18.6 Система управления электроприводом
Системы автоматического регулирования электропривода строят по принципу компенсации внешних возмущений для чего необходимо измерить момент нагрузки на валу двигателя и принципу отклонения, когда сигнал о частоте вращения с выхода электропривода передаётся на его вход. Из-за отсутствия простых и надёжных датчиков для измерения момента нагрузки для управления большинством электроприводов используют принцип отклонения (отрицательной обратной связи).
РС – регулятор скорости; РТ – регулятор тока; ПУ – пускатель; ЭД – электродвигатель, ЭЧД – электрическая часть двигателя, МЧД – механическая часть двигателя; ИО – исполнительный орган рабочей машины; Uз.с. – сигнал задания по скорости; Uз.т. – сигнал задания по току; Uу – регулирующее воздействие
Рисунок 18.9 - Структурная схема системы регулирования электропривода
Структурная схема системы регулирования электропривода, которая приведена выше, в автоматике называется схемой с соподчинённым регулятором (каскадная схема регулирования). Основное достоинство такой схемы заключается в возможности настройки контура регулирования каждой величины (тока и скорости вращения двигателя) отдельно. Кроме того, подчинение контура регулирования тока контуру регулирования скорости вращения позволяет упростить реализацию ограничения тока и момента и для этого необходимо лишь задать соответствующее значение выходному сигналу регулятора скорости (сигнал задания по току). Для регулирования положения вала двигателя в схему необходимо добавить датчик положения и ввести соответствующую обратную связь.
Если дополнить систему автоматического регулирования электропривода системами автоматического пуска и торможения, соответствующими блокировками и защитами, то получим полностью автоматизированный электропривод.
Реальные технологические процессы предусматривают объединение в единый комплекс нескольких взаимодействующих рабочих машин и механизмов. Система управления электроприводом технологического процесса за счёт соответствующего управления и регулирования обеспечивает необходимую последовательность всех технологических операций, осуществляет блокировку неправильных действий операторов и автоматическую защиту технологического оборудования.
Управляющие устройства электропривода отличаются своей элементной базой, видом тока, мощностью, конструктивным исполнением, формой представления информационных и управляющих сигналов, наличием возможности программирования алгоритма управления или её отсутствием. Техническая реализация управляющих и регулирующих устройств современного электропривода очень разнообразна, но чаще всего используются микроконтроллеры. Причём, все виды блокировок и защит могут реализовываться программно и выполняться соответствующими командами микроконтроллера.
18.7 Типовые схемы автоматизации пуска и торможения
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
18.7.1 Схема управления асинхронным двигателем с использованием
магнитного пускателя
Рисунок 18.10 - Принципиальная схема пуска и остановки асинхронного
двигателя посредством магнитного пускателя
18.7.2 Реверсивная схема управления асинхронным двигателем
Основным элементом схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК.
Рисунок 18.11 - Принципиальная схема реверсивного управления
асинхронным двигателем
Представленная схема обеспечивает прямой пуск, реверс асинхронного двигателя и торможение двигателя противовключением при ручном управлении; защиту от перегрузок (реле КК); коротких замыканий в цепях статора (автоматический выключатель QF) и цепи управления (предохранители FA); есть и нулевая защита от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1 и КМ2).
Для реверса или торможения двигателя сначала нажимают кнопку SB3, что приводит к отключению включённого контактора, а затем кнопка SB1 или SB2. Если нужно только затормозить двигатель, то в момент его полного торможения следует вновь нажать кнопку SB3, что приведёт к отключению его от сети и возвращению схемы в исходное положение.
Чтобы избежать короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть при одновременном нажатии кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка или применяют типовую электрическую блокировку: перекрёстное включение размыкающих контактов пускателя КМ1 в цепь катушки пускателя КМ2 и наоборот.