Шпаргалка по "Теории электропривода"

Если тиристорный преобразователь  питает обмотку возбуждения электродвигателя, то система управления относительно проста.  
Переключение комплектов вентилей происходит в функции знака сигнала управления электродвигателем, а логическое устройство не разрешает произвести переключение до тех пор, пока не уменьшится ток нагрузки.  
При питании якорной цепи электродвигателя от тиристорного преобразователя требуется более сложная система управления, так как рекуперативный режим возможен при сохранении знака управляющего сигнала. В этом случае для формирования сигнала, воздействующего на переключение комплектов, необходимо включить тиристорный преобразователь в замкнутую систему управления, что лишает его той автономности, которой обладает реверсивный тиристорный преобразователь с согласованным управлением.

18. Схема специального логического  переключающего устройства.

Для осуществления раздельного  управления требуется применение специальных логических переключающих устройств (ЛПУ), которые реализуют Необходимый закон управления группами преобразователя.

Основные функции, которые  должны выполняться ЛПУ, вытекают из особенностей работы групп вентилей при реверсе тока нагрузки. При  подаче на вход системы управления преобразователем управляющего сигнала определенной полярности ЛПУ должно разрешить подачу управляющих импульсов на соответствующую группу вентилей и запретить подачу управляющих импульсов на вентиль второй группы. При изменении полярности управляющего сигнала (команда на реверс или на торможение) управляющие импульсы должны поступать на вентили работающей группы с требуемым углом регулирования до тех пор, пока ток в ней не спадет до значения, близкого к нулю. После этого ЛПУ должно создать определенную выдержку времени, необходимую для исчезновения тока, и сиять управляющие импульсы с работавшей группы. Однако разрешить подачу управляющих группы вентилей, и в функции токов вентильных групп ли тока нагрузки. Следовательно, схема управления должна содержать устройство, контролирующее наличие ока в вентильных группах или тока нагрузки. Существует много вариантов выполнения ЛПУ. Здесь мы рассмотрим лишь с целью иллюстрации принципа построения одного из возможных вариантов выполнения ЛПУ, когда оно работает в функции управляющего сигнала и тока нагрузки. Упрощенная схема ЛПУ представлена на рис. 5.21. Схема содержит: В и Н = группы вентилей реверсивного преобразователя; СУВ и СУН— системы импульсно-фазового управления группами вентилей; ДТ — датчик тока нагрузки; РТ— реле тока; УУ — управляющее устройство; РП — двухпозиционное реле с «памятью»; KB и КН — ключи (реле), запрещающие подачу управляющих импульсов на вентили.

Сигнал управления U_y от управляющего устройства подается на системы СУВ и СУЯ, определяя тем самым угол регулирования групп вентилей. Если нет тока I в цепи нагрузки, то контакт реле РТ пропускает сигнал управления на реле РП, контакт которого в этом случае займет определенное положение, соответствующее полярности сигнала U_у. Если полярность сигнала U_у такова, что должна работать группа В, то контакт реле РП займет положение В, что приведет к замыканию ключа KB и размыканию ключа КН, если он был замкнут. Ключи KB и КН выполнены так, что при переключении реле РП один ключ размыкается, другой замыкается, причем не всегда размыкание одного ключа происходит раньше, чем замкнется другой. Размыкание ключа КН в нашем случае приведет к тому, что при заданной полярности сигнала управления будет запрещена подача управляющих импульсов на вентили группы Н. Следует отметить, что в системе СУН управляющие импульсы могут формироваться с определенным углом регулирования, соответствующим U_у.

Замыкание ключа KB приведет к разрешению подачи управляющих импульсов на вентили группы В, что обусловит появление тока в нагрузке. Датчик тока ДТ даст сигнал на срабатывание реле РТ, Контакт РТ разомкнётся, и тем самым сигнал управления U_Y не будет поступать на реле РП. В результате этого при наличии тока в нагрузке, т. е. до тех пор, пока снова не замкнется контакт реле РТ, контакт реле РП будет оставаться в положении В, разрешая подачу управляющих импульсов только на вентили группы В независимо от значения и полярности сигнала управления U_y. При изменении полярности сигнала управления U_Y (команда на реверс или на торможение) изменяется прежде всего угол регулирования, что приведет к снижению тока в группе В, а вентили группы И по-прежнему остаются в закрытом состоянии.

Когда ток в нагрузке уменьшится до значения, близкого к нулю, реле РТ переключится и разрешит подачу управляющего сигнала U_y на реле РП. Контакт реле РП при обратной полярности U_у займет положение Н. В результате этого ключ KB разомкнётся и снимет управляющие импульсы с вентилей группы В. Через некоторое время, определяемое временем восстановления закрывающих свойств тиристоров, замкнется ключ КН, разрешая подачу управляющих импульсов на вентили группы Н. Группа Н вступает в работу, появляется ток в нагрузке, но уже другого направления. Наличие тока в нагрузке приводит снова к размыканию контакта реле РТ, что обеспечивает отключение сигнала U_у от реле РП, контакт которого будет теперь при наличии тока в нагрузке оставаться в положении Н независимо от значения и полярности сигнала управления.

 

 

19. Схема регулирования скорости  асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на базе автономного инвертора тока (АИТ).

Упрощенная схема системы  частотно-токового управления асинхронным двигателем с АИТ представлена па рис. 6.14. В ней задающий сигнал U_зс определяет частоту переключения тиристоров АИТ, а следовательно, частоту тока статора, если не вошло в зону ограничения устройство ограничения УО. После вычитания из напряжения U_зс напряжения, пропорционального угловой скорости двигателя образуется сигнал абсолютного скольжения U_ω который является управляющим (после прохождения через ФП) для контура регулирования тока. В этот контур входят управляемый выпрямитель УВ с системой управления СУВ, усилитель разностного сигнала У, сильная обратная отрицательная связь по току U_i стабилизирующая ток на уровне, определяемом сигналом задания, и сигнал задания тока U_1з, получаемый на выходе функционального преобразователя ФП. В данной схеме U_1з  = k |β|. Следовательно, при всех частотах ток двигателя пропорционален скольжению.  

 

Рис. 1 - Схема автоматического  управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, управляемым тиристорным преобразователем с автономным инвертором тока.

При малых β поток почти пропорционален абсолютному скольжению. В области рабочих скольжений момент пропорционален β, а нарастание потока уменьшается. При резких изменениях заданного сигнала в системе по рис. 6.14 или при перегрузках двигателя срабатывает ОУ (ограничивая на заданном уровне и задание тока). Система переходит в режим ограничения момента. Сигнал задания частоты в этом режиме определяется текущим значением угловой скорости и заданным ограничителем ОУ абсолютным скольжением. Двигатель работает при любой угловой скорости в этом режиме с постоянными значениями тока и абсолютного скольжения, что и определяет, постоянство момента, т. е. характеристика двигателя становится абсолютно мягкой.

Система с АИТ позволяет  регулировать угловую скорость в диапазоне примерно до (20—30) : 1.

20. Система автоматического регулирования  угловой скорости АД с короткозамкнутым  ротором на базе реверсивного тиристорного регулятора напряжения (ТРН).

Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения. Замкнутая схема управления асинхронным двигателем, выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения - электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках).

Структурная схема асинхронного электропривода с регулированием угловой скорости при помощи тиристор и ого регулятора напряжения приведена на рис. 6.11, а. Здесь регулирование напряжения на статоре асинхронного двигателя производится тиристорным регулятором напряжения ТРИ, угол а включения тиристоров которого изменяется системой управления СУ. На вход СУ подается сигнал от усилителя У; этот сигнал зависит от разности задающего напряжения и_л и напряжения отрицательной обратной связи по скорости, снимаемой с выводов гахогенератора, U_о.с = γω, где γ — коэффициент передачи тахогенератора.

Рис. 1. Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения - асинхронный двигатель (ТРН - АД)

Диапазон регулирования  составляет для рассматриваемой  системы (15 ÷ 20): 1. Напомним что данный способ регулирования угловой скорости является неэкономичным и может быть использован в основном при кратковременном режиме работы.

21. Принципы построения систем управления  АЭП.

Современный электропривод  представляет собой электромеханическую  систему, преобразующую энергию в механическую  для приведение в движение рабочего органа (PO) производственного механизма и управления его технологическим процессом. Он состоит из двигателя (М), системы автоматического управления (САУ) и механической передачи (МП) лот двигателя к РО, снабженный САУ, называется автоматизированным.

Структура его в общем  виде приведена на рис. 2.1.

Механическая   передача служит    для  согласования  движений   двигателя и рабочего органа.   В качестве   МП  используют редукторы, муфты, передачу  винт-гайка, кривошипно-шатунный механизм и др. Управление   двигателем осуществляется с помощью системы автоматического управления     (основные операции управления выполняются безучастия человека), включающей силовую схему (преобразовательное устройство ПУ) и маломощную систему управления (СУ).

Преобразовательное устройство служит для преобразования, например, трехфазного напряжения промышленной частоты переменного тока в напряжение постоянного тока (выпрямители) или в напряжение также трехфазного, но другой величины и частоты (преобразователи частоты). Преобразовательное устройство, двигатель и механическая передача составляют силовую часть электропривода.

В маломощную систему  управления могут входить вычислительные машины, программные устройства, регулирующие приборы, усилители, датчики параметров, а также комплекс аппаратуры, обеспечивающий необходимые блокировки и защиту электропривода и производственного механизма при аварийных режимах работы.

По особенностям структуры  систем автоматического управления электроприводов и каналов информации, используемых в САУ, различают три вида систем управления: разомкнутые, замкнутые, комбинированные.

В замкнутых системах при помощи различных датчиков осуществляется измерение регулируемой величин и передача их в систему управления, т.е. получается замкнутый цикл управления, осуществляемый с помощью по меньшей мере одной обратной связи (связь выхода системы с ее выходом). С ее помощью производится сравнение заданного и фактического значения регулируемой координаты. Такая связь называется главной обратной связью (ГОС). Кроме нее, применяются дополнительные обратные связи, повышающие устройство и качество системы. Системы, содержащие только одну ГОС, называются одноконтурными, несколько ГОС – многоконтурными.

Любая замкнутая система состоит из следующих основных элементов (рис. 2.2,а):

а) задающего элемента (ЗЭ), формирующего заданный на входе  системы закон;

б) элемента сравнения (ЭС), который сравнивает входной сигнал Хвх с сигналом главной обратной связи Х вых. И выдает на выходе сигнал ошибки (рассогласование),     ΔХ=Х вх –Х вых;

Сигнал ГОС, как правило – отрицательный, благодаря чему ΔХ сводится к нулю;

в) усилительного элемента (УЭ), силового преобразователя, (СП), исполнительного двигателя (ИД) и объекта управления (ОУ);

г) измерительно-преобразовательного  устройства (ИПУ), с помощью которого выходные переменные измеряются и преобразуются в пропорциональные им электрические сигналы. В состав ИПУ могут входить тахогенераторы; измерители тока, положения; цифроаналоговые или аналого-цифровые преобразователи и др.

 

 

Замкнутые системы, построенные  по принципу  комбинированного управления (рис.2.2,б), от ранее рассмотренной тем, что имеют дополнительно промежуточный элемент, через который на вход подаются сигналы, зависящие от возмущающих воздействий f , с целью уменьшения или полного исключения ошибки при возмущении. В этом случае система будет инвариантной.

Все многообразие автоматических систем управления целесообразно квалифицировать  с точки зрения основных функций, выполняемых системами в производственном процессе. К основным функциям относятся:

управление процессами пуска, торможения и реверсирования электроприводов. Выполнятся эта функция  релейно-контакторной или бесконтактной  аппаратурой без применения специальных  мер по формированию переходных процессов;

автоматическое задание  и поддерживание постоянства (стабилизация) заданной величины в статике и  динамике.

Системы управления должны при этом обеспечивать пуск электропривода на любую, заранее заданную, скорость и переход с одной скорости на другую;

слежение за произвольно вводимыми параметрами в систему управления (следящее управление);

автоматическое управление отдельными механизмами или комплексами  механизмов по заранее заданной программе ( программное управление);

программное управление с выбором наиболее рациональных режимов работы электроприводов (адаптивное управление).

Кроме того, системы управления осуществляют и дополнительные функции: защиту электроприводов, блокировки и сигнализацию.

По виду сигналов информации и управление автоматические системы управления электроприводами делят на непрерывные (аналоговые) и дискретные (импульсные, релейные и цифровые) системы.

В зависимости от характера  уравнений, описывающих процессы. Управления, все системы условно делят  на линейные (линеаризованные) и нелинейные.