пуском в функции скорости (ЭДС).

Схемы могут быть собраны на контакторах управления, подключенных параллельно якорю ДПТ и имеющих разное (схема 1) или одинаковое напряжение включения, или же с использованием промежуточных реле напряжений РН1 включаем параллельно якорю ДПТ (схема 2), и управляющих включением контакторов ускорения КУ. (рис. 6.5).

Напряжение включения аппаратов, подключенных параллельно якорю двигателя, пропорционально ЭДС, а следовательно, скорости ДПТ, при достижении определенного значения которой происходит закорачивание очередной части пусковых резисторов. Эти схемы получили малое распространение и применяются только для простых схем (2- 3 ступени) из-за нестабильности настройки (зависимость от напряжения сети, нагрузки и др.).

в) Управление пуском в функции тока

Рис. 6.6: пуск ДПТ в два этапа: разгон при номинальном потоке возбуждения в функции ЭДС и разгон на скорость выше номинальной при ослаблении магнитного потока — управление в функции тока.

РУП — реле управления полем, представляющее собой реле минимального тока. Нажимаем кнопку П Þ включается L, начинается разгон в две ступени до wн1 управление в функции ЭДС под контролем КУ, включенного параллельно якорю ДПТ. При разгоне ток всегда больше Iном , поэтому нормально разомкнутые контакты РУП замкнут, что обеспечивает Фном ДПТ (закорочен Rдоб в цепи ОВД).

После разгона ДПТ до wном при небольшом Мс 0,4 Мн , то применяют прямой пуск с разрядным резистором R в цепи ОВ СД (рис. 6.15- б), который отключается при разбеге СД до подсинхронной скорости. При питании ОВ СД от ТП (тиристорного преобразователя) также включает разрядный резистор R (рис. 6.15- в). Разрядный резистор ограничивает ток возбуждения при пуске, улучшая этим механическую характеристику СД, и обеспечивает ускоренное гашение поля СД после его отключения от сети.

где Rр — сопротивление ОВ СД.

Легкий и тяжелый пуск производится со сниженным напряжением питания статорной обмотки СД.

При легком пуске напряжение возбуждения подается еще при пониженном напряжении питания. Применяют при малых Мс (момент статического сопротивления на валу).

При тяжелом пуске напряжение возбуждения подается при полном напряжении на обмотке статора (при больших Мс ).

Управление моментом подачи возбуждения возможно в функции скорости или тока. При управлении с контролем скорости используется узел (рис. 6.16). Реле времени электромагнитного типа КV (РЭВ 880) с гильзой для замедления спадания магнитного потока запитано пульсирующим напряжением через диод VД на часть разрядного сопротивления R. В момент пуска КV включается, а по мере разгона СД амплитуда и частота импульсов напряжения на катушке КV снижается. При подсинхронной скорости реле КV отключится и своими нормально замкнутыми контактами включит контактор КВ, который подаст полное напряжение на ОВ СД. Это происходит при правильном включении диода, когда ось северного полюса ротора опережает ось южного полюса поля статора примерно на 15- 30°.

При управлении с контролем тока используют узел рис. 6.17.

Реле пускового тока РТ включается при пуске и отпускается при спадании пускового тока, отключая РВ. Реле времени электромагнитного типа РВ дает дополнительную задержку времени включения контактора КВ. Блокировочное реле РБ также представляет собой электромагнитное реле времени и является вспомогательным для управления контактором КВ. После включения контактор КВ становится на самопитание. Такое управление в функции тока чаще используют при прямых пусках СД.

Тяжелый пуск СД (рис.6.18).

В схеме используются типовые узлы:

— автотрансформаторный асинхронный пуск в функции времени (под контролем маятникового реле времени в контакторе ускорения У);

— управление моментом подачи возбуждения СД в функции скорости (работа узла аналогична схеме рис. 6.16);

— узел защиты СД от затяжного пуска (контроль времени пуска маятниковым реле времени в контакторе L).

Работа схемы при пуске СД:

В исходном состоянии все аппараты обесточены. Нормально замкнутые контакты маятниковых реле времени включены в цепь питания катушки вспомогательного реле Б. При нажатии кнопки П включается реле Б, которое включает контактор У. Собирается схема автотрансформаторного пуска СД, который протекает под контролем маятникового реле времени в контакторе У, по истечении выдержки времени которого отключается реле Р и следом за ним — контактор У. Через нормально замкнутые контакты У и Б и нормально разомкнутые контакты КV, которое в начале пуска включилось, включается контактор L, подается полное напряжение сети к СД, а блок-контактами L шунтируются контакты КV и подготавливается цепь включения контактора КВ. При достижении подсинхронной скорости якорь КV отпадает и замыкаются нормально замкнутые контакты КV, включая КВ. На ОВ СД подается полное напряжение возбудителя. При включении контактора L запускается маятниковое реле времени L, контролирующее время разгона СД при полном напряжении на статорной обмотке. Если подсинхронная скорость не будет достигнута в течении времени уставки этого реле, разорвутся нормально замкнутые контакты L, и схема управления обесточится, придя в исходное состояние. При успешном пуске блокконтакты контактора КВ шунтируют контакты реле времени L и отключение схемы не происходит.

Автоматическое управление СД с тиристорным возбудителем (рис. 6.19)

Тиристорный возбудитель ТВ обладает быстродействием на порядок выше, чем электромашинный, что особо важно для СД, работающих с ударной нагрузкой, для увеличения их динамической устойчивости, и при резких падениях сетевого напряжения.

БУТВ — блок управления тиристорным возбудителем;

ТВ — тиристорный возбудитель;

РТ — реле минимального тока;

U- вариатор (нелинейное сопротивление, защита от перенапряжения);

РП — реле включения ТВ;

РИ — реле инверторного режима ТВ (при включенном РП);

Q1 и Q2- разъединители высоковольтные;

В — масляный выключатель;

К — контактор привода вентилятора охлаждения ТВ;

РВ1 и РВ2- реле времени электромагнитного типа.

Пуск СД : включаем В, затем К, РИ, РВ1 и РВ2. Асинхронный пуск СД протекает под контролем РТ и РВ1 (аналогично 6.17). При уменьшении пускового тока ниже тока отпускания РТ нормально разомкнутый контакт РТ обеспечивает РВ1, которое дает дополнительную задержку времени для включения РП и подачи возбуждения обмотке возбуждения СД.

Остановка СД: отключить В, затем отключается РИ и переводится ТВ в инверсный режим (гашение поля возбуждения). Длительность этого режима определяется уставкой реле времени РВ2, которое обесточивается одновременно с РИ. При срабатывании РВ2 отключается РП и возбудитель, а также контактор К и ЭД вентилятора. Схема приходит в исходное состояние. Время установки РВ2 выбирается достаточным для полного гашения поля возбуждения СД.

БУТВ содержит автоматический регулятор возбуждения АРВ СД, который обеспечивает устойчивость работы СД и стабилизацию параметров питающей сети (cosj).

Сравнительный анализ принципов резисторного управления

1.В функции тока.

Достоинства: позволяет непосредственно контролировать ток с подачей команды на переключатель.


Недостатки: из-за низкой точности настройки токовых реле возможны затяжные пуски, застревание на одной из пусковых характеристик, мощность пусковых реостатов завышается.

2.В функции скорости.

Достоинства: простота пуска.

Недостатки: в ДПТ используется только при постоянном магнитном потоке; для АД — низкая точность.

3.В функции времени.

Достоинства: точность реализации пусковой диаграммы.

Недостатки: точность возможно обеспечить только при Мс =const,I=const.

Требования к защитам:

— точность и надежность;

Минимальная защита осуществляет отключение электроустановки при понижении сетевого напряжения (используется реле напряжения), при обрыве цепи возбуждения ДПТ и СД (используется реле минимального тока).

В СУ схеме 1 рис.6-2 она осуществляется блокконтактами КЛ, шунтируется кнопкой «Пуск». При перерыве в подаче электроэнергии повторное включение ЭД возможно после повторного нажатия кнопки «Пуск». В СУ схеме 2 нулевую защиту реализует нормально замкнутый контакт командоконтроллера в положении «О» и реле РН. Для подачи напряжения в схему управления необходимо командоконтроллер установить в положении «О», при этом включаем РН и ставится на самопитание через свои нормально разомкнутые контакты РН. При перерыве в энергоснабжении при работе ЭП повторное включение ЭД возможно после установления К\К в положение «О».

Максимально-токовая защита — защита от токов короткого замыкания (к.з.). Применяют плавкие предохранители, реле максимального тока, автоматические выключатели АВ с электромагнитными расцепителями, защитные электронные устройства с датчиками тока.

Цепи управления защищаются теми же аппаратами,что и силовые, цепи при мощности двигателя до 10кВт или своими автоматами и предохранителями.

Ток уставки автоматов определяется реле и максимально токовых расцепителей:

для схем управления Iуст =2.5Iус ,

Iус -максимальный ток при вклячении всех катушек.

Выбор плавкой вставки: выбирается по отношению к Iп

Современные системы управления асинхронным электроприводом Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Баев А.П., Исаков А.С.

В статье представлены материалы, посвященные текущему состоянию систем управления асинхронным электроприводом и тенденции их дальнейшего улучшения, а также затрагиваются проблемы, стоящие перед разработчиками.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Баев А.П., Исаков А.С.

Текст научной работы на тему «Современные системы управления асинхронным электроприводом»

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ А.П. Баев, А.С. Исаков

В статье представлены материалы, посвященные текущему состоянию систем управления асинхронным электроприводом и тенденции их дальнейшего улучшения, а также затрагиваются проблемы, стоящие перед разработчиками.

Современный электропривод представляет собой конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя и устройства управления. Он обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую в соответствии с алгоритмом работы технологической установки. Сфера применения электрического привода в промышленности, на транспорте и в быту постоянно расширяется. В настоящее время уже более 60 % всей вырабатываемой в мире электрической энергии потребляется электрическими двигателями. Следовательно, эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью электропривода. Разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем привода является приоритетным направлением развития современной техники.

Развитие цифровых систем управления

Появление первого микропроцессора в 1971 г. положило начало развитию области цифровой управляющей электроники, относящейся к встраиваемым микропроцессорным системам управления реального времени. За последние двадцать лет произошли качественные изменения в структуре электропривода, связанные в первую очередь с переходом на новую элементную базу построения силового канала (ЮВТ-транзисторы, интеллектуальные силовые модули 1РМ) и новую элементную базу канала управления — высокопроизводительные микроконтроллерные системы прямого цифрового управления оборудованием. Речь идет не только о прямом управлении ключами силовых преобразователей, но и о прямом сопряжении с широкой номенклатурой датчиков обратных связей (положения, скорости, ускорения), а также с элементами дискретной автоматики (релейно-контак-торной аппаратурой, дискретными датчиками и дискретными исполнительными устройствами). Область управления двигателями и силовыми преобразователями стала ярким примером быстрой адаптации процессорной техники к задачам предметной области[1].

Функции прямого цифрового управления реализуются за счет использования специализированных периферийных устройств, интегрированных непосредственно на кристалл микроконтроллера и не требующих дополнительных развитых средств сопряжения, а также за счет высокопроизводительной архитектуры и системы команд центрального процессора, позволяющей решать большинство типовых задач управления двигателями программным способом (регуляторы, наблюдатели, преобразователи координат и т.п.).

Рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств сделали необратимой тенденцию массовой замены аналоговых систем управления приводами на системы прямого цифрового управления.

Принципы построения и функциональные свойства систем

Современные системы управления асинхронными электроприводами создаются на основе совокупности взаимосвязанных физических принципов, способов организации управления и взаимодействия функциональных элементов системы.

Основным способом регулирования скорости асинхронного двигателя является регулирование путем изменения частоты напряжения на статоре. Однако параметры механической характеристики определяются не только частотой, но и значением напряжения, т.е. частота и напряжение выступают как два управляющих воздействия, которые принципиально могут регулироваться независимо друг от друга. Обычно за независимое воздействие принимается частота, а значение напряжения при данной частоте определяет вид механической характеристики, значения пускового и критического моментов. Такой способ регулирования скорости называется частотным (система скалярного управления), а характер согласования напряжения и частоты — законом частотного регулирования.

Типичным представителем законов частотного регулирования является закон U/f = const, когда соотношение между напряжением и частотой статора поддерживается постоянным. Удобство этого закона заключается в том, что электропривод может работать без отрицательной обратной связи по скорости и обладает естественной жесткостью механических характеристик в ограниченном диапазоне регулирования скорости. Этот закон регулирования можно подстроить под различную нагрузку путем выбора соответствующего соотношения между напряжением и частотой статора. Функциональная схема, реализующая данный закон регулирования, показана на рис. 1. Функциональный преобразователь (ФП) реализует один из законов регулирования, определяемый характером нагрузки. Полупроводниковый преобразователь (1111) включает в себя автономный инвертор и его систему управления, задатчик интенсивности (ЗИ) формирует медленно нарастающий входной сигнал, необходимый для плавного нарастания скорости асинхронного короткозамкнутого двигателя (АКЗ) без колебаний момента и тока.

Рис. 1. Функциональная схема разомкнутого асинхронного электропривода

со скалярным управлением

Данный принцип является наиболее простым способом реализации частотного управления и, благодаря относительно низкой стоимости, широко используется для привода механизмов, не предъявляющих высоких требований к качеству регулирования скорости. В первую очередь это относится к электроприводам насосов, вентиляторов, компрессоров. Данный класс механизмов обладает широкими потенциальными возможностями энерго- и ресурсосбережения, которые успешно реализуются при внедрении указанного типа систем.

Ко второму типу систем управления относится система векторного управления, обеспечивающая характеристики асинхронного электропривода, близкие к характеристикам привода постоянного тока. Эти свойства системы достигаются за счет разделения каналов регулирования потокосцепления и скорости вращения электродвигателя, не достижимого при использовании скалярного управления. При построении указанных систем используется векторное представление физических величин.

Функциональная схема, реализующая данный закон управления, показана на рис. 2. Преобразователи координат (ПК) необходимы для перевода модели асинхронного двигателя в систему координат, ориентированную по вектору потокосцепления ротора двигателя. Данный перевод необходим для разделения каналов регулирования. Каждый из каналов регулирования строится по принципу подчиненного регулирования.

При этом структура каждого канала может быть различной в зависимости от требований к системе регулирования. Необходимые для регулирования неизмеряемые переменные восстанавливаются в наблюдателе. В случаях, когда установка датчика положения ротора затруднена или экономически невозможна, на наблюдатель возлагается дополнительная задача оценки скорости.

Рис. 2. Функциональная схема асинхронного электропривода с векторным управлением

Данные системы управления имеют сравнительно более высокую стоимость и применяются в механизмах с повышенными требованиями к качеству регулирования скорости, например, приводы в станках, лифтах, кранах. Следует также отметить, что существует четкая тенденция к отказу от датчиков скорости и разработке алгоритмов оценки механических величин, что ведет к снижению стоимости и повышению надежности системы.

Новым направлением в области разработки высококачественных систем управления являются системы с прямым управлением моментом. Основная идея управления заключается в том, что на каждом шаге расчета определяется оптимальное состояние инвертора напряжения по значению момента и потока статора, из системы исключается широтно-импульсный модулятор как отдельное звено. Система реализует векторное регулирование скорости, математический аппарат которого основан на дифференциальных уравнениях динамики асинхронного двигателя и векторных соотношениях. Метод одинаково корректен как для переходных, так и для установившихся процессов, что существенно повышает динамический диапазон работы системы, приводит, например, к отсутствию провалов скорости при скачках нагрузки. Задача контура скорости — задать мгновенное положение вектора тока, необходимое для поддержания заданной скорости. Задача контура тока — обеспечить реальное положение и амплитуду вектора тока равными заданным значениям.

Рис. 3. Функциональная схема асинхронного электропривода с прямым управлением моментом

Функциональная схема, реализующая данный закон управления, показана на рис. 3. Блок регуляторов состоит из регуляторов скорости, момента, потока и частоты переключений «ключей». Необходимые для регулирования неизмеряемые переменные восстанавливаются в наблюдателе. В петле гистерезиса (ПГ) осуществляется регулирование в скользящем режиме вектора потокосцепления статора и момента двигателя на основе заданных и действующих величин. Быстродействующий логический автомат (ЛА), переключает «ключи» автономного инвертора в функции «оптимизации» вектора

выходного напряжения по предельным отклонениям момента и потока статора, таким образом, момент переключения инвертора не привязан к периоду ШИМ, а зависит от реальной ошибки вектора тока. Определяющим в работе контура является критерий выбора состояния инвертора при переключениях, который позволяет:

• минимизировать частоту переключений инвертора при малой амплитуде ошибки;

• уменьшить кратковременно возникающую большую токовую ошибку за минимальное время при минимальном количестве коммутаций инвертора.

Данный метод управления током имеет существенные преимущества по сравнению с ШИМ-управлением. Он позволяет строить более скоростные системы, мгновенно реагирующие на возмущающие воздействия, и одновременно рассеивать меньше энергии в силовых ключах по сравнению с методом ШИМ.

На современном этапе развития полупроводниковой преобразовательной техники значимой проблемой является создание четырехквадрантных электроприводов переменного тока. Такое построение силовой системы позволяет приводу работать длительное время в тормозном режиме, отдавая при этом в силовую сеть синусоидальный ток. В двигательном режиме работы привод потребляет энергию из силовой сети, не вызывая искажение напряжения источника питания. При этом достигается энергосбережение и уменьшение уровня возмущений на сеть со стороны работающего электропривода. Создание подобных систем вызвано возросшими требованиями к качеству возвращаемой и потребляемой электрической энергии.

Система управления устройства рекуперации строится в прямоугольной системе координат, вращающейся с частотой силовой сети, где одна из осей совпадает с вектором напряжения. Такое построение позволяет прямым образом разделить управление процессами, связанными с активной и реактивной составляющими мощности. В этом случае имеется возможность не только обеспечить требуемое напряжение в звене постоянного тока, но и компенсировать реактивную мощность в сети переменного тока в рамках энергетических возможностей устройства, за счет управления двумя взаимно перпендикулярными составляющими тока.

Для поддержания требуемого напряжения в звене постоянного тока используется система управления с обратной связью по постоянному напряжению, которая вырабатывает сигнал управления для регулятора активной составляющей фазного тока, а для компенсации реактивной составляющей — сигналы обратной связи по току в соответствующем сечении силовой сети. Такая система управления способна компенсировать перекос фаз и гармонические составляющие в сети [2].

В настоящее время значительное внимание уделяется вопросу уменьшения потерь мощности в силовых «ключах» и формирователях несущей частоты при ТТТИМ-управлении. Уменьшение потерь в силовых «ключах» можно добиться путем уменьшения несущей частоты, но это приведет к росту амплитуд высших гармоник напряжения, а следовательно к увеличению потерь в двигателе. Для решения этой проблемы может быть использован способ многоуровневых автономных инверторов напряжения. Снижение потерь достигается за счет уменьшения мощности «ключей» с увеличением числа уровней инвертора. В таких инверторах в процессе преобразования постоянного напряжения в переменное, производиться квантование напряжения. За счет выбора соответствующих продолжительностей ступеней формируемого ступенчатого сигнала можно осуществить приближение фазного напряжения к синусоиде [3].

Многоуровневые инверторы напряжения для управления асинхронным двигателем позволяют уменьшить потери в инверторе при одновременном улучшении гармонического состава напряжения, питающего двигатель.

Не менее актуально стоит вопрос параметрической идентификации асинхронного двигателя, заключающейся в автоматическом определении параметров эквивалентной схемы его замещения, а также компенсации динамических изменений параметров двигателя вследствие его нагрева. От точности определения параметров схемы замещения будет зависеть точность оценки наблюдаемых переменных. Также следует заметить, что вследствие нагрева машины изменяются активные сопротивления статора и ротора, что также приводит к возникновению ошибок оценивания магнитного потока, а это, в свою очередь, сказывается на снижении энергетической эффективности процесса преобразования энергии и даже потери устойчивости.

На данный момент применяются следующие решения. Производится первичная идентификация параметров в статическом режиме, когда двигатель находится в свободном состоянии, путем подачи на него стандартных возмущающих воздействий. Этот метод позволяет уточнить параметры двигателя в нормальном состоянии. Компенсация вариации параметров двигателя, вызванная его нагревом, осуществляется либо по показаниям датчика температуры, хотя такой способ практически не реализуется, либо путем приблизительной оценки температурной ошибки на основе двойного вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора по уравнениям статорной и роторной цепи.

Современная промышленность характеризуется использованием высокоэффективных технологий, стремлением добиться высоких эксплутационных характеристик оборудования и уменьшить потери. Все это возможно только при условии повышения качества управления технологическим процессом, в том числе применение высокоэффективных систем управления технологическими объектами и процессами.

На данный момент основные затраты при разработке систем управления приводами приходятся не на создание аппаратной части контроллера, а на разработку алгоритмического и программного обеспечения. Поэтому роль специалистов в области теории электропривода существенно возрастает.

1. Козаченко В.Ф. Микроконтроллерные системы управления электроприводами: современное состояние и перспективы развития. http://www.motorcontrol.ru/publications/controllers.pdf

2. Баев А.П., Гончаренко М.Р., Исаков А.С., Осипцева О.С. Особенности проектирования четырехквадрантных асинхронных электроприводов. // Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ). Выпуск 14. Информационные, вычислительные и управляющие системы / Гл. редактор В.Н. Васильев. СПб: СПб ГИТМО(ТУ), 2004. С. 1619.

Замкнутые системы управления электроприводом переменного тока

Решить проблему регулирования частоты вращения АД в широком диапазоне при жестких характеристиках удается лишь в замкнутых системах управления. В качестве примера рассмотрим наиболее распространенные приводы переменного тока [4, 9, 11, 13].

3.1. Приводы с тиристорным регулятором напряжения[4]

Способ регулирования скорости вращения АД изменением напряжения в разомкнутых системах не нашел применения из-за ограниченного диапазона регулирования и резкого снижения перегрузочной способности (характеристики показаны пунктиром 1,2,3,4 на рис. 3.1,б).

Функциональная схема замкнутой системы управления представлена на рис. 3.1,а:

Рис.3.1. Структурная схема привода с тиристорным регулятором напряжения (а) и характеристики привода (б и в)

В замкнутых системах управления обратная связь по скорости вращения дает возможность получить достаточно жесткие характеристики (рис. 3.1,б) и обеспечить регулирование скорости вращения в широком диапазоне – в некоторых случаях до .

Зависимость момента и скорости двигателя от напряжения на обмотке статора [4] может быть представлена уравнением (3.1).

где – напряжение на обмотке статора.

Анализ работы ЭП может быть проведен по структурной схеме (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Структурная схема ЭП с ТРН

Структурная схема составлена при линеаризации уравнения (3.1), без учета электромагнитных процессов в двигателе.

Передаточная функция ЭП:

Соответствующее дифференциальное уравнение:

где – модуль жесткости механической характеристики в разомкнутой системе ЭП;

– электромеханическая постоянная времени ЭП;

– суммарный момент инерции ЭП, приведенный к валу двигателя;

– напряжение двигателя (по первой гармонике).

В установившемся режиме при из дифференциального уравнения получаем уравнение механической характеристики ЭП при :

При расчете механических характеристик следует иметь в виду, что коэффициенты и определяются в зависимости от значений скорости.

Недостатком этого метода является то, что двигатель в каждый момент времени работает на искусственной характеристике, полученной за счет изменения напряжения. В результате с увеличением диапазона регулирования резко возрастает скольжение двигателя (учитывая, что точка общая для всех характеристик). В итоге резко возрастают потери двигателя. В частности, при диапазоне регулирования потери составляют 50%, а при увеличении диапазона регулирования до 5 потери увеличиваются до 80%. Кроме того, с переходом на нижние регулировочные характеристики уменьшается максимальный развиваемый момент. Правда, с последним недостатком можно бороться, если использовать АД с фазным ротором (рис 3.1,в).

Эти приводы широко используются в кратковременных и повторно-кратковременных режимах. Мощность таких приводов обычно ограничивается кВт. К их достоинствам можно отнести получение хороших динамических характеристик и различных режимов работы за счет использования тиристорных регуляторов напряжения.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Система управления электроприводами

Принципы построения систем управления электроприводами. Построение статичных и энергетических характеристик. Связь между электрической и магнитной энергией. Построение математической модели электропривода лабораторного стенда. Расчет контура тока.

Название: Разомкнутые системы управления
Раздел: Рефераты по физике
Тип: учебное пособие Добавлен 00:08:02 02 мая 2009 Похожие работы
Просмотров: 3785 Комментариев: 13 Оценило: 3 человек Средний балл: 4.7 Оценка: неизвестно Скачать
Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 15.09.2013
Размер файла 30,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Принципы построения систем управления электроприводами

1.1 Основные понятия и определение СУЭП

Совокупность машин и технических средств можно представить как некоторую техническую систему, взаимодействующую с внешней средой, которая оказывает на техническую систему как произвольные, так и организованные воздействия. Если при наличии произвольных воздействий техническая система не может правильно функционировать, то возникает необходимость в управлении, заключающемся в сказании на систему таких специальных воздействий извне, которые обеспечивали бы желаемый процесс в технической системе. Типичный пример технической системы — система управления электроприводом.

Системой управления электроприводом (СУЭП) — называется совокупность объекта управления и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих друг с другом, а также с внешней средой.

Объект управления (ОУ) — устройство или совокупность устройств, осуществляющее технический процесс, который нуждается в оказании специально организованных воздействия извне для выполнения заданной цели управления. Объектом управления в СУЭП является электрический двигатель постоянного или переменного тока совместно с некотором рабочие механизмом, скорость вращения которого при изменении, например, момента статического сопротивления на его валу необходимо поддерживать постоянной или изменять по заданному закону.

Автоматическое управляющее устройство (АУУ) — устройство, вырабатывающее такое управляющее воздействие, непосредственно прикладываемое к объекту управления, которое обеспечивает достижение заданной цели управления. АУУ часто называют регулятором.

Задающее воздействие — x(t) воздействие на входе СУЭП, предусмотренное целью управления. Это воздействие преобразуется системой и передается на ее выход. Физическая природа задающего воздействия может быть различной — напряжение, угол поворота, угловая скорость вращения и т.п.

Возмущающее воздействие (помехи) f(t) — воздействие, приложенное к какому-либо устройству системы, нарушающее нормальное её функционирование. Примером могут служить шумы ?(t) в электронных элементах АУУ, а также изменяющаяся во времени нагрузка f(t) в объекте управления. Например, изменение момента статического сопротивления на валу электрического двигателя.

Воздействия, которыми отдельные элементы системы обмениваются между собой, называются внутренними, к ним относятся:

* управляющее воздействие U(t) — воздействие, вырабатываемое АУУ и прикладываемое к объекту управления;

* управляемое воздействие (регулируемая переменна) y(t) — переменная на выходе объекта управления, желаемое изменение которой предусматривается целью управления (например, поддержание постоянной скорости вращения двигателя);

* контрольное воздействие h(t) — воздействие АУУ на объект управления; в качестве одного из конкретных воздействий используется регулируемая переменная h(t)=y(t)

Назначение СУЭП обычно состоит в том, чтобы обеспечить соответствие между регулируемой выходной переменкой у(t) и задающим воздействием x(t). В большинстве СУЭП управляющее воздействие вырабатывается путем сравнения y(t) и x(t), т.е. в них осуществляется управление по отклонению о(t)=x(t) — y(t).

1.2 Классификация СУЭП по назначению

В соответствии с алгоритмом функционирования, под которым понимают совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технического процесса, все СУЭП по назначению делятся на следующие основные классы: системы стабилизации, системы программного управлении и следящие системы.

Стабилизирующей СУЭП — называется автоматическая система, алгоритм функционирование которой содержит предписание поддерживать регулируемую переменную y(t) на постоянном уровне:

В системе программного управления имеется специальное программное устройство, которое формирует заданный закон изменения программы

Примерами следящих приводов служат приводы управления положением различных рабочих механизмов.

Алгоритм управления определяет совокупность выходных воздействий автоматического управляющего устройстве и способ образования им ответствующего управляющего воздействия.

По алгоритму управления СУЭП можно разделить на следующие основные группы:

Разомкнутой СУЭП — (система без обратной связи) называется такая система, в которой управление формируется в зависимости только от внешних воздействий.

В стабилизирующих СУЭП задающее воздействие является постоянной величиной:

Предположим, что отклонение регулируемой величины от заданного значения x0 происходит, в основном, вследствие наличия возмущения например изменения момента сопротивления на валу исполнительного двигателя. В этом случае при управлении по разомкнутому циклу выполняется возмущающего воздействия такое его преобразование в автоматическом управляющем устройстве, которое обеспечивает компенсацию его влияния на регулируемую переменную.

Примером СУЭП с принципом управления по возмущению может служить система стабилизации угловой скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, нагрузкой для которого является связанный с валом двигателя рабочий механизм РМ. Потенциометр Пз здесь играет роль задающего устройства. Напряжение, пропорциональное желаемому заданному значению скорости рабочего механизма, — коэффициент пропорциональности), снимается с движка этого потенциометра и является задающим воздействием (уставкой). Связь по основному возмущающему воздействию — моменту статического сопротивления (моменту нагрузки) реализована с помощью моментной муфты ММ и усилителя постоянного тока УПТ (операционного усилителя ОУ). Моментная муфта выполняет функцию измерительного элемента возмущающего воздействия; выходное напряжение муфты, снимаемое с движка потенциометра, пропорционально моменту нагрузки Мс,

где Км — коэффициент усиления муфты. Напряжения Uм и Uз, суммируются с помощью сопротивлений Rвх и Rм на входе операционного усилителя и усиливаются. Таким образом, операционный усилитель выполняет функции сумматора и усилителя напряжения. Тиристорный преобразователь ТП состоит из управляемого выпрямителя, преобразующего переменное напряжение в постоянное, и системы импульсно-фазового управления СИФУ, формирующей последовательность импульсов, поступающих на управляющие электроды выпрямителя; он выполняет функцию усилителя мощности. Входное напряжение тиристорного преобразователя Uтп является управляющим воздействием, его зависимость от заданного значения скорости ?з и основного возмущающего воздействия Мс определяет алгоритм управления разомкнутой системы:

К объекту управления обычно относят неизменяемую с точки зрения реализации различных алгоритмов управления часть СУЭП. Для рассматриваемого примера объект управления состоит из тиристорного преобразователя и двигателя совместно с рабочим механизмом, а автоматическое управляющее устройство составляют элементы, реализующие алгоритм управления задающий потенциометр, моментная муфта и усилитель постоянного тока.

В системе без связи по возмущению напряжение Uд на входе двигателя определяется лишь задающим напряжением Uз снимаемым с потенциометра Пз. При увеличении Мс оно остается постоянным, поэтому скорость вращения двигателя с увеличением Мс уменьшается. При наличии связи по возмущению Пз с возрастанием Мс увеличивается Uс, и суммарное напряжение тиристорного преобразователя Uтл возрастает, что при соответствующей настройке муфты может обеспечить компенсацию влияния Мс и, следовательно, независимость скорости вращения двигателя от основного возмущающего воздействия на объект управления — изменения момента нагрузки.

Степень компенсации влияния возмущающего воздействия зависит от точности знания характеристик объекта и измерения возмущающего воздействия. Поэтому принцип управления по возмущению можно применять в тех случаях, когда известны характеристики объекта и имеется возможность измерения основных возмущающих воздействий. Однако для большинства технических устройств количество внешних воздействий, влияющих на процесс, велико и большая честь из них недоступна измерению. Кроме того, в процессе эксплуатации изменяются характеристики объекта, что при неизменной настройке параметров компенсационного канала приводит к отклонению управляемой переменной от ее заданного значения. Поэтому возможности систем с компенсацией, не содержащих обратных связей, весьма ограничены, они не могут для многих технических устройств обеспечить требуемую точность управления или даже вообще неработоспособны. Необходимое протекание процессов управления в общем случае возможно лишь в системах с обратной связью.

В соответствии с алгоритмом управления автоматическое управляющее устройство должно содержать элемент сравнения ЭС, определяющий отклонение; цепи управления (на входе управляющего устройства — УУ), реализующие закон управления по отклонению. Для реализации принципа управления по отклонению при любой физической природе управляемой переменной (скорость, угол поворота, напряжение и т.д.) необходимо прежде всего непрерывно (или дискретно) измерять ее отклонение от желаемого значения. В большинстве случаев выходной переменной измерительного устройства является напряжение, пропорциональное в зоне линейности измерителя отклонении: Для того чтобы подчеркнуть функционирование замкнутой СУЭП, построенной по принципу отклонения в измерительном устройстве, обычно условно выделяют элемент сравнения ЭС, определяющий разность, и измеритель рассогласовании P, преобразующий в напряжение. Напряжение усиливается по уровню в усилителе напряжения УН и по мощности в усилителе мощности УМ. Коэффициент усиления по мощности определяют как отношение мощности на выходе устройства к мощности на его входе.

С точки зрения преобразования сигналов в СУЭП усилители напряжения и мощности характеризуется на линейном участке их статической характеристики коэффициентами усиления по напряжению. Напряжение с выхода усилителя мощности поступает на вход исполнительного устройстве ИУ, в электромеханических СУЭП — обычно двигателя постоянного или переменного тока, с помощью которого осуществляется управление скоростью или положением рабочего механизма РМ.

Характерной особенностью замкнутых СУЭП является наличие обратной связи с выхода системы на ее вход. Указанная обратная связь называется главной, или основной, обратной связью в отличие от вспомогательных обратных связей, вводимых в систему для улучшения ее динамических свойств.

Рассмотрим работу следящего привода. При идентичном положении командной и исполнительной осей привода угол рассогласования между ними равен нулю. Также равны нулю напряжения и, т.е. двигатель и вся система находятся в покое. Повернем теперь командную ось на некоторый угол. В результате этого возникнут угол рассогласования и пропорциональные ему напряжения. Под воздействием напряжения двигатель начнет вращаться и через редуктор будет поворачивать исполнительную ось и движок потенциометра Пвых в сторону уменьшения угла рассогласования до тех пор, пока этот угол не станет равным нулю. При повороте командной оси в другую сторону меняется полярность напряжения, прикладываемого к двигателю, и, следовательно, направление его вращения. Если угловое положение командной оси изменяется во времени по произвольному закону, то и угловое положение исполнительной оси также будет изменяться по тому же закону.

Следует отметить, что направление вращения двигателя будет совпадать со знаком угла рассогласования только в том случае, когда обратная связь от двигателя к исполнительной оси движку потенциометра Пвых будет отрицательной. Если же при вращении двигателя угол рассогласования возрастает, то это означает, что обратная связь положительна. Для того чтобы сделать ее отрицательной, необходимо поменять полярность напряжения, прикладываемого к двигателю.

Существенная особенность замкнутой СУЭП, в отличие от разомкнутой, состоит в том, что изменение управляющего воздействия происходит вне зависимости от физической природы причин, которые обусловило появление отклонения: изменение как внешних воздействий (задающего и возмущающих), так и параметров объекта управления. Вместе с тем в системах управления по отклонению в связи с наличием основной обратной связи возможно возникновение длительных переходных процессов с недопустимо большими отклонениями управляемой переменной от заданного значения или даже незатухающих колебании. Поэтому прежде всего необходимо обеспечить устойчивость замкнутой системы и требуемое качество протекания переходных процессов.

Принцип управления по отклонению является основой построения СУЭП различного назначения. Первыми промышленными системами с принципом управления по отклонению были поплавковый регулятор в котле паровой машины, построенный в 1765 г. выдающимся русским механиком И.И. Ползуновым, и центробежный регулятор скорости паровой машины, на который в 1764 г. получил патент английский механик Дж. Уатт.

Комбинированные СУЭП — Комбинированной (или разомкнуто-замкнутой) системой управления электроприводом называется такая система, в которой управление формируется в зависимости как от отклонения так и от внешних воздействий.

Комбинированные системы различаются по виду используемых внешних воздействий на системы с разомкнутой цепью управления по возмущающему воздействию и системы с разомкнутой цепью управления по задающему воздействию.

В комбинированной системе по возмущению управление зависит не только от отклонения, но и от возмущения. При соответствующем выборе управляющего устройства непосредственное влияние основного возмущения на объект управления нейтрализуется каналом компенсации. Выполнение условий компенсации физически означает подавление воздействия возмущения на объект с помощью разомкнутого компенсационного канала, создающего равный и противоположно направленный относительно выходной координаты сигнал. Воздействие остальных менее существенных и непосредственно не намеряемых помех в известной степени подавляется замкнутым контуром, в котором управляющее устройство формирует составляющую, пропорциональную отклонению.

Примером комбинированной СУЭП может служить схема стабилизации скорости вращения двигателя, представляющая собой сочетание. Компенсационная связь в полной системе по основному возмущению осуществляется с помощью моментной муфты ММ (разомкнутая цепь), в основная обратная связь — с помощью тахогенератора ТГ (замкнутая цепь). С учетом формул получим следующий простейший алгоритм управления для комбинированной по возмущения системы стабилизации скорости.

В комбинированной системе по задающему воздействие управление содержит дополнительную составляющую, вырабатываемую управляющим устройством разомкнутой цепи, которое измеряет задающее воздействие и непосредственно, помимо цепи обратной связи, управляет объектом, осуществляя грубое согласование выходной величины у(t) c входной x(t). Ошибки, возникающие при управлении по разомкнутому циклу, измеряется и преобразуются в управляющее напряжение для управления объектом по замкнутому циклу. Достижение более, высокой точности воспроизведения быстроизменяющегося задающего воздействия x(t) здесь обусловлено совместной работой грубой разомкнутой и сравнительно более точной замкнутой системы управления.

Если в рассмотренной системе на объект действует интенсивная помеха, которая обусловливает наличие значительной составляющей ошибки по помехе, то возникает необходимость создания дополнительной разомкнутой цепи управления по возмущению. При этом воздействие выходного напряжения управляющего устройства может существенно компенсировать влияние основного возмущения на выходную переменную. В комбинированной системе в этом случае управляющее воздействие реализует алгоритм управления.


В комбинированных системах сочетаются преимущества системы с управлением по отклонению и по возмущению, однако они более сложны для технической реализации по сравнению с замкнутыми системами, поскольку требуют создания дополнительных разомкнутых цепей управления.

Итерационные СУЭП. В комбинированной системе оба канала управления, как разомкнутый, так и замкнутый, воздействуют на одно и то же исполнительное устройство, что не позволяет при форсированном изменении управления развивать соответствуйте скорости и ускорения электропривода, а наличие инерционности в нем приводит к запаздывании в передаче управляющих воздействий. Эти обстоятельства не всегда позволяют реализовать желаемое изменение управляемой переменной особенности при быстроизменяющемся заданием воздействии и интенсивных некомпенсируемых помехах как на объект управления, так и на управляющие устройства разомкнутого и замкнутого каналов. Дальнейшее повышение точности может быть достигнуто с помощью многоканальных итерационных систем управления электроприводом, в которых процесс воспроизведения задающего воздействия осуществляется последовательными приближениями реализуемыми соответствующими каналами.

Благодаря тому, что каждый последующий канал компенсирует ошибки предшествующих, применение итерационных следящих приводов позволяет достичь высокой точности воспроизведения быстроизменяющегося задающего воздействия при наличии помех. Однако ее реализация оказывается технически более сложной, поскольку здесь необходимо иметь несколько исполнительных и управлявших устройств.

2. Расчет параметров СПР

2.1 Расчет параметров ЭП и построение статичных и энергетических характеристик

Связь между электрической и магнитной энергией с одной стороны и механической с другой, характеризуется зависимостью развиваемого двигателем электромагнитного момента от его угловой скорости, называемой электромеханической характеристикой двигателя. Механические характеристики принято делить на статические и динамические.

Статическая механическая характеристика представляет собой геометрическое место точек равновесия системы двигатель-нагрузка и выражает связь между установившимися значениями скорости и момента двигателя. Статические характеристики не учитывают влияние запаса энергии магнитного поля двигателя на его момент. С помощью этих характеристик можно проанализировать только механические переходные процессы.

Динамическая механическая характеристика выражает действительную связь между мгновенными значениями момента и скорости двигателя в процессе его перехода из одного равновесного состояния в другое с учетом изменения энергии электромагнитного поля. Такие характеристики отражают реальные электромеханические переходные процессы и позволяют анализировать влияние на них электромагнитных явлений.

Статическая характеристика двигателя — это изменение установившейся скорости вращения двигателя при изменении тока якоря Iя (электромеханическая характеристика) или нагрузки Мс (механическая характеристика).

Для построения механической характеристики ДПТ НВ, достаточно знать лишь две ее точки, поскольку все механические характеристики представляют собой прямые линии. Для построения естественной характеристики удобно производить по точкам, одна из которых соответствует электромагнитному моменту двигателя и номинальной скорости, а другая скорости идеального холостого хода.

Таким образом получают естественную электромеханическую характеристику. Искусственные электромеханические характеристики получают при изменении Uc, Rя и кF.

Определим номинальную скорость вращения якоря выходя из значения взятого из каталога:

Момент инерции для машины постоянного тока составляет:

J=1.5. 10-4. (9,8) 1,5 =4,6. 10-4 (кг. м2).

Номинальный магнитный поток двигателя:

Электромеханическая постоянная времени цепи:

К основным энергетическим показателям работы электроприводов относятся потери мощности, потери энергии, КПД. КПД — это характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.

Исходя из выше представленных выражений, построим энергетические характеристики исследуемого двигателя:

2.2 Построение математической модели ДПТ

Определим параметры электропривода лабораторного стенда для исследования системы управления ЭП, построенный с использованием микродвигателей типа ДПМ-30-Н2 (Вт; В; Мн = 10 мНм; А; об/мин), с помощью System Identification Toolbox (SIT) программного пакета MatLab

Итоговые параметры двигателя — паспортные, определённые экспериментально и рассчитанные:

Поток возбуждения: kFn=0.046;

Момент инерции двигателя: J=0.0000015;

Постоянные времени: Te=0,00076;

2.3 Расчет контура тока

Для управления сложными технологическими комплексами и электроприводами промышленных установок широко используют многоконтурные системы с несколькими обратными связями с промежуточными переменными. Наиболее распространенные в современном регулируемом электроприводе так называемые системы подчиненного регулирования.

Система подчиненного регулирования представляет собой многоконтурную систему с каскадным включением регуляторов (рис.). Число регуляторов и контуров регулирования в такой системе равно числу величин, подлежащих регулированию. Название системы объясняется тем, что выходной сигнал регулятора, который включен в внешнего контура, является задающим для регулятора, который включен в внутреннего контура, то есть один регулятор подчинен другому.

Настройка многоконтурной СПР (расчет и выбор элементов последовательных корректирующих цепей, то есть выбор типа регулятора и расчет его параметров) достигается последовательной оптимизацией контуров системы, начиная с внутренней и заканчивая внешним.

Под оптимизацией понимают такую настройку контура, которое наилучшим образом отвечает поставленным требованиям. Основное требование к динамике системы — отклонение регулируемой величины от заданного значения должны устраняться регулятором за кратчайшее время и с минимальным перерегулирования. В реальных системах эти два требования обычно вступают в противоречие.

Технически оптимальным переходным процессом считается такой процесс, при котором время изменения регулируемой величины от нуля до установившегося значения был бы минимально возможным при перерегулирования, не превышало бы допустимое значение. Такой переходной процесс при ступенчатой изменении влияния, задаваемым является компромиссным между процессом более быстрым, но с большим перерегулирования, и процессом с меньшим перерегулирования, но более медленным. Такие настройки получили название модульный оптимум (МО).

При необходимости сведения к нулю статической погрешности в контуре с объектом в виде интегрирующей звена (повышения астатизма) может быть достигнуто путем использования ПИ-регулятора вместо пропорционального, то есть путем настройки на симметричный оптимум (СО).

Коэффициенты, необходимые для расчета параметров модели двухконтурной системы подчиненного регулирования:

— стала часу ТП, с;

— коэффициент передачи датчика тока:

— максимально допустимое значение тока якорной цепи,

— коэффициент передачи датчика скорости:

— скорость идеального холостого ходу.

— постоянные времени датчиков тока и скорости, обусловленные наличием фильтрующих компонентов: с.

При настройке на МО в данную систему необходимо ввести регулятор тока и обеспечить структурную компенсацию элементов цепи обратной связи путем введения компенсационного элемента (kдс) последовательно в контур регулирования.

Расчет регуляторов тока с учетом реакции е.р.с. осуществляется следующим образом:

Передаточная функция разомкнутого контура, оптимизированного по МО имеет вид:

При настройке контура тока на МО:

Передаточная функция контура тока:

де — малая некомпенсированая постоянная времени контура тока:

(ПИИ2 — регулятор тока)

Находим передаточную функцию регулятора:

где — коэффициент передачи РТ

— постоянная времени интегральной составляющей РТ,

2.3 Расчет контура скорости

* рассчитываются параметры регулятора внешнего контура.

Передаточная функция контура скорости:

При настройке контура скорости на СО:

(ПІ — регулятор скорости)

Передаточная функция регулятора скорости при настройке контура на СО:

— постоянная времени интегральной составляющей РС.

Экспериментальные характеристики скорости в подчиненной системе при при Uз=5 Мс=0,005; Uз=7 Мс=0,005

3. Построение СПР ДПТ в программном пакете LabView

3.1 Описание программного пакету LabView

LabVIEW — среда разработки прикладных программ, в которой используется язык графического программирования G и не требуется написания текстов программ. Среда LabVIEW дает огромные возможности как для вычислительных работ, так и — главным образом — для построения приборов, позволяющих проводить измерения физических величин в реальных установках, лабораторных или промышленных, и осуществлять управление этими установками.

Программа, написанная в среде LabVIEW, называется виртуальным прибором (ВП) (VI — virtual instrument). Внешнее графическое представление и функции ВП имитируют работу реальных физических приборов. LabVIEW содержит полный набор приборов для сбора, анализа, представления и хранения данных. Источником кода виртуального инструмента служит блок-схема программируемой задачи.

Программная реализация виртуальных приборов использует в своей работе принципы иерархичности и модульности. Виртуальный прибор, содержащийся в составе другого виртуального прибора, называется прибором-подпрограммой (SubVI).

Вход в среду LabVIEW

При запуске LabVIEW появляется диалоговое окно. В верхней части окна находится панель меню со стандартными пунктами: File, Edit (редактирование), Tools (инструменты), Help (помощь).

Главное меню в верхней части окна ВП содержит пункты общие с другими приложениями, такие как Open, Save, Copy, Paste, а также специфические пункты меню LabVIEW. Некоторые из них содержат сведения о «горячих» клавишах вызова этих пунктов. Меню появляется в верхней части экрана.

*Пункт меню File используется для открытия, закрытия, сохранения и печати ВП.

*Пункт меню Edit используется для поиска и внесения изменений в компоненты ВП.

*Пункт меню Operate используется для запуска, прерывания выполнения и изменения других опций ВП.

*Пункт меню Tools используется для связи с приборами и DAQ устройствами, сравнения ВП, формирования приложений и конфигурации LabVIEW.

*Пункт меню Browse используется для перемещения по ВП и его иерархии.

*Пункт меню Window используется для отображения окон LabVIEW и палитр.

*Пункт меню Help используется для получения информации о палитрах, меню, инструментах, ВП и функциях, для получения пошаговой инструкции использования LabVIEW и информации о компьютерной памяти.

Создавать, редактировать и отлаживать ВП можно с помощью Tools Palette (Палитры инструментов). Термин инструмент подразумевает специальный операционный режим курсора мыши. При выборе определенною инструмента значок курсора изменяется на значок данного инструмента. Палитра инструментов вызывается через пункт главного меню Window > Show Tools Palette. Палитру инструментов можно разметать в любой области рабочего пространства блок-диаграммы и лицевой панели.

Если включен автоматический выбор инструмента, то при наведении курсора на объект лицевой панели или блок-диаграммы автоматически выбирается соответствующий инструмент из палитры Tools (Инструментов). Автоматический выбор инструментов включается нажатием на кнопку Automatic Tool Selection палитры Tools (Инструментов) или нажатием клавиш Shift+Tab.

Инструмент УПРАВЛЕНИЕ используется для изменения значения элементов управления или ввода текста. При наведении курсора на такой элемент как строковый элемент управления, значок инструмента меняется.

Инструмент ПЕРЕМЕЩЕНИЕ используется для выбора, перемещения или изменения размеров объектов.

Инструмент ВВОД ТЕКСТА используется для редактирования текста и создании свободных меток.

Инструмент СОЕДИНЕНИЕ создает проводники данных, соединяя объекты на блок-диаграмме.

Инструмент ВЫЗОВ КОНТЕКСТНОГО МЕНЮ вызывает контекстное меню соответствующего объекта по щелчку левой кнопки мыши. Инструмент БЫСТРАЯ ПРОКРУТКА ЭКРАНА используется для просмотра окна без использования полосы прокрутки. Инструмент ВВОД КОНТРОЛЬНОЙ ТОЧКИ позволяет расставлять контрольные точки на ВП, функциях, узлах, проводниках данных, структурах и приостанавливать в них выполнение программы.

Инструмент УСТАНОВКА ОТЛАДОЧНЫХ ИНДИКАТОРОВ дает возможность исследовать поток данных в проводниках блок-диаграммы. Используется для просмотра промежуточных значений при наличии сомнительных или неожиданных результатов работы ВП.

Инструмент КОПИРОВАНИЕ ЦВЕТА предназначен для копирования цвета с последующей вставкой с помощью инструмента РАСКРАШИВАНИЕ.

Инструмент РАСКРАШИВАНИЕ позволяет изменить цвет объекта. Он также отображает текущий передний план и параметры настройки цвета фона.

Если автоматический выбор инструмента выключен, можно менять инструменты палитры Tools (Инструментов) с помощью клавиши Tab. Для переключения между инструментом ПЕРЕМЕЩЕНИЕ и СОЕДИНЕНИЕ на блок-диаграмме или между инструментом ПЕРЕМЕЩЕНИЕ и УПРАВЛЕНИЕ на лицевой панели — достаточно нажать пробел.

Лицевая (передняя) панель имитирует панель реального физического прибора. На пси располагаются управляющие и измерительные элементы виртуального прибора. Пример лицевой панели представлен на рис. 3.3.

Палитра элементов лицевой панели

Лицевая панель создается с использованием палитры элементов под общим названием Controls, которая вызывается нажатием правой клавиши мыши на свободное иоле лицевой панели (либо можно выбрать в пункте главного меню Window -> Show Controls Palette). Эти элементы могут быть либо средствами ввода данных — элементами собственно управления (Controls), либо средствами отображения данных — элементами отображения (Indicators).

По умолчанию палитра элементов появляется и экспресс-виде (рис. 3.4) и содержит лишь наиболее часто используемые элементы.

Выбранный элемент выделяется инструментом перемещение (стрелка) и выводится на лицевую панель.

Данные, вводимые на лицевой намели ВП, поступают на блок-диаграмму, где BII производите ними необходимые операции. Результат вычислений передастся на элементы отображения информации на лицевой панели ВП.

Инструментальная панель лицевой панели

Инструментальная панель используется для запуска и редактирования ВП.

Кнопка запуска Run — запускает ВП

Кнопка непрерывного запуска Run Continuously — ВП выполняется ло момента принудительной остановки.

Во время выполнения ВП появляется кнопка Abort Execution. Эта кнопка используется для немедленной остановки выполнения ВП.

Кнопка Pause приостанавливает выполнение ВП. После нажатия кнопки Pause LabVIEW подсвечивает на блок-диаграмме место оста¬новки выполнения. Повторное нажатие — продолжение работы ВП.

Text Settings — выпадающее меню установок текста, включая размер, стиль и цвет.

В меню Align Objects производится выравнивание объектов по осям (по вертикали, но осям и т.д.).

В меню Distribute Objects производится выравнивание объектов в пространстве (промежутки, сжатие и т.д.).

В меню Resize Objects производится приведение к одному размеру многократно используемых объектов лицевой панели.

Меню Reorder используется при работе с несколькими объектами, которые накладываются друг на друга. Выделив один из объектов с помощью инструмента ПНРЕМКЩКНИЕ, и меню Reorder следует выбрать его порядок отображения на липовой панели.

Кнопка Context Help выводит на экран окно Context Help (контекст ной справки).

4.2 Построение математической модели СПР

Реализация математической модели ЭП средствами программы LabVIEW.

Функциональная схема преобразователя

Панель ввода коэффициентов преобразователя и времени

Функциональная схема эл. мех. постоянной времени

Панель ввода параметров сопротивления и эл. мех. постоянной времени

Функциональная схема момента инерции двигателя

Панель ввода параметров момента инерции двигателя

Функциональная схема регулятора скорости

Панель ввода коэффициентов регулятора скорости

Функциональная схема регулятора тока

Панель ввода коэффициентов регулятора тока

Экспериментальные исследования тока в программном пакете LabVIEW при Uз=5 Мс=0,005

Экспериментальные исследования скорости в программном пакете

LabVIEW при Uз=5 Мс=0,005

Экспериментальные исследования тока в программном пакете LabVIEW при Uз=5 Мс=0,005

Экспериментальные исследования тока в программном пакете LabVIEW при Uз=7 Мс=0,005

Переходные характеристики тока при различных значениях Тм и Те:

1) Te=0,001; 2) Te=0,01; 3) Te=0,0004; 4) Тм=2Тм

Моделирование показало, что уменьшение Тя уменьшает колебательность и перерегулирование в системе. Увеличение Тя существенно увеличивает колебательность и перерегулирование в системе. При уменьшении ТМ в системе увеличивается перерегулирование, но установившееся значение тока двигателя уменьшается. Увеличение Тм в 2 раза приводит к увеличению тока двигателя и времени разгона.

Было смоделировать двухконтурную систему регулирования скорости ДПТ-НВ. Результат моделирования и экспериментальных исследований показал идентичность полученных результатов что говорит об адекватности работы программы в программном пакете LabVIEW. Параметры электромеханических и электромагнитных процессов в микродвигателе постоянного тока в переходных процессах позволяют использовать типовые структуры регуляторов и систем управления.

1. Моделирование электромеханических систем: Учебник — Чорний О.П., Луговой А.В., Родькин Д.Й., Сисюк Г.Ю., Садовой О.В. — Кременчуг, 2001. — 376 с.

2. Калінов А.П., Мамчур Д.Г., Прітченко О.В., Мельников В.О. Комп’ютеризований лабораторний комплекс для вивчення цифрових систем керування з функцією імітації технологічного навантаження /Вип. 3/2009 (56) Ч. 1. — Кременчук: КДПУ, 2009. — С. 8-12.

3. Справочник по автоматизированному электроприводу по ред. Елисеева В.А., Шинянского А.В. Энергоатомиздат, 1983,-616 с.

4. Теория автоматического управления и регулирования./ Зайцев Г.Ф.-Издательское объединение «Высшая школа», 1975, 424 с.

5. Соляник В.П. Система управления электроприводом. 1992,-374 с.

6. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. 2001,-616 с.

7. П.А. Бутырин, Т.А. Васьковская, В.В. Каратаев, С.В. Марикин «Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7»

ток электропривод электрический контур

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Построение математической модели объекта управления в пространстве состояния. Нахождение по формуле Мейсона передаточной функции, временных и частотных характеристик. Прямые и косвенные оценки качества объекта управления по полученным зависимостям.

курсовая работа [737,2 K], добавлен 12.03.2014

Характеристика, структурная и принципиальная схема электропривода. Методика ремонта устройства и алгоритм поиска неисправностей. Расчет электрической схемы усилителей постоянного тока. Разработка стандарт-плана и расчет расходов на изготовления изделия.

дипломная работа [4,4 M], добавлен 18.05.2012

Классификация электромагнитных подвесов. Построение математической модели стенда. Программная реализация пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора. Описание микроконтроллера ATmega 328 и платы Arduino. Сборка и ввод стенда в эксплуатацию.

дипломная работа [2,6 M], добавлен 09.06.2014

Ознакомление с характеристиками системы управления скоростью электропривода с вентильным двигателем и автономным инвертором. Выбор системы управления, настроение внутреннего контура тока. Расчет элементов и составление принципиальной электрической схемы.

курсовая работа [2,1 M], добавлен 07.05.2014

Функциональная и структурная схемы электропривода. Переход к относительным единицам. Определение параметров силового электрооборудования. Построение статических характеристик замкнутой системы электропривода. Выбор типа регуляторов и расчет их параметров.

курсовая работа [90,9 K], добавлен 17.04.2010

Построение характеристик насоса для скоростей, отличных от номинальной и характеристики магистрали. Выбор электродвигателя и асинхронно-вентильного каскада. Расчет и построение механических характеристик. Расчет мощности, потребляемой из сети приводом.

курсовая работа [450,4 K], добавлен 29.06.2010

Нахождение аналитических выражений для частотных характеристик линейных систем автоматического управления. Построение при помощи компьютерной программы частотных характеристик задания. Использование заданных вариантов параметров динамических звеньев.

курсовая работа [161,1 K], добавлен 05.04.2015

Формирование статических механических характеристик электропривода с целью стабилизации скорости. Система непрерывного управления скоростью. Определение структуры и параметров объекта управления, разработка алгоритма. Конструкция блока управления.

курсовая работа [1,6 M], добавлен 29.07.2009

Определение динамических характеристик объекта. Определение и построение частотных и временных характеристик. Расчет оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора. Проверка устойчивости по критерию Гурвица. Построение переходного процесса и его качество.

курсовая работа [354,7 K], добавлен 05.04.2014

Выбор силовой схемы преобразователя. Структура и основные узлы системы управления тиристорным преобразователем. Расчет и выбор элементов системы импульсно-фазового управления. Расчет энергетических показателей и построение графиков выходного напряжения.

курсовая работа [908,8 K], добавлен 10.08.2012

Типовые схемы разомкнутых систем управления электродвигателями

При последующем нажатии кнопки S2 («пуск») через замкнувшийся ранее контакт Д1А.2 включится контактор K1M, замкнутся главные контакты К1(1—3) M в силовой цепи, в обмотку статора двигателя M будет подано напряжение. В обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы. Начинается пуск двигателя на первой реостатной характеристике. Одновременно закроется вспомогательный контакт K1A.3, шунтирующий пусковую кнопку, и замкнется контакт K1A.2, через который подается питание в цепь катушек реле времени Д2М, Д3М. Размыкающий вспомогательный контакт K1A.1 отключит цепь реле Д1М, которое отпускает якорь с выдержкой времени при отключении его катушки. Поэтому Д2М не сразу включится и его размыкающий контакт Д2А.1 будет открыт.
Следует отметить, что размыкающий контакт Д1А.З остается еще открытым; по истечении времени выдержки реле Д1М его замыкающий контакт Д1А.1 (а также Д1А.2) откроется, а размыкающий Д1А.З — закроется. В результате этих переключений в схеме управления включится контактор К2М и будет шунтирована первая пусковая ступень резистора — двигатель с первой реостатной характеристики перейдет на вторую, разогнавшись до большей угловой скорости. Кроме того, выключится реле времени Д2М и его размыкающий контакт с выдержкой времени Д2А.1 замкнет цепь катушки контактора К3М, который сработает и замкнет свои контакты К3(1—2)М, т.е. шунтируется вторая пусковая ступень резистора — двигатель переходит на третью реостатную характеристику.
Наконец, после размыкания с выдержкой времени замыкающего контакта Д2А.1 выключится реле Д3М — с выдержкой времени, на которое настроено реле Д3М (соответственно времени пуска двигателя на последней реостатной характеристике), замкнется его контакт Д3А.1, включится контактор К4М и замкнет свои контакты К4(1—3)М. Обмотка ротора будет замкнута накоротко и двигатель будет заканчивать свой разгон в соответствии с его естественной характеристикой. Этим и заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени Д1М, Д2М, Д3М.
Останов двигателя производится нажатием кнопки S3. Схема используется для привода механизмов, не требующих реверса, длительность торможения которых после отключения двигателя не имеет существенного значения. В частности, на базе этой схемы создаются схемы управления главным электродвигателем лесопильных рам.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

19.09.2015

Основы управления электроприводами

Производственные механизмы состоят из: собственно механизма, выполняющего полезную работу; двигателя, приводящего в действие этот механизм, передаточного устройства, соединяющего двигатель с механизмом; устройства для управления двигателем. Совокупность двигателя, передаточного устройства и устройства для управления двигателем называется приводом механизма. Привод, выполненный при помощи электродвигателя, называется электрическим. На современных судах электроприводов десятки, а на крупных судах — сотни.

Сегодня найти компанию по качественным электроприводам довольно сложно, поэтому стоит обратить внимание на высокотехнологическое оборудование от technogroupp.com. Здесь можно оборудование WEG купить по приемлемым ценам и с гарантией качества. Среди оборудования WEG представлены разные виды электродвигателей, редукторов, а также преобразователей частоты для управления.

Работа электропривода при равномерном движении называется работой в установившемся режиме, а при неравномерном движении (ускорении, замедлении) — в неустановившемся или переходном режиме. Например, электроприводы насосов, вентиляторов работают в основном в установившемся режиме, а работа грузовых лебедок характеризуется частыми переходными режимами (пуск, остановка, спуск, подъем и т. д.).

Зависимость между силами или моментами, действующими в движущейся системе, называется уравнением движения. Согласно основам механики, зависимость между силами движения и силами сопротивления, противодействующими поступательному движению, выражается алгебраической суммой:

где F — движущая сила; Fс — сила статического сопротивления движению; mdv/dt — сила инерции.

При установившемся движении, соответствующем неизменной скорости движения, F = Fc.

Большинство судовых электроприводов работает при вращательном движении. Здесь пользуются уравнением моментов сил, записываемым в общем виде: M — Mc = Mд, где М — вращающий момент, развиваемый электродвигателем привода; Мс — момент статического сопротивления на валу электродвигателя; Мд — динамический момент, равный:

где m — масса тела; р — радиус инерции (расстояние от центра вращения до точки условного сосредоточения всей массы тела).

В установившемся режиме dw/dt=0, следовательно, и уравнение движения имеет вид М = Мc; при ускорении величины dw/dt и Мд— положительные, М>Мc; при торможении dw/dt и Мд — отрицательные, М Регулирование частоты вращения электродвигателей

Электродвигатели постоянного тока очень хорошо приспособлены к регулированию частоты их вращения. При наличии коллектора электродвигатели требуют тщательного ухода и по сравнению с асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями переменного тока менее надежны в работе, однако благодаря наличию широкого и плавного диапазона регулирования частоты вращения, их также широко используют.

Частоту вращения электродвигателя постоянного тока определяют уравнением механической характеристики n=f(M):

где n — частота вращения; U — подведенное к электродвигателю напряжение; се, см — постоянные величины, определяемые конструкцией электродвигателя; Ф — магнитный поток возбуждения электродвигателя; М — момент, развиваемый электродвигателем; Rя — сопротивление якорной цепи (сюда входят сопротивления якоря Rя, последовательной обмотки и внешних резисторов, если они включены в цепь якоря).

Если изменяется момент сопротивления на валу электродвигателя, то автоматически изменяются момент М и частота вращения электродвигателя n, но это не является процессом регулирования. Под регулированием понимают принудительное изменение частоты вращения электродвигателя путем изменения его схемы включения или величины параметров питания.

Применяемые на судах электродвигатели постоянного тока чаще всего выполняют со смешанным возбуждением.

С помощью рис. 1 и уравнения механической характеристики рассмотрим возможные способы регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

Это уравнение выражает естественную механическую характеристику электродвигателя, которая получается при отсутствии добавочных резисторов в цепях главного тока и возбуждения двигателя, а также при номинальных параметрах питающей сети. Каждый электродвигатель имеет только одну естественную механическую характеристику (см. рис. 1, в).

Из уравнения механической характеристики следует, что частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно регулировать изменением величины сопротивления в цепи якоря или в цепи возбуждения (регулирование потока Ф) и изменением величины напряжения питания.

Если разомкнуть контакт К1, а затем К2, то в цепь якоря будут введены резисторы Rl, R2. Получим частоты вращения:

Если при разомкнутых контактах К1 и К2 замкнуть контакт, то получим схему с шунтированием якоря, которой соответствует низкая частота вращения n3 (так называемая «ползучая» скорость).

Вернемся к естественной характеристике электродвигателя (контакты К1, К2, К4 замкнуты, К3 — разомкнут, частота вращения nн). Если теперь разомкнуть контакт К4, то в цепь шунтовой обмотки возбуждения включится резистор R4, уменьшится ток возбуждения и магнитный поток снизится до величины Ф1 (Ф1 Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели

Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели переменного тока очень удобны и надежны в эксплуатации, но, к сожалению, не обеспечивают плавности регулирования частоты вращения — это их основной недостаток. Плавный пуск асинхронного двигателя сегодня осуществляется с помощью специальных пусковых устройств на микропроцессорной технике, которые со временем могут полностью вытеснить способ пуска типа «звезда-треугольник».

Частота вращения асинхронного электродвигателя равна:

где f — электрическая частота тока питания; р — число пар полюсов статора электродвигателя; S — скольжение.

Регулирование изменением частоты тока питания f получается плавным и в большом диапазоне. Регулируемый двигатель должен иметь свой питающий генератор изменяемой частоты, что усложняет и удорожает схему, поэтому способ регулирования частоты вращения электродвигателя изменением подведенной к нему электрической частоты применяют редко, например для гребного электродвигателя. Однако регулирование частотой питания перспективно, так как вместо вращающихся генераторов появились мощные статические преобразователи частоты, собранные на полупроводниковой технике; они компактны, не требуют обслуживания.

Принудительно изменять величину скольжения S асинхронному короткозамкнутому электродвигателю не представляется возможным.

Остается изменение числа пар полюсов р — этот способ регулирования оказался наиболее приемлемым. Число пар полюсов определяется видом обмотки статора электродвигателя. При изготовлении электродвигателя одну и ту же обмотку укладывают так, что ее можно переключать на разное число пар полюсов, получая две скорости. Кроме того, в статор электродвигателя укладывают еще одну обмотку, которая включается при отключенной первой обмотке и обеспечивает третью скорость электродвигателя.

Используя переключение обмотки на разное число пар полюсов или переключаясь на независимые одна от другой обмотки статора, можно получить двух-, трех- и четырехскоростные электродвигатели. Конечно, плавность регулирования таких электродвигателей недостаточна, а их изготовление обходится дорого.

На рис. 2, а показан принцип включения двухскоростного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, имеющего две независимые обмотки на статоре. При замыкании контактов малой скорости КМС работает обмотка на число пар полюсов 2р=12— получается малая скорость. Если контакты КМС разомкнуть и замкнуть контакты большой скорости КБС, то число пар полюсов уменьшится вдвое, а частота вращения ротора удвоится.

Если на переменном токе все же необходимо получить большое количество скоростей и сделать регулирование плавным, приходится устанавливать асинхронный электродвигатель с фазным ротором (рис. 2,б).

Когда все контакты К1—К4 разомкнуты, в цепь ротора введены все резисторы R1—R4 (как показано на схеме), ротор, электродвигателя развивает минимальную скорость. При замыкании контактов К1 сопротивление каждой фазы ротора уменьшается на величину R1, частота вращения ротора увеличивается. При замыкании друг за другом контактов К2, К3, К4 частоту вращения можно плавно увеличить до максимальной (все резисторы из обмотки ротора выведены, контактами К4 ротор замкнут накоротко).

Следует добавить, что при введенных резисторах в цепь ротора электродвигатель обладает повышенным пусковым моментом, что немаловажно для грузоподъемных устройств.

Двигатель с фазным ротором снабжен токосъемными кольцами и электрическими щетками, что делает его менее надежным по сравнению с короткозамкнутыми электродвигателями.

Вывод: при регулировании изменением числа пар полюсов переключают обмотку статора, при этом возникают броски тока и механические толчки. Для получения большого числа скоростей применяют менее надежный асинхронный электродвигатель с фазным ротором и регулировочными резисторами. Перспективным способом является регулирование изменением частоты питания.

Электрическое торможение электропривода

При отключении электродвигателя от сети начинается его естественное торможение, которое создается моментами трения в опорах, трением вращающихся устройств о воздух и моментом сопротивления рабочей машины (нагрузка). На такое торможение уходит много времени, поэтому большинство электроприводов при остановке на некоторое время включается на специальную схему и электродвигатель развивает тормозной электрический момент, действующий согласно с механическими моментами торможения. Кроме того, электроприводы грузоподъемных устройств снабжены дополнительными пневматическими или электрическими тормозами.

Для двигателей постоянного тока применяют динамическое электроторможение, торможение противовключением и рекуперативное торможение (рекуперация — возврат, в данном случае — электроэнергии).

Динамическое торможение наиболее приемлемо для полной остановки электропривода. Предположим, электродвигатель при замкнутых контактах Kl, К2 и разомкнутом контакте К3 (рис. 3, а) работает в двигательном режиме. Ток электродвигателя:

Для остановки электродвигателя с применением электроторможения на ходу размыкают контакты K1, К2 и замыкают контакт К3. Теперь на якорь напряжение не подается, но обмотка ШОВ продолжает получать питание и, следовательно, имеется магнитный поток.

Якорь, отключенный от сети, продолжает вращаться по инерции, проводники его обмотки пересекают магнитный поток, создаваемый обмоткой ШОВ, и в якоре наводится э. д. с., которая создает ток через резистор торможения Rт:

Что приводит к снижению тормозного тока и тормозного момента вплоть до нуля при остановке.

Торможение противовключением получается при реверсе (рис. 3,б). При замкнутых контактах «вперед» Bl, В2 двигатель работает, например, вправо. Ток якоря:

Возникающие ток Iт и момент Мт опасны для электродвигателя, поэтому в момент переключения нужно понизить подведенное к нему напряжение. После остановки двигатель нужно отключить, иначе он среверсирует.

Рекуперативный режим торможения не применяется для остановки привода, он возникает только на высоких скоростях. Например, электродвигатель развивает электромагнитный момент в сторону спуска груза; ток якоря:

Может наступить момент, когда значение Е превысит величину неизменного напряжения сети U(E>U). Электродвигатель переходит в генераторный режим работы, и начинается рекуперация электроэнергии в сеть. Так как E>U, ток стал отрицательным: он и электромагнитный момент двигателя изменили свое направление. Теперь электродвигатель не способствует спуску груза, а наоборот, работая в тормозном режиме, препятствует дальнейшему увеличению его скорости в сторону спуска. Это положительное явление повышает безопасность при спуске тяжелых грузов.

Для асинхронных электродвигателей переменного тока применимы рассмотренные способы электроторможения двигателей постоянного тока.

При динамическом торможении после отключения асинхронного двигателя от питающей сети контактами К1, К2, К3 (рис. 4,а) в обмотку статора подается постоянный ток от полупроводникового выпрямителя В, который питается от сети через понижающий трансформатор Тр. Постоянный ток, протекающий по обмотке статора, создает неподвижное магнитное поле, индуктирующее во вращающемся по инерции роторе э. д. с. Под действием э. д. с. в обмотке ротора возникает ток, в результате взаимодействия которого с магнитным полем статора возникает тормозной момент, и ротор двигателя останавливается.

В электроприводах грузоподъемных механизмов для двигателей с фазным ротором применяют разновидность динамического торможения — однофазное (рис. 4,б). При этом электродвигатель переключается на питание от двух фаз, а в обмотку ротора включен резистор R. В статоре нарушается вращение магнитного потока и возникает пульсирующий поток, так как в его обмотку поступает переменный ток. Пульсирующий поток индуктирует ток во вращающемся по инерции фазном роторе. Между током в обмотке ротора и пульсирующим магнитным потоком статора возникает взаимодействие, появляется тормозной момент, и ротор двигателя останавливается.

Реверсирование асинхронного двигателя осуществляется переключением двух любых проводов, которыми обмотка статора подключена к питающей сети (рис. 4, в): размыкаются контакты «вперед» Bl, В2, В3 и замыкаются контакты «назад» H1, Н2, Н3.

В момент переключения магнитный поток статора реверсирует, теперь он вращается против вращающегося по инерции ротора. Возникает тормозной момент, ротор останавливается — это торможение противовключением. После остановки электродвигатель нужно отключить, иначе он среверсирует. В момент переключения электродвигателя на противоположное вращение могут возникнуть опасные токи и моменты, поэтому перед переключением следует понизить напряжение питания.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя возможно, когда частота вращения ротора превысит частоту вращения магнитного потока. Двигатель переходит в генераторный режим, развивая тормозной момент. Двигатель от сети не отключается, происходит рекуперация электроэнергии в сеть. Этот режим торможения возможен только на высоких скоростях (выше частоты вращения магнитного потока) и возникает при спуске тяжелого груза.

CИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ РАЗОМКНУТОГО ТИПА

Добро пожаловать!

Теперь вы можете поделиться своей работой!

Просто нажмите на значок

ФЭА / Электроэнергетика / Структуры электроприводов.

Структуры электроприводов.

В зависимости от выполняемых функций, вида и числа регулируемых переменных и степени числа регулируемых переменных и степени автоматизации технологических процессов электроприводы можно разделить на два основные группы: неавтоматические и автоматические.

Неавтоматический – это ЭП, управление которым выполняет оператор или имеется дистанционное управление.

В автоматическом электроприводе большинство операции выполняется системой управления. На оператора в этом случае возлагаются функции по включению и отключению электропривода и общему контролю за его работой.

Работа замкнутого электропривода характеризуется тем, что все внешние возмещения частично или полностью устраняются, и не влияют на регулируемую величину.Замкнутый ЭП может быть построен по принципам отклонения с использованием обратных связей или компенсации внешних возмущений.

В разомкнутом электроприводе все внешние возмущения влияют на выходную переменную электропривода. Разомкнутые электроприводы обычно применяются для пуска торможения или реверса двигателя, а также для регулирования переменных электропривода с невысоким качеством.

Основным признаком замкнутого электропривода является наличие обратных связей по которым на вход электропривода подаётся вместе с задающим сигналом, сигнал с регулируемой выходной величиной. В результате этого, управление электропривода осуществляется суммарным сигналом ошибки, который автоматически изменяется в нужную сторону при колебаниях нагрузки и обеспечивает с помощью системы управления поддержание регулируемой величины на заданном уровне. Так как в замкнутых электроприводах устраняется или компенсируется всё внешнее возмущение, то существуют следующие схемы замкнутых электроприводов:

1) схема с компенсацией возмущения;

2) схема с обратной связью;

3) схема с общим усилителем;

4) схема с наблюдающим устройством;

5) схема с подчинённым регулированием координат.

а – с компенсацией возмущения б – с обратной связью

Принцип работы замкнутого электропривода с компенсацией возмущения заключается в следующем: основным признаком такого электропривода является наличие цепи.по которой на ход управляющего устройства электропривода вместе с задающим сигналом скорости подаётся сигнал пропорциональный моменту нагрузки: UM=KM*MC

В результате этого с управляемого сигнала на ЭП подаётся суммарный сигнал ошибки ΔU, который автоматически изменяет нужную сторону скорость электропривода при любых колебаниях момента нагрузки. Поддержание скорости электропривода на заданном уровне обеспечивается с помощью системы управления.

Однако, такие схемы применяются редко, так как нет простых и надёжных датчиков момента нагрузки. В связи с этим большинство замкнутых электроприводов используют принцип обратных связей. Такой ЭП характеризуется наличием цепи обратной связи, соединяющий выход электропривода с его входом.

По цепи обратной связи передается информация о текущем состоянии скорости

UOC=KOC*ω

на вход электропривода, где он сравнивается или вычитается из задающего сигнала. Управление осуществляется сигналом отклонения или сигналом рассогласования.

ΔU=UЗСUOC

Этот сигнал при отличии скорости от заданного уровня автоматически изменятся необходимым образом и устраняется с помощью системы управления. Если требуется регулирование других переменных электропривода, то используются обратные связи по этим переменным. При необходимости получения высоких показателей регулирования используется сочетание принципов компенсации и обратной связи.

Все виды переменных и применяемых обратных связей в электроприводе бывают положительные и отрицательные, гибкие жёсткие, линейны и нелинейные.

Положительной называется такая обратная связь, сигнал которой складывается с задающим сигналом.

Отрицательной обратной связью называется такая обратная связь, при которой сигнал направлен встречно задающему сигналу.

Жёсткая обратная связь – обратная связь, параметры которой не меняются как в установившемся так и в переходном режимах.

Сигнал гибкой обратной связи вырабатывается только в переходных режимах и служит для обеспечения требуемого качества переходных режимов.

Линейная обратная связь характеризуется пропорциональной зависимостью между регулируемой координатой и сигналом обратной связи, в то время как при реализации нелинейной связи эта зависимость не является пропорциональной. В зависимости от вида регулируемых координат могут использоваться все обратные связи по скорости, положению, току, напряжению, магнитному потоку и ЭДС.

Для управления движением ИО РМ необходимо регулировать несколько переменных электропривода, и тогда замкнутые электроприводы выполняются по схеме с общим усилителем:

Схема с общим усилителем

Д – двигатель ЭП

УУ – управляющее устройство

П – преобразователь электроэнергии

МП – механическая передача

ДТ – датчик тока

ДС – датчик скорости

УТО – устройство тока ограничения (токовая отсечка)

Данная схема обеспечивает работу двигателя при ограничении тока и скорости по следующим механическим характеристикам.

3, 4 – соответственно вертикальные и горизонтальные усечки характеристики в замкнутой системе.

В интервале скорости от 0 до ω1 обеспечивается ограничение тока и момента за счёт действия обратной связи по току характеристика имеет вид близкой к вертикальному. При ω>ω1 за счёт устройства токоограничения прекращает действие датчик тока и начинает своё влияние датчик скорости, характеристика двигателя становится жёсткой и обеспечивает регулирование скорости.

Совокупностью обратных связей, число которых может быть больше чем два в схеме с общим усилителем образуется модельный регулятор, а переменные этого регулятора называются переменными состояния электропривода.

Основной задачей модельного регулятора является обеспечение заданного качества динамических процессов в электроприводе – это быстродействие, устойчивость степень затухания переходных процессов. Показатели качества достигаются выбором видов и соответствующим расчётом коэффициентов в обратной связи по переменным электропривода.

Разомкнутая система скалярного управления асинхронным электроприводом.

При невысокой точности и ограниченном диапазоне регулирования скорости АД наиболее целесообразным является его скалярное частотное управление в разомкнутой системе электропривода (рис. 5.1). В подобных системах частота f1 и напряжение U1 питания двигателя М формируются в преобразователе частоты UZF пропорционально сигналу управления uуэлектроприводом. Для компенсации падения напряжения во внутренних сопротивлениях преобразователя UZF и возможных колебаний напряжения его питающей сети в преобразователях частоты, как источниках напряжения, принято использовать внутренние контуры стабилизации выходного напряжения преобразователя. При этом выходное напряжение преобразователя не будет зависеть от его нагрузки и регулировочные свойства асинхронного электропривода будут определяться свойствами собственно АД при питании его от управляемого источника напряжения.

Как следует из при заметном снижении частоты преобразователя уменьшаются поток и абсолютное критическое скольжение АД, вызывая падение максимального момента и жесткости механической характеристики. В итоге падает перегрузочная способность АД по моменту, снижаются точность и диапазон регулирования скорости АД.

Для сохранения постоянства перегрузочной способности АД по моменту во всем диапазоне регулирования его скорости при различном характере изменения статической нагрузки Мс (w) на валу АД между сигналами задания частоты uf и напряжения uu на входе UZF предусматривается функциональный преобразователь UF.

При Мс = const и в пределах изменения относительной частоты 1³ a ³ (0,2 – 0,3) статическая характеристика преобразователя UF должна быть линейной, обеспечивая постоянство соотношения U1/f1. При меньших значениях a за счет уменьшения магнитного потока Фm , вызванного падением напряжения DU на активном сопротивлении обмоток статора , критический момент АД при сохранении постоянства U1/f1 уменьшается. Поэтому для сохранения постоянства перегрузочной способности АД по моменту в зоне низких частот в преобразователе UF предусматривают такое соотношение между uf и uu , при котором обеспечивается компенсация DU. Теоретически это соотношение, при котором uu снижается в меньшей степени, чем uf , характеризуется нелинейной функцией.

Для большинства серийных преобразователей частоты эта функция линеаризуется путем выбора в статической характеристике преобразователя UF двух базовых координат: uu1 при uf1 и uu при uf1 = 0 (рис. 5.1). Первая координата определяет задание минимального значения частоты f1 и соответствующего ему напряжения U1 на выходе преобразователя UZF, при которых еще сохраняется постоянство соотношений U1 / f1= U / f . Для АД общего назначения при диапазоне регулирования скорости в разомкнутой системе частотного управления до (8 – 10) : 1 значение минимальной частоты практически выбирается в пределах (0,3 – 0,4) f .

Вторая координата выбирается с учетом уменьшения теплоотвода заторможенного двигателя (в режиме динамического торможения) из условий ограничения тока статора на уровне (0,7 – 0,8) I. При известном активном сопротивлении статорной обмотки АД это соответствует установке выходного напряжения преобразователя частоты при uf1 = 0 на уровне U1 @ (0,7 – 0,8) I R1.

Реально наименьшее значение выходной частоты преобразователя и соответствующее ему значение uf1 полезно выбирать из условия f1min @ w рsc /2p , при котором пусковой момент АД будет близок моменту сил сопротивления на валу двигателя. Здесь sc скольжение АД при его статической нагрузке. При подобном выборе зона нечувствительности по сигналу управления скоростью АД будет минимальной и движение электропривода начнется практически одновременно с началом увеличения сигнала управления.

При вентиляторной нагрузке на валу АД, для которой Мс º w 2 , соотношение между uf и uu должно обеспечивать закон управления близкий к постоянству U1/ f1 2 . На рис. 5.1 это соотношение качественно отражено в UF штриховой линией. Начальные значения частоты и напряжения на выходе преобразователя UZF, которые выбираются из тех же соображений, что и при Мс = const, при этом будут заметно меньше за счет меньших значений пусковых моментов.


Для нагрузки с постоянной мощностью соотношение между uf и uu должно обеспечивать постоянство соотношения U1 2 /f1. Применение подобного соотношения при регулировании скорости АД выше основной, где наиболее часто используется режим постоянства мощности, требует превышения напряжения питания АД выше номинального значения и, соответственно, завышения установленной мощности преобразователя частоты пропорционально Öa. Практически это исключено и частотное регулирование скорости выше основной выполняется при U1= U1ном = const. При этом допустимый момент АД убывает в первом приближении обратно пропорционально увеличению частоты, что соответствует статической нагрузке, а перегрузочная способность АД по моменту уменьшается обратно пропорционально Öa.

При скачкообразном изменении сигнала управления преобразователем частоты в АД, подобно режиму его прямого пуска от сети, за счет переходных электромагнитных процессов возникают колебания токов и моментов АД с заметным превышением их номинальных значений. Для их ограничения на допустимом уровне принято ограничивать темп изменения сигнала управления uу за счет включения в цепь управления специального устройства – задатчика интенсивности. Для тех же целей, а также учитывая возможность подачи сигнала управления скачком, например при пуске АД на первоначальную минимальную скорость с частотой f1 min (рис. 5.1) или в толчковых режимах работы электропривода, дополнительно между выходом функционального блока и входом UZF, определяющим его выходное напряжение, устанавливается множительное устройство с коэффициентом умножения, плавно меняющимся во времени от 0 до 1 (рис. 5.2). Подобное решение используется для плавного пуска АД при питании его и от регулируемых преобразователей напряжения.

В статическом режиме разомкнутая система частотного управления по рис. 5.1. с приведенными выше соотношениями U1/f1 практически обеспечивает сохранение номинальной перегрузочной способности АД в диапазоне изменения частоты не более (8-10):1 при постоянной нагрузке и (10-25):1 при вентиляторной [6]. При сохранении же заданной точности регулирования скорости АД диапазон ее регулирования в разомкнутой системе частотного управления значительно меньше, не превышая при постоянной нагрузке и точности регулирования 10% диапазона 3:1. Недостатком разомкнутой системы частотного управления является и отсутствие ограничений преобразователя и АД от возможных при регулировании статических и динамических перегрузок по току.

Разомкнутая система скалярного частотно-токового управления АД, обеспечивающая постоянство абсолютного значения тока статора при изменении его частоты, из-за низкой перегрузочной способности по моменту практического применения не нашла.

Таким образом, при скалярном управлении для регулировании скорости АД с высокой точностью при заметном изменении момента нагрузки на его валу, необходимо применять замкнутую систему управления, в которой частота и напряжение питания АД будут автоматически регулироваться в функции скорости и нагрузки.

Билет

1) Показатели регулирования координат частотно-регулируемого электропривода.

2) Законы частотного управления электроприводом.

1) Влияние частотного регулирования на электромагнитные процессы в АД

Частотное регулирование угловой скорости вращения электропривода с асинхронным двигателем в настоящее время широко применяется, так как позволяет в широком интервале плавно изменять обороты вращения ротора как выше, так и ниже номинальных значении.

Частотные преобразователи являются современными, высокотехнологичными устройствами, обладающими большим диапазоном регулирования, имеющими обширный набор функций для управления асинхронными двигателями. Высочайшее качество и надежность дают возможность применять их в различных отраслях для управления приводами насосов, вентиляторов, транспортеров и т.д.

Связь между угловой скоростью вращения и частотой питающего тока вытекает из уравнения

При неизменном напряжении источника питания U1 и изменении частоты изменяется магнитный поток асинхронного двигателя. При этом для лучшего использования магнитной системы при снижении частоты питания необходимо пропорционально уменьшать напряжение, иначе значительно увеличатся намагничивающий ток и потери в стали.

Аналогично при увеличении частоты питания следует пропорционально увеличивать напряжение, чтобы сохранить магнитный поток постоянным, так как в противном случае (при постоянном моменте на валу) это приведет к нарастанию тока ротора, перегрузке его обмоток по току, снижению максимального момента.

Рациональный закон регулирования напряжения зависли от характера момента сопротивления.

При постоянном моменте статической нагрузки (Mс = const) напряжение должно регулироваться пропорционально его частоте U1/f1 = const. Для вентиляторного характера нагрузки соотношение принимает вид U1/f 2 1 = const.

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости U1/√f1 = const.

На рисунках ниже представлены упрощенная схема подключения и механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании угловой скорости.

Схема подключения частотного преобразователя к асинхронному электродвигателю

Характеристики для нагрузки с постоянным статическим моментом сопротивления

Характеристики для нагрузки вентиляторного характера

Характеристики при статическом моменте нагрузки обратно пропорциональном угловой скорости вращения

Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять угловую скорость вращения в диапазоне — 20. 30 к 1. Регулирование скорости асинхронного двигателя вниз от основной осуществляется практически до нуля.

При изменении частоты питающей сети верхний предел частоты вращения асинхронного двигателя зависит от ее механических свойств, тем более что на частотах выше номинальной асинхронные двигатель работает с лучшими энергетическими показателями, чем на пониженных частотах. Поэтому, если в системе привода используется редуктор, это управление двигателем по частоте следует производить не только вниз, но и вверх от номинальной точки, вплоть до максимальной частоты вращения, допустимой но условиям механической прочности ротора.

При увеличении оборотов вращения двигателя выше указанного значения в ею паспорте частота источника питания не должна превышать номинальную не более чем 1,5 — 2 раза.

Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности мри гаком регулировании невелики, поскольку не сопровождаются увеличением скольжения. Получаемые при этом механические характеристики обладают высокой жесткостью.

2) Схемы бездатчикового определения скорости в электроприводе

В большинстве приложений, где необходимо получение хороших характеристик электропривода при минимальной его стоимости, наибольший интерес вызывают схемы бездатчикового векторного управления. Прежде всего — это атомная энергетика, в частности, перегрузочные роботы, где необходим более высокий (до 50:1) диапазон регулирования скорости и по условиям технологии исключается возможность установки датчика положения на вал ротора двигателя. К подобным системам управления (СУ) предъявляются также повышенные требования по диапазону регулирования электромагнитного момента — до 10:1.

Применительно к таким схемам термин «бездатчиковое управление» означает отсутствие датчика скорости на валу двигателя, а информация о скорости вращения и потокосцеплениях двигателя извлекается из измеренных токов и напряжений статора. Согласно [3], угловая скорость электрического поля определяется выражением:

— потокосцепления статора в неподвижной системе координат.

— число полюсов двигателя.

Структурная схема электропривода с бездатчиковым определением скорости приведена на рис. 8.1.

Вычисление скорости производится в блоке W_Solve, изображенной на рис. 8.2.

Переход от трёхфазной системы координат к двухфазной и обратно выполняется с помощью формул преобразования координат. Переменные в новой системе координат находятся как сумма проекций в старой системе на оси новой системы координат.

Структура преобразователя координат (ABC — ab), собранного по формулам (8.1) приведена на рис.8.3.

На рис. 8.4 изображены напряжения и токи статора двигателя в неподвижной системе координат после фильтрации высоких частот.

Производные потокосцеплений статора двигателя в неподвижной системе координат приведены на рис. 8.5.

На рис. 8.6 изображены конечные сигналы, участвующие в вычислении скорости, а также скорость двигателя при бездатчиковом определении (рис. 8.7).

Большинство ведущих мировых производителей электроприводов Siemens, ABB, Schneider Electric, Hitachi, Danhfos и др. поддерживают в своих изделиях все три современные структуры управления ЭД: скалярного, векторного датчикового и векторного бездатчикового. Причем, для последней структуры указывается диапазон регулирования скорости до 50:1. Опыт промышленной эксплуатации таких ЭП в России показывает, что в зоне низких скоростей часто возникают колебания скорости, устранить которые настройками привода не удается и реальный диапазон регулирования скорости заметно ниже [7].

Таким образом, основные проблемы, связанные с построением бездатчикового векторного электропривода заключаются в следующем [17]:

1) Наблюдатель состояния двигателя (ЭД), построенный на основе решения полной системы уравнений электрического равновесия для статора и ротора по доступной информации о напряжениях и токах статора, способен обеспечить приемлемую точность вычисления потокосцепления и скорости только в ограниченном диапазоне частот. Это связано с известной проблемой введения начальных условий при частотах, близких к нулевой. Практически все способы решения данной проблемы связаны с введением определенного отклонения математического описания наблюдателя состояния относительно реального объекта при работе в области малых частот. Эти отклонения проявляются в виде ошибки в вычислении потокосцепления, скорости, активной и реактивной составляющих тока.

2) Следующей проблемой является чувствительность электропривода к изменению его параметров в процессе работы. Прежде всего, это относится к температурным изменениям активных сопротивлений статора и ротора, а также к изменению взаимной индуктивности в зависимости от тока цепи намагничивания. Одним из подходов к решению данной проблемы в построении векторного регулятора и наблюдателя состояния ЭД является применение регуляторов, грубых в отношении параметрических возмущений, в частности, релейных регуляторов, функционирующих в скользящих режимах. Другим подходом является параметрическая адаптация, осуществляемая в реальном времени при работе привода.

3) Третьей проблемой является получение необходимой точности оценки эквивалентных (усредненных на интервале расчета процессов в наблюдателе состояния) значений токов и напряжений статора. На точность оценки эквивалентных напряжений в области малых частот основной гармоники и высоких частот модуляции существенно влияет «мертвое время» и задержки переключения ключей инвертора. Заметим, что проблема точности измерения напряжения на малых частотах в гораздо меньшей степени проявляется в векторных электроприводах с датчиком скорости/положения, так как быстродействующий контур скорости, замкнутый по реально измеряемому сигналу, способен в значительной степени компенсировать ошибки, связанные с динамическими неидеальностями ключей инвертора.

1) Опишите разомкнутую систему скалярного управления в частотно-регулируемом АД

1) Влияние частотного регулирования на электромагнитные процессы в АД

2) Законы частотного управления электроприводом.

3) Опишите тахогенераторные работы механизма и нагрузочные диаграммы

Тахогенераторы применяют для преобразования механического вращения в электрический сигнал. На выходе тахогенератора возникает напряжение, пропорциональное частоте вращения вала какой-либо машины. Шкала прибора, включенного на выходе тахогенератора, градуируется непосредственно в оборотах в минуту (об/мин) или километрах в час (км/ч).

Исходные данные для выбора двигателя обычно представляются в виде нагрузочных диаграмм механизма, т.е. зависимостей Мс(t) и w (t) и приведенного момента инерции Jмў (см. п.2.2). Зависимость w (t) иногда называют тахограммой. Иногда Мс(t) зависит от пути, в этом случае при известной скорости можно перестроить заданный график Мс(j ), получив его в виде Мс(t).

Нагрузочные диаграммы механизма, вообще говоря, могут иметь любой вид, однако всегда можно выделить цикл, т.е. промежуток времени tц, через который диаграмма повторяется. Если характер работы таков, что режимы воспроизводятся плохо (лифт, подъемный кран и т.п.), строят нагрузочные диаграммы для наиболее вероятного или наиболее тяжелого цикла.

Следует особо подчеркнуть, что для обоснованного выбора двигателя требуемая нагрузочная диаграмма механизма должна быть известна. На рис. 2 в качестве примера приведены требуемые нагрузочная диаграмма и тахограмма некоторого механизма (верхние для графика).

Рис. 2. Нагрузочные диаграммы механизма и двигателя

Для предварительного выбора двигателя по известной нагрузочной диаграмме механизма можно найти средний момент статической нагрузки

2) Формирования 3-х фазной системы с фазными напряжениями на выходе преобразователя напряжения с широтно-импульсной модуляцией

2) Структурные схемы АД электропривода при произведении ориентации системы координат и при ориентации системы по вектору потокосцепления

Элементы и устройства замкнутых систем управления электроприводами. Регуляторы.

Дата добавления: 2015-09-15 ; просмотров: 3058 ; Нарушение авторских прав

Регулятор выполняет вычисление рассогласования и его преобразование в управляющее воздействие в соответствии с определенной математической операцией. ВСАУ используются в основном следующие типы регуляторов: пропорциональный (П), интегральный (И), пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД). В зависимости от вида преобразуемых сигналов различают аналоговые и цифровые регуляторы. Аналоговые регуляторы (АР) реализуются на основе операционных усилителей, цифровые — на основе специализированных вычислительных устройств или микропроцессоров. Аналоговые регуляторы преобразуют только аналоговые сигналы, являющиеся непрерывными функциями времени. При прохождении через АР преобразуется каждое мгновенное значение непрерывного сигнала.

Для реализации АР операционный усилитель (ОУ) включается по схеме суммирующего усилителя с отрицательной обратной связью. Тип регулятора и его передаточная функция определяются схемой включения резисторов и конденсаторов в цепях на входе и в обратной связи ОУ.

При анализе регуляторов воспользуемся двумя основными допущениями, которые с высокой степенью точности выполняются для ОУ с отрицательной обратной связью в линейном режиме работы:

• дифференциальное входное напряжение UвхОУ равно нулю;

• инвертирующий и неинвертирующий входы ОУ тока не потребляют, т.е. входные токи (рис. 2.2). Так как неинвертирующий вход подключен к шине «нуль», то, согласно первому допущению, потенциал φа инвертирующего входа также равен нулю.

Рис. 2.2. Функциональная схема пропорционального регулятора

Перейдя к приращению переменных в уравнении (2.1) и использовав преобразование Лапласа, получим передаточную функцию П-регулятора:

где коэффициент пропорционального усиления.

Таким образом, в П-регуляторе осуществляется пропорциональноеусиление (умножение на постоянную )сигнала рассогласования uрас.

Коэффициент может быть как больше, так и меньше единицы. На рис. 2.3 представлена зависимость uу = f(t) П-регулятора при изменении сигнала рассогласования uрас.

Интегральный регулятор (И-регулятор) реализуется при включении в цепь обратной связи ОУ конденсатора СОУ (рис. 2.4). Передаточная функция И-регулятора

где — постоянная интегрирования, с.

Рис. 2.4. Функциональная схема интегрального регулятора

В И-регуляторе осуществляется интегрирование сигнала рассогласования uрас.

Пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор) реализуется включением в обратную связь резистора Rоу и конденсатора СОУ (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Функциональная схема ПИ-регулятора

Передаточная функция ПИ-регулятора

является суммой передаточных функций пропорционального и интегрального регуляторов. Так как ПИ-регулятор обладает свойствами П- и И-регуляторов, то он осуществляет одновременно пропорциональное усиление и интегрирование сигнала рассогласования uрас.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор) реализуется в простейшем случае включением в ПИ-регуляторе параллельно резисторам R3 и ROC конденсаторов С3 и СОС (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Функциональная схема ПИД-регулятора

Передаточная функция ПИД-регулятора

где – коэффициент пропорционального усиления ПИД-регулятора; — постоянная дифференцирования; постоянная интегрирования; ; .

Передаточная функция ПИД-регулятора является суммой передаточных функций пропорционального, интегрального и дифференциального регуляторов. ПИД-регулятор осуществляет одновременно пропорциональное усиление, дифференцирование и интегрирование сигнала рассогласования uрас.

17Вопрос Датчики координат АЭП.

Структурная схема датчика.В АЭП (автоматизированный электропривод) для получения сигналов обратной связи по управляемым координатам используются датчики.Датчик представляет собой устройство, информирующее о состоянии управляемой координаты АЭП путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрический сигнал.

Управляемыми в АЭП являются электрические и механические координаты: ток, напряжение, ЭДС, момент, скорость, перемещение и т.д. Для их измерения используют соответствую­щие датчики.

Датчик координат АЭП структурно может быть представлен в виде последовательного соединения измерительного преобразователя (ИП) и согласующего устройства (СУ) (рис. 2.9). Измерительный преобразователь преобразует координату хв электрический сигнал напряжения и(или тока i), пропорциональный х.Согласующее устройство осуществляет преобразование выходного сигнала иИП в сигнал обратной связи uОС, который по величине и форме удовлетворяет САУ.

Рис. 2.9. Структурная схема датчика координат АЭП

Датчики тока.Датчики тока (ДТ) предназначены для получе­ния информации о силе и направлении тока двигателя. К ним предъявляют следующие требования:

• линейность характеристики управления в диапазоне от 0,1Iном до 5 Iномне менее 0,9;

• наличие гальванической развязки силовой цепи и системы управления;

В качестве измерительных преобразователей в ДТ используются трансформаторы тока, дополнительные (компенсационные) обмотки сглаживающих дросселей, элементы Холла, шунты.

Широкое распространение для измерения тока двигателей получили датчики тока на основе шунтов. Шунт представляет собой четырехзажимный резистор с чисто активным сопротивлением Rш(безындуктивный шунт), к токовым зажимам которого подключается силовая цепь, а к потенциальным — измерительная.

По закону Ома падение напряжения на активном сопротивлении и=Rшi.

Для ослабления влияния шунта на прохождение тока в цепи двигателя его сопротивление должно быть минимальным. Номинальное падение напряжения на шунте составляет обычно 75 мВ, поэтому его необходимо усилить до требуемых значений (3,0. 3,5 В). Так как шунт имеет потенциальную связь с силовой цепью, датчик тока должен содержать устройство гальванической развязки. В качестве таких устройств применяются трансформаторные и оптоэлектронные устройства. Структурная схема датчика тока на основе шунта приведена на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Структурная схема датчика тока на основе шунта

В настоящее время все большее распространение получают датчики тока на основе элементов Холла, которые выполняются из полупроводникового материала в виде тонкой пластинки или пленки (рис. 2.14). При прохождении электрического тока IХ по пластинке, расположенной перпендикулярно к магнитному полю с индукцией В, в пластинке наводится ЭДС Холла eХ:

где — коэффициент, зависящий от свойств материала и размеров пластинки.

Датчики напряжения. Вкачестве измерительного преобразователя напряжения в электроприводе используются резистивные делители напряжения (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Функциональная схема датчика напряжения

Выходное напряжение делителя .

Датчики ЭДС.При невысоких требованиях к диапазону регулированияскорости (до 50) в качестве главной обратной связи в электроприводе применяется обратная связь по ЭДС.

Рис. 2.17. Функциональная схема датчика ЭДС якоря

Датчики скорости.Для получения электрического сигнала, пропорционального угловой скорости ротора двигателя, используются тахогенераторы и импульсные датчики скорости. Тахогенераторы применяются в аналоговых САУ, импульсные — в цифровых.

К датчикам скорости предъявляются жесткие требования по линейности характеристики управления, стабильности выходного напряжения и уровню его пульсаций, так как они определяют статические и динамические параметры привода в целом.

Широкое распространение в электроприводе получили тахогенераторы постоянного тока с постоянными магнитами. Для уменьшения уровня оборотных пульсаций тахогенераторы встраиваются в электродвигатель.

В импульсных датчиках скорости в качестве первичного измерительного преобразователя используются импульсные преобразователи перемещения, у которых количество импульсов про­порционально углу поворота вала.

Датчики положения. Внастоящее время в электроприводе для измерения пермещения подвижных частей машин и механизмов применяются индукционные и фотоэлектронные пре­образователи.

К индукционным относятся вращающиеся трансформаторы, сельсины и индуктосины. Индуктосины могут быть круговыми и линейными.

Вращающимися трансформаторами (ВТ)называются электрические микромашины переменного тока, преобразующие угол поворота α в синусоидальное напряжение, пропорциональное этому углу. В системе автоматического регулирования вращающиеся трансформаторы используются в качестве измерителей рассогласования, фиксирующих отклонение системы от некоторого заданного положения.

Вращающийся трансформатор имеет на статоре и роторе по две одинаковые однофазные распределенные обмотки, сдвинутые между собой на 90°. Напряжение с обмотки ротора снимается с помощью контактных колец и щеток или с помощью коль­цевых трансформаторов.

Принцип действия ВТ в синусном режиме основан на зависимости напряжения, наведенного в обмотке ротора пульсирую­щим магнитным потоком статора, от углового положения осей обмоток статора и ротора.

Сельсин представляет собой электрическую микромашину переменного тока, имеющую две обмотки: возбуждения и синхронизации. В зависимости от числа фаз обмотки возбуждения различают одно- и трехфазные сельсины. Обмотка синхронизации всегда трехфазная. В САУ широкое распространение получили бесконтактные сельсины с кольцевым трансформатором.

Обмотка синхронизации бесконтактного сельсина с кольце­вым трансформатором размещается в пазах статора, обмотка возбуждения — в пазах или на явно выраженных полюсах ротора сельсина. Особенность кольцевого трансформатора состоит в том, что его первичная обмотка располагается на статоре, а вторичная — на роторе. Обмотки имеют вид колец, размещенных в магнитной системе, состоящей из кольцевых магнитопроводов статора и ротора, которые на роторе соединяются внутренним магнитопроводом, а на статоре — внешним. В САУ сельсины используются в амплитудном и фазовращательном режимах.

Схема включения обмоток сельсина в амплитудном режиме представлена на рис. 2.19. Входной координатой сельсина в этом режиме является угол поворота ротора τ. За начало отсчета принята осевая линия обмотки фазы А.

Рис. 2.19. Функциональная схема включения обмоток сельсина в амплитудном режиме

Схема включения обмоток сельсина в фазовращательном режиме представлена на рис. 2,20. Входной координатой сельсина в этом режиме является угол поворота τ, а выходной — фаза φ выходной ЭДС евыхпо отношению к переменному питающему напряжению.

Рис. 2.20. Функциональная схема включения обмоток сельсина в фазовращательном режиме

18Вопрос Системы импульсно-фазового управления. Принципы управления тиристорами.

В выпрямителях в качестве управляемых ключей используются тиристоры. Для открывания тиристора необходимо выполнение двух условий:

• потенциал анода должен превышать потенциал катода;

• на управляющий электрод необходимо подать открывающий (управляющий) импульс.

Момент появления положительного напряжения между анодом и катодом тиристора называется моментом естественного открывания. Подача открывающего импульса может быть задержана относительно момента естественного открывания на угол открывания. Вследствие этого задерживается начало прохожде­ния тока через вступающий в работу тиристор и регулируется напряжение выпрямителя.

Для управления тиристорами выпрямителя используется система импульсно-фазового управления (СИФУ), выполняющая следующие функции:

• определение моментов времени, в которые должны откры­ваться те или иные конкретные тиристоры; эти моменты време­ни задаются сигналом управления, который поступает с выхода САУ на вход СИФУ;

• формирование открывающих импульсов, передаваемых Iв нужные моменты времени на управляющие электроды тиристоров и имеющих требуемые амплитуду, мощность и длительность.

По способу получения сдвига открывающих импульсов относительно точки естественного открывания различают горизонтальный, вертикальный и интегрирующий принципы управления.

При горизонтальном управлении (рис. 2.28) управляющее переменное синусоидальное напряжение uy сдвигается по фазе (по горизонтали) по отношению к напряжению u1, питающему выпрямитель. В момент времени ωt=α из управляющего напряжения формируются прямоугольные отпирающие импульсы Ugt.Горизонтальное управление в электроприводах практически не применяется, что обусловлено ограниченным диапазоном регулирования угла α (около 120°).

При вертикальном управлении (рис. 2.29) момент подачи открывающихся импульсов определяется при равенстве управляющего напряжения uy (постоянного по форме) с переменным опорным напряжением (по вертикали). В момент равенства напряжений формируются прямоугольные импульсы Ugt.

При интегрирующем управлении (рис. 2.30) момент подачи открывающих импульсов определяется при равенстве переменного управляющего напряжения иус постоянным опорным напряжением Uoп.В момент равенства напряжений формируются прямоугольные импульсы Ugt.

Рис. 2.28. Горизонтальный принцип управления

Рис. 2.29. Вертикальный принцип управления

Рис. 2.30. Интегрирующий принцип управления

По способу отсчета угла открывания а СИФУ делят на многоканальные и одноканальные. В многоканальных СИФУ отсчет угла а для каждого тиристора выпрямителя производится в собственном канале, в одноканальных — в одном канале для всех тиристоров. В промышленном электроприводе преимущественное применение получили многоканальные СИФУ с вертикальным принципом управления.

Каждый электрик должен знать:  Ноль от розетки, фаза от выключателя - можно ли так сделать
Добавить комментарий