Электрические блокировки и сигнализация в схемах управления ЭП Электрические блокировки в схемах ЭП. Они служат для обеспечения заданной последовательности операций при его управлении, предотвращения нештатных и аварийных ситуаций и неправильных действий со стороны оператора, что в итоге повышает надежность работы ЭП и технологического оборудования. Так, например, при работе двух контакторов КМ1 и КМ2 (рис. 10.18, а) перекрестное включение их размыкающих контактов в цепи катушек не допускает включение одного контактора при включенном другом. Такой вид блокировки применяется в реверсивных ЭП, где недопустимо одновременное включение двух контакторов, или в ЭП с электрическим торможением двигателя, где торможение может начаться только после отключения двигателя от сети. Одновременное включение двух контакторов может бытъ предотвращено и с помощью использования двухцепных кнопок управления, имеющих за мыкающий и размыкающий контакты (рис. 10.18, а) Как видно из схемы, нажатие любой из кнопок приводит к замыканию цепи одного из контакторов и одновременному размыканию цепи другого контактора. Схема рис. 10.18, б иллюстрирует пример некоторой технологической блокировки двух ЭП, работающих в комплексе. Она допускает включение контактора КМ1 одного ЭП только после включения контактора КМ2 другого ЭП и при нажатом путевом выключателе SQ. Сигнализация в схемах управления ЭП. Для контроля хода технологического процесса или последовательности выполняемых операций, состояния защиты и наличия напряжения питания или какого-либо электрического сигнала применяется сигнализация, которая может быть световой (сигнальные лампы, табло), звуковой (звонок, сирена) и визуальной (указательные реле, измерительные приборы). Лампа НL (рис. 10.19) в схеме управления ЭП сигнализирует о подаче напряжения на схему (включение автомата QF), лампа HL2—о включении контактора КМ, лампа HL3—о срабатывании реле максимальной токовой защиты FA, лампа HL4 — о срабатывании конечного выключателя SQ. Бесконтактные логические элементы в схемах ЭП В схемах ЭП находят применение элементы управления, получившие название бесконтактных логических элементов. Они используются при реализации различных функциональных логических законов управления и осуществлении блокировок и защите в ЭП. Они долговечны из-за отсутствия движущихся, механических частей, имеют высокое быстродействие, небольшие массу, габариты и энергопотребление и характеризуются малой чувствительностью к вредным влияниям окружающей среды. Наибольший эффект их использования проявляется при создании схем управления средней сложности с повышенной надежностью, когда число контролируемых и преобразуемых сигналов составляет несколько десятков. Он имеет два устойчивых состояния—: «включено» и «выключено», которые обозначаются соответственно цифрами 1 и 0. Для бесконтактного логического элемента цифра 1 указывает нa наличие напряжения на его выходе, а цифра 0—на отсутствие напряжения. Аналогично обозначаются и входные сигналы элементов. Обозначим входные сигналы логических элементов буквой X (рис. 10.20), а выходные У. Логический элемент НЕ. Этот элемент (рис. 10.20, а) выполняет операцию отрицания (инвертирования). При наличии входного сигнала Х= 1 выходной сигнал отсутствует ( У= 0), а при отсутствии входного (X— 0) выходной сигнал равен 1. Логический элемент ИЛИ. Сигнал на выходе элемента появляется при наличии хотя бы одного входного сигнала—X1 или Х2 (рис. 10.20,б). Операция ИЛИ может выполняться для любого количества входных сигналов. Логический элемент И. Сигнал на выходе элемента (рис. 10.20,в) появляется только в том случае, когда оба входных сигнала равны 1. В остальных случаях . Логический элемент ИЛИ—НЕ (рис. 10.20, г). В этом комплексном элементе при наличии хотя бы одного сигнала на входе сигнал па выходе У=0, а при отсутствии входных сигналовКроме рассмотренных примеров логические элементы могут выполнять запоминание определенного уровня входного сигнала (операция «ПАМЯТЬ»), блокировку (операция «ЗАПРЕТ»), выдержку времени на включение и отключение и другие функциональные операции. Технические средства замкнутых схем управления ЭП 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. Наибольшее распространение в ЭП получили полупроводниковые (тиристорные) преобразователи, отличающиеся целым рядом достоинств. Еще одним характерным признаком замкнутых ЭП 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, вырабатывающие 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 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 определённого значения., Примерами дискретных элементов могут служить реле и бесконтактные логические элементы. На основе дискретных элементов создаются цифровые схемы управления ЭП. До относительно недавнего времени задающие, регулирующие, согласующие и функциональные устройства, а также датчики координат ЭП выпускались отдельными сериями, 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). Замкнутые схемы управления ЭП 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, заданным качеством переходных процессов и точностью остановки, а так высокой экономичностью или оптимальным функционированием технологического оборудования и самого ЭП. Основным признаком замкнутых структур является такое автоматическое управление ЭП, при котором ЭП наилучшим образом выполняет свои функции при всевозможных управляющих и внешних возмущениях, действующих на рабочую машину или ЭП. 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 при регулировании скорости w. Основным признаком замкнутой структуры ЭП является наличие цепи, по которой на вход ЭП (рис. 11.1,я) вместе с задающим сигналом скорости подается сигналпропорциональный моменту нагрузки, В результате этого управление ЭП осуществляется суммарным сигналом, 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 Мс (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,б), по которой информация о текущем значении скорости подается на вход ЭП, где он вычитается из сигнала задания скорости . Управление ЭП осуществляется сигналом отклонения. 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. 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 при регулировании скорости w. Основным признаком замкнутой структуры ЭП является наличие цепи, по которой на вход ЭП (рис. 11.1,я) вместе с задающим сигналом скорости подается сигналпропорциональный моменту нагрузки, В результате этого управление ЭП осуществляется суммарным сигналом, 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 Мс (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,б), по которой информация о текущем значении скорости подается на вход ЭП, где он вычитается из сигнала задания скорости . Управление ЭП осуществляется сигналом отклонения. 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. Схема с общим усилителем (рис. 11.3). Принятые на схеме обозначения элементов соответствуют общей схеме ЭП рис. 1.1, за исключением электродвигателя, представленного для удобства анализа в виде двух частей—электрической ЭЧД и механической МЧД. Схема обеспечивает регулирование двух координат ЭП—скорости и тока (момента). В этой схеме сигналы обратных связей по току и скоростиподаются на ввод управляющего устройства YY вместе с задающим сигналом скоростигде алгебраически суммируются со своими знаками. Схема отличается простотой реализации, но не позволяет регулировать координаты ЭП независимо друг от друга. В этой схеме за счет использования нелинейных обратных связей, называемых в теории ЭП отсечками, удается в некотором диапазоне изменения координат осуществлять их независимое регулирование, что частично устраняет указанный недостаток. Аналоговые и дискретные элементы и устройства управления ЭП Дискретные элементы: Триггер. Это один из наиболее распространенных элементов цифровых устройств управления, обладающий двумя устойчивыми состояниями и способный скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала. С использованием триггеров строятся различные логические и вычислительные узлы, а также генерирующие устройства и памяти. Триггер состоит из двух логических элементов ИЛИ-НЕ (рис. 11.11, а) и работает следующим образом. При подаче входного сигнала и отсутствии сигналаХ2 = 0 выход верхнего элемента устанавливается в состояние , а нижнего, основного—в состояние. Это состояние схемы сохранится при снятии сигналаПри подаче теперь сигналатриггер перейдет в другое устойчивое состояние, в котором. также существуют триггеры:;;и другие. D-триггер является разновидностью синхронного триггера. На его вход поступает лишь один сигнал . Этот триггер получается изтриггера, если на вход 5 подать сигнал XD, а на вход R—инверсный сигнал XD. Условное изображение D-триггера приведено на рис. 11.11, е. Устройства: счетчики, сумматоры, делитель частоты, Аналоговые элементы: Операционный усилитель, регуляторы, дешифратор, мультиплексор. Дешифратор (декодер) осуществляет такое преобразование сигнала на и входах, при котором на одном его выходе вырабатывается сигнал 1, а на всех остальных сохраняются сигналы, равные 0. Обратную операцию выполняет шифратор, преобразующий единичный сигнал на одном из входов в двоичное число на нескольких выходах. Мультиплексор — цифровой узел, обеспечивающий передачу сигналов с нескольких входных линий в одну выходную. Выбор входной линии производится с помощью управляющего импульсного сигнала (кода), подаваемого на управляющие входы мультиплексора. Мультиплексор может быть выполнен на основе схемы дешифратора путем ее небольшого преобразования. Операционный усилитель. Основным элементом аналоговой системы является операционный усилитель (ОУ). Он представляет собой усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления (от 5 до 100 тыс.), охваченного отрицательной обратной связью. Схема ОУ приведена на рис.11,.5, где через обозначены в общем случае комплексные активно-емкостные входные сопротивления,a —комплексное сопротивление дели обратной связи. Можно показать, что ОУ, включенный по схеме рис. 11.5, осуществляет преобразование входных сигналов в соответствия с выражением В простейшем случае, когда на вход ОУ поступает один сигнал имеет место следующее преобразование входного сигнала т, е. осуществляется его умножение на коэффициент и изменение знака на противоположный. Приимеет место так называемое инвертирование входного сигнала по знаку. Если ОУ осуществляет суммирование подаваемых на него электрических сигналов с одновременным умножением на соответствующий коэффициентгде При включении во входные цепи и цепи обратных связей наряду с резисторами конденсаторов ОУ позволяют осуществлять и другие весьма разнообразные преобразования входных сигналов необходимых для получения нужных управляющих воздействий на ЭП. Устройства согласования. Эти устройства применяются для соединения в единую схему разнообразных элементов управления. В УБСР-АИ к таким устройствам относятся ячейка согласующего усилителя, У1-АИ, позволяющая соединять элементы УБСР-АИ с другими устройствами, имеющими входные сигналы + 24 В; ячейки гальванической развязки РГ-2АИ и РГ-ЗАИ, которые применяются для потенциального -разделения электрических цепей с напряжением до -1000 В; ячейки фильтров Ф1-АИ и Ф2-АИ, обеспечивающие фильтрацию электрических сигналов в схеме управления. В состав УБСР входят блоки питания с выходным стабилизированным напряжением постоянного и переменного тока. studfiles.net Замкнутые структуры электроприводов строятся по принципу компенсации возмущения и отклонения (по принципу обратной связи). Пример автоматического регулирования скорости по отклонению с ОС по скорости показан на рис. 1, где приняты следующие обозначения: Uoc=kocω - сигнал обратной связи, который вычитается из Uз.с; U∆ - суммарный сигнал управления, который автоматически изменяется в зависимости от рассогласования сигнала задания скорости и сигнала ОС и с помощью системы управления электроприводом устраняет отклонение скорости. Обратные связи, применяемые в электроприводе, делятся на положительные и отрицательные, жесткие и гибкие, линейные и нелинейные. Положительной называется такая ОС, сигнал которой направлен согласно (складывается) с заданием, в то время как сигнал отрицательной ОС направлен встречно ему. Жесткая ОС действует в установившемся и переходном режимах работы электропривода. Сигнал гибкой ОС вырабатывается только в переходных режимах и служит для обеспечения требуемого их качества, например устойчивости движения, допустимого перерегулирования и т.д. Линейная ОС характеризуется пропорциональной зависимостью между регулируемой координатой и сигналом обратной связи; при реализации нелинейной зависимости эта связь нелинейна. В зависимости от вида регулирования координаты в электроприводе применяются ОС по скорости, положению, току, напряжению, моменту и т.д. В замкнутой системе регулирования скорости ДПТ НВ (рис. 4) тахогенератор включен в цепь управления УВ последовательно с управляющим напряжением Uупр, в результате чего образуется отрицательная обратная связь по скорости. Ток, создаваемый тахогенератором, направлен встречно току управления, и в цепи управления действует разность напряжений, UТГ - напряжение тахогенератора, пропорциональное частоте вращения вала ДПТ. Потенциометром (задатчиком) R3 устанавливается такое значение ∆U, при котором обеспечивается необходимая частота вращения. В дальнейшем система автоматически поддерживает с определенной погрешностью заданную частоту вращения. Так, при возрастании момента сопротивления на валу ДПТ его скорость уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС тахогенератора; при этом ∆U возрастает и увеличивает выходное напряжение UУВ управляемого выпрямителя. Соответственно возрастают напряжение на якоре ДПТ и частота его вращения. Процесс возрастания скорости будет продолжаться тех пор, пока ∆U и скорость вала двигателя не достигнут заданных значений. Аналогичные процессы происходят при уменьшении нагрузки на валу. Замкнутая схема управления АД, выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения - электродвигатель позволяет регулировать скорость АД с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках сельскохозяйственного назначения). Рассмотрим схему регулирования скорости АД с помощью тиристорного регулятора напряжения (ТРН) (рис.3). В цепь статора 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 фазовый сдвиг относительно сетевого напряжения в зависимости от управляющего сигнала Uупр. С валом АД механически связан вал тахогенератора. ЭДС тахогенератора ЕТГ сравнивается с задающим напряжением U3, снимаемым с задающего потенциометра скорости. Разность U3 и ЕТГ, равная напряжению управления (Uупр = U3 - ЕТГ), поступает на вход СИФУ. При увеличении этого сигнала угол управления тиристорами уменьшается, а напряжение, приложенное к статору, увеличивается. При увеличении нагрузки на валу АД его скорость уменьшается. Соответственно уменьшается и ЭДС тахогенератора ЕТГ. Уменьшение ЕТГ приводит к увеличению Uупр и уменьшению угла управления, в результате чего подаваемое на АД напряжение увеличивается. Момент двигателя возрастает, снижение скорости будет небольшим, т.е. жесткость механической характеристики АД благодаря отрицательной ОС по скорости увеличится. При уменьшении момента нагрузки напряжение на статоре автоматически снижается, в результате чего скорость привода будет поддерживаться на заданном уровне. studfiles.net Замкнутые электрические сети - это резервированные сети. В этих сетях каждый потребитель получает питание не менее чем по двум ветвям. При отключении любой ветви в таких сетях потребитель получает питание по второй ветви. Замкнутые сети более надежны, чем разомкнутые, в них меньше потери мощности. Недостаток замкнутых сетей состоит в усложнении эксплуатации. В этих сетях труднее осуществлять автоматизацию и добиться селективности релейной защиты, плавких предохранителей и тепловых автоматов. Замкнутые сети подразделяются на простые и сложно-замкнутые. В простых замкнутых сетях каждый узел питается не более чем по двум ветвям. Эти сети состоят из одного контура. В свою очередь простые замкнутые сети условно делятся на линии с двухсторонним питанием и кольцевые . Линии с двухсторонним питанием и кольцевая сеть могут состоять как из одноцепных участков так и из участков, выполненных двумя параллельными или двухцепными линиями. Линии с двухсторонним питанием и простые замкнутые сети широко применяются в сельских и городских распределительных сетях. Простые замкнутые и сложнозамкнутые сети: а - одноцеппая линия с двухсторонним питанием; б - одноцепнаякольцевая; в - одноцепная петлевая; г - двухцепная линия с двухсторонним питанием; д - двухцепная кольцевая; е - двухцепная петлевая; ж - сложнозамкнутая Из-за сложности автоматизации и защиты простые замкнутые сети, питающие городских и сельских потребителей, эксплуатируются в разомкнутом режиме. Такие простые замкнутые, но работающие в разомкнутом режиме сети называются петлевыми (рис. 6.8, в, е). На рис. 6.8,б приведена кольцевая распределительная сеть напряжением 6-10 кВ, в которой в нормальном режиме разъединитель отключен и сеть работает разомкнутой. В нормальном режиме петлевые сети работают в разомкнутом режиме и могут быть легко автоматизированы и защищены, их эксплуатация в нормальном режиме проста. При авариях потребители отключаются только на время оперативных переключений. Применение петлевых сетей возможно только для потребителей, допускающих подобный перерыв в электроснабжении. Таким образом, надежность петлевых сетей выше, чем разомкнутых, хотя и несколько ниже, чем, если бы они работали в замкнутом режиме. Сложнозамкнутые сети (рис. 6.8, ж) содержат несколько замкнутых контуров. В этих сетях есть хотя бы один узел, получающий питание по трем и более ветвям, например узлы 1, 2. Сложнозамкнутые схемы широко распространены в питающих сетях напряжением 110 кВ и выше. studfiles.net Различают следящие ЭП с непрерывным или прерывным управлением; последние, в свою очередь, могут быть релейными и импульсными. В следящих ЭП непрерывного действия напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования, постоянно подается на двигатель. В следящих ЭП релейного действия напряжение на двигатель подается только в том случае, когда сигнал рассогласования достигает определенного значения. Поэтому релейный следящий ЭП имеет определенную зону нечувствительности по отношению к входному сигналу. Импульсный следящий ЭП отличается тем, что его управляющее воздействие на двигатель подается в виде импульсов напряжения, амплитуда, частота или заполнение которых изменяется в зависимости от сигнала рассогласования. В этих случаях говорят соответственно об амплитудно - частотно - и широтно-импульсной модуляции сигнала управления. В следящих ЭП используются двигатели переменного и постоянного тока, различные виды усилителей (электромашинные, магнитные, полупроводниковые, пневматические, гидравлические), датчики скорости и положения и другие аналоговые и цифровые устройства управления. Рассмотрим несколько схем следящих ЭП. Следящий ЭП постоянного тока релейного действия. В этой схеме ЭП (рис. 220) используется ДПТ последовательного возбуждения М, имеющий две обмотки возбуждения ОВ1 и ОВ2. Управление двигателем осуществляется с помощью силовых транзисторов VT1 и VT2, каждый из которых работает при определенной полярности сигнала согласования ΔU, обеспечивая одно из направлений вращения ДПТ. Направление тока якоря в обоих случаях остается неизменным. Разрядные диоды VD3 и VD4 служат для снятия перенапряжений, возникающих при отключении обладающих значительной индуктивностью обмоток возбуждения и якоря. Рис.220. Схема следящего ЭП постоянного тока релейного типа В рассматриваемом следящем ЭП в качестве датчиков входной и выходной величин используются кольцевые потенциометры П1 и П2, которые образуют так называемый потенциометрический измеритель рассогласования (ПИП). Движок потенциометра П1 (датчика входной величины) связан с выходным валом задающего устройства ЗУ, который представляет собой в данном случае редуктор с ручным приводом. Движок потенциометра П2 (датчика выходной величины) связан с валом редуктора Р, расположенного на валу ДПТ и рабочей машины РМ. Редукторы ЗУ и Р имеют одинаковое передаточное число. Питание потенциометров П1 и П2 осуществляется напряжением постоянного тока Uп. Сигнал рассогласования ΔU′ снимается с движков потенциометров П1 и П2. При их одинаковом угловом положении, что соответствует нулевому углу рассогласования Δφ = φвх - φвых, сигнал ΔU′ = 0. При этом равен нулю и сигнал ΔU на выходе усилителя У, транзисторы VT1 и VT2 закрыты и ДПТ неподвижен. При возникновении рассогласования между угловыми положениями движков потенциометров П1 и П2, вызванного поворотом рукоятки ЗУ, сигналы ΔU ′ и ΔU становятся отличными от нуля. В зависимости от полярности сигнала ΔU ′ , которая определяется знаком угла рассогласования (ошибки) Δφ, сигнал ΔU ′ подается на транзистор VT1 (по цепи диод VD10 - стабилитрон VD5 - резистор R3 - диод VD7) или VT2 (по цепи диод VD9 - стабилитрон VD6 - резистор R4 - диод VD8). Если этот сигнал превышает порог срабатывания стабилитронов VD5 или VD6, то соответствующий транзистор откроется, подключая ДПТ к источнику питания с напряжением U. Двигатель начнет вращаться, поворачивая вал рабочей машины РМ и ось движка потенциометра П2 в направлении, при котором возникшее рассогласование в системе будет уменьшаться и стремиться к нулю. Когда сигнал ΔU станет меньше напряжения открывания стабилитронов VD5 или VD6, работающий транзистор (VT1 или VT2) закроется и отключит ДПТ от источника питания. Таким образом, ЭП в данной схеме отрабатывает заданное перемещение φвх с некоторой погрешностью, обусловленной нечувствительностью системы из-за наличия порога срабатывания стабилитронов VD5, VD6. Зона нечувствительности системы должна быть минимальной в пределах 2-3° угла рассогласования. Большее снижение зоны нечувствительности может привести к возникновению нежелательного колебательного режима работы ЭП около положения равновесия. Для предотвращения такого режима в систему вводятся дополнительные сигналы по первой и второй производным сигнала рассогласования, а также используется электрическое торможение после отключения двигателя. Достоинствами следящих ЭП релейного принципа действия являются их простота, надежность и возможность получения оптимальных траекторий движения исполнительных органов рабочих машин. К недостаткам таких систем следует отнести их склонность к колебаниям и наличие определенной нечувствительности (неточности) при слежении. Следящий ЭП переменного тока пропорционального действия. В следящих ЭП широкое применение находят АД, которые отличаются надежностью в работе и долговечностью. При создании маломощных (до 1 кВт) следящих ЭП обычно пользуются двухфазные короткозамкнутые АД, в том числе и с полым ротором (рис. 221). Двигатель М имеет обмотки возбуждения ОВ и управления ОУ, которые питаются сдвинутыми по фазе на 90° напряжениями. Регулирование скорости АД осуществляется изменением действующего значения напряжения на обмотку управления ОУ, которая получает питание от фазы А трехфазной сети переменного тока через тиристоры VS1-VS4. Обмотка возбуждения ОВ связана с фазами В и С через тиристоры VS5 и VS6. Тиристоры VS1- VS6 образуют стандартные схемы регуляторов напряжения переменного тока. Они попарно включены по встречно-параллельной схеме, что обеспечивает протекание тока по обмоткам в оба полупериода питающего напряжения. Рассогласование между задающей осью и валом ЭП измеряется с помощью сельсинной пары, состоящей из сельсина-датчика СД и сельсина-приемника СП. Положение ротора СД определяет входной сигнал φвх, а положение ротора СП зависит от угла поворота вала электропривода φвых. Сигнал рассогласования ΔU′, снимаемый с обмотки статора СП, пропорционален разности углов φвх и φвых, а фаза этого напряжения определяется знаком этой разности (ошибки). Сигнал рассогласования ΔU ′ подается на вход фазочувствительного усилителя У1. После прохождения через корректирующее звено, состоящее из резисторов Rl, R2 и конденсатора С7, сигнал рассогласования усиливается усилителем У2 и в виде напряжений ΔU 1 или ΔU 2 поступает на блок управления тиристорами. Рис. 221.Схема следящего ЭП переменного тока Схема работает следующим образом. При появлении сигнала рассогласования ΔU ′ в зависимости от его фазы на выходе усилителя У2 появляются напряжения ΔU 1 или ΔU 2. При возникновении, например, напряжения ΔU1 СИФУ подает импульсы управления на тиристоры VS1, VS2, VS5, VS6, которые открываются и подают на ОУ и ОВ напряжения Uoу и Uов, пропорциональные сигналу рассогласования ΔU 1. Двигатель М начинает вращаться, уменьшая угол рассогласования Δφ = φвх - φвых между осями сельсинов СД и СП. При другой фазе сигнала ΔU ′, т. е. при изменении знака угла рассогласования Δφ, на выходе усилителя У2 появляется напряжение ΔU 2. Этот сигнал включает тиристоры VS3, VS4, и на обмотку управления ОУ подается напряжение Uoy, сдвинутое по фазе на 180° по сравнению с предыдущим случаем. Поскольку одновременно с этим откроются тиристоры VS5, VS6 и ОВ также получит питание, двигатель М начнет вращаться, но уже в другом направлении. Таким образом, за счет изменения фазы напряжения Uоу осуществляется реверс двигателя М, обеспечивающий отработку угла рассогласования с любым знаком. Конденсаторы С2-С5 и резисторы R3, R4 служат для сглаживания пульсаций напряжения на обмотках двигателя. Цифро - аналоговый позиционный следящий ЭП постоянного тока. При необходимости получения высокой точности слежения (до 0,001 %) в современных ЭП применяются цифровые датчики координат, которые вместе с другими цифровыми устройствами управления (задатчиками, сумматорами, счетчиками и др.) образуют измерительную часть следящей системы. Высокая точность слежения обеспечивается в том случае, когда цифровая измерительная часть ЭП сочетается с аналоговой частью, выполненной по принципу подчиненного регулирования координат. В результате такого соединения образуются так называемые цифроаналоговые схемы ЭП, сочетающие в себе положительные свойства цифровых и аналоговых систем. Аналоговая часть таких ЭП (рис. 222) выполняется по схеме подчиненного регулирования координат, в которой внешний контур регулирования положения цифровой, а внутренние контуры регулирования тока и скорости - аналоговые. Аналоговая часть состоит из регулятора тока РТ, на который поступают сигналы задания по току Uз. т и обратной связи по току Uo.т, подаваемые соответственно с регулятора скорости PC и датчика тока ДТ. Выходной сигнал регулятора тока Uy является управляющим для реверсивного преобразователя ПУ, питающего якорь ДПТ независимого возбуждения М. Регулятор скорости PC в свою очередь получает сигнал Uoc от датчика скорости (тахогенератора) BR и сигнал Uз. с от задатчика интенсивности ЗИ, входным сигналом которого является выходной сигнал U′з. с аналогового регулятора положения РП. Рис. 222. Структурная схема цифро-аналогового следящего ЭП постоянного тока В состав цифровой измерительной части ЭП, формирующей сигнал рассогласования ΔU , входят датчики входной ДП1 и выходной ДП2 координат ЭП (его положения), арифметическое суммирующее устройство АСУ, преобразователь кода в напряжение ПКН (преобразователь код-аналог) и преобразователь кода положения вала ДПТ в двоичный код ПК. Работа цифровой части следящего ЭП происходит следующим образом. Требуемое перемещение ИО рабочей машины вырабатывается задатчиком ДП1 в виде числа Nз. п в двоичном коде. Этот сигнал подается на вход сумматора АСУ вместе с числовым сигналом Nп (также в двоичном коде), соответствующим действительному положению исполнительного органа рабочей машины. Сумматор суммирует эти два цифровых сигнала и выделяет сигнал рассогласования (ошибки) в цифровом коде который с помощью преобразователя ПКН преобразуется в аналоговый сигнал ΔU (напряжение постоянного тока), поступающий на вход регулятора положения РП. В цифроаналоговом следящем ЭП хорошие динамические показатели обеспечиваются аналоговой частью системы, а высокая точность слежения - цифровой. Элементы и устройства такого ЭП реализуются на основе унифицированной серии аналоговых (УБСР - АИ) и цифровых (УБСР-ДИ) регуляторов. Вопросы для самоконтроля 1. В каких случаях требуется создание замкнутых схем ЭП? 2. Дайте определение понятию «измеритель рассогласования». 3. Приведите компенсационную схему потенциометрического измерителя рассогласования и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 4. Приведите каскадную схему потенциометрического измерителя рассогласования и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 5. Приведите компенсационную схему измерителя рассогласования на вращающихся трансформаторах и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 6. Приведите каскадную схему измерителя рассогласования на вращающихся трансформаторах и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 7. Приведите каскадную схему измерителя рассогласования на сельсинах и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 8. Приведите схему следящего ЭП постоянного тока релейного типа и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 9. Приведите схему следящего ЭП переменного тока и дайте пояснения принципа работы этой схемы. 10. Приведите структурную схему цифро-аналогового следящего ЭП постоянного тока и дайте пояснения принципа работы этой схемы. Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 462 | Нарушение авторских прав mybiblioteka.su Количество просмотров публикации Аналоговые элементы и устройства управления ЭП - 747 Датчики скорости и положения в замкнутых ЭП Дискретные элементы и устройства управления ЭП Аналоговые элементы и устройства управления ЭП Вопросы Управления АЭП Технические средства замкнутых схем Лекция №10 Современные замкнутые системы управления ЭП реализуются, как правило, на базе полупроводниковых элементах. В то же время подключение ЭД осуществляется с помощью рассмотренных электрических аппаратов с ручным и электромагнитным управлением. Техническая реализация управляющих устройств современного ЭП весьма разнообразна. Οʜᴎ различаются по своей элементной базе, роду тока, мощности, конструктивному исполнению и многим другим признакам. Одним из базовых 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. 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 базе дискретных элементов создаются цифровые схемы управления ЭП. До относительно недавнего времени задающие, регулирующие, согласующие и функциональные устройства, а также датчики координат ЭП выпускались отдельными сериями, ʼʼроссыпьюʼʼ, что затрудняло проектирование схем управления, их наладку и эксплуатацию. Прогрессивным явлением в создании технических средств управления стала выработка 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). Аналоговая ветвь УБСР-А состоит из набора транзисторных усилителей постоянного тока, командных и задающих устройств, функциональных преобразователей, датчиков координат и блоков питания. Развитием аналоговой ветви УБСР-А явилась выработка серии УБСР-АИ на интегральных микросхемах, применение которых позволило улучшить технические характеристики схем управления и расширить их функциональные возможности. Блоки УБСР-АИ размещаются на сменных ячейках со штепсельными разъемами и имеют печатный монтаж. Рисунок 1- Схема операционного усилителя В системе принят унифицированный электрический сигнал + 10 В и ±5мА, позволяющий соединение ее элементов с дискретными элементами УБСР-ДИ и другими устройствами автоматизации технологических процессов. Операционный усилитель. Основным элементом аналоговой системы является операционный усилитель (ОУ). Он представляет собой усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления (от 5 до 100 тыс.), охваченного отрицательной обратной связью. Схема ОУ приведена на рисунке 1, где через zвх1 ... zвх2,- обозначены в общем случае комплексные активно-емкостные входные сопротивления, а zо.с — комплексное сопротивление цепи обратной связи , где ki = Rо.с/Rвхi. При включении во входные цепи и цепи обратных связей наряду с резисторами конденсаторов ОУ позволяют осуществлять и другие, весьма разнообразные преобразования входных сигналов, необходимые для получения нужных управляющих воздействий в ЭП. Такие схемы получили название регуляторов. В таблице 1 приведены некоторые распространенные схемы регуляторов с использованием ОУ. Регуляторы. Эти устройства получили свои названия исходя из выполняемых ими функциональных преобразований входных сигналов. Пропорциональный П-регулятор. Этот регулятор осуществляет уже рассмотренное выше масштабное (пропорциональное) преобразование входного сигнала с коэффициентом k (инвертирование знака входного сигнала не является принципиальным признаком преобразования). Как видно, выходной сигнал такого регулятора повторяет входной с коэффициентом преобразования К. Отметим, что зависимость Uвых(t) при подаче на вход регулятора ступенчатого входного сигнала получила название его переходной функции. Интегральный И-регулятор. В цепь обратной связи ОУ включается конденсатор Со.с, а во входную цепь — резистор R1. В результате этого регулятор приобретает свойства интегрирующего устройства и напряжение на его выходе определяется интегралом от входного сигнала. Таблица 1 – Схемы и характеристики регуляторов с использованием ОУ Дифференциальный Д-регулятор. Схема соединения обеспечивает дифференцирование входного сигнала с коэффициентом T=Ro.cC1. Переходная характеристика идеального Д-регулятора представляет собой электрический импульс бесконечно большой амплитуды и малой длительности (для упрощения рисунков здесь и далее график входного сигнала Uвых(t) на них не показан). Апериодический А-регулятор. Переходной функцией такого регулятора является экспоненциальная зависимость выходного сигнала во времени. Ряд других регуляторов (пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-дифференциальный (ПД) и пропорциональио-интегрально-дифференциальный (ПИД) осуществляют комплексное преобразование входных сигналов, что требуется при реализации сложных законов управления ЭП. Функциональные преобразователи. Эти преобразователи входят в состав УБСР-АИ и позволяют возводить в квадрат и извлекать квадратичный корень из входного сигнала (ячейка ПК-1АИ), умножать и делить входные аналоговые сигналы (ячейки УМ-1АИ, УМ-2АИ, МДУ-1АИ), выделять модуль сигнала (ячейка ВМ-1АИ), осуществлять различные нелинейные зависимости между входным и выходным сигналами (ячейка ПФ-1АИ). Эти преобразователи также реализованы на базе одного или нескольких ОУ. Различные другие нелинейные преобразователи электрических сигналов бывают получены с помощью многочисленных схем, также реализуемых на базе ОУ. Для примера рассмотрим схему включения ОУ обеспечивающую ограничение сигнала. Рисунок 2 - Схема (а) и характеристики (б) при ограничении напряжения ОУ Для выполнения этой функции цепь обратной связи ОУ параллельно резистору включены два стабилитрона VD1 и VD2. До уровня выходного напряжения, соответствующего напряжению пробоя (стабилизации) стабилитронов, ОУ работает как обычный масштабный преобразователь, обеспечивая линейную характеристику. При достижении выходным напряжением уровня Uст происходит пробой стабилитрона, эквивалентное сопротивление цепи обратной связи и тем самым коэффициент усиления ОУ становятся равными нулю и напряжение на выходе перестает изменяться (ограничивается). Включение двух стабилитронов обеспечивает симметричную характеристику Uвых(Uвх). В случае если в схеме рисунка 2, а убрать из цепи обратной связи резистор Roс, то схема будет обеспечивать еще одну нелинейную характеристику типа релейной без зоны нечувствительности. Сигнал Uст на выходе такой схемы будет появляться сразу же, как только поступит входной сигнал. Рисунок 3- Схема (а) и график напряжения на выходе (б) задатчика интенсивности В схемах управления ЭП применяются также задатчики интенсивности, построенные на эффекте протекающего во времени заряда конденсатора. На рисунке 3,а показана схема простейшего задатчика интенсивности, в котором используются конденсатор С и резистор R. При подаче на вход цепочки R—С ступенчатого входного сигнала UВХ сигнал на ее выходе Uвых будет изменяться по экспоненте. Изменяя постоянную времени Т= RC, можно получать различный темп изменения выходного сигнала. Датчики координат электрических приводов. В замкнутых ЭП, как уже говорилось, для формирования требуемых статических и динамических характеристик применяются обратные связи по скорости, положению, току и напряжению, реализуемые с помощью соответствующих датчиков. Ряд из них, аналоговые датчики скорости и тока, были рассмотрены ранее. В этом разделе рассматриваются другие виды датчиков, применяемых в аналоговых схемах управления замкнутых ЭП. Датчики напряжения для ЭП с ДПТ выполняются на базе потенциометра, включаемого на зажимы якоря М двигателя, как это показано на рисунке 4. Уровень сигнала Uo.с, снимаемого с потенциометра RP, и тем самым коэффициент обратной связи по напряжению определяются положением движка потенциометра. Для получения сигнала обратной связи по напряжению в ЭП с двигателями переменного тока используются трансформаторные схемы напряжения. В УБСР реализация цепей обратных связей по току и напряжению осуществляется с помощью ячеек ПН-1АИ и ПН-2АИ, называемых датчиками тока и напряжения. Οʜᴎ позволяют регулировать коэффициенты обратных связей и обеспечивают гальваническую развязку силовых цепей и цепей управления. Рисунок 4 - Потенциометрический и трансформаторный датчик напряжения Датчики положения применяются для получения электрического сигнала, пропорционального положению исполнительного органа или вала двигателя. В таких датчиках используются сельсины, потенциометры и вращающиеся трансформаторы. Сельсинные датчики положения с выходом на постоянном токе соединяются с исполнительным органом или валом двигателя, благодаря чему выходное напряжение пропорционально их положению. В ЭП применяются сельсины типов БД160, БД404, БД501, ДИД505, НЭД-101. Датчики положения на базе вращающихся трансформаторов являются электромеханическими устройствами. Как и сельсины, они позволяют получать напряжение на своем выходе, определяемое положением своей подвижной части. referatwork.ru Электронный документооборот повсеместно заменяет бумажный. Соответственно, возникает необходимость каким-то образом заверять достоверность документов и личность их подписанта. В связи с этими проблемами многие руководители и бухгалтеры предприятий задаются массой вопросов, в том числе – как пользоваться ЭЦП и каков правовой режим заверенного ею документа. Использование ЭЦП для многих крупных предприятий стало не просто желательным, а необходимым. С 2014 года электронную отчетность, заверенную ЭЦП, обязаны подавать: Стоит заметить, что формировать в один орган электронную, а в другие – бумажную отчетность предельно неудобно. По этой причине переходить на безбумажный документооборот и использование оцифрованной подписи нужно одновременно «на всех фронтах». В деловом документообороте сегодня используются два равнозначных понятия – электронная и цифровая электронная подпись. Смена терминологии произошла по причине отмены федерального закона «Об ЭЦП» и вступления в силу аналогичного акта «Об ЭП». Еще статья 3 «Правовой режим использования электронной подписи» первого из названных актов установила, что ЭЦП по своей юридической силе равнозначна собственной личной подписи при следовании некоторым правилам, а именно: Статья 6 действующего профильного закона установила аналогичные правила с оговоркой, что законодательством может предписываться существование отдельных документов исключительно в бумажном виде. Это, к примеру: Стоит напомнить, что гражданское и хозяйственное право регулируют отношения исходя из принципа: разрешено все, что не запрещено. Поэтому создание оцифрованных документов и использование электронной цифровой подписи возможно относительно всех документов, издателем которых является частное лицо – физическое или юридическое. Статьи 10 и 11 закона указали на то, что оцифрованный документ является равнозначным с бумажным, заверенным личной подписью, в том случае, когда он подписан квалифицированной электронной подписью. И наоборот: документы, подписанные простой либо усиленной неквалифицированной подписью приравниваются к лично подписанным бумажным только тогда, когда это прямо установили: Таким образом, только квалифицированная электронная подпись признается равной личной подписи на бумажном носителе во всех случаях, когда допускается создание электронного документа. В случае когда ЭЦП использует физическое лицо, она заменяет его собственноручную подпись. Если ЭЦП поставлена юридическим лицом, последняя заменяет также и печать, поскольку содержит неразделимый комплект таких данных: Постановлением Правительства РФ от 13.08.2016 N 789 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» утверждён порядок использования физическими лицами простой электронной подписи при получении государственных и муниципальных услуг в электронной форме. Документом устанавливается, что физлица с помощью мобильного телефона, смартфона или планшета могут заполнить и подписать заявление в личном кабинете на Едином портале государственных и муниципальных услуг. Постановлением также уточняется порядок создания (замены) и выдачи ключа простой электронной подписи на основании письменного заявления при явке заявителя на личный прием. Отмечается, что произвести любые операции с ключом оператор выдачи ключа сможет только после того, как заявитель получит ответ на свой запрос от другого оператора – единой системы идентификации и аутентификации. При этом ответ гражданин получит через СМС. Потенциального пользователя ЭЦП не должна смущать техническая сложность программного обеспечения, криптографии и шифрования, с помощью которого функционирует система. Интерфейс программы для создания ЭЦП очень прост и интуитивно понятен. Таким образом, подписанту не обязательно иметь не только высшее техническое, но и вообще какое-либо образование. Достаточно элементарной компьютерной грамоты и понимания того, где находится адресная строка и как зайти на нужный сайт. Проще говоря, если человек самостоятельно создал и отредактировал документ в программе Word или Excel, можно с уверенностью утверждать, что он быстро научится подписывать его ЭЦП. Перед тем как работать с электронной подписью, важно уяснить, что подписание электронного документа не влияет на его фактическое содержание. К исходному тексту, рисунку, таблице добавляется дополнительный блок сведений, имеющий название ЭЦП. Можно выделить две ключевые стадии формирования данного блока. На начальной с использованием специального программного обеспечения рассчитывается математическим способом message digest – изложение (отображение) сообщения. Такому изложению присущи некоторые особенности, в том числе: Поскольку отпечаток документа соответствует его тексту на момент скрепления подписью, то любое изменение (умышленное или невольное) нарушит их соотношение. Проверка ЭЦП стороной-получателем выявит факт модификации данных. На заключительной стадии использования ЭЦП полученное от исходного документа изложение программным способом шифруется с помощью личного (закрытого) ключа автора. Последний существует в единственном экземпляре и сохраняется его владельцем на флэш-карте. Далее документ передается обычным способом, например – по электронной почте. Шифрованный документ, подписанный ЭЦП, дает возможность предотвратить его модификацию третьими лицами. Поэтому использование защищенного канала телекоммуникационной связи не требуется. Раскодировать ЭЦП и получить исходное отображение, которое должно соответствовать документу, может только владелец открытого ключа, которого автор (издатель) документа наделил подобной возможностью. Как видим, расчет отображения текста застрахует его отправителя и получателя от риска изменения посторонними после скрепления подписью. В свою очередь, шифрование закрытым ключом издателя дает возможность идентифицировать его личность при получении документа. Передавать документацию, которая содержит коммерческую тайну или персональные данные работников либо клиентов, через незащищенный канал связи нужно, используя режим шифрования. Кодировка происходит с помощью сертификата закрытого ключа автора. Расшифровка возможна при использовании открытого ключа получателя. Соответственно, никто, кроме адресата, доступа к документу иметь не будет. Использование электронной цифровой подписи обычно предполагает выполнение действий с документами Microsoft Office. Нужно отметить, что нюансы их реализации могут варьироваться. Обычный алгоритм следующий: Чтобы добавить строку подписи MS Office в файл, нужно провести такие простые действия: Если требуется несколько подписей, например, директора и бухгалтера, нужно создать еще одну строку по той же схеме. Для подписания необходимо выделить созданную ранее строку ввода. Далее открываем окно «Подпись» и выполняем одно из таких действий: Готово — подпись создана и можно отправлять документ адресату. Электронная цифровая подпись (ЭЦП): регистрация и использование Установка ЭЦП (цифровой подписи) в КриптоПро CSP Как подписать электронной подписью ( ЭЦП ) документ Microsoft Word 2007 Как работает электронная подпись, легко о сложном. Поделитесь материалом в соц сетях: documentooborot.com Лекция №9 Автоматизированный ЭП с синхронными электродвигателями Вопросы 1) Общие сведения по АЭП с синхронными двигателями (СД) 2) Схема включения, режимы работы 3) Типовые схемы управления ЭП с СД 1 Общие сведения по АЭП с синхронными двигателями Широкое применение СД обусловлено их высокими технико-экономическими показателями. СД имеет высокий коэффициент мощности, близкий к единице или даже опережающий. КПД современных СД составляет 96…98%, что на 1…1,5% выше КПД АД с теми же габаритными размерами и скоростью. В синхронных двигателях имеется возможность регулирования перегрузочной способности посредством регулирования тока возбуждения. СД обладает абсолютно жесткой механической характеристикой. Важным преимуществом СД является наличие большого воздушного зазора, вследствие чего его характеристики и свойства мало зависят от износа подшипников и неточности монтажа ротора. Для общего применения выпускаются двигатели серий СД2 и СД3 мощностью от 132 до 1000 кВт Синхронные двигатели нашли применение в с.х. для привода мощных насосов, компрессоров. 2 Схемы включения, режимы работы Статор СД выполняется аналогично статору АД, подключаемой к сети переменного тока. Ротор СД может быть явнополюсным и неявнополюсным в виде цилиндра. Ротор СД вращается с той же частотой вращения, что и вращающееся магнитное поле созданное обмоткой статора. Отсюда и название машины – синхронный ЭД (рисунок 1). В качестве источника питания для обмотки возбуждения чаще используется генератор постоянного тока небольшой мощности (0,3…3% от мощности СД), называемый возбудителем, который устанавливается на одном валу с СД. Регулирование тока возбуждения осуществляется резистором тока возбуждения возбудителя. В современных системах автоматического регулирования возбуждение СД обеспечивается тиристорными управляемыми выпрямителями. Вращающийся момент СД создается только в том случае, если ротор будет вращаться со скоростью магнитного поля, т.е. синхронно с вращающимся полем. Таким образом механическая характеристика СД представляет собой горизонтальную линию с ординатой ωо, которая имеет место до некоторого максимального значения Мmax , превышение которого приводит к выпадению СД из синхронизма, т.е. к нарушению синхронного вращения ротора и магнитного поля. Рисунок 1 – Схема включения и механическая характеристика СД Пуск СД. При неподвижном роторе и подключенных: обмотки статора и возбуждения, из-за постоянно изменяющихся взаимных направлений магнитных полей статора и ротора СД будет развиваться не постоянный по направлению, а знакопеременный вращающийся момент, следовательно СД не может разогнаться до синхронной скорости без применения специальных мер по его запуску. Один из способов пуска, который нашел ограниченное применение, заключается в том, что ненагруженный СД разгоняется вспомогательной машиной до синхронной частоты, после чего осуществляется его синхронизация с сетью. На представленной схеме (рисунок 1), возбудитель, на период пуска может работать в двигательном режиме, раскручивая вал СД. Наибольшее распространение получил другой способ пуска СД, называемый асинхронным. Для его реализации на роторе СД укладывается дополнительная пусковая обмотка, выполняемая аналогично короткозамкнутой обмотке АД типа беличьей клетки. В этом случае при подключении СД к сети его разбег происходит аналогично АД при замкнутом контакте S1 и разомкнутом контакте S2, т.е с дополнительным сопротивлением в роторе (исключается перенапряжение, облегчается пуск, Rдоп=8…12RОВ). При достижении подсинхронной скорости ω=0,95ω0, контакт S1 размыкается, а S2 замыкается - ток подается в обмотку возбуждения двигателя и он втягивается в синхронизм с сетью (рисунок 2). Пусковые свойства СД характеризуются Мпуск и Мвх (входной) или подсинхронной момента, т.е. момента, развиваемого двигателем при ω=0,95ω0. Стремление увеличить Мпуск, путем повышения Rв приводит к уменьшению Мвх. Поэтому характеристики необходимо согласовать и по Мn и Мвх (рисунок 3). В данном случае на характеристике 2, хотя и обеспечивается больший пусковой момент, но синхронизм не может быть обеспечен, т.к. Мвх2<Мс. Рисунок 2 – Пуск СД первоначально по характеристике 1, аналогично АД, затем переход на характеристику 2 Рисунок 3 – Пример согласования Мn , Мвх , Мс; на характеристике 2 синхронизм не может быть обеспечен, т.к. Мвх2<Мс При определенной величине нагрузки, СД может выйти из синхронизма. Для определения области устойчивой работы и перегрузочной способности СД служит угловая характеристика, отражающая зависимость развиваемого двигателем момента М от угла сдвига фаз Q между U и Е (Э.Д.С.) двигателя (рисунок 4). Выражение угловой характеристики синхронного двигателя имеет вид М=Мmax·sinQ. Следовательно с повышением Q, от 0º до 90º, момент, развиваемый двигателем растет и достигает максимума при Q=90º, далее – убывает. Номинальный момент двигателя соответствует Q =20…25º. Величина перегрузочной способности Рисунок 4 – Угловая характеристика СД СД может работать в режиме генератора параллельно с сетью, когда нагрузочный момент на валу будет иметь отрицательное значение (для торможения такой режим практически значения не имеет, т.к. при этом нельзя получить понижение скорости). Для торможения СД обычно применяют динамическое торможения, отключая и закорачивая обмотку статора на добавочные резисторы, но не отключая источник возбуждения (характеристики такие же как и у АД в динамическом торможении интенсивность торможения зависит от Uвозб) Торможение СД противовключением практически не применяется в виду сложности управления, и необходимости отключения СД при подходе к нулевой скорости. СД, имея высокий cosφ, часто используется для повышения коэффициента мощности. Рисунок 5 – Пуск СД с реактором и автотрансформатором В случае с реактором, при отключенном КМ2 осуществляется пуск СД с реактором в цепи статора, обеспечивая снижение пусковых токов. При достижении подсинхронной скорости замыкается выключатель КМ2, шунтируя реактор. Автоматизация пуска обычно осуществляется в функции времени. В случае использования автотрансформатора, при пуске замыкают выключатели КМ1, КМ3, к СД подводится пониженное напряжение. При достижении подсинхронной скорости отключается КМ3 и замыкается КМ2. Автотрансформаторный пуск всегда является более дорогостоящим. Сравнивая два рассмотренных пуска, необходимо отметить, что при использовании автотрансформатора пусковой ток снижается пропорционально квадрату отношения напряжения СД и сети, а при использовании реакторов и резисторов – пропорционально этому отношению. 3 Типовые схемы управления ЭП с СД Релейно-контактные схемы управления СД кроме обычных операций по включению и отключению двигателя и ограничению пусковых токов должны обеспечивать его синхронизацию с сетью. Рассмотрим типовые схемы ЭП с СД, обеспечивающие управление возбуждением при синхронизации СД с сетью. Типовая схема управления возбуждения СД в функции скорости. Подключение обмотки возбуждения к источнику UB осуществляется контактором КМ2 (рис. 6, а), который управляется реле скорости KR. Катушка этого реле связана с частью разрядного резистора Rp через диод VD. При включении контактора КМ1 (его цепи управления на рис. 6,а не показаны) обмотка статора СД подключается к сети переменного тока и образует вращающееся магнитное поле, которое вызовет появление момента двигателя, под действием которого он начнет разбег, и, кроме того, появляется ЭДС в обмотке возбуждения СД. Под действием ЭДС по катушке реле KR начнет протекать выпрямленный ток, оно включится и разомкнет цепь питания контактора КМ2. Тем самым разбег СД будет происходить без тока возбуждения с закороченной на разрядный резистор Rр обмоткой возбуждения. По мере роста скорости ротора его ЭДС, а тем самым ток в катушке реле KR, снижаются. При подсинхронной скорости ток в катушке реле KR станет меньше тока отпускания, оно отключится и вызовет тем самым включение контактора КМ2. Контактор КМ2 подключит обмотку возбуждения к источнику UB и произойдет синхронизация СД с сетью. Схема управления возбуждением СД в функции тока. Эта схема (рис. 6,б) содержит реле тока КА, обмотка которого питается от трансформатора тока ТА, и реле времени КТ. Рисунок 6 - Узлы схем управления возбуждением СД, построенные в функции скорости (а) и тока (б) При подключении СД к сети контактором КМ1 в цепи обмотки статора возникает бросок пускового тока, что приводит к срабатыванию реле КА, контакт которого замыкает цепь питания реле времени КТ, что приводит к отключению контактора возбуждения КМ2. Разбег СД, как и в предыдущем случае, осуществляется с закороченной на разрядный резистор Rр обмоткой возбуждения. В конце пуска при подсинхронной скорости СД и уменьшении тока в статоре отключается, реле КА и катушка реле времени КТ теряет питание. Через заданную выдержку времени включается контактор КМ2 и через его контакты обмотка возбуждения подключается к источнику Uв после чего СД втягивается в синхронизм. Лекция №10 Технические средства замкнутых схем управления АЭП Вопросы Аналоговые элементы и устройства управления ЭП Дискретные элементы и устройства управления ЭП Датчики скорости и положения в замкнутых ЭП Современные замкнутые системы управления ЭП реализуются, как правило, на основе полупроводниковых элементах. В то же время подключение ЭД осуществляется с помощью рассмотренных электрических аппаратов с ручным и электромагнитным управлением. 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. 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. 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). 1 Аналоговые элементы и устройства управления ЭП Аналоговая ветвь УБСР-А состоит из набора транзисторных усилителей постоянного тока, командных и задающих устройств, функциональных преобразователей, датчиков координат и блоков питания. Развитием аналоговой ветви УБСР-А явилась разработка серии УБСР-АИ на интегральных микросхемах, применение которых позволило улучшить технические характеристики схем управления и расширить их функциональные возможности. Блоки УБСР-АИ размещаются на сменных ячейках со штепсельными разъемами и имеют печатный монтаж. Рисунок 1- Схема операционного усилителя В системе принят унифицированный электрический сигнал + 10 В и ±5мА, позволяющий соединение ее элементов с дискретными элементами УБСР-ДИ и другими устройствами автоматизации технологических процессов. Операционный усилитель. Основным элементом аналоговой системы является операционный усилитель (ОУ). Он представляет собой усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления (от 5 до 100 тыс.), охваченного отрицательной обратной связью. Схема ОУ приведена на рисунке 1, где через zвх1 ... zвх2,- обозначены в общем случае комплексные активно-емкостные входные сопротивления, а zо.с — комплексное сопротивление цепи обратной связи где ki = Rо.с/Rвхi. При включении во входные цепи и цепи обратных связей наряду с резисторами конденсаторов ОУ позволяют осуществлять и другие, весьма разнообразные преобразования входных сигналов, необходимые для получения нужных управляющих воздействий в ЭП. Такие схемы получили название регуляторов. В таблице 1 приведены некоторые распространенные схемы регуляторов с использованием ОУ. Регуляторы. Эти устройства получили свои названия в зависимости от выполняемых ими функциональных преобразований входных сигналов. Пропорциональный П-регулятор. Этот регулятор осуществляет уже рассмотренное выше масштабное (пропорциональное) преобразование входного сигнала с коэффициентом k (инвертирование знака входного сигнала не является принципиальным признаком преобразования). Как видно, выходной сигнал такого регулятора повторяет входной с коэффициентом преобразования К. Отметим, что зависимость Uвых(t) при подаче на вход регулятора ступенчатого входного сигнала получила название его переходной функции. Интегральный И-регулятор. В цепь обратной связи ОУ включается конденсатор Со.с, а во входную цепь — резистор R1. В результате этого регулятор приобретает свойства интегрирующего устройства и напряжение на его выходе определяется интегралом от входного сигнала. Таблица 1 – Схемы и характеристики регуляторов с использованием ОУ Тип Схема Вид преобра-зования Параметры регулятора Переходная функция П k = RO.C/R1 И T = R1CO.C Д T = RO.CC1 А k = RO.C/R1 T=RO.CCO.C Дифференциальный Д-регулятор. Схема соединения обеспечивает дифференцирование входного сигнала с коэффициентом T=Ro.cC1. Переходная характеристика идеального Д-регулятора представляет собой электрический импульс бесконечно большой амплитуды и малой длительности (для упрощения рисунков здесь и далее график входного сигнала Uвых(t) на них не показан). Апериодический А-регулятор. Переходной функцией такого регулятора является экспоненциальная зависимость выходного сигнала во времени. Ряд других регуляторов (пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-дифференциальный (ПД) и пропорциональио-интегрально-дифференциальный (ПИД) осуществляют комплексное преобразование входных сигналов, что требуется при реализации сложных законов управления ЭП. Функциональные преобразователи. Эти преобразователи входят в состав УБСР-АИ и позволяют возводить в квадрат и извлекать квадратичный корень из входного сигнала (ячейка ПК-1АИ), умножать и делить входные аналоговые сигналы (ячейки УМ-1АИ, УМ-2АИ, МДУ-1АИ), выделять модуль сигнала (ячейка ВМ-1АИ), осуществлять различные нелинейные зависимости между входным и выходным сигналами (ячейка ПФ-1АИ). Эти преобразователи также реализованы на базе одного или нескольких ОУ. Различные другие нелинейные преобразователи электрических сигналов могут быть получены с помощью многочисленных схем, также реализуемых на основе ОУ. Для примера рассмотрим схему включения ОУ обеспечивающую ограничение сигнала. Рисунок 2 - Схема (а) и характеристики (б) при ограничении напряжения ОУ Для выполнения этой функции цепь обратной связи ОУ параллельно резистору включены два стабилитрона VD1 и VD2. До уровня выходного напряжения, соответствующего напряжению пробоя (стабилизации) стабилитронов, ОУ работает как обычный масштабный преобразователь, обеспечивая линейную характеристику. При достижении выходным напряжением уровня Uст происходит пробой стабилитрона, эквивалентное сопротивление цепи обратной связи и тем самым коэффициент усиления ОУ становятся равными нулю и напряжение на выходе перестает изменяться (ограничивается). Включение двух стабилитронов обеспечивает симметричную характеристику Uвых(Uвх). Если в схеме рисунка 2, а убрать из цепи обратной связи резистор Roс, то схема будет обеспечивать еще одну нелинейную характеристику типа релейной без зоны нечувствительности. Сигнал Uст на выходе такой схемы будет появляться сразу же, как только поступит входной сигнал. Рисунок 3- Схема (а) и график напряжения на выходе (б) задатчика интенсивности В схемах управления ЭП применяются также задатчики интенсивности, построенные на эффекте протекающего во времени заряда конденсатора. На рисунке 3,а показана схема простейшего задатчика интенсивности, в котором используются конденсатор С и резистор R. При подаче на вход цепочки R—С ступенчатого входного сигнала UВХ сигнал на ее выходе Uвых будет изменяться по экспоненте. Изменяя постоянную времени Т= RC, можно получать различный темп изменения выходного сигнала. Датчики координат электрических приводов. В замкнутых ЭП, как уже говорилось, для формирования требуемых статических и динамических характеристик применяются обратные связи по скорости, положению, току и напряжению, реализуемые с помощью соответствующих датчиков. Ряд из них, аналоговые датчики скорости и тока, были рассмотрены ранее. В этом разделе рассматриваются другие виды датчиков, применяемых в аналоговых схемах управления замкнутых ЭП. Датчики напряжения для ЭП с ДПТ выполняются на основе потенциометра, включаемого на зажимы якоря М двигателя, как это показано на рисунке 4. Уровень сигнала Uo.с, снимаемого с потенциометра RP, и тем самым коэффициент обратной связи по напряжению определяются положением движка потенциометра. Для получения сигнала обратной связи по напряжению в ЭП с двигателями переменного тока используются трансформаторные схемы напряжения. В УБСР реализация цепей обратных связей по току и напряжению осуществляется с помощью ячеек ПН-1АИ и ПН-2АИ, называемых датчиками тока и напряжения. Они позволяют регулировать коэффициенты обратных связей и обеспечивают гальваническую развязку силовых цепей и цепей управления. Рисунок 4 - Потенциометрический и трансформаторный датчик напряжения Датчики положения применяются для получения электрического сигнала, пропорционального положению исполнительного органа или вала двигателя. В таких датчиках используются сельсины, потенциометры и вращающиеся трансформаторы. Сельсинные датчики положения с выходом на постоянном токе соединяются с исполнительным органом или валом двигателя, в результате чего выходное напряжение пропорционально их положению. В ЭП применяются сельсины типов БД160, БД404, БД501, ДИД505, НЭД-101. Датчики положения на основе вращающихся трансформаторов являются электромеханическими устройствами. Как и сельсины, они позволяют получать напряжение на своем выходе, определяемое положением своей подвижной части. Дискретные элементы и устройства textarchive.ru78)Приведите примеры схем электрических соединений замкнутых сетей. В каких случаях требуется создание замкнутых схем эп
Энергетика электропривода - Стр 3
Замкнутая система эп с обратной связью по скорости.
78)Приведите примеры схем электрических соединений замкнутых сетей
Типы следящих электроприводов
Аналоговые элементы и устройства управления ЭП
Как пользоваться ЭЦП (электронной цифровой подписью)
Зачем нужна ЭЦП
Сфера применения электронной подписи в последнее время существенно расширилась и включает такие правоотношения, как:ЭЦП – юридический аналог личной подписи
ЭЦП – замена печати учреждения
Сложно ли научиться пользоваться ЭЦП
Принцип использования ЭЦП
Дополнительные возможности
Разбираясь с тонкостями того, как пользоваться электронной подписью, попутно следует обратить внимание на ее вспомогательные возможности. Она очень удобна в работе с документами, предполагающими некие сроки, функция фиксации времени скрепления документа подписью. Возможна регистрация не только даты, но и времени суток вплоть до секунд. Изменить отметку о времени наложения подписи впоследствии не сможет даже сам подписант.Стандартная процедура
Лекция №9 автоматизированный эп с синхронными электродвигателями вопросы
.
При пуске СД большой мощности (сотни, тысячи кВт), возникает необходимость ограничения пусковых токов, что достигается чаще всего использованием добавочных резисторов, реакторов или автотрансформаторов (рисунок 5).
,
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: