при изменении тока в обмотке управления. С возрастанием постоянного тока в обмотке управления магнитная система усилителя насыщается, и индуктивное сопротивление рабочей обмотки уменьшается.
На рис. 126, а изображена схема управления с магнитным усили телем асинхронным двигателем с фазным ротором. Регулирование скорости двигателя осуществляется изменением подводимого напряже-
ЛО
ния за счет изменения падения напряжения на рабочих обмотках магнитного усилителя.
Механические характеристики рассматриваемого двигателя при ведены на рис. 126, б. Характеристика 1 соответствует максимальному сопротивлению рабочей обмотки усилителя при токе управления, равном нулю." Характеристика 2 получена при токе управления, соответствующем минимальному индуктивному сопротивлению усили теля. Характеристика 3 принадлежит асинхронному двигателю при отсутствии дополнительного сопротивления, создаваемого магнитным
усилителем. Изменяя ток управления, можно получить любую меха ническую характеристику, расположенную между кривыми 1 и 2. Однако, получаемые механические характеристики двигателя имеют очень низкую жесткость и поэтому колебания момента сопротивления на валу двигателя будут приводить к значительному изменению его скорости. Для устранения этого недостатка в схему управления введена отрицательная обратная связь по скорости. Она выполнена следующим образом. Обмотка управления ОУ магнитного усилителя питается
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разностью напряжения тахогенератора |
(Утг и напряжения сравнения |
U3, задающего величину скорости. Если разность напряжений равна |
нулю, ток в обмотке управле |
|
|
ния отсутствует, и магнитный |
|
|
усилитель |
имеет |
максимальное |
|
|
сопротивление, что соответ |
|
|
ствует работе двигателя на |
ха |
|
|
рактеристике |
1. |
Если |
момент |
|
|
сопротивления увеличится, ско |
|
|
рость |
двигателя |
уменьшится, |
|
|
и возникнет разность напря |
|
|
жений |
А U — U3 — и уг, |
что, |
|
|
в свою очередь, вызовет появле |
|
|
ние |
тока |
в |
обмотке |
управле |
|
|
ния. |
Сопротивление магнитного |
|
|
усилителя уменьшится, напря |
|
|
жение |
на |
двигателе возрастет, |
|
|
и двигатель перейдет на другую |
|
|
механическую |
характеристику. |
|
|
При этом его момент возрастет, |
Рис. |
127. Схема управления двигателем |
и скорость вращения увеличит |
постоянного тока с магнитным усилителем |
ся, приближаясь к первона |
|
(типа ПМУ). |
чальной. |
Изменение |
скорости |
|
|
с изменением |
момента |
сопротивления в данном случае будет опреде |
ляться |
переходной характеристикой 4. |
Схемы |
управления |
асинхронными |
двигателями с магнитными |
усилителями особенно широко применяются в регулируемых электро приводах с вентиляторной нагрузкой.
Магнитные усилители находят применение также в системах управления двигателями постоянного тока. Обладая широким диа пазоном регулирования, как и система генератор— двигатель, привод с магнитными усилителями значительно дешевле, имеет меньшие габариты и лучший к. п. д.
На рис. 127 изображена принципиальная схема серийного элек тропривода типа ПМУ, в котором для получения более жестких
механических характеристик использована |
отрицательная |
обратная |
связь |
по |
напряжению |
и положительная |
обратная |
связь |
по току. |
В этой |
схеме |
обмотка |
управления включена |
нанапряжение |
АU |
U3 — Us t |
Ui, |
что |
обеспечивает |
необходимые, |
обратные |
связи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
18.11. ПРИМЕНЕНИЕ ТИРИСТОРОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
Для управления электроприводами постоянного и переменного тока все большее применение находят полупроводниковые (тиристор ные) преобразователи. Работа тиристорных преобразователей основана на использовании свойств тиристоров переходить в проводящее состояние при подаче импульса управляющего напряжения на управ ляющий электрод и возвращаться в непроводящее состояние при появлении на аноде обратного напряжения.
Рис. 128. Схема тиристорного управления электродвигателем постоянного тока.
На рис. 128 приведена простейшая схема тиристорного управле ния электроприводом постоянного тока небольшой мощности.
' Электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения получает питание от сети однофазного переменного тока через управ ляемый выпрямитель, собранный по мостовой схеме с двумя тиристо рами Т и двумя диодами Д. Для сглаживания пульсаций выпрямлен ного тока последовательно с якорем двигателя включен дроссель Др.
Р е г у л и р о в а н и е с к о р о с т и в р а щ е н и я двигателя осуществляется изменением среднего выпрямленного напряжения, подводимого к якорю двигателя. Выпрямленное напряжение регули руется изменением угла запаздывания при включении тиристоров Т. Чем больше угол запаздывания, тем меньше будет величина выпрям ленного напряжения. Угол запаздывания изменяется системой управ ления, состоящей из магнитного усилителя МУ, имеющего сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, формирователя прямоугольных
импульсов, подаваемых на рабочие обмотки РО магнитного усилителя
ивыходною трансформатора Тр%, связывающего систему управления
суправляющими электродами тиристоров.
Ф о р м и р о в а т е л ь п р я м о у г о л ь н ы х и м п у л ь с о в состоит из согласующего трансформатора Тръ диодов Д1, образующих выпрямительный мост, и балластного сопротивления R6 со стабили троном СТ, включенных в диагональ выпрямительного моста. Прямо угольный импульс^формируется из полуволны синусоидального напря
жения, прошедшей через диод Д2, за счет ограничения амплитуды стабилитроном СТ.
Прямоугольные импульсы с частотой сети подаются на цепочку, состоящую из рабочей обмотки РО магнитного усилителя МУ и пер вичной обмотки импульсного выходного трансформатора Трг. Перво начально напряжение оказывается приложенным к обмотке МУ, до тех пор пока его сердечник не войдет в состояние насыщения. После насыщения сердечника сопротивление МУ резко падает, и напряжение прикладывается к выходному трансформатору, передаю щему управляющий импульс на тиристор. Диоды ДЗ и Д4 защищают
управляющий переход тиристоров от появления на нем отрицательного напряжения.
Время перехода сердечника в насыщенное состояние зависит от постоянного тока в обмотках управления МУ; чем больше ток управления, тем быстрее сердечник насыщается и наоборот.
Таким образом, изменяя ток управления МУ, можно изменить время, на которое задерживается импульс управления тиристорами от начала полуволны синусоиды напряжения, и регулировать угол запаздывания отпирания тиристоров выпрямителя.
Магнитный усилитель имеет три обмотки управления: задаю щую 0У3, напряжения 0УНи токовую 0УТ. Задающая обмотка питается от потенциометра R5, положение движков которого задает величину и знак тока управления, а следовательно, и скорость вращения двига теля. Обмотки управления напряжения и токовая используются для создания отрицательной обратной связи по напряжению и поло жительной обратной связи по току. При этом обмотка напряжения 0УНподключается к якорю двигателя через сопротивление R3, а то ковая 0УТ— к обмотке дополнительных полюсов ДП через сопро тивление R4. При таком включении ток в обмотке 0Уа пропорцио нален напряжению на якоре, а ток в обмотке 0УТ— падению напря жения на обмотке ДП, а следовательно, току якоря.
Рассматриваемая схема может обеспечить диапазон регулиро вания скорости вращения двигателя (10 -f- 15) : 1; при изменении нагрузки от 25% до 100% изменение скорости не превышает ІО?о.
На рис. 129 изображена принципиальная с х е м а т и р и с т о р н о г о у п р а в л е н и я р е в е р с и в н ы м п р и в о д о м с а с и н х р о н н ы м д в и г а т е л е м . В этой схеме управление скоростью двигателя осуществляется изменением подводимого к статору напряжения и регулированием сопротивления в роторной цепи. Плавное регулирование действующего значения напряжения осу
ществляется посредством изменения угла запаздывания отпирания тиристоров реверсивного тиристорного регулятора напряжения ТРН. При работе «Вперед» включены тиристорные пары 1, 3, 5, при работе «Назад» — 2, 3, 4. В результате работы ТРН напряжение на зажимах статора практически может изменяться от номинального значения до нуля.
Рис. 129. Принципиальная схема тиристорного управления реверсивным приводом с асинхронным двигателем.
Изменение сопротивления в роторной цепи осуществляется им пульсным регулятором ИР. Для этого сопротивление R, включенное в роторную цепь через выпрямитель В , периодически с большой ча стотой шунтируется и дешунтируется тиристором 77. В результате, изменяя соотношение времени включенного и выключенного состоя ния тиристора 77, можно изменять эквивалентное значение сопротив ления от нуля до R. Тиристор Т2, конденсатор С, диод Д и дроссель Дрі служат для запирания основного тиристора 77. Дроссель Др2 включен в цепь сопротивления для сглаживания выпрямленного тока.
Рис. 130. Структурная схема следя щего привода:
1 — датчик; 2 — следящее устройство;
3 — усилитель; 4 — исполнительный орган.
Открывание тиристоров может производиться системой управле ния СУ, в которую входит специальная логическая схема, осуществля ющая избирательное управление тиристорами статора и ротора в за висимости от заданного режима работы двигателя.
Разработанные в последние годы статические тиристорные преобра зователи частоты позволяют выполнить самое экономичное частотное регулирование скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В перспективе тиристорный электропривод займет одно из ведущих мест в системах регулируемого электропривода из-за высо кой надежности, экономичности и большого диапазона регулирова ния. В настоящее время асинхронный электропривод с частотным управлением не получил еще широкого распространения из-за отно сительной сложности самого преобразователя частоты и, особенно, систем управления.
18.12. ПОНЯТИЕ О СЛЕДЯЩЕМ ПРИВОДЕ И ПРОГРАММНОМ УПРАВЛЕНИИ
• С л е д я щ и м п р и в о д о м называется устройство, при помощи которого исполнительный орган с определенной точностью воспроиз водит движение рабочего механизма, задаваемое управляющим органом.
В настоящее время следящий привод применяется для автомати ческого контроля за изменением различных физических величин
втехнологических процессах.
Вобщем случае следящий при вод состоит из датчика 1 (рис. 130), приемного или следящего устрой ства 2, усилителя 3 и исполнитель
ного органа — приводного электро двигателя 4. Элементы следящего привода связаны между собой так, что изменение сигнала датчика воздействует через приемник и усилитель на приводной двигатель,
который отрабатывает заданную датчиком величину перемещения. Следящий привод работает в результате возникшего рассогласова ния между сигналом датчика и сигналом, соответствующим положе нию рабочего органа механизма и всегда стремится к непрерывному автоматическому устранению возникшего рассогласования.
В последние годы получили распространение системы автомати ческого управления, действующие по заранее заданной программе. Эти системы называются системами п р о г р а м м н о г о у п р а в л е н ия . По принципу действия программные системы аналогичны дей ствию следящих систем. Отличительной чертой является то, что в про граммном управлении сигнал датчика изменяется по заранее заданной программе, в то время как в следящих системах изменение сигнала датчика не является заранее предопределенным, а является величиной случайной.
Программа может быть задана различными способами, например, с помощью моделей, шаблонов и др. Развитие автоматики и вычисли тельной техники позволило вводить подготовленные числовые дан ные (коды) непосредственно в машину. '
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Автоматический пуск электродвигателя в функции э. д. с.
Цель работы. Изучение способа управления электродвигателем постоянного тока с независимым возбуждением в функции э. д. с.
Программа работы. 1. Изучить теоретический материал и работу схе мы автоматического пуска двигателя постоянного тока в функции э. д. с.
|
2. |
Рассчитать |
напряжения втяги |
|
вания |
катушек |
контакторов. |
|
3. |
Собрать и настроить схему авто |
|
матического управления электродви |
|
гателем. |
опробование схемы |
|
4. |
Произвести |
|
в работе. |
|
|
Порядок выполнения работы. Упра |
|
вление пуском электродвигателя вы |
|
полняется по схеме, изображенной на |
|
рис. 109. После изучения схемы при |
Рис. 131. Характеристики двига |
ступают к расчетной части работы. |
теля постоянного тока с независи |
Расчет параметров схемы управления |
мым возбуждением (к лаборатор |
начинают с определения пусковых со-' |
ным работам № 7 и 8). |
противлении R1 и R2 (см. раздел 15.4). |
Для этого должны быть известны па спортные данные двигателя и пусковой, или пиковый, ток Д. Затем необходимо построить естественную и реостатные скоростные характе ристики (рис. 131), определить скорости переключения оц и о>2 и выполнить расчет напряжений втягивания катушек контакторов КУІ и КУ2. После этого собирают схему лабораторной установки и выпол няют ее настройку. Для этого необходимо установить в цепи якоря рассчитанные величины пусковых сопротивлений и настроить контак торы на расчетные напряжения втягивания.
После проверки схемы преподавателем произвести пробный пуск двигателя и проследить за работой схемы управления.
Содержание отчета. Отчет должен содержать схему лабораторной установки, паспортные данные электрооборудования и расчеты со противлений и напряжений втягивания катушек. В выводах по работе охарактеризовать изучаемый способ пуска.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
Автоматический пуск электродвигателя в функции времени
Цель работы. Изучение способа управления электродвигателем постоянного тока с независимым возбуждением в функции вре мени.
