6.2 Аппаратура автоматизированных систем управления электроприводом

В АСУ ЭП могут использоваться как электромеханические (контактные), как и бесконтактные аппараты.

Аппарат (лат. apparatus - оборудование) - прибор, техническое устройство, приспособление [БСЭ, т.2, с.131].

Электромеханические аппараты - это такие аппараты, которые имеют для соединения электрических цепей подвижные контакты.

Контакт электрической цепи - это часть электроцепи, предназначенная для коммутации и проведения электротока [ГОСТ 14312-79].

Коммутация электрической цепи - процесс замыкания или размыкания электрической цепи[ГОСТ 18311-80].

Бесконтактные аппараты - в этих аппаратах отсутствуют подвижные устройства, а электрическая цепь создается за счет гальванических связей и электронно-ионных проводимостей полупроводниковых и электронных элементов.

В целом аппаратуру, применяемую при создании САУ ЭП можно разделить на три группы:

1) Электроаппараты управления, которые применяются в качестве элементов систем управления;

2) Измерительные преобразователи (датчики), которые служат для подачи в систему управления информации о текущих значениях координат ЭП, а также времени.

3) Аппараты защиты, блокировки и сигнализации - для обеспечения надежной работы ЭП.

6.2.1 ЭЛЕКТРОАППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ

Электроаппараты управления могут быть как электромеханической конструкции, так и бесконтактные

Однако электромеханические аппараты управления получили большее распространение в электроприводе.

Аппараты управления могут быть: аппаратами ручного управления и аппаратами автоматического (дистанционного) управления.

6.2.1.1 АППАРАТЫ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Приводятся в действие оператором обслуживающим электропривод. Они, в свою очередь, делятся на:

1) Командные маломощные устройства, к которым относятся:

а) кнопки управления, служащие для подачи оператором управляющего воздействия на ЭП, их условное графическое обозначение (УГО) и позиционное обозначение изображается на рис.159;

SB1

- замыкающий контакт кнопки SB1

SB2

- размыкающий контакт кнопки SB2

Рисунок 159

Несколько кнопок смонтированных в одном корпусе образуют кнопочную станцию;

б) ключи управления - это универсальные переключатели, выключатели, тумблеры и т.п. их УГО и позиционное обозначение приведено на рис.160

1 0 2 SM1

SA SQ

SQ

SA

Рисунок 160

На рис.160 на УГО SM1 замкнутый контакт обозначается точкой, среднее положение рукоятки - 0;

2) Командоаппараты (командоконтролеры) - предназначены для коммутации нескольких маломощных (І<16А) электрических цепей, их УГО аналогично УГО универсальных переключателей SM (рис.160), к ним же относятся путевые выключатели - это командоаппараты, кинематически связанные с РМ и срабатывающие в определенных точках пути ее движущихся частей, позиционное обозначение - SQ (см.рис.160).

3) Силовые коммутационные аппараты, к ним относятся:

а) рубильник - простейший силовой(т.е. с контактами допускающими ток более 16А) аппарат, служащий для неавтоматического нечастого замыкания и размыкания электрических цепей;

б) пакетные выключатели - в этих аппаратах контактная система набирается из отдельных пакетов (по числу коммутируемых цепей), УГО такое же как и у ключей управление, а позиционное обозначение отличается тем, что вместо буквы S ставится буква Q, например QА.

6.2.1.2 АППАРАТЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Коммутация электрических цепей в этих аппаратах осуществляется при подаче на их катушки электрического сигнала (напряжения или тока) и при снятии этого сигнала.

К аппаратам дистанционного управления относятся: реле, контакторы, пускатели.

Реле - это устройства, осуществляющие скачкообразное изменение своих выходных параметров при изменении в определенных пределах входного параметра (сигнала).

В зависимости от того, на какое физическое явление реагирует воспринимающая система, реле подразделяются на: электрические, тепловые, магнитные, оптические, акустические, пневматические и др.

Элетрические реле по конструкции могут быть электромеханическими (при срабатывании перемещаются их механические элементы) и статическими (бесконтактные) - представляют собой частный вид усилителя, на выходе которого происходит скачкообразное изменение напряжения, при достижении входным напряжением порогового значения.

Электромеханические реле бывают электромагнитными, электротепловыми, электродвигательными и др.

Чаще всего в АСУ ЭП применяются электромагнитные реле.

Электромагнитные реле применяются для коммутации электроцепей малой мощности и в качестве промежуточного элемента (промежуточное реле) для усиления и размножения электрического сигнала.

Электромагнитное реле конструктивно состоит из:

1) электромагнитной системы, обеспечивающей включение и отключение реле; эта система может быть поворотной (когда подвижная часть сердечника, называемая якорем поворачивается вокруг оси) или прямоходовой (якорь перемещается поступательно); на неподвижной части сердечника находится обмотка реле, на которую подается входной сигнал;

2) системы контактов, подвижные части которых механически связаны с якорем, контакты по конструкции могут быть рычажного типа (для поворотной электромагнитной системы) и мостикового типа (для прямоходовой электромагнитной системы);

3) корпуса с выходными зажимами (клеммами).

Принцип работы электромагнитного реле заключается в том, что если на обмотку 1 реле (см.рис.161) подать напряжение (ток) превышающее напряжение (ток) срабатывания, то в сердечнике 2 образуется магнитный поток и возникнет электромагнитная сила, которая превысит противодействующую силу возвратной пружины 10 и якорь 3 реле притянется к неподвижной части сердечника и траверса 6, поднявшись, обеспечит замыкание контактов 8 и размыкание контактов 7, сила нажатия в контактах создается пружиной 9. При уменьшении или отключении напряжения (тока) в обмотке реле якорь под действием пружины 10 перейдет в исходное положение и контакты 7 и 8 вернутся в первоначальное (“нормальное”) положение

1 - обмотка 6 - траверса

2 - сердечник 7 - контакт размыкающий

3 - якорь 8 - контакт замыкающий

4 - регулировочный винт 9 - пружина

5 - регулировочная гайка 10 - возвратная пружина

Рисунок 161

Основные характеристики электромагнитных реле[16]

1) ток (напряжение) срабатывания Іср (Uср) - минимальное значение подаваемого в обмотку реле тока (напряжения), при котором происходит срабатывание реле;

2) ток (напряжение) отпускания Іот (Uот) - максимальное значение тока (напряжения) в обмотке реле, при котором происходит отпускание реле;

3) коэффициент возврата - это отношение тока отпускания к току срабатывания;

4) рабочее напряжение (ток) обмотки - значение напряжения (тока) в обмотке, при котором гарантируется работа реле в процессе эксплуатации;

5) время срабатывания - промежуток времени с момента подачи тока в обмотку до первого замыкания замыкающих и размыкания размыкающих контактов при срабатывании реле.

Уставка реле - это величина напряжения (тока), при которой срабатывает реле и на которую оно отрегулировано.

Реле могут быть постоянного и переменного тока. В реле постоянного тока обмотка имеет большее сопротивление чем в реле переменного тока. Из-за остаточного магнетизма в реле постоянного тока между якорем и неподвижным сердечником устанавливается тонкая неферромагнитная пластина для того, чтобы якорь оттягивался возвратной пружиной при отпускании реле. На электрических схемах обмотка реле имеет позиционное обозначение К либо КV, КА.

Контактор - двухпозиционный электроаппарат с самовозвратом предназначенный для частых коммутаций токов не превышающих токи перегрузки и приводимый в действие двигательным приводом (ГОСТ 17703-72).

Принцип действия контактора не отличается от принципа действия электромагнитного реле, по конструкции контактор отличается от электромагнитного реле лишь тем, что в контакторе имеется система главных (силовых) контактов, служащих для коммутации силовых цепей, а также есть вспомогательные контакты, которые служат для переключений в цепях управления, блокировки и сигнализации. Кроме этого в контакторе может быть дугогасительная система, которая обеспечивает гашение электрической дуги, возникающей при размыкании силовых контактов (дуга возникает при токе более 0,5А и напряжении более 15В, при более низких токах и напряжениях возникает лишь искрение).

Контакторы также бывают как постоянного, так и переменного тока. В контакторах переменного тока сердечник шихтованный, а для уменьшения вибрации якоря (из-за пульсирующего тягового усилия) часть сердечника охватывается медным короткозамкнутым витком.

KV1 KM1

KM1.1

KV1.1

KM1.2

KV1.2

KM1.3

Рисунок 162 - УГО и позиционные обозначения реле напряжения КV1 и

контактора КМ1.

Магнитный пускатель - коммутационный электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки и защиты электродвигателей без выведения и введения в его цепь сопротивления резисторов (ГОСТ 17703-72).

Пускатель ( STARTER ) – комбинация всех коммутационных средств, необходимых для пуска и остановки двигателя в сочетании с надлежащей защитой от перегрузок. [ СТ МЭК 50(441) – 84]

Иначе говоря,в самом простом случае, пускатель – это контактор, сконструированный специально для пуска электродвигателей. Пускатель может включать в себя один или два(реверсивный пускатель) контактора, а также тепловое реле, кнопки и т. п.

6.2.2 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (ДАТЧИКИ)

6.2.2.1 ДАТЧИКИ ВРЕМЕНИ

Датчики времени - это реле срабатывающие с выдержкой времени.

Электромагнитные реле времени постоянного тока (реле с магнитным замедлением). В этих реле замедление происходит при отпускании якоря - из-за наличия на магнитнопроводе демпфера (медной или алюминиевой трубки). В трубке наводятся вихревые токи при уменьшении основного магнитного потока до нуля, причем наводимый вихревыми токами магнитный поток подмагничивает основной поток и этим увеличивает время действия тягового усилия. Выпускаются РЭВ 811,..., 818, РЭВ 81.

Механическое (анкерное) реле времени - здесь замедление срабатывания или отпускания реле обеспечивается механическим демпфером - часовым механизмом.

Выпускаются реле типов РВ-245, РВ 237, ЭВ-110; ЭВ-120 и др.

Пневматическое реле времени - обеспечивает задержку времени за счет работы воздушного (пневматического) демпфера, управляемого электромагнитном.

При подаче напряжения на обмотку электромагнита начинается процесс перекачки воздуха из одной камеры в другую через калиброванное дроссельное отверстие в мембране разделяющей эти камеры. Величина этого отверстия, а значит и скорость перекачки воздуха (следовательно и выдержка времени) регулируется иглой. В конце перекачки воздуха происходит переключение установленного в реле микропереключателя.

Серийные реле этого типа - РВП72, с выдержкой времени 0,4-180 секунд.

Электронные реле времени представляют собой различные электронные схемы из полупроводниковых элементов и конденсаторов, иногда очень сложные. Наиболее простая схема электронного реле времени представлена на рис. 163

Рисунок 163 - Электронное реле времени.

В исходном положении контакт К замкнут и на базу VТ1 подается “минус” от источника GB, следовательно VТ1 - открыт и при этом потенциал базы VТ2 будет положителен относительно его эмиттера, а значит VТ2 будет закрыт и через катушку реле КV ток течь не будет. Конденсатор С1 будет заряжен, его “минус” приложен к базе VТ1.

При размыкании К (начало отсчета времени) конденсатор С1 начнет разряжаться через R2 и базо-эммитерный переход VТ1. В конце разряда С1 VТ1 закроется, что приведет к появлению “минуса” на базе VТ2 и он откроется, по обмотке КV потечет ток, реле сработает и его контакты переключатся, т.е. отсчет времени закончится.

Моторные (электромеханические) реле времени - имеют специальный низкоскоростной электродвигатель и редуктор с большим передаточным числом. На выходном валу редуктора устанавливается рычаг (либо ступенчатый диск), начальное положение которого устанавливается по шкале уставок времени реле.

Рычаг управляет работой вспомогательных контактов, которыми включается выходное электромагнитное реле.

В начальный момент времени на ЭД подается напряжение, ротор ЭД начинает вращаться и при этом поворачивается рычаг на валу редуктора. Через заданное время рычаг доходит до вспомогательных контактов и замыкает их, что приводит к выключению выходного электромагнитного реле. Реле одним из своих контактов разрывает цепь питания ЭД, а другими включает коммутируемую электроцепь.

6.2.2.2 ДАТЧИКИ СКОРОСТИ

Датчики скорости реагируют на изменение угловой скорости вала ИО РМ или ЭД и подают соответствующий сигнал в СУ.

Реле контроля скорости (РКС) - часто применяются для управления разгоном и торможением электропривода. РКС работает по принципу асинхронного двигателя, см.рис.164

Рисунок 164 - Реле контроля скорости.

Ротор РКС представляет собой постоянный магнит 1, его вал 2 соединяется с валом механизма, скорость которого контролируется. Ротор помещен в алюминиевый цилиндр 3, имеющий обмотку типа беличьего колеса. Цилиндр 3 может поворачиваться вокруг оси вала на небольшой угол и толкателем 4 переключать либо контакт 5 либо контакт 6.

При вращении вала с магнитом в обмотке индуцируется ЭДС и возникает ток, магнитное поле которого взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита и создается вращающий электромагнитный момент, который поворачивает цилиндр 3, а значит и толкатель 4, в сторону вращения вала. Толкатель упирается в стойку подвижных контактов 5 или 6 (в зависимости от направления вращения). При определенной угловой скорости сила давления повернувшегося толкателя на стойку становится достаточной для переключения контакта. Регулирование скорости, при которой происходит переключение контактов 5 или 6, осуществляется изменением натяжения пружин винтами 7 или 8.

Тахогенератор также может применяться в качестве датчика скорости в схемах непрерывного автоматического управления ЭП, когда от него подается непрерывный сигнал в схему управления. Если тахогенератор используется как реле скорости, то к его выходу подключается реле напряжения, настроенное на срабатывание при определенной угловой скорости вала тахогенератора.

6.2.2.3 ДАТЧИКИ ПОЛОЖЕНИЯ

Датчики положения используются для получения сигнала при достижении электроприводом или исполнительным органом РМ определенных положений в пространстве, эти сигналы поступают в цепи управления, защиты, сигнализации. Датчики положения делятся на конечные и путевые выключатели.

Конечные выключатели применяются, в основном, для предотвращения выхода ИО из рабочей зоны. Путевые выключатели были рассмотрены в п. 6.2.1.1.

Датчики положения могут быть с электромеханическими контактами и бесконтактными. УГО и позиционное обозначение датчиков положения показаны на рис. 160.

6.2.3 АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ, БЛОКИРОВКИ И СИГНАЛИЗАЦИИ

Аппараты защиты предназначены для осуществления защиты ЭД, преобразователей и других элементов электропривода от аварийных режимов, т.е. от режима короткого замыкания и от режима перегрузки.

К аппаратам защиты относятся:

- аппараты максимальной токовой защиты;

- аппараты тепловой защиты;

- аппараты комбинированной защиты;

- аппараты нулевой защиты.

6.2.3.1 АППАРАТЫ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

(ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ)

К этим аппаратам относятся плавкие предохранители и реле максимального тока.

Плавкие предохранители (позиционное обозначение - FU) - они состоят из корпуса, плавкой вставки и дугогасительного устройства (обычно песок).

Плавкая вставка характеризуется номинальным током плавкой вставки (І_{ном вст}), т.е. током, который может длительно протекать по ней не разрушая ее.

При превышении номинального тока плавкой вставки на 15-35% вставка должна перегорать тем быстрее, чем больше ток.

Для линий к одиночным ЭД плавкая вставка рассчитывается по формуле:

І_п

І_{ном вст} > ^____ (339)

α

где І_п - пусковой ток ЭД;

α = 2,5, если пуск легкий, т.е. его длительность до 5с;

α = 1,6, если длительность пуска более 5с (тяжелый пуск).

Для линий к группе ЭД:

І_пик

І_{ном вст} > ^____ (340)

α

n-1

где І_пик = І_п ^'+ І_ном

1

І_п ^' - максимальный пусковой ток самого мощного ЭД.

Для защиты цепей управления:

І_{ном вст} = 2,5 І_кат (341)

где І_кат - суммарный ток катушек одновременно работающих

аппаратов управления.

Для защиты других электрических цепей:

І_{ном вст} > 1,15 І_ном (342)

где І_ном - номинальный ток электрической цепи.

Время срабатывания плавкой вставки:

t < α _t S²/I_к² (343)

где S - сечение провода, мм²

I_к - ток короткого замыкания, А

С А²

_{α t} = 140 ^_____ (для меди)

мм⁴

С А²

_{α t} = 95 ^_____ (для алюминия)

мм⁴

Недостатки предохранителей

1) непригоден для защиты от перегрузки из-за слишком большого времени перегорания плавкой вставки при токах перегрузки.

2) разброс защитных характеристик из-за неточности калибровки плавких вставок;

3) при коротком замыкании в трехфазных линиях возможно перегорание одного из трех предохранителей, что может привести к перегрузке трехфазного АД.

Реле максимального тока, их позиционное обозначение FA, катушки этих реле включаются в две фазы трехфазных АД или в один полюс ЭДПТ, размыкающие контакты - в цепь управления пуском двигателя, см. рис. 165. Уставки^ реле максимального тока выбираются так, чтобы не происходило отключение электродвигателей при их пуске или при других переходных процессах, когда токи в силовых цепях в несколько раз превышают номинальные.

Для АД с короткозамкнутым ротором ток срабатывания (уставка тока) определяется:

Іср = (1,2....,1,3) Іп , (344)

где Іп - пусковой ток АД

Для АД с фазным ротором и ЭДПТ:

Іср = (2,....,2,5) Іном , (345)

где Іном - номинальный ток двигателя.

Для защиты цепей управления:

Іср = 2,5 І_кат (346)

где І_кат - суммарный ток катушек одновременно работающих

аппаратов управления.

________________________________________________________________

) Уставка аппарата по воздействующей величине - заданное значение величины срабатывания или несрабатывания, на которое отрегулирован аппарат ГОСТ 17703-72

Рисунок 165

6.2.3.2 АППАРАТЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

(ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ)

Эта защита служит для отключения ЭД или другого потребителя от источника питания, если ток в цепи превышает номинальный на 30-40% и более. В ЭД такие токи приводят к более высокому нагреву изоляции, что может привести к ее разрушению.

Защита от перегрузки при продолжительном режиме работы ЭД может осуществляться с помощью тепловых реле.

Тепловое реле имеет позиционное обозначение КК, его чувствительный элемент (биметаллическая пластина и нагревательный элемент) включается в две фазы трехфазного АД или в один полюс ЭДПТ непосредственно или через трансформатор тока (если ток ЭД превышает номинальный ток теплового реле).

Размыкающие контакты теплового реле включаются в цепь управления ЭД, т.е. схема такая же, как на рис. 165. Действие теплового реле основано на эффекте изгибания биметаллической пластины при ее нагревании за счет различных температурных коэффициентов линейного расширения образующих ее металлов. Наиболее часто в ЭП применяются тепловые реле типа ТРН, ТРП, ТРТП, РТЛ.

Цифра, стоящая в марке после букв, обозначает наибольший номинальный ток сменного нагревателя, который может быть установлен в тепловом реле. Например, в ТРН-40 могут быть установлены сменные нагреватели на разные номинальные токи, но не более чем на 40 А. Максимальный ток продолжительного режима работы реле по отношению к номинальному току обычно от 1 до 1,25.

Ток уставки (ток несрабатывания) теплового реле может регулироваться либо специальным регулятором, либо сменой нагревательного элемента.

Номинальный ток нагревательного элемента теплового реле должен быть равным или несколько большим номинального тока двигателя:

Ін.э. = (1,...,1,15) Іном (347)

При токе 1,2 Іном время срабатывания теплового реле около 20 мин. Более чувствительная защита ЭД от перегрузки осуществляется терморезисторами, которые встраиваются между витками обмотки статора.

При работе ЭП в повторно-кратковременном режиме S3 процессы нагрева теплового реле и двигателя различны и поэтому защита ЭД от перегрузок должна осуществляться при помощи реле максимального тока FA.

Рисунок 166

Ток срабатывания реле максимального тока выбирается из соотношения:

Іср.рмт = (1,2...,1,3) Іном (348)

где Іном - номинальный ток ЭД.

Однако поскольку ток уставки (срабатывания) реле максимального тока в этом случае меньше пускового тока ЭД, то при его пуске контакты токового реле должны на время пуска шунтироваться контактами реле времени, как показано на рис.166. Реле времени КТ должно быть настроено так, чтобы его контакт КТ размыкался после окончания процесса пуска двигателя, когда ток двигателя упадет и реле максимального тока отпустят,т.е. их контакты в цепи управления замкнутся.

6.2.3.3 АППАРАТЫ КОМБИНИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ

К этим аппаратам относятся автоматические воздушные выключатели (установочные автоматы), они служат для коммутации электрических цепей находящихся под нагрузкой и для отключения их при нормальном и аварийных режимах.

Воздушными они называются потому, что в них, в отличие от предохранителей, не применяется какой-либо специальной среды для гашения электрической дуги (дуга гасится в воздухе).

Автомат может отключаться вручную или дистанционно с помощью электромеханического привода. Защита от токов короткого замыкания осуществляется специальным реле максимального тока, которое называется электромагнитным расцепителем.

При коротком замыкании в цепи подвижный сердечник в катушке расцепителя под действием тока большего тока уставки расцепителя нажимает на защелку и под действием пружины контакты автомата размыкаются (см.рис.167), т.е. происходит отсечка.

ТР - тепловой расцепитель; ГК - главные (силовые) контакты;

Rш - шунт; П - пружина;

НЭ - нагревательный элемент РМН - расцепитель минимального напряжения;

БП - биметаллическая пластина; З - защелка;

ЭМР - электромагнитный расцепитель; НР - независимый расцепитель.

ВК - вспомогательные контакты;

Рисунок 167 - Упрощенное устройство автомата.

При протекании в электрической цепи защищаемой автоматом тока перегрузки, нагревательный элемент (НЭ) теплового расцепителя (см.рис. 167) нагревает биметаллическую пластину БП, которая изгибается и нажимает на защелку 3, через которую происходит размыкание контактов автомата как главных ГК, так и вспомогательных ВК.

Еще в автоматах может применяться расцепитель минимального напряжения РМН, в катушку которого втягивается сердечник при подаче на нее напряжения. Если напряжение уменьшится до (0,3-0,5)Uном, то под действием пружины П сердечник РМН нажимает на защелку, т.е. размыкаются контакты автомата.

Независимый расцепитель НР устанавливается в некоторые автоматы и служит для дистанционного отключения автомата кнопкой SB.

Позиционное обозначение автомата в силовой цепи - QF, в цепях управления, сигнализации - SF.

Ток срабатывания ЭМР выбирается из условия недопустимости срабатывания расцепителя при пусковых токах ЭД.

Для защиты одиночных ЭД: Іср. эмр = 1,2 Іп ; (349)

где Іп - пусковой ток ЭД

Для защиты группы ЭД: Іср. эмр = 1,5 Іпик ; (350)

где Іпик - см. (340)

Для защиты цепей управления см. (346)

Номинальный ток теплового расцепителя (ток уставки ТР) определяется из соотношения

Іном тр = (1 - 1,15) Іном (351)

где Іном - номинальный ток защищаемой цепи.

Если в автомате имеется два и более расцепителей, то он называется автоматом с комбинированным расцепителем (универсальные автоматы).

Под установочными понимают автоматы, которые имеют лишь ТР и ЭМР, т.е. предназначены лишь для защиты электроустановок от перегрузок и коротких замыканий.

6.2.3.4 АППАРАТЫ НУЛЕВОЙ ЗАЩИТЫ

Нулевая защита служит для предотвращения самозапуска ЭД при внезапном исчезновении напряжения сети или при его значительном уменьшении.

Если схема управления ЭД и его силовая схема запитываются от одного источника электроэнергии, то нулевая защита обеспечивается самими аппаратами управления.

Если же схема управления ЭД питается от отдельного источника, то при пропадании напряжения только в силовой цепи ЭД, линейный контактор КМ (см.рис.168) останется включенным, т.е. его силовые контакты будут оставаться замкнутыми, и тогда при появлении напряжения в силовой цепи ЭД самозапустится, чего не должно быть по соображениям техники безопасности.

В этом случае нулевая защита выполняется с помощью реле напряжения FU, катушка которого подключается между линейными проводами питания силовой цепи, а замыкающие контакты этого реле ставятся в цепь управления. При пропадании напряжения в силовой цепи эти контакты размыкают цепь управления.

Рисунок 168 - Нулевая защита.

6.2.3.5 АППАРАТЫ БЛОКИРОВКИ И СИГНАЛИЗАЦИИ

Электрические блокировки в схемах ЭП необходимы для предотвращения нештатных и аварийных ситуаций, неправильных действий оператора, для обеспечения заданной последовательности операций.

Электрические блокировки осуществляются либо с помощью специальных электрических аппаратов (например с помощью конечных выключателей, двухцепных кнопок управления и др.), либо с помощью отдельных элементов аппаратов управления (замыкающих или размыкающих контактов, гальванических связей и др.), либо специальными схемными решениями.

Конкретные виды блокировок будут рассматриваться далее в изучаемых схемах управления ЭП.

Сигнализация в схемах управления ЭП осуществляется для контроля хода технологического процесса, состояния защиты ЭП, наличия напряжения питания или какого-либо электрического сигнала.

Сигнализация может быть световой (когда для индикации состояния ЭП применяются такие оконечные устройства как сигнальные лампы HL, табло, светодиоды), звуковой (для индикации состояния ЭП применяются звонки, сирень), визуальной (для информации о состоянии ЭП применяются указательные реле, измерительные приборы).

Подача напряжения на вышеприведенные оконечные устройства сигнализации может производиться как непосредственно, так и через контакты промежуточных реле либо через вспомогательные контакты контакторов.

6.3 ВЫБОР АППАРАТУРЫ АСУ ЭП

6.3.1 ВЫБОР АППАРАТУРЫ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ производится:

1) по мощности из условия Рном ап. > Рраб.ц. (352)

где Рном ап. - номинальная мощность аппарата;

Рраб.ц. - мощность передаваемая по рабочей цепи;

2) по роду и величине напряжения из условия

Uном ап. > Uраб.ц. (353)

3) по роду и величине тока из условия:

Іном ап. > Іраб.ц. (354)

при этом следует учитывать, что Uном ап. и Іном ап - предельные значения, поэтому в первую очередь необходимо исходить из условия мощности (352).

6.3.2 ВЫБОР АППАРАТУРЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

осуществляется:

1) по роду и величине напряжения (тока) главной (силовой) цепи;

2) по роду и величине напряжения (тока) цепи управления;

3) по коммутационной способности контактов (гарантированному числу размыканий и замыканий) и их количеству;

4) по допустимой частоте включения;

5) по климатическому исполнению, категории размещения, режиму работы, степени защиты (ІР);

6) по роду входной воздействующей величины (ток, напряжение, мощность);

7) по времени срабатывания и отпускания;

8) по выдержке времени (для реле времени).

Необходимые для расчета тока в цепи управления величины полных сопротивлений катушек некоторых контакторов и электромагнитных реле указаны в табл.8.

Таблица 8

Тип	Zкат Ом	Rкат Ом	Силовые контакты		Напряжение катушки, В
			ток, А	напряжение, В
ПМЕ-011	4000	655	4	380	~220
ПМЕ-111	2000	380	10	380	~220
ПМЕ-211	2000	130	14	660	~220
ПМЕ-211	2000		25	380	~220

Продолжение таблицы 8

ПМА-310	2000	380	40 25	380 660	~380
ПМЛ-15010	5000	600	10 6	500 660	~220
РПУ-2	5000	1200			~220
РВ245 (анкерное)	2000	280			~220
РВП2	2000	350	~4 -4	~380 -200	~220

6.3.3 ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ

Выбор аппаратов защиты осуществляется по величине тока и напряжения их главных (силовых) контактов, а также по токам срабатывания или номинальным токам несрабатывания, определяемым из соотношений указанных в подразделе 6.2.3, в зависимости от вида аппарата защиты.

6.3.4 ВЫБОР ПРОВОДОВ

Выбор монтажных проводов осуществляется либо по электротехническим справочникам, например [11,12], либо приближенным методом, который заключается в следующем.

Если провод медный, то при его площади сечения до 4мм², каждый 1мм² провода выдерживает ток 10 А. Если площадь сечения провода более 4мм², то в каждом следующем стандартном сечении допустимый ток снижается на 1 А на каждый мм² сечения. Если провод алюминиевый, то каждый его мм² выдерживает ток 8 А при сечении до 4 мм² , а далее допустимый ток уменьшается по той же закономерности, что и для медного.

6.4 СХЕМЫ РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

6.4.1 ВЫПОЛНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

Электрическая схема объекта управления - это схема показывающая соединения между собой всех входящих в него элементов: ЭД, преобразователей, аппаратов, приборов, усилителей и т.д.

Указанные элементы на схеме обозначаются условными графическими обозначениями (УГО) и позиционными обозначениями, вид и написание которых оговорены в государственных стандартах (ГОСТах) единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Механические детали и сложные кинематические связи в электрических схемах не показываются.

Схемы бывают нескольких видов:

электрические (обозначаются буквой Э),

энергетические (обозначаются - Р),

пневматические (П), гидравлические (Г),

комбинированные (С) и др.

Каждый из видов схем делится на типы. Поскольку в данном предмете рассматриваются лишь электрические схемы, то приводятся типы электрических схем.

Структурная - Э1;

Функциональная - Э2;

Принципиальная (полная) - Э3;

Соединений (монтажная) - Э4;

Подключений (внешних соединений) - Э5;

Общие - Э6;

Расположения - Э7;

Объединенная - ЭО.

УГО вычерчиваются для отключенного положения схемы, т.е. без напряжения на катушках аппаратов и без механических воздействий на аппараты (начальное положение схемы).

Позиционные обозначения, в виде букв и порядкового номера, проставляются рядом с УГО элемента с правой стороны или над ним.

Механические связи, в случае необходимости, показывают штриховыми или двумя параллельными линиями.

6.4.2 ТИПОВЫЕ СХЕМЫ РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

Если система управления электроприводом состоит, в основном, из электромеханических аппаратов (реле, контакторов, пускателей), то такая система называется релейно-контакторной.

В основу всего разнообразия релейно-контакторных схем (систем) управления ЭП положены типовые схемы нереверсивного и реверсивного пуска ЭД.

При необходимости выполнения системами управления ЭП все более сложных функций по управлению его координатами, типовые схемы усложняются введением в них все новых элементов (аппаратов, усилителей, датчиков и т.п.)

6.4.2.1 ТИПОВАЯ СХЕМА НЕРЕВЕРСИВНОГО ПУСКА ЭД

Схемы нереверсивного пуска двигателей идентичны как для ЭДПТ, так и для АД. Поскольку асинхронные двигатели составляют примерно 70% от всех применяемых в народном хозяйстве двигателей, то далее будут рассматриваться лишь схемы управления АД.

Рисунок 169 - Типовая схема нереверсивного пуска АД.

Схема изображенная на рис. 169 состоит из двух частей:

1) силовой цепи - в нее входят линии питающие непосредственно фазные обмотки статора АД;

1) цепи управления - по ней подается напряжение на катушку линейного контактора КМ1.

Автомат QF1, имеющий электромагнитный расцепитель, служит для защиты силовой цепи от токов короткого замыкания. Тепловое реле КК ( состоит из двух нагревательных элементов) своим размыкающим контактом в цепи управления отключает катушку контактора КМ1 от питания в случае появления в силовой цепи токов перегрузки, т.е. служит для защиты АД от перегрузки.

Контакты линейного контактора КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4 - силовые контакты, служат для подачи трехфазного переменного напряжения на обмотку статора АД.

Контакт КМ1.1 - блокировочный, т.е. ставит контактор КМ1 на самоблокировку путем шунтирования кнопки SB2 “Пуск” в момент срабатывания контактора КМ1. Предохранитель FU1 служит для защиты цепи управления от короткого замыкания.

Пуск АД осуществляется нажатием кнопки SB2, при этом ее контакт замыкается и по цепи фаза С - размыкающий контакт кнопки SB1 - замкнутый контакт кнопки SB2 - катушка линейного контактора КМ1 - размыкающий контакт теплового реле КК - предохранитель FU1 - фаза В потечет ток ( при условии, что контакты автомата QF1 замкнуты, т.е. на схему подано напряжение). При протекании тока через катушку КМ1, линейный контактор срабатывает, т.е. замкнутся его силовые контакты КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4 и подадут ток на обмотку статора АД и двигатель заработает, замкнется также блокировочный контакт КМ1.1, что даст возможность отпустить кнопку SB2 и не смотря на то, что ее контакт разомкнется под действием возвратной пружины, но ток все равно будет поступать на катушку контактора КМ1 через его же блокировочный контакт КМ1.1

Для остановки АД необходимо нажать на кнопку SB1 “Стоп”, ее контакт разомкнется и обесточит цепь управления, линейный контактор КМ1 отпустит, т.е. все его контакты придут в исходное состояние (разомкнутся) из-за чего обмотка статора обесточится и АД остановится.

6.4.2.2 ТИПОВАЯ СХЕМА РЕВЕРСИВНОГО ПУСКА ЭД

Рисунок 170 - Типовая схема реверсивного пуска АД.

Для обеспечения вращения ротора АД как в одну (“Вперед”), так и в другую (”Назад”) сторону, т.е. для обеспечения реверса АД, к типовой схеме нереверсивного пуска добавляется еще один линейный контактор КМ2, напряжение на катушку которого подается через контакт дополнительной кнопки SB3, см.рис. 170. Силовые контакты этого контактора (КМ2.2, КМ2.3, КМ2.4) включаются в силовую цепь так, что при срабатывании КМ2, они меняют местами две любые фазы напряжения подаваемого на обмотку статора АД по сравнению с фазами напряжения подаваемого контактами контактора КМ1. Из-за этого и происходит реверс АД.

Для защиты схемы от нажатия сразу двух кнопок SB2 и SB3 служит электрическая блокировка, реализуемая размыкающими контактами КМ1.5 и КМ2.5.

Действительно, при срабатывании одного из линейных контакторов, другой контактор сработать не может даже при нажатой соответствующей кнопке “Пуск”, поскольку цепь питания его катушки уже разомкнута контактами сработавшего линейного контактора. На английском языке такая блокировка называется fool proof (“фулл-пруф”), что дословно переводится как “защита от перегрузок”. Иногда такая блокировка может реализоваться с помощью двухцепных кнопок когда замыкающий контакт кнопки ставится в цепь одного линейного контактора, а размыкающий в цепь другого и наоборот. В этом случае нажатие одной из кнопок приводит к замыканию цепи одного контактора и одновременному размыканию цепи другого линейного контактора.

В остальном работа типовой реверсивной схемы пуска АД не отличается от работы нереверсивной схемы.

6.4.2.3 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С АД, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПРЯМОЙ ПУСК И ДИНАМИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ В ФУНКЦИИ ВРЕМЕНИ

Иногда возникает необходимость быстрой остановки ЭД вращающего исполнительный орган с большим моментом инерции, в этом случае может быть применен метод ввода ЭД в режим динамического торможения. Система управления, обеспечивающая такой режим показана на рис. 171. Здесь типовая схема нереверсивного пуска АД дополняется схемой динамического торможения, в которую входят контактор КМ2, реле времени КТ, диодный мост VД1,...,VД4.

Пуск АД осуществляется нажатием кнопки SB2 (после включения автомата QF1), при этом срабатывает контактор КМ1, подключая своими силовыми контактами АД к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ1.3 вызовет срабатывание реле времени КТ, что приведет к замыканию его контакта в цепи контактора торможения КМ2, однако КМ2 не сработает, т.к. перед этим разомкнулся контакт линейного контактора КМ1.2.

Рисунок 171

Для остановки АД с торможением необходимо нажать кнопку SB1, при этом катушка линейного контактора КМ1 обесточится и контактор КМ1 отпустит, т.е. его силовые контакты разомкнутся и отключат обмотку статора АД от сети переменного тока. Одновременно с этим замкнется контакт КМ1.2 в цепи катушки контактора торможения КМ2 и разомкнется контакт КМ1.3 в цепи катушки реле времени КТ. Это приведет к срабатыванию контактора КМ2, поскольку контакт КТ еще будет замкнут, т.к. он разомкнется с выдержкой времени. Замыкание контакта КМ2.2 приведет к подаче в обмотку статора АД постоянного тока от выпрямителя VД1... VД4 через резистор R_т и двигатель перейдет в режим динамического торможения.

Через время, соответствующее времени остановки АД, контакт КТ разомкнется и отключит катушку контактора КМ2 от сети. Контактор КМ2 отпустит, его контакт КМ2.2 разомкнется и прекратит подачу постоянного тока в обмотку статора АД, двигатель остановится. Интенсивность динамического торможения регулируется величиной сопротивления резистора R_т

Для исключения возможности одновременного подключения обмотки статора к источникам переменного и постоянного токов в схеме использована типовая электрическая блокировка с помощью контактов КМ2.1 и КМ1.2.

6.5 СХЕМЫ БЕСКОНТАКТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

В таких системах управления вместо электромеханических аппаратов применяются бесконтактные аппараты - тиристоры, транзисторы и др. Рассмотрим схему тиристорного управления электродвигателем, рис. 172.

В этой схеме регулирование величины тока в цепи якоря ЭДПТ НВ, а значит и регулирование частоты вращения якоря, осуществляется тиристором VS.

Как известно, тиристор открывается (т.е. пропускает ток) только при положительных потенциалах как на аноде, так и на управляющем электроде по сравнению с катодом тиристора. При этом действующие значение тока через тиристор определяется углом управления тиристора α , т.е. временем задержки открытия тиристора относительно момента, когда напряжение на его аноде становится положительным.

Сущность этого способа регулирования тока якоря основана на изменении времени момента отпирания тиристора VS (изменении угла α ). С этой целью в схеме применена фазосдвигающая цепочка R1С.

Значение управляющего сигнала U_у=U_с и его фазовый сдвиг относительно напряжения U₂ зависят от величины сопротивления R1.

Если R1 полностью введен, т.е. его сопротивление максимально, то значительная часть напряжения U₂ падает на резисторе R1, а напряжение на конденсаторе, т.е. напряжение управления, оказывается недостаточным для создания напряжения, при котором будет открываться тиристор.

С уменьшением сопротивления R1 напряжение управления U_у будет увеличиваться и достигнет значения достаточного для отпирания тиристора VS при положительной полуволне U_2, см график на рис. 172.

Однако напряжение управленияU_у оказывается сдвинутым по фазе относительно U₂ так, что отпирание тиристора происходит в конце положительной полуволны U₂ (угол α на графике рис. 172). Поэтому действующее значение тока Іа невелико и якорь ЭДПТ будет вращаться с минимальной частотой n2.

При дальнейшем уменьшении сопротивления R1 фаза напряжения U_у меняется так, что отпирание VS происходит в более ранний момент времени ( угол α на рис. 172).

При этом действующее значение тока Іа увеличивается, что ведет к увеличению частоты вращения якоря.

Диод VД5 служит для исключения попадания отрицательного потенциала на управляющий электрод тиристора.

6.6 ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

В разделе 6.4 были рассмотрены схемы разомкнутых систем управления ЭП. Замкнутые САУ ЭП строятся по принципу компенсации возмущения или по принципу отклонения регулируемой величины, называемому также принципом обратной связи.

Принцип компенсации наиболее эффективен, но применяется редко из-за отсутствия простых и надежных датчиков возмущающего воздействия (например, датчиков момента нагрузки Мс).

Поэтому подавляющее большинство замкнутых САУ ЭП строятся по принципу отклонения. Этот принцип характеризуется наличием цепи обратной связи (ОС), соединяющий выход ЭП с его входом.

Если нужно обеспечить регулирование скорости ω электропривода, то создается цепь ОС, по которой информация о текущем значении скорости (т.е. сигнал ОС - U_ос= К_ос ω) подается на вход ЭП (на элемент сравнения), где он вычитается из задающего сигнала скорости U_зс, см.рис.173

Управление электроприводом осуществляется сигналом отклонения (рассогласования) U ∆ = U_зс - U_ос.

Если САУ ЭП служит для обеспечения постоянства какой-либо координаты ЭП (на рис.173 угловой скорости ω ) в течение технологического цикла, то такая система называется, как было сказано в разделе 6.1, системой автоматического регулирования (САР).

Пусть в рассматриваемой на рис.173 схеме угловая скорость на выходе ЭП должна быть постоянной и равной номинальной, т.е. ω = ω_ном = const

Если из-за каких-либо возмущающих воздействий угловая скорость на выходе ЭП уменьшится, т.е. ω < ω_ном , тогда сигнал ОС также уменьшится, а сигнал рассогласования U∆ увеличится, следовательно напряжение управления поступающее на ЭД увеличится, что приведет к увеличению угловой скорости вала ЭД, а значит и к увеличению ω до тех пор пока угловая скорость не станет номинальной, т.е. ω = ω _ном. Таким же образом сохранится постоянство угловой скорости и при изменении ее текущей величины в сторону увеличения.

Применяемые в САУ ЭП обратные связи могут быть: положительными или отрицательными, жесткими или гибкими, линейными или нелинейными.

Положительная обратная связь (ПОС) - такая ОС, сигнал которой направлен согласно (т.е. складывается) с задающим сигналом: U ∆ = U_зс + U_ос.

Отрицательная обратная связь (ООС) - такая ОС, сигнал которой направлен встречно (т.е. вычитается) задающему сигналу: U∆ = U_зс - U_ос.

Жесткая обратная связь - действует как в установившемся, так и в переходном режимах ЭП.

Гибкая обратная связь - сигнал ОС вырабатывается только в переходных режимах ЭП и служит для обеспечения требуемого их качества (например устойчивости движения, допустимого перерегулирования и т.д.).

Линейная обратная связь - характеризуется пропорциональной зависимостью между регулируемой координатой и сигналом ОС.

Нелинейная обратная связь - характеризуется непропорциональной (нелинейной) зависимостью между регулируемой координатой и сигналом ОС.

В качестве примера замкнутой САУ ЭП рассмотрим электропривод выполненный по схеме “Управляемый преобразователь - двигатель”. Структурная схема такого электропривода изображена на рис. 174, а его электрическая принципиальная схема на рис.175.

Рисунок 173 - Структурная схема замкнутой САУ ЭП.

Р - регулятор;

U_з - задающий сигнал;

Э_с - элемент сравнения;

ИЭЭ - источник электроэнергии;

U_у - сигнал управления;

U_ос - сигнал обратной связи;

УП - управляемый преобразователь;

U_вых - выходной сигнал;

ИД - исполнительный двигатель.

Рисунок 174 - Структурная схема замкнутого электропривода “УП-Д”

Режим работы управляемого преобразователя определяется величиной U_у = U_з - U_ос.

Сигнал ОС является функцией регулируемого параметра. В данном примере ЭП служит для стабилизации угловой скорости ω вала исполнительного двигателя, в качестве сигнала ОС по угловой скорости используется противо ЭДС обмотки якоря ИД: Е_а= С_m Ф ^. ω

Рисунок 175 - Электрическая принципиальная схема замкнутой САУ ЭП

Принцип работы схемы основан на сравнении задающего сигнала U_з определяемого положением движка потенциометра R2 (регулятора Р на структурной схеме) с сигналом обратной связи, создаваемым противо ЭДС ЭДПТ, т.е. U_ос = U_а

Элементом сравнения является диод VД2, т.к. ток через VД2 определяется разностью напряжений U_з = U_ос. Тиристор VS выполняет функции управляемого преобразователя УП.

Чем больше задающий сигнал U_з тем больше напряжение управления U_у и меньше угол управления тиристора α , действующее значение тока якоря Іа будет больше, а значит выше заданная угловая скорость ИД - ω, см график на рис. 175.

Удержание на заданном уровне угловой скорости осуществляется в рассматриваемой САУ ЭП также, как описано выше в данном разделе, т.е. как в любой системе автоматического регулирования. Задающий сигнал U_з в этой схеме будет пульсирующим, т.к. ток через диод VД1 в регуляторе проходит лишь в положительные полупериоды напряжения U_L.

При минимальной угловой скорости вала ЭДПТ время для отключения тиристора VS может оказаться недостаточным и мощность подведенная к ЭДПТ может вызвать такое увеличение угловой скорости ω, что в дальнейшем пройдет несколько периодов переменного тока прежде чем уменьшится ω до установившегося значения и тиристор откроется.

В результате этого явления работа ЭДПТ становится неустойчивой (качания ЭД). С целью устранения этого резистор R2 шунтируется конденсатором С.

6.7 ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭП

Программная система управления электроприводом (ПСУ ЭП) обеспечивает движение ИО РМ по определенной, наперед заданной программе, т.е. задающий сигнал U₃ изменяется по определенному алгоритму. От программного устройства ПрУ (см.рис.176) задающий сигнал U₃ поступает на элемент сравнения ЭС, после которого сигнал управления воздействует через управляемый преобразователь на ЭД, который обеспечивает отработку сигнала U_у, перемещая соответствующим образом исполнительный орган рабочей машины. В ПСУ могут использоваться все рассмотренные ранее виды ЭП постоянного и переменного тока.

ПрУ - программное устройство

ПСУ - программная система управления

Рисунок 176 - Структурная схема ПСУ ЭП.

Если программа задается в виде чисел, определяющих последовательность операций, величину и скорость перемещения ИО РМ и другие сведения, то программное устройство в этом случае называется числовым (ЧПУ). Если программа обеспечивает повторяющиеся одинаковые циклы движения ИО, то программное устройство называется цикловым (ЦПУ).

6.8 СЛЕДЯЩИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭП

Следящая система управления электроприводом (ССУ ЭП) обеспечивает с заданной точностью движение ИО РМ в соответствии с произвольно изменяющимся задающим сигналом.

Чаще всего задающий сигнал представляет собой напряжение пропорциональное скорости или углу поворота вала задающего устройства ЗУ, см.рис. 177. Датчик обратной связи ДОС преобразует механическую величину (w или ) в электрический сигнал U_ос.

Рисунок 177 - Структурная схема ССУ ЭП

Сравнивающее устройство СУ алгебраически суммирует сигналы U₃ и U_ос и вырабатывает сигнал рассогласования (управления) U = U_у поступающий в систему управления СУ. СУ обеспечивает необходимое преобразование сигнала рассогласования в напряжение поступающее на ЭД. ЭД и передаточное устройство называют еще сервомеханизмом (СМ), который и обеспечивает перемещение ИО в соответствии с законом изменения задающего сигнала U_3.

Различают следящие ЭП с непрерывным или прерывным управлением, последние, в свою очередь делятся на релейные и импульсные.

В следящих ЭП непрерывного действия напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования, постоянно подается на двигатель.

Следящий ЭП релейного действия характеризуется тем, что на двигатель напряжение подается лишь тогда, когда сигнал рассогласования достигает определенного значения. В импульсном следящем ЭП управляющее воздействие на двигатель подается в виде импульсов напряжения, частота, амплитуда либо заполнение этих импульсов изменяется в зависимости от сигнала рассогласования.

В качестве примера можно рассмотреть схему реализации следящего ЭП постоянного тока релейного действия, изображенную на рис. 178

В этой схеме в качестве исполнительного двигателя используется электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения, имеющий две обмотки возбуждения ОВ1 и ОВ2.

Силовые транзисторы VТ1 и VТ2 работают при определенной полярности сигнала рассогласования U , обеспечивая вращение вала двигателя в ту или иную сторону, в зависимости от того какой из транзисторов открыт. Если открыт VТ1, то ток проходит по обмотке ОВ1 и вал двигателя вращается в одну сторону, если же открыт VТ2, то ток проходит по обмотке ОВ2 и вал двигателя вращается в обратную сторону, при этом направление тока якоря остается неизменным в обоих случаях.

Диоды VД1 и VД2 - разрядные, т.е. служат для снятия возникающих при отключении обмоток возбуждения и якоря, имеющих перенапряжений, большую индуктивность.

Кольцевые потенциометры R1 и R2 образуют так называемый потенциометрический измеритель рассогласования. Движок R1 механически связан с валом задающего устройства ЗУ, представляющего собой редуктор с ручным приводом. движок R2 механически связан с валом редуктора Р, расположенного на одном валу с ЭДПТ и рабочей машиной РМ. Редукторы ЗУ и Р имеют равные передаточные числа.

Питание потенциометров R1 и R2 и усилителя осуществляется напряжением постоянного тока U_п.

ЗУ - редуктор задающего устройства;

Р - редуктор;

У - усилитель;

Рисунок 178 - Схема следящего ЭП релейного действия

При одинаковом угловом положении движков потенциометров R1 и R2 (нулевой угол рассогласования, т.е. ∆  = _вх - _вых = 0) напряжения, снимаемые с потенциометров будут равны по величине, но противоположны по знаку, поэтому напряжение сигнала рассогласования, снимаемое с выхода усилителя У будет равно нулю, т.е. U ∆ = 0. В этом случае оба транзистора будут закрыты и ЭДПТ неподвижен. Если возникает рассогласование между угловыми положениями движков R1 и R2 из-за поворота рукоятки ЗУ, то сигнал U ∆ станет отличным от нуля. В зависимости от знака угла рассогласования ∆ , полярность сигнала U ∆ будет различной и он будет подаваться либо на транзистор VТ1 (по цепи диод VД8 - VТ1 - стабилитрон VД3 - R5 - VД5) либо на транзистор VТ2 (по цепи диод VД7 - VТ2 - стабилитрон VД4 - R6 - VД6). Если напряжение сигнала превышает порог срабатывания стабилитрона, то соответствующий транзистор откроется и подключит ЭДПТ к источнику питания с напряжением U. Вал двигателя и вал рабочей машины начнут вращаться и повернут ось движка потенциометра R2 в направлении, при котором возникшее рассогласование ∆ φ будет уменьшаться до нуля.

Когда сигнал U ∆ станет меньше напряжения открывания стабилитронов VД3 или VД4, работающий транзистор (VТ1 или VТ2) закроется и отключит ЭДПТ от источника питания.

Недостатками таких следящих систем является их склонность к колебаниям при снижении зоны нечувствительности (нечувствительность обусловлена порогом срабатывания стабилитронов).

Достоинства: простота, надежность и возможность получения оптимальных траекторий движения исполнительных органов рабочих машин.

ССУ ЭП применяются для приводов роботов, в металлообрабатывающих станках, для антенн радиотелескопов, в автоматических измерительных устройствах и т.п.