Типовичок (СУЭП, 8 сем, Поехавший, ЭЛ-100-500)

Синтез системы управления. Силовая часть.

Пуск по принципу тока

Пуск по принципу тока означает, что пусковые сопротивления должны шунтироваться в моменты, когда ток достигнет определённого значения. Судя по приведённой выше пусковой диаграмме, это значение составляет ни много ни мало 65 А.

Для привода составлена типичная схема пуска по принципу тока:

Пуск по принципу тока. Схема.

Срабатывающее реле тока KA1 вызывает последовательное срабатывание контакторов КМ4, КМ5, КМ6, которые шунтируют пусковые сопротивления.

I↑ → KA1↑ → KM7↑ … I↓ → KA1↓ → KM4↑ → I↑ → KA1↑ → KM8↑ … I↓ → KA1↓ → KM5↑ → I↑ → KA1↑ → KM9↑ … I↓ → KA1↓ → KM6↑ В

результате изменение тока якоря во времени получилось таким:

Неправильный пуск

Как видно, ни один шунтирующий контактор не замкнулся. Причина заключается в том, что ток якоря даже не достиг значения в 135 А и контактор KA1 ни разу не сработал. Ток оказался ниже расчётного по нескольким причинам: ошибки из-за округления в расчёте сопротивлений, дополнительные сопротивления, вносимые катушками и ключами в цепи якоря, и индуктивность якоря, которая ограничила скорость нарастания тока.

Решить проблему можно было уменьшением пусковых сопротивлений или изменением уставок срабатывания реле тока. Был выбран второй способ. Хороших результатов удалось достичь только на уставках 65 А / 80 А.

Правильный пуск

При этом одинаковых бросков тока достичь не удалось, что негативно сказалось на времени разгона двигателя. Теоритически этого можно было бы добиться, подобрав определенным образом распределение суммарного сопротивления по трём пусковым сопротивлением и изменив уставки токового реле. Однако с увеличением бросков тока увеличивалась и скорость их спадания, из-за чего реле не успевало среагировать в последний раз и вывести последний резистор из цепи. Также проблему можно было бы решить, полностью исключив один из резисторов.

Торможение по принципу скорости

Торможение по принципу скорости выполняется при помощи реле напряжения KV, которое включает в цепь якоря тормозное сопротивление на время от начала торможения до остановки двигателя. Стандартная схема:

Торможение по принципу скорости. Схема.

Основной контактор – KМ3. Именно он подключает к цепи якоря сопротивления при отключении питания якоря. В схеме присутствуют контакторы KМ1, KМ2. Они нужны для того, чтобы цепь якоря не шунтировалась сопротивлением во время нормальной работы двигателя.

Последовательность работы этой схемы: ↑↓→

«Пуск» → KM1↑, KM2↑ → KM3↓ → ω↑ → E↑ → KV↑ … «Стоп» →

KM1↓, KM2↓ → KM3↑ … ω↓ → E↓ → KV↓ → KM3↓

Ниже представлено изменение тока якоря во времени при торможении:

Торможение двигателя

Как видно, ток не превышает допустимых значений. Можно было бы даже уменьшить сопротивление тормозного резистора, но лучше этого не делать. Если нагрузка на двигатель по каким-то причинам уменьшиться, то скорость и ЭДС возрастут, следовательно, ток якоря при торможении так же вырастет.

Ускорение ослаблением поля

Для регулирования скорости ослаблением поля был использован дополнительный резистор в цепи якоря. Значение этого резистора:

Ускорение ослаблением поля. Схема.

Резистор подключается последовательно с обмоткой возбуждения и шунтируется токовым реле. Эта мера необходима для того, чтобы ограничивать резко возрастающий ток в цепи якоря. При этом скорость двигателя постепенно возрастает. Результаты моделирования:

Неправильное ускорение

На графике видно, что бросок тока превысил допустимый, а установившегося режима по току так и не наступило. Это связано с малой индуктивностью якоря: броски

тока были слишком резкими в обоих направлениях, и механическая инерционность токового реле не позволяла на них реагировать с достаточной скоростью.

Для решения этой проблемы в цепь якоря была установлена дополнительная катушка индуктивности, ограничивающая нарастание тока.

Ускорение без превышения предельного значения тока якоря

Назначение контактора KM14 в цепи обмотки возбуждения будет объяснено ниже.

Синтез системы управления. Обеспечение циклограммы.

Согласно заданию, нужно было обеспечить работу двигателя по следующей циклограмме:

Цикл 7

Пуск вперед → Пауза → Пуск вперёд → Пауза → Пуск назад на повышенной скорости → Снижение скорости → Пауза

Для обеспечения работы привода по заданной циклограмме понадобится три путевых переключателя – SQ1, SQ2, SQ3.

Пуск двигателя

Пуск в работу будет осуществляться по нажатию на кнопку «Пуск» с замыканием контактора KM1, подключающим якорь двигателя в прямой полярности к источнику питания. Так как при нажатии SQ2 и SQ3 должны быть паузы, то цепь пуска должна рваться этими переключателями.

Схема подключения контактора для пуска двигателя

Пауза по SQ2

Как уже было указано в предыдущем пункте, при наезде на SQ2 цепь с катушкой контактора KM1 рвется, из-за чего он останавливается. После этого двигатель должен снова пуститься в работу после паузы в 5 секунд. Для этого предлагается следующая цепь управления.

Схема, обеспечивающая паузу по SQ2

В цепи пуска катушки контактора KM1 внесены некоторые изменения:

Изменения в схеме включения KM1 для обеспечения паузы по SQ2

Последовательность работы схемы:

SQ2↑ → KM10↑ … KTon1↑ → KM1↑ … KTon2↑ → KM10↓, KTon1↓, KTon2↓

Пояснение: в цепи есть реле времени KTon2, которое нужно, чтобы разорвать цепь KM10. При этом времена выдержки:

KTon1 ………… 5с KTon2 ………… 0.5c

Таким образом KTon1 имитирует кнопку типа SB которая нажимается через 5 секунд после остановки двигателя и отпускается через 0.5 секунд.

Проверка работы этого узла схемы: