- •Одобрено учебно-методической комиссией энергетического факультета
- •Введение
- •1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления
- •1.1. Условные обозначения, применяемые в электрических схемах
- •1.2. Способы пуска и торможения электроприводов с рксу
- •Пуск двигателя постоянного тока в функции скорости
- •Динамическое торможение двигателя постоянного тока в функции скорости
- •Торможение противовключением двигателя постоянного тока
- •Пуск синхронного двигателя в функции скорости
- •Разгон двигателя постоянного тока до скорости выше основной в функции тока якоря
- •Пуск двигателя постоянного тока в функции времени
- •1.3. Защиты в электроприводе
- •2. Способы формирования процессов пуска в регулируемых электроприводах
- •2.1. Оптимальные кривые переходных процессов разгона и торможения электропривода
- •2.2 Связь частотной характеристики электропривода с кривой тока якоря при разгоне
- •2.3. Формирование переходного процесса пуска двигателя в разомкнутой системе преобразователь-двигатель
- •Функциональная схема, показатели процесса пуска
- •Анализ показателей пуско-тормозных процессов в разомкнутой системе преобразователь-двигатель
- •2.4. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью отрицательной обратной связи по току якоря
- •2.5. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью гибких обратных связей по напряжению на якоре двигателя
- •2.6. Применение последовательных корректирующих устройств для улучшения формы кривой тока якоря при разгоне электропривода
- •2.7. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью интегрального задатчика интенсивности в схеме с отрицательной обратной связью по скорости
- •2.8. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью задатчика интенсивности в схеме с отрицательной обратной связью по напряжению на якоре
- •3. Способы поддержания скорости электропривода
- •3.1. Исходные положения
- •3.2. Показатели разомкнутой системы «преобразователь двигатель»
- •3.3. Применение отрицательной обратной связи по скорости вращения двигателя
- •3.4. Применение отрицательной обратной связи по напряжению на якоре двигателя
- •3.5. Применение положительной обратной связи по току якоря двигателя (ir-компенсация)
- •3.6. Регулирование по возмущению
- •4. Регулируемые электроприводы постоянного тока
- •4.1. Основные сведения об элементах серии убср
- •4.2. Основные типы регуляторов, реализуемых на операционных усилителях серии убср
- •4.3. Структурные схемы электроприводов на элементах убср
- •4.4. Одноканальная схема вентильного электропривода с подчиненным регулированием Принципиальная схема электропривода
- •Выбор базовых величин переменных
- •Структурная схема электропривода и параметры звеньев
- •Преобразования структурной схемы
- •Настройка контура регулирования тока якоря двигателя крт
- •Настройка контура регулирования скорости крс
- •Статические характеристики электропривода
- •Формирование процессов разгона и торможения привода
- •Процессы в электроприводе, вызванные приложением статической нагрузки
- •4.5. Электропривод постоянного тока по схеме "источник тока - двигатель" Функциональная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •Настройка системы электропривода
- •Формирование процессов в электроприводах с большим диапазоном изменения момента
- •4.6. Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости Постановка задачи
- •Функциональная схема электропривода
- •Структурная схема двигателя при скорости вращения выше основной
- •Структурная схема электропривода при работе в зоне ослабленного потока двигателя
- •Настройка электропривода с двухзонным регулированием скорости. Рекомендации по выбору регуляторов
- •Учет переменных параметров двигателя при настройке крн и крс
- •Статические характеристики электропривода
- •4.7. Электропривод с реверсом поля двигателя
- •4.8. Вентильный электропривод с параллельными регуляторами
- •Функциональная схема электропривода
- •Особенности настройки одноконтурной системы регулирования напряжения
- •5. Регулируемые электроприводы переменного тока
- •5.1. Общие положения. Преимущества электроприводов переменного тока
- •5.2. Понятие векторного регулирования электромагнитного момента в электрической машине переменного тока
- •5.3. Синхронный электропривод с частотнотоковым регулированием момента Конструирование системы управления
- •Функциональная схема электропривода
- •Работа электропривода в установившихся режимах
- •Вывод соотношения для величины электромагнитного момента двигателя
- •Анализ выражения для электромагнитного момента сд в электроприводе с частотнотоковым управлением
- •Статические характеристики электропривода с чту
- •Габаритная мощность силовых элементов в электроприводе переменного тока
- •5.4. Частотнорегулируемые синхронные электроприводы с регулированием продольной и поперечной составляющих тока статора
- •Эволюция силовых цепей, приводящая к вентильному двигателю
- •Функциональная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •5.6. Особенности формирования моментного треугольника в асинхронных электроприводах
- •5.7. Асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением Принятый способ формирования момента ад
- •Принципиальная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •5.8. Регулируемые асинхронные электроприводы массовых серий
- •5.9. Асинхронные электроприводы с регулированием напряжения на статоре Функциональная схема электропривода
- •Структурная схема асинхронного двигателя
- •Настройка электропривода
- •Энергетические показатели и рациональные области применения электропривода
- •5.10. Электропривод с машиной двойного питания Общая оценка электроприводов с машинами двойного питания
- •Функциональная схема электропривода
- •Векторные диаграммы и статические характеристики электропривода
- •5.11. Частотнорегулируемый асинхронный электропривод с векторным управлением
- •6. Перспективные электроприводы с нетрадиционными типами двигателей и новейшими источниками питания
- •6.1. Вентильный индукторный электропривод
- •6.2. Электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения
- •7. Следящие электроприводы
- •7.1. Примеры электроприводов с регулированием положения выходного вала рабочего механизма
- •7.2. Ошибки следящих электроприводов в установившихся нормированных режимах
- •7.3. Позиционный тиристорный электропривод постоянного тока Функциональная схема электропривода
- •Настройка электропривода «в малом». Синтез регулятора положения
- •Процессы отработки больших перемещений в схеме с линейным регулятором положения
- •Формирование оптимальных процессов «в большом»
- •С вязь параметров схемы с показателями процессов
- •7.4. Высокоточный следящий электропривод Функциональная схема электропривода
- •Учет упругих податливостей механических звеньев в высокоточных электроприводах
- •Структурная схема неизменяемой части электропривода с учетом упругостей механической системы
- •Пример настройки одноконтурной системы регулирования положения
- •Идея подхода и метод решения задачи
- •Оптимизация параметров эмс для случая 2 1 / тм
- •Оптимизация параметров эмс для случая 1 / тм 2
- •7.6. Электроприводы с модальным управлением. Наблюдающие устройства
- •7.7. Выбор структуры и параметров наблюдающих устройств при ограниченной чувствительности датчиков положения
- •Список литературы
- •Оглавление
- •1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления 9
- •2. Способы формирования процессов пуска 33
- •3. Способы поддержания скорости электропривода 70
- •4. Регулируемые электроприводы постоянного тока 89
- •5. Регулируемые электроприводы 173
- •6. Перспективные электроприводы 259
- •7. Следящие электроприводы 276
1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления
Во всех отраслях хозяйства широкое распространение получили электроприводы постоянного и переменного тока с питанием двигателей непосредственно от сети. Управление такими электроприводами осуществляется релейно-контакторной аппаратурой. Релейно-контакторные системы управления (РКСУ) осуществляют автоматические пуск, торможение, реверсирование и останов двигателей. Более 90% всех установленных электроприводов управляются сегодня по схемам РКСУ. Электропромышленность поставляет релейно-контакторные схемы в виде законченных изделий – станций управления, предназначенных для оснащения электроприводов постоянного тока (с двигателями независимого и последовательного возбуждения), асинхронных (короткозамкнутых и с фазным ротором) и роторных цепей синхронных двигателей. На этих станциях управления собраны типовые схемы, с помощью которых осуществляется управление движением электропривода, а также необходимые защиты.
1.1. Условные обозначения, применяемые в электрических схемах
В электротехнических схемах электротехнические устройства и их элементы обозначаются в соответствии с правилами, принятыми в Государственном стандарте по Единой системе конструкторской документации (ЕСКД). Буквенные коды электрических элементов приведены в табл. 1.1. В соответствии с ГОСТ 2.710-81 первая (она может быть единственной) латинская буква кода отражает укрупненные функциональные признаки элемента схемы. Более детально признаки элемента могут быть отражены двухбуквенным кодом. Примеры соответствующих обозначений приведены в той же таблице. Далее, в схеме могут быть установлены несколько однотипных элементов, например, контакторов. Тогда им присваиваются порядковые номера: КМ1, КМ2 и т.д. В некоторых случаях электротехническое устройство или аппарат может состоять из нескольких элементов, включенных в разных участках электрической цепи. Например, реле или контактор может иметь несколько главных (силовых) и блокировочных (вспомогательных) контактов, которые необходимо однозначно представить на схеме. В этом случае элементу электротехнического устройства (контакту контактора) присваивается свой порядковый номер. Так, буквенное обозначение КМ1-2 следует читать так: второй контакт контактора номер один.
До введения ГОСТ 2.710-81 существовали буквенно-цифровые функциональные обозначения элементов схемы. Они обозначались прописными буквами русского алфавита (они тоже приведены в табл. 1.1), были более наглядны, легче воспринимались и запоминались. Поскольку эти качества принципиально важны в учебном процессе, то авторы учебников ведущих вузов при изучении принципов построения схем управления электроприводов отдают предпочтение «старым» обозначениям [2, 6]. Полные же схемы выполняются с позиционными обозначениями согласно ГОСТ 2.710-81. Так как читать такие схемы очень трудно, то они снабжаются надписями, поясняющими функциональное назначение аппаратов или участков электрических цепей.
ГОСТ не запрещает применение буквенно-функциональных обозначений (на русском языке) элементов в дополнение к основному (латинскому) коду, если это способствует лучшему пониманию схемы. Тогда функциональные обозначения выступают в качестве поясняющих надписей.
Таблица 1.1
Буквенные коды электрических элементов (по [6])
Обозначение элемента в однобуквенном коде
|
Обозначение элемента в двухбуквенном коде |
Функциональное обозначение. Буквы русские |
Вид элемента (устройства) |
1 |
2 |
3 |
4 |
А |
AD, AJ АР AA, AR, AQ |
У
ПУ, ОУ
РТ, РС, РП |
Устройство (общее обозначение), усилитель, регулятор Усилители: полупроводниковый, операционный Панель (плата) монтажная Регуляторы: тока, скорости, положения |
В |
ВЕ, ВС
BQ, BR |
СП, СД
ДП, ТГ |
Преобразователи (датчики) неэлектрических величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) и наоборот Резольвер (сельсин, поворотный трансформатор) - приемник и датчик Датчики: положения, скорости (тахогенератор) |
С |
|
|
Конденсаторы |
D |
DA, DD |
|
Элементы логические, интегральные схемы Аналоговые и цифровые микросхемы, логические элементы |
Е |
EH, EL |
ЭН, Л |
Элементы различные, для которых не установлено специальное буквенное обозначение. Элемент нагревательный, лампа осветительная |
F |
FA, FP, FV, FU |
РМ, РТ, РН, Пр |
Элементы и устройства защитные Максимально-токовое реле, реле тепловое, реле напряжения защитное (например, реле минимального напряжения), предохранитель плавкий |
G |
|
Г |
Генераторы, источники питания |
Н |
HA, HL |
Зв, ЛС |
Устройства индикаторные и сигнальные Приборы звуковой и световой сигнализации
|
Таблица 1.1 (продолжение) |
|||
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
К |
KA, KV, KR, KT, KF |
РТ, РН, РС, РВ
РОП (РНТ), РБ, РУ, РФ, РП |
Реле, контакторы, пускатели Реле тока, напряжения, скорости, времени, в цепях защиты
Реле обрыва поля (нулевого тока), блокировочное, ускорения, форсировочное, промежуточное |
|
KM |
Л, В, Н, У, Т, Д, П |
Контактор магнитный Контакторы: линейный, вперед, назад, ускорения, торможения, динамического торможения, противовключения |
L |
|
|
Индуктивности, реакторы |
М |
|
Д АД, СД, ДПТ, МДП, ШД, ЛД |
Двигатели Двигатели: асинхронные, синхронные, постоянного тока, машины двойного питания, шаговые, линейные
|
Р |
PA, PV, PW, PC, PF |
А, V, W, СИ, Hz |
Приборы и устройства измерительные и испытательные, указывающие, регистрирующие, дифференцирующие Амперметр, вольтметр, ваттметр, счетчик импульсов, частотомер |
Q |
QF, QM, QS |
ВА, В Р |
Устройства механические сильноточные, коммутирующие, выключатели, разъединители в силовых цепях Выключатели: автоматический, силовой Разъединитель |
R |
RP, RS RK, RT, RU |
П, Ш |
Резисторы Потенциометр, шунт измерительный Терморезистор, термистор, варистор
|
Таблица 1.1 (окончание) |
|||
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
S |
SA, SF
SB, SQ
SM |
В, ВА
Кн, ВК, ВП КК |
Устройства коммутационные для цепей управления, контроля, сигнализации и измерительных Выключатель (переключатель) простой и автоматический цепей управления Выключатели: кнопочный, конечный, путевой
Командоконтроллер, ключ управления |
Т |
TA, TV ТМ, ТС TR |
Тр ТТ, ТН ТС, ТУ АТ |
Трансформаторы Трансформаторы тока и напряжения Трансформаторы силовой и цепей управления Автотрансформатор |
U |
UA, UV UZ |
ДТ, ДН ПЧ |
Преобразователи электрических величин в электрические Преобразователи (датчики) тока, напряжения Преобразователь частоты (выпрямитель, инвертор) |
V |
VD VM, VC VS, VT |
Д Вп Т |
Приборы электровакуумные, полупроводниковые Диод, стабилитрон Выпрямитель силовой и цепей управления Тиристор, транзистор |
W |
|
|
Линии электропередач, кабели, шины, антенны |
Х |
XP, XS |
Ш |
Контактные устройства соединительные, элементы выводов, разъемы Вилка (штырь) и розетка (гнездо) штепсельные |
Y |
YA YB, YC |
Эм ЭмТ, ЭмМ |
Устройства механические с электрическим приводом Электромагнит Тормоз и муфта с электромагнитным приводом |
Z |
|
|
Устройства оконечные, дифференциальные трансформаторы, фильтры, ограничители |