Лекции по автоматическому электроприводу / Глава 3-4

14

ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭП

3.1. Классификация схем ЭП

Согласно ГОСТу различают схемы:

1. функциональные – упрощенная электрическая схема с раскрытием отдельных функций электрических элементов;

2. структурные – структура и основные элементы без раскрытия их содержания;

3. принципиальные – раскрываются все элементы и связи между ними;

4. монтажные – разводка проводов, кабеля. Составляется на основе принципиальной схемы;

5. внешних соединений (подключения);

6. расположения электрооборудования на объекте.

3.2. Принципы управления ЭД

Изображение электрических элементов и аппаратуры

• катушка аппарата реле или контактора;

• замыкающий контакт аппарата;

• размыкающий контакт аппарата;

• замыкающий контакт с выдержкой времени при замыкании;

• замыкающий контакт с выдержкой времени при размыкании;

• размыкающий контакт с выдержкой времени при замыкании;

• размыкающий контакт с выдержкой времени при размыкании;

• кнопки "пуск-стоп";

• трехфазный силовой контакт с дугогасящей камерой;

Порядок чтения электрических схем

1. Определяется тип ЭД;

2. Способ управления схемой;

3. Исходное состояние аппаратуры (до нажатия кнопки "пуск");

4. Порядок срабатывания аппаратуры после нажатия кнопки "пуск";

5. Определяется конечное состояние аппаратуры.

1. Схема управления функцией времени

РИС

Л – линейный контактор;

1У, 2У – ускоряющие контакторы;

1РУ, 2РУ – электромагнитные реле времени;

ОВ – обмотка возбуждения двигателя;

РОП – реле обрыва поля.

Достоинства: 1) надежность управления; 2) унификация аппаратуры.

Недостатки: 1) повышенные токи двигателя при пуске с большими моментами инерции и сопротивления.

2. Схема управления функцией скорости

РИС

Пунктиром показан вариант с большим напряжением втягивания 1У, что обеспечивает применение одинаковых катушек контакторов.

Достоинства: 1) простота схемы.

Недостатки: 1) трудности настройки; 2) возможность застревания двигателя на пусковой ступени при возрастании момента сопротивления и перегорание ступени.

3. Управление функцией тока

РИС

В данной цепи РУ более быстродействующий, чем контакт У.

РБ – реле блокировки – обеспечивает выдержку.

Достоинства: 1) контроль тока двигателя, что защищает от перегрузок по току;

Недостатки: 1) возможность застревания двигателя при больших моментах сопротивления.

4. Управление СЭП функцией положения. Осуществляется с помощью путевых и конечных выключателей. В замкнутых системах это сельсины, индуктосины, СКВТ и т.д.

3.3. Типовые узлы защиты ЭП

1. Максимальная защита – от коротких замыканий. Реализуется с помощью реле максимального тока (РМ), плавких предохранителей (ПП) и автоматических выключателей (АВ), токоограничивающих реакторов (ТОР) ТОР ограничивает рост токов КЗ для обеспечения срабатывания максимальной защиты до того, как выйдут из строя силовые вентили. Уставки: АВ, РМ , ПП . Для защиты тиристоров применяют быстродействующие ПП серии ПНБ.

2. Тепловая защита – от длительных, но небольших перегрузок по току. Реализуется с помощью теплового реле (РТ), автоматических выключателей (биметаллическая пластина). Уставка: АВ, РТ .

3. Нулевая (минимальная) защита – от самозапуска двигателя. Реализуется с помощью реле напряжения, линейных контакторов, магнитных пускателей. ГОСТ допускает колебание напряжения сети от –15% до +10%. Уставка: .

4. Защита от обрыва поля двигателя. Реализуется с помощью реле обрыва поля (РОП). Устаквка:

5. Защита от перенапряжений элементов ЭП: ОВ, силовых тиристоров (транзисторов), обмоток трансформатора. Осуществляется с помощью RC-цепей, диодов, ПП.

6. Защита питающей сети от высших гармонических колебаний, генерируемых вентильным преобразователем. Осуществляется с помощью ТОР (медные стержни имеют большую индуктивность).

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СЭП

4.1. Методология исследования СЭП

1. Разработка адекватных СЭП (имеющих свойства реальной системы). Могут быть описаны: а) во временной области (ДУ, уравнения пространства состояний). Примечание: к переменным состояния относятся выходы интеграторов ДСС СЭП.

б) в области изображений по Лапласу (ПФ);

в) в частотной области (ЧХ).

2. Линеаризация полученных математических моделей.

а) линейная (кусочно-линейная) апроксимация плавных нелинейностей;

б) линеаризация произведений переменных;

в) гармоническая линеаризация существенно нелинейных характеристик по первой гармонике входного сигнала.

3. Исследование СЭП линейными (расчетно-аналитическими) методами - ЛЧХ. Достоинством линейных методов является получение результатов в общем виде, в частности формул настроек регуляторов.

4. Исследование нелинейной СЭП машинными методами во всей совокупности параметров и связей (структурные и матричные методы).

5. Экспериментальные исследования системы на физическом макете или объекте.

а) метод активного эксперимента, когда на объект подаются управляющие и возмущающие воздействия;

б) метод пассивного эксперимента, когда характеристики объекта определяются на основании реального технологического процесса без подачи дополнительных воздействий. Результатом является получение уравнений регрессии на основании статистических исследований.

4.2. Возможности линейных методов при исследовании динамики СЭП

1. Операторный метод.

Преобразование Лапласа ;

Обратное преобразование .

Обратное преобразование достаточно сложное, поэтому для перехода к оригиналам используют теоремы разложения Хересайда для случая вещественных, комплексных и кратных корней.

Достоинство – простота решения задачи по сравнению с ДУ.

Недостаток – трудность решения задач с уравнениями выше 4-го порядка.

2. Частотный метод

Достоинства ЛЧХ

1. замена кривых стандартными наклонами

2. умножение – это сложение логарифмов

3. широкий диапазон отображения величин

Определение переходных процессов по ЛЧХ разомкнутой системы: Частота среза системы характеризует ее быстродействие. Чем выше частота среза, тем быстрее переходный процесс. Запас по фазе характеризует колебательность переходного процесса

- время первого согласования; - время максимального перерегулирования;

- время переходного процесса; - величина перерегулирования.