Меню

Разомкнутые системы электропривода переменного тока

Структурная схема разомкнутой системы электропривода

date image2020-04-20
views image90

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для построения структурной схемы электропривода постоянного тока независимого возбуждения запишем уравнение динамической характеристики этого двигателя совместно с уравнением движения в операторной форме в предположении жестких механических связей и с учетом ЭДС управляемого преобразователя и его передаточной функции.

В дифференциальной форме:

;

В операторной форме:

Параметр структурной схемы Расчет параметра

КП — коэффициент усиления преобразователя

где
ТМ — электромеханическая постоянная времени
ТП — постоянная времени
— жесткость естественной механической характеристики
ТЯ — постоянная времени цепи якоря
— жесткость статической механической характеристики
J — момент инерции

Подставим численные значения в структурную схему:

14.
Статическая ошибка по скорости в разомкнутой системе

Точность поддержания скорости привода в установившемся режиме работы (статическая ошибка по скорости) определяется по соотношению:

,

где , , — скорость идеального холостого хода, статическая скорость и статическое падение скорости вращения при на i-ой регулировочной характеристике.

Определим точность поддержания скорости на каждом из участков работы ЭП:

Разомкнутая система не удовлетворяет заданной точности поддержания установившейся скорости, т.е. 2%, следовательно, необходимо произвести синтез замкнутой системы регулирования координат, которая должна будет обеспечить заданную точность поддержания установившейся скорости.

15.
Синтез замкнутой системы ЭП

В качестве замкнутой системы примем систему с подчиненным регулированием координат и стандартной настройкой на технический оптимум, когда соотношение постоянных времени контуров регулирования а=2.

При питании двигателя постоянного тока в разомкнутой системе от тиристорного преобразователя рекомендуется применить замкнутую систему ТП-Д с подчиненным контуром регулирования тока и внешним контуром регулирования скорости.

Источник



Разомкнутые системы управления электроприводами

►Одной из главных функций управления электроприводом являются пуск и отключение двигателя.

Электрическая схема управления асинхронным двигателем приведена на рис. 234. Пуск асинхронного короткозамкнутого двигателя М производится путем подключения обмотки статора к сети силовыми контактами контакторов KB или КН, катушки которых подключаются к двум фазам питающей сети при замыкании кнопок S1 или S2. Блокировочные замыкающие контакты KB и КН шунтируют кнопки S1, S2, что позволяет отпускать их после кратковременного нажатия. Двигатель отключается при нажатии на кнопку S3, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушек контакторов.

► Использование контакторов для управления включением и отключением двигателя позволяет производить эти операции дистанционно и, кроме того, обеспечить защиту от перегрузок, коротких замыканий и снижения напряжения.

Тепловые реле РТ1 и РТ2 защищают двигатель от длительных перегрузок, превышающих номинальную нагрузку на 10—20%. При срабатывании одного из тепловых реле его размыкающий контакт РТ1 или РТ2 размыкается и разрывает цепь питания катушек контакторов KB, КН. Если напряжение снизится до значения, меньшего 0,8Uн, двигатель отключается от сети, так как магнитный поток, создаваемый катушкой контактора при таком напряжении, недостаточен для удержания якоря контактора во включенном состоянии. Плавкие предохранители F защищают силовую цепь от коротких замыканий. Два контактора KB и КН используются для реверсивного управления асинхронным двигателем, особенностью которого является необходимость введения в цепь управления блокирующих контактов KB и КН, исключающих короткое замыкание в силовой

цепи, которое могло бы произойти при одновременном включении обоих контакторов.

Если необходимо затормозить двигатель после отключения его от сети, то применяют динамическое торможение. Для этого на обмотку статора посредством контактора КТ подают напряжение от сети постоянного тока (рис. 235, а) или от сети переменного тока через полупроводниковый выпрямитель. Управление динамическим торможением производится с помощью реле времени РВ, контакт которого в цепи катушки контактора торможения КТ открывается с выдержкой времени после отключения контактора КЛ. Реле времени настраивается таким образом, чтобы его выдержка была несколько больше времени торможения двигателя. Характеристика динамического торможения двигателя приведена на рис. 235, б.

Читайте также:  Многожильный ток медь или

Для быстрого торможения двигателя используется режим противовключения (рис. 236, а). Контактор КТ подключает обмотку статора к сети таким образом, что поле статора вращается в сторону, противоположную направлению вращения ротора, что приводит к процессу торможения противовключением. Процесс торможения контролируется с помощью реле контроля угловой скорости КС, подвижный элемент которого устанавливается на валу двигателя. Если двигатель вращается, то контакт реле КС замкнут. Характеристики при торможении асин

хронного двигателя противовключением приведены на рис. 236,6. При скорости двигателя, близкой к нулю, контакт реле КС раз мыкается, а контактор КТ отключает двигатель от сети.

Управление асинхронными двигателями с фазным ротором осуществляется путем переключения резисторов в цепи ротора (рис. 237). Пуск происходит в функции времени в две ступени, а торможение — противовключением. В силовой цепи схемы включены рубильник Q, контакты силового контактора КЛ, реверсирующих контакторов KB и КН и три катушки реле максимального тока КМ, имеющего контакт в цепи управления. В роторную цепь двигателя включены три ступени резисторов, ограничивающих ток при противовключении и пуске, которые шунтируются контактами КП, КУ1, КУ2.

Цепи управления асинхронным двигателем с фазным ротором обычно подключаются к сети постоянного тока рубильником Q1 через плавкие предохранители F.

В схеме управления используется релейно-контакторная аппаратура постоянного тока, более надежная в работе, чем аппаратура переменного тока, и допускающая большее число срабатываний в час.

Пуск двигателя с ограничением тока и регулирование частоты вращения осуществляется с помощью командоконтроллера S (рис. 237), который в нейтральном (нулевом) положении ру коятки размыкает цепи управления всех контакторов, кроме реле минимального напряжения KV. Реле KV включается только в нулевом положении командоконтроллера S и обеспечивает защиту при исчезновении напряжения в сети, т. е. не позволяет включить повторно двигатель при подаче напряжения, если командоконтроллер находится не в нулевом положении. Командоконтроллер S имеет по три рабочих положения при перемещении рукоятки вправо и влево. После замыкания контактов реле KV перемещение рукоятки командоконтроллера вправо или влево (замкнут путевой выключатель SB или SH) приводит к включению соответствующего контактора направления вращения KB или КН и линейного контактора КЛ.

Замыкание цепей командоконтроллера обозначено на схеме точками. Так, например, в нулевом положении замкнута цепь катушки реле KV, а цепи контактора КЛ замкнуты в трех положениях при ходе рукоятки командоконтроллера влево и в трех — вправо. При переводе рукоятки командоконтроллера сразу на третью ступень вправо или влево включается контактор противовключения КП, который шунтирует часть резисторов в цепи ротора двигателя. Затем с заданными выдержками времени, отсчитываемыми реле времени PBI и РВ2, обеспечивающими разгон двигателя до соответствующей скорости, включаются контакторы ускорения КУ1 и КУ2, которые шунтируют соответствующие резисторы в цепи ротора двигателя. При реверсе и торможении двигателя контактор КП остается разомкнутым и в цепь ротора вводится дополнительное сопротивление.

На рис. 238 приведена схема управления двигателем постоянного тока независимого возбуждения, обеспечивающая пуск в две ступени в функции времени, изменение направления вращения и динамическое торможение. После включения рубильника под напряжением оказывается только обмотка возбуждения ОВ двигателя. При нажатии на кнопку S1 включается контактор KB, контакты которого в силовой цепи обеспечивают подключение якоря двигателя М к питающей сети постоянного тока с полярностью, вызывающей вращение двигателя в направлении «Вперед». Размыкающий контакт KB в цепи катушки контактора КН при этом размыкается, исключая тем самым возможность включения контактора КН. Замыкающий контакт KB блокирует кнопку S1. Пуск двигателя происходит с полностью введенными резисторами в цепи якоря. Особенностью управления пуском двигателя постоянного тока в функции времени является включение реле времени параллельно пусковым резисторам.

Читайте также:  Фазового сопротивление постоянного тока

При включении двигателя вследствие наличия падения напряжения на пусковых резисторах реле времени РВ2 мгновенно включается и размыкает свои контакты в цепи контактора ускорения КУ2. Также включается и размыкает свои контакты в цепи контактора КБ реле РВ1, которое с этого момента начинает отсчет выдержки времени. После замыкания контактов реле РВ1 в цепи контактора ускорения КУ1 шунтируется первая ступень пускового резистора контактами контактора КУ1 и при этом закорачивается обмотка реле РВ2, что приводит к медленному спаданию магнитного потока реле и замедлению замыкания его контактов в цепи контактора КУ2. По истечении выдержки времени, обеспечиваемой реле РВ2, контакты контактора КУ2 замыкают вторую ступень пускового резистора. Двигатель выходит на естественную характеристику.

Аналогичным образом происходит работа схемы при пуске двигателя в обратном направлении при нажатии на кнопку 52. Изменение направления вращения двигателя в рассматриваемой схеме возможно только после торможения двигателя, осуществляемого нажатием на кнопку S3. При этом замыкаются контакты KB и КН в цепи контактора торможения КТ и он включается, так как контакты реле динамического торможения КДТ к этому моменту также замкнуты. Напряжение срабатывания реле КДТ устанавливают равным немногим более половины напряжения питания, что приводит к замыканию его контактов еще в процессе пуска. Включение контактора КТ обеспечивает замыкание якоря двигателя на резистор R, что соответствует генераторному режиму работы двигателя с преобразованием кинетической энергии, накопленной якорем, в тепловую, выделяемую в резисторе. Происходит быстрое торможение двигателя, которое заканчивается, когда эдс якоря становится меньше напряжения отпускания реле КДТ, контакты которого размыкают цепь катушки контактора КТ и отключают резистор R.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 76 ; Нарушение авторских прав

Источник

2. CИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ РАЗОМКНУТОГО ТИПА

Практически во всех отраслях промышленности значительное распро­странение получили электроприводы с питанием двигателей непосредственно от сети, системы управления которыми построены по разомкнутому принципу. Данные системы предназначены для выполнения простейших функций управления: пуска, торможения, реверса. В таких системах применяют контактные и бескон­тактные переключающие электроаппараты релейного действия (электромагнитные контакторы и статические (тиристорные) переклю­чатели); различные реле управления — реле времени (электромагнит­ные, маятниковые и др.); электромагнитные реле напряжения и тока; бесконтактные реле (логические элементы); командоаппараты (кнопки, командоконтроллеры, ключи управления и т.п.). Командные сигналы на пуск, остановку, реверсирование или изменение скорости двигате­лей могут поступать в систему управления также от разного рода дат­чиков (путевых и конечных выключателей, датчиков давления, темпе­ратуры и других технологических параметров), контролирующих работу производственных машин.

В рассматриваемой группе электроприводов автоматизация процесса пуска наиболее просто осуществляется для асинхронных коротко-замкнутых двигателей, поскольку здесь после подачи команды на пуск операции управления сводятся, как правило, к прямому включе­нию двигателя на полное напряжение сети. Мощные синхронные и короткозамкнутые асинхронные двигатели иногда пускаются при пони­женном напряжении с последующим автоматическим переключением на полное напряжение. Для двигателей постоянного тока и асинхрон­ных двигателей с фазным ротором в процессе пуска автоматически при помощи контакторов ускорения постепенно выключаются ступени пускового реостата. Автоматизация процесса торможения двигателей при любом виде торможения предусматривает выполнение двух основ­ных операций управления. После подачи команды на торможение со­вершаются нужные переключения в силовых цепях двигателя с введе­нием при необходимости добавочных сопротивлений в эти цепи. В конце процесса торможения при скорости, близкой к нулю, двигатель авто­матически либо отключается от сети (при его остановке), либо в сило­вых цепях производятся переключения, необходимые для последую­щего пуска двигателя в противоположном направлении (при реверсе).

Читайте также:  Закон ома для постоянного тока калькулятор

Системы управления, реализующие указанные ранее операции, конструктивно оформляют обычно в виде комплектных станций управления. Кроме набора аппаратуры, предназначенной для выполнения основной функции, на таких стан­циях устанавливают также аппараты электрической защиты двигателей и цепей управления. Командоаппараты, пускорегулировочные и тор­мозные резисторы (либо иные токоограничивающие элементы, напри­мер реакторы) располагают чаще всего вне станций управления. В электрических схемах станций широко применяют типовые узлы управ­ления и защиты. Кроме того, в типовых станциях управления предусматривают запасные блок-контакты у аппаратов, которые могут быть использованы для различных блокировок и сигна­лизации. Возможно также подключение в цепи управления станций контактов конечных выключателей, технологических датчиков и аппа­ратов других автоматических устройств.

Источник

Замкнутые и разомкнутые системы управления электроприводами

Рассмотрим пример данных систем на примере системы управления машиной постоянного тока, работающей по системе тиристорный преобразователь – двигатель (ТП-Д).

В таких системах выходное напряжение на двигателе регулируется с помощью угла открывания тиристора. Разомкнутая система:

Разомкнутая система управления электроприводом

При использовании разомкнутой системой управления напряжение Uу регулируется с помощью потенциометра или другого устройства. При разомкнутом управлении выходное напряжение Uя не отслеживается и считается что оно пропорционально заданному Uу.

При использовании замкнутых систем управления Uу будет представлять из себя разность между сигналом задания и сигналом, пропорциональным регулируемой координате. При регулировании тока:

Замкнутая система управления электроприводом

Здесь формирование сигнала управления Uу будет представлять собой разницу между реальным током якоря и заданием по току, приходящему из вне.

Ниже показана аналоговая схема управления, которая может быть применена как в разомкнутой, так и в замкнутой системе управления:

Система аналогового управления установкой ТП-Д

Положение перекидного переключателя ПП определит тип – разомкнутая или замкнутая. В первом случае напряжение Uу будет зависеть от напряжения задания, которое снимается с потенциометра П1 и преобразуется операционными усилителями ОУ1 и ОУ2. В замкнутой же напряжение с потенциометра П1 будет представлять сигнал задания по току Iз.т. Сигнал Iя – это напряжение, которое пропорционально якорному току, как вы поняли электродвигателя постоянного тока.

На ОУ3(операционном усилителе) фильтр нужен для сглаживания пульсации тока. Регулятор пропорционально-интегральный (ПИ регулятор) обеспечит необходимое быстродействия системы, а также нужные коэффициенты усиления. Что бы ограничить сигнал, который поступает на ОУ2, заданным максимальным значением используют стабилитрон VD1. Параметры номинальные схемы, указанной выше, являются частным случаем и не являются обязательными для применения в других электроприводах. Свойства электропривода в значительной степени будут зависеть от выбранных проектировщиком постоянных времени узлов и, соответственно, коэффициентов усиления.

Источник