Типовые узлы и схемы управления электроприводов с асинхронными двигателями

Типовые схемы релейно-контакторного управле­ния АД строятся по тем же принципам, что и ДПТ. Типовые схемы управления асинхронным двига­телем с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одно­временно обеспечивают и некоторые виды их защиты.

Схема управления асинхронным дви­гателем с использовалием магнитного пускателя (рис. 10.31) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и двух встроенных в него теп­ловых реле защиты КК.

Схема обеспечивает пря­мой (без ограничения тока и момента) пуск АД, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FA) и перегрузки (тепловые реле КК). Для пуска АД замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SB1. Получает пи­тание контактор КМ, который своими главными силовыми контактами в цепи статора АД подключает его к источнику питания, а вспомогательным контак­том шунтирует кнопку SB1. Происходит разбег АД по его естественной характеристике. Для отключения АД нажимается кнопка остановки SB2, контактор КМ теряет питание и отключает АД от сети. Начинается процесс торможения АД выбегом под действием момента нагрузки на его валу.

Замкнутые схемы управления электропривода

Замкнутые структуры ЭП применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить движение исполнительных органов рабочих машин с высокими показателями — большими диапазоном регу­лирования скорости и точностью, ее поддержания, заданными качеством переходных процессов и точностью остановки, а также высокой экономичностью или оптимальным (наилучшим) функционированием технологического оборудования и самого ЭП. Основным признаком замкнутых структур является такое авто­матическое (без участия человека) управление ЭП, при котором ЭП наилучшим образом выполняет свои функции при всевоз­можных управляющих и внешних возмущениях, действующих на рабочую машину или ЭП.

Схемы замкнутых структур электропривода

Замкнутые структуры ЭП строятся по принципам компенсации возмущения и отклонения, называемому также принципом обратной связи. Рассмотрим при­нцип компенсации наиболее характерного внешнего возмущения ЭП, момента нагрузки М_с, при регу­лировании скорости ω.

Основным признаком замкну­той структуры ЭП является наличие цепи, по которой на вход ЭП (рис. 11.1, а) вместе с задающим сиг­налом скорости U_З.с подается сигнал

U_м = k_MM_c, пропорциональный моменту нагрузки М_с. В резуль­тате этого управление ЭП осуществляется суммар­ным сигналом U_Δ, который автоматически изменя­ется в нужную сторону при колебаниях момента нагрузки, обеспечивая с помощью системы управле­ния поддержание скорости ЭП на заданном уровне.

Несмотря на свою эффективность, ЭП по схеме рис. 11.1, а выполняются редко из-за отсутствия про­стых и надежных датчиков момента нагрузки М_с (возмущающего воздействия).

В связи с таким положением подавляющее бо­льшинство замкнутых структур электропривода стро­ятся по принципу отклонения (обратной связи). Он характеризуется наличием цепи обратной связи, соединяющей выход ЭП с его входом, откуда и пошло название замкнутых схем. Применительно к рассматриваемому примеру регулирования скорости

признаком этой структуры является цепь обратной связи (рис. 11.1,6), по которой информация о те­кущем значении скорости (сигнал обратной связи U_ос=K_осω подается на вход ЭП, где он вычитается из сигнала задания скорости U_зс. Управление ЭП осуществляется сигналом отклонения U_Δ=U₃._C — U_O,_C (его также называют сигналом рассогласования или ошибки). Этот сигнал при отличии скорости от заданного уровня автоматически изменяется необ­ходимым образом и устраняет с помощью системы управления ЭП эти отклонения. Тем самым упра­вление движением осуществляется с учетом его результата.

Все виды применяемых в замкнутом ЭП обратных связей делятся на положительные и отрицательные, линейные и нелинейные, жесткие и гибкие. Поло­жительной называется такая обратная связь, сигнал которой направлен согласно (складывается) с зада­ющим сигналом, в то время как сигнал отрицатель­ной связи направлен ему встречно (знак «минус» на рис. 11.1).

Жесткая обратная связь характеризуется тем, что она действует как в установившемся, так и в пе­реходном режимах ЭП. Сигнал гибкой обратной связи 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 обратной связи U_0-e, в то время как при реализации нелинейной связи эта зависимость нелинейна.

В зависимости от вида регулируемой координаты в ЭП используются все названные выше связи по скорости, положению, току, напряжению, магнитному потоку, ЭДС.

Для обеспечения заданного хода и качества технологических процессов на ЭП кроме указанных «внутренних» обратных связей часто подаются сиг­налы технологических датчиков, например темпера­туры, натяжения, усилия резания, давления, расхода и т. д. В этом случае ЭП вместе с рабочей машиной или механизмом, реализующим технологический про­цесс или операцию, образуют систему автоматического регулирования (рис. 11.2).

В этой си­стеме ЭП является си­ловым регулирующим устройством, выходная координата которого Х_ВЬ1Х (например, скорость) является управляющим воздействием для рабочей машины РМ и обеспечивает заданный ход технологического процесса при изменениях как его сигнала задания Х_зт, так и возмущающего воздействия Х_возм2- Сигналом задания для ЭП в этом случае является сигнал отклонения (рассогласования) между сигналами задания Х_зт технологического па­раметра и технологической обратной связи Х_тос. Отметим, что сигналов технологических обратных связей может быть несколько, а для выработки задающего сигнала для ЭП используются ЭВМ или микропроцессоры. Как уже отмечалось, для управления движением исполнительного органа иногда требуется регули­ровать несколько координат ЭП, например тока (момента) и скорости. В этом случае замкнутые ЭП выполняются по одной из следующих стру­ктурных схем.