6. Общие принципы построения су эп

Принципы построения СУ ЭП, как, впрочем, и любой другой системы управления, базируются на контроле текущего состояния объекта управления и применении обратных связей по контролируемым координатам. Вместе с тем, для достаточно широкого класса объектов управления вполне допустимым является управление без обратных связей. К таким объектам управления относятся простейшие производственные механизмы, требующие реализации лишь пуско-тормозных режимов или ступенчатого изменения скорости: сверлильные и наждачные станки, электрический транспорт, механизмы перемещения и подъема кранов и др. СУ ЭП в этом случае строятся по принципу разомкнутого параметрического управления и реализуются, как правило, на основе релейно-контакторных станций управления. Жестких требований к статическим и динамическим показателям таких СУ ЭП не предъявляется.

Принципы построения замкнутых СУ ЭП определяются характером задач управления. При этом различают:

- системы стабилизации какой-либо координаты ОУ;

- системы программного управления;

- следящие системы и системы воспроизведения движений.

В зависимости от требований к статическим и динамическим показателям управления применяют различные принципы организации обратных связей в замкнутых СУ ЭП:

- по ошибке регулирования (с регулированием по отклонению выходной координаты от заданного значения);

- по вектору состояния ОУ (полному или редуцированному);

- по вектору возмущающих воздействий ОУ (с регулированием по возмущению);

- одновременно по векторам состояния и возмущающих воздействий (с комбинированным управлением).

6.1. Релейно-контакторные су эп. Реализация пуско-тормозных режимов су эп постоянного и переменного тока

Релейно-контакторные системы управления (РКСУ) реализуются по принципу разомкнутого управления и применяются для управления электроприводами производственных механизмов, к которым не предъявляются высокие требования к качеству управления.

6.1.1. Рксу асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

Различают режимы пуска, торможения (остановки) и реверса (изменения направления вращения).

Наиболее простой способ пуска асинхронного двигателя (АД) – прямое включение обмотки статора в сеть с помощью коммутационной аппаратуры: реле (для маломощных АД), рубильников, контакторов, автоматических выключателей, магнитных, тиристорных или симисторных пускателей, высоковольтных выключателей (для высоковольтных АД). Пуск двигателя при этом сопровождается броском тока (до 6-7- кратного по отношению к номинальному току статора). Очевидно, что максимально-токовые реле и автоматические выключатели должны быть отстроены от этих пусковых токов.

П ри необходимости ограничения пускового тока АД средней и большой мощности используется реакторный пуск (рис. 6.1а), а для маломощных АД - реостатный пуск (рис. 6.1б).

Рис. 6.1. Реакторный пуск АД (а) и реостатный пуск АД (б)

При пуске вначале включается выключатель Q1. Пуск АД осуществляется в режиме ограничения тока статора за счет пускового реактора LR или пускового резистора R. После уменьшения пускового тока в процессе разгона двигателя включается выключатель Q2.

Торможение АД с короткозамкнутым ротором осуществляют в режиме свободного выбега (отключения от сети и остановки под действием момента сопротивления холостого хода) или в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения реализуют либо подключением двух фаз АД к сети постоянного тока (с возбуждением постоянным током), либо подключением статора АД к батарее конденсаторов, включенных в звезду или треугольник (в режиме самовозбуждения двигателя). Недостатком второго способа торможения является возникновение тормозного эффекта внутри достаточно узкого диапазона скоростей и необходимость в использовании конденсаторов большой емкости. Достоинство этого способа – реализация режима компенсации реактивной мощности питающей сети в процессе динамического торможения.

Реверс АД осуществляют в режиме динамического торможения до нулевой скорости или, что чаще, с использованием режима противовключения.

Для управления типовыми производственными установками применяют универсальные станции и панели РКСУ, осуществляющих управление режимами пуска, торможения и реверса, а также реализующих необходимые функции блокировок и защиты АД. На рис. 6.2 приведена принципиальная электрическая схема станции ПУ-5522, осуществляющей пуск привода в выбранном ключом SA направлении, динамическое торможение АД с наложением механического тормоза при установке ключа SA в нейтральное положение (остановка АД), торможение АД противовключением с последующим разгоном в обратном направлении при переводе ключа SA из одного крайнего положения в противоположное положение.

Рис. 6.2. Принципиальная электрическая схема станции ПУ-5522

управления короткозамкнутым АД

В нейтральном положении ключа SA при поданном питании на силовую схему и схему управления срабатывает реле KТ1 и KSV, катушки реле KB и всех контакторов обесточены.

Конечные выключатели SQ1, SQ2 ограничивают ход механизма в крайних положениях.

При повороте ключа SA в любое из положений 1 или 2 срабатывает один из контакторов KM2 или KM3 и затем контактор KM1. Запитываются катушки реле KТ2 и контактора электромагнитного тормоза KM5. АД разгоняется до номинальной скорости.

При переводе ключа SA в нейтральное положение контакторы контакторов KM1, KM2 и KM3 переходят в обесточенное состояние и запитывается катушка контактора динамического торможения KM4. При этом срабатывает реле блокировки динамического торможения KB.

Блокировочное реле KB обеспечивает прерывание динамического торможения и повторное подключение АД к сети, если ключом SA выбрано одно из крайних положений 1 или 2. Это реле должно надежно втягиваться, запитываясь через последовательно включенную катушку контактора KM2 или KM3. Выдержка времени этого реле при отпадании должна быть на 20-30% больше времени включения контактора KM2 и KM3 (0,2-0,3 с).

Сопротивление резистора динамического торможения R выбирается из условия ограничения тока динамического торможения на уровне 3-4-кратного значения номинального тока.

При переводе ключа SA из одного крайнего положения в другое АД тормозится в режиме противовключения и разгоняется в обратном направлении.

Защиту АД от перегрузки выполняют максимально-токовые реле KА1 и KА2. В цепях питания катушек контакторов KM2, KM3 и KM4 включены блок-контакты, исключающие возможность одновременного включения любых 2-х из них.

На рис. 6.3 приведены механические характеристики АД, соответствующие реализуемым пуско-тормозным режимам. Момент статической нагрузки на валу АД принят реактивным.

Рис. 6.3. Механические характеристики короткозамкнутого АД

в пуско-тормозных режимах

Пуск АД производится из неподвижного состояния (начала координат) по характеристике 1 (см. направления стрелок) до точки А установившегося состояния. Торможение АД осуществляется в режиме динамического торможения из установившегося состояния (точка А) по характеристике 2 до неподвижного состояния (начало координат). Реверс АД происходит в режиме противовключения из установившегося состояния (точка А) по характеристике 3 с разгоном в обратном направлении до нового установившегося состояния (точка A).