Технические средства замкнутых схем управления электропривода

Силовая часть замкнутых схем ЭП строится, как правило, на основе системы «преобразователь — дви­гатель», в которой основным управляющим воздей­ствием на двигатель является напряжение для ДПТ и частота и напряжение для АД и СД. В предыдущих главах были рассмотрены основные виды силовых преобразователей- управляемые выпрямители и им­пульсные регуляторы напряжения для ЭП с ДПТ, инверторы, преобразователи частоты и регуляторы напряжения для ЭП с двигателями переменного тока. Наибольшее распространение в ЭП получили полупроводниковые (тиристорные) преобразователи, отличающиеся целым рядом достоинств.

Еще одним характерным признаком замкнутых является использование в них главным образом бесконтактных элементов и устройств, в первую очередь полупроводниковых. Релейно-контакторная аппаратура применяется в них для целей коммутации питающего напряжения, защит, блокировок и сиг­нализации.

Для выработки законов управления двигателем, который реализуется силовым преобразователем, за­мкнутые схемы ЭП содержат определенный набор управляющих элементов. В их состав входят; за­дающие (программные) устройства, определяющие уровень и характер изменения регулируемой ко­ординаты; датчики регулируемых координат и тех­нологических параметров, дающие информацию о хо­де технологического процесса и работе самого ЭП; регуляторы и функциональные преобразователи, вырабатываютцие управляющее воздействие на ос­новании сигналов задающих устройств и датчиков координат и параметров; согласующие элементы, позволяющие соединить в единую схему все ука­занные элементы за счет согласования их входных и выходных сигналов по роду тока, уровням и виду сигналов и т. д.

Техническая реализация управляющих устройств современного ЭП весьма разнообразна. Они раз­личаются по своей элементной базе, роду тока, мощности, конструктивному исполнению и многим другим признакам. Одним из основных признаков подразделения устройств управления является харак­тер преобразования, сигналов, по которому они делятся на аналоговые и дискретные.

Для аналоговых устройств характерна функци­ональная (линейная и нелинейная) зависимость между входным и выходным сигналами, при этом выходной сигнал может принимать любые * значения. Приме­рами силовых аналоговых устройств могут служить управляемые выпрямители и преобразователи часто­ты, у которых напряжение и частота на выходе могут регулироваться .в широких пределах в зави­симости от уровня входного сигнала управления.

Дискретный элемент может иметь только два уровня выходного сигнала—нулевой и максималь­ный, который появляется или исчезает при достиже­нии входным сигналом определенного значения. Примерами дискретных элементов могут служить реле и бесконтактные логические элементы. На основе дискретных элементов создаются цифровые схемы управления ЭП.Каждый из названных видов силовых и управля­ющих устройств находит свою область применения в автоматизированном ЭП. Во многих случаях большой технический и экономический эффект, по­лучается при применении в одном ЭП тех и других элементов, что позволяет в наилучшей степени использовать их достоинства.

До относительно недавнего времени задающие, регулирующие, согласующие и функциональные устройства, а также датчики координат ЭП выпу­скались отдельными сериями, «россыпью», что за­трудняло проектирование схем управления, их налад­ку и эксплуатацию. Прогрессивным явлением в со­здании технических средств управления стала раз­работка унифицированной блочной системы регулирования (УБСР). Использование этой системы обеспечивает широкую унификацию производства комплектных средств управления, упрощает проек­тирование, наладку и эксплуатацию ЭП, улучшает технико-экономические показатели их работы.

Система УБСР имеет несколько ветвей - анало­говую, выполняемую на обычных элементах элект­роники (УБСР-А) и на интегральных микросхемах (УБСР-АИ), и дискретную (цифровую) на обычных элементах (УБСР-Д) и микросхемах (УБСР-ДИ).

Замкнутая схема управления асинхронного элект­ропривода, выполненного по системе «тиристорный регулятор напряжения - двигатель» (ТРН — АД).

Рас­смотрим схему регулирования скорости АД с кон­тактными кольцами с использованием обратной связи по его скорости (рис. 11.30,а). Между сетью и статором АД включены три пары встречно - параллельно соединенных тиристоров VS1 — VS6, образующих силовую часть ТРН. Управляющие электроды тиристоров подсоединены к выходам СИФУ, которая распределяет управляющие импуль­сы на все тиристоры и осуществляет их сдвиг в зависимости от сигнала управления U_y. К валу

АД подсоединен тахогенератор ТГ. Его ЭДС Е_тг сравнивается с задающим напряжением U_з.с снима- емым с задающего потенциометра скорости ЗП, причем эти напряжения включены навстречу Друг другу. При увеличении этого сигнала угол управления тиристорами, а уменьшается, подаваемое на АД напряжение увеличивается и на­оборот. В цепь ротора АД постоянно включен добавочный резистор R_2д, наличие которого позволя­ет расширить диапазон регулирования скорости и об­легчить тепловой режим АД при его работе на пониженных скоростях, когда в цепи ротора выделя­ются большие потери, мощности.

Рассмотрим работу ЭП при изменении момента нагрузки М_с на валу АД и постоянном задании скорости сигналом U_3с2 Допустим также, что в ис­ходном положении АД работал в точке 1 при моменте нагрузки М_с1 (см. рис. 11.30,6), а за­тем произошло его увеличение до значе­ния М_с2.

При увеличении на­грузки на валу АД его скорость начнет снижаться, соответст­венно начнет умень­шаться и ЭДС тахогенератора Е_ТГ. Уме­ньшение Е_ТГ вызывает согласно (11.15) увели­чение напряжения управления U_у, что приведет к уменьше­нию угла ос и уве­личению тем самым подаваемого на АД напряжения. Момент АД будет увеличивать­ся и в точке 2 сравняется. Таким образом, увеличение момента нагрузки привело к небольшому снижению скорости АД, т. е. друг его характеристики в схеме рис. 11.30, а стали жесткими.

При уменьшении момента нагрузки М_с будет автоматически происходить снижение напряжения на АД и тем самым поддержание его скорости вращения на заданном уровне.

Изменяя с помощью потенциометра ЗП значение задающего напряжения U_3C, можно получить ряд механических характеристик электропривода с от­носительно высокой жесткостью и необходимой пе­регрузочной способностью АД.