Файл: Корытин, А. М. Оптимизация управления металлорежущими станками.pdf

(Тр2, ДЗ, Д4). Вход УПТ шунтирован диодами Д1, Д2, огра­ ничивающими входной сигнал.

Для получения устойчивой работы привода в схему введены, различные корректирующие цепочки: С13, R19, С9, С66, С67. УПТ охвачен гибкой и жесткой отрицательной обратной связью по напряжению (R17, R18, С7). Привод снабжен устройством автоматического токоограничения 15. Цепочки С36 — R29, С'37 — R30 осуществляют гибкую отрицательную обратную связь по току, повышая устойчивость привода. Устройство управления разрядной цепочкой 14 состоит из триода ПТЗО, на вход кото­ рого поступают продифференцированные импульсы с тактового генератора и триода ПТ31, на вход которого подаются импульсы тактовой частоты и сигнал с диода ДЗЗ. В обычном состоянии триод ПТ31 заперт и управляющие импульсы не проходят на тиристор ТЗ. Если же триод ПТ31 отпирается, то управляющие импульсы поступают на ТЗ.

Питание электропривода осуществляется от трехфазной сети: 380 В через автоматический выключатель. Для защиты элек­ тродвигателя использовано устройство, ограничивающее силу тока двигателя на уровне (2-УЗ) /„.

Для плавного изменения частоты вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором находят при­ менение тиристорные преобразователи частоты серии ТПЧ. Ти­ ристорный преобразователь частоты ТПЧ-40 (рис. 78) имеет входную мощность 40 кВ-А и преобразует трехфазное напря­ жение сети 380 В, 50 Гц в трехфазное напряжение регулируе­ мой амплитуды и частоты. Преобразователь состоит из выпря­

f

Замкнутая система автоматического регулирования построе­ на по принципу сравнения задающего сигнала, пропорциональ­ ного частоте, с сигналом обратной связи по напряжению, про­ порциональным внутренней э. д. с. двигателя. Разность сигналов через полупроводниковый усилитель в блоке управления БУ воздействует на систему управления выпрямителем БСУВ, обес­ печивающую необходимое изменение - напряжения преобразо­ вателя. Точное поддержание частоты вращения двигателя без введения обратной связи возможно благодаря высокой стабиль­ ности рабочей частоты на выходе системы управления инверто­ ром ВСУЙ и жесткой механической характеристике асинхрон­ ного двигателя.

Схема преобразователя обеспечивает плавный пуск (частот­ ный с помощью тахогенератора или через цепочку RC с по-

163

Для обеспечения надежной работы преобразователя в об­ ласти низких частот (и, следовательно, низких напряжений) используется блок подзаряда коммутирующих конденсаторов БПК, поддерживающий минимальное напряжение коммутации на уровне 200 В. Для согласования напряжений нагрузки и пи­ тающей сети на входе преобразователя установлен понижающий трансформатор Тр1. Преобразователь в сеть включается с по­ мощью магнитного пускателя ПМ. Цепи управления и двигатель вентилятора включаются автоматами АВ2 и АВ1.

Дроссель Др и конденсатор Сф выполняют роль фильтра на выходе выпрямителя. Дроссели Др4 применяют в качестве входной индуктивности инвертора, предотвращающей мгновен­

щие дроссели Др1—ДрЗ уменьшают скорость нарастания анод­ ного тока тиристоров при включении.

Для повышения надежности работы преобразователя и уве­ личения срока службы выходное напряжение выбрано равным 230 В. Поэтому двигатели с номинальным напряжением 380/220 В нужно соединять по схеме треугольника.

Блок системы управления выпрямителем (БСУВ) предназ­ начен для формирования импульсов управления тиристорами в трехфазной мостовой схеме выпрямителя В1. Блок имеет шесть выходных каналов по числу тиристоров в схеме. Импульсы каж­ дого канала сдвинуты на 60 электрических градусов Друг отно­ сительно друга. Момент включения тиристоров, а следовательно, и величина выпрямленного напряжения регулируется по верти­ кальному принципу.

Каждый канал системы управления включает фазосмещаю­ щее устройство и устройство формирования. Фазосмещающее устройство ФСУ состоит из входного устройства, усилителя и выходной дифференцирующей цепи. Входное устройство пред­ ставляет собой схему, в которой на сопротивлениях Rl, R2 суммируются два синусоидальных напряжения, сдвинутые друг

В, сдвинутой в сторону опережения на 60 электрических граду­ сов (трансформатор Тр2, обмотка 5К—5Н). Отрицательная полуволна напряжения обмотки 5К—5Н отсекается диодом Д1.

Суммарное входное напряжение на сопротивлениях /?/, R2, показанное на рис. 79, теоретически позволяет получить 210-гра­ дусный диапазон фазового сдвига угла регулирования выпрями­

165

теля. При отсутствии напряжения управления Uy и напряжения

в момент времени t2. Момент времени, при котором происходит открытие транзистора 77, зависит от величины напряжения управления. При открытии транзистора 77 потенциал коллек­ тора уменьшается до нуля и последующий триод при нулевом

потенциале на базе переходит в режим отсечки. Для ограниче­ ния тока базы транзистора 77 в ее цепь включено сопротивление R3. После прохождения напряжения на входе усилителя через нуль и смены полярности потенциала базы 77 на положитель­ ную транзистор 77 переходит в режим отсечки, а второй тран­ зистор — в режим насыщения.

Устройство формирования представляет собой ждущий бло- кинг-генератор, предназначенный для формирования отпираю­ щего импульса по длительности. Длительность импульса на вы­ ходе блокинг-генератора зависит от параметров его схемы и величины напряжения питания. Блок системы управления ин­ вертором БСУИ предназначен для регулирования выходной частоты преобразователя (рис. 80) и состоит из задающего ге­ нератора импульсов, формирующего каскада и усилителя мощ­ ности. Основным элементом задающего генератора импульсов

166

является триггер с эмиттерной связью. Триггер из одного устой­ чивого состояния в другое переходит скачком каждый раз, когда управляющее напряжение достигает пороговых уровней срабатывания. В зависимости от величины управляющего на­ пряжения изменяется частота.

Основным элементом формирующего каскада является диод­ ная матрица, управление которой осуществляется напряжением,

(блок УП-1). Второй импульс задающего генератора вновь пере­ брасывает триггер Тб— Тб. Транзистор Тб закрывается, Тб от­ крывается. Положительное напряжение на коллекторе транзисто­ ра Тб перебрасывает триггер ТЗ— Т4 (Т4 открывается, ТЗ закры­ вается). Отрицательное напряжение на коллекторе ТЗ не из­ менит исходного состояния триггера Т1— Т2 (Т2 закрыт, 77 от­ крыт). При этом появляется отрицательное напряжение на третьем выходе матрицы Ш 1— Ш6. Диоды ДЗ, Д10 и Д19 (блок

167

УП-1) заперты, диод Д9 открыт. При поступлении третьего импульса задаю­ щего генератора триггер Т5—Т6 перебрасывается (Тб открывается, Т5 за­ крывается). Два других триггера ТЗ—Т4 и Т1—Т2 остаются в том же состоя­ нии. При этом появляется

После получения отри­

ребросить триггер ТЗ—Т4. С этой целью с шестого выхода диодной матрицы отрицательный импульс подается на базу транзи­ стора обратной связи То

ц(блок УП-1). С коллек-

°цы, используют для запу-

5кинг-генератора подаются

она два смежных тиристо- ^ ра в соответствии с по­ рядком их коммутации.

168

Это позволяет управлять тиристорами инвертора с помошью узких импульсов.

Блок управления БУ состоит из задающего устройства, устройства обратной связи по напряжению, полупроводникового усилителя, устройства защиты и сигнализации и устройства коррекции. Задающее устройство предназначено для задания частоты и напряжения на выходе преобразователя. Основным элементом устройства является эмиттерный повторитель. В за­ дающем устройстве предусмотрен выбор режимов пуска дви­ гателя с помощью переключателя. Устройство обратной связи по напряжению состоит из трехфазного трансформатора, мосто­ вого выпрямителя и сглаживающего фильтра. Сигнал обратной связи по напряжению поступает на вход суммирующего полу­ проводникового усилителя. На вход устройства обратной связи по напряжению подается напряжение, пропорциональное э. д. с. двигателя. Полупроводниковый усилитель предназначен для усиления разности задающего сигнала, поступающего из задаю­ щего устройства, и сигнала обратной связи по напряжению. Устройство коррекции предназначено для устранения автоко­ лебаний в системе тиристорный преобразователь частоты — двигатель. Устройство представляет собой гибкую обратную связь по току обратных вентилей. Выходной сигнал устройства поступает на вход генератора задающей частоты и воздействует на рабочую частоту преобразователя, устраняя колебания.

7 За к 1017

Г л а в а VI

Синтез системы экстремального регулирования производительности токарного станка

1. Структурная схема системы

Для построения системы экстремального регулирования (СЭР) производительности токарного станка, приближенной оценки эф­ фективности применения системы автоматической оптимизации режима резания, возможности сформулировать требования к точности регулятора и чувствительности измерительного устрой­ ства, а также для выбора рационального метода поиска экстре­ мума необходимо располагать картиной фазового пространства при различных сочетаниях обрабатываемого материала и инст­ румента. Результаты расчета фазового пространства системы на ЭЦВМ «Минск-22» частично были рассмотрены в гл. I (см., рис. 17—20). Ниже даны дополнительные результаты получен­ ного на ЭЦВМ расчета фазового пространства для обработки тех же сочетаний материала и инструмента: стали ОХНЗМФ резцом с пластинкой Т15К6Т и углеродистой стали резцом с пла­ стинкой Т15К6.

На рис. 82 линии уровня критерия оптимальности показаны в координатах скорость резания — глубина резания для фик­ сированного значения подачи. Линии уровня имеют экстремум относительно скорости резания, пологий при обработке стали ОХНЗМФ (рис. 82, а) и более резко выраженный при обра­ ботке углеродистой стали (рис. 82,6). Особенно большое значе­ ние имеет работа на оптимальных скоростях при снятии боль­ ших припусков. Например, отклонение скорости резания угле­ родистой стали от оптимального значения на 20% приводит к потере производительности на 10%.

Следует обратить внимание, что при обработке углеродистой стали со скоростью резания 180—230 м/мии при съеме при­ пуска в 1—4 мм образуется небольшой локальный экстремум относительно глубины резания. Этот экстремум находится вне зоны оптимальных скоростей и в средней области вызывает из­ менение критерия оптимальности на 30% при изменении глуби­ ны резания на 70%. При съеме одинаковых припусков работа на линии переключения 1, соответствующей оптимальному зна­ чению скорости резания, обеспечивает на 20—30% большую производительность, чем работа с повышенной скоростью на линии переключения 2. Таким образом, существование рассмот­

170