Автоматическое управление электроприводами

В параграфе приведены типовые схемы управления ЭП, получившие на практике широкое распространение. Сведения об элементах управления представлены в гл. 9, 13—15.

Управление асинхронными двигателями

Схема управления с реверсивным магнитным пускателем (МП).

Схема (рис. 17.10) включает реверсивный МП и кнопки управления SB1 (Вперед), SB2 (Назад), SB3 (Стоп).

Схема обеспечивает дистанционный пуск, реверсирование и останов, защиту двигателя от перегрузки, защиту от самозапуска.

МП состоит из двух контакторов переменного тока КМ1 и КМ2 с главными и вспомогательными контактами (блок-контактами) и тепловы;

Рис. 17.10. Схема управления АД с реверсивным МП ми реле КК с размыкающим контактом. Сведения о МП приведены в гл. 9.

Для пуска двигателя оператор нажимает на кнопку SB1 (либо SB2). Катушка КМ1 (либо КМ2) получает питание, контактор срабатывает, включая контакты в цепи статора и блокирует пусковую кнопку. Двигатель разгоняется. При перегрузке (если ток статор длительно превышает 1,1—1,2 номинального значения) срабатывают тепловые релеКК, отключая своим контактом цепь питания катушки. В МП предусмотрена электрическая блокировка от одновременного включения контакторов.

Для остановки двигателя оператор нажимает на кнопку SB3 (Стоп).

Для защиты от коротких замыканий используется автоматический выключатель QF с электродинамическим расцепителем.

Схема управления АД с узлом электродинамического торможения. Схема (рис. 17.11) включает магнитный пускатель КМ, кнопки управления SB1 (Пуск), SB2 (Стоп), контактор электродинамического торможения КМ1, выпрямитель V, питающий реле времени КТ, и реостат R_T ограничивающий тормозной ток статора. Предохранители FA защищают цепи управления от коротких замыканий.

Пуск АД осуществляется нажатием на кнопку SB1 (Пуск). Контактор КМ включает главные контакты в цепи статора АД, блокирует пусковую кнопку и отключает цепь контактора КМ1 и включает катушку реле КТ. Асинхронный двигатель запускается в режиме прямого пуска.

Рис. 17.11. Схема управления АД с динамическим торможением Для остановки АД нажимают на кнопку SB2 (Стоп). Магнитный пускатель отключается, отключив статор от сети переменного тока. Одновременно включается КМ1 и постоянное напряжение выпрямителя подается в статор АД. Сопротивление R_T позволяет регулировать величину тока динамического торможения и, тем самым, интенсивность торможения. Время торможения определяется установкой реле времени КТ. По его истечении контакт КТ с выдержкой времени на отключение размыкает цепь КМ1, который отключается и отключает обмотку статора от выпрямителя. Схема возвращается в исходное состояние.

Управление двухскоростным АД. Типовая схема управления двухскоростным АД представлена на рис. 17.12. Схема включает полюснопереключаемый АД, контакторы КМ1 —КМ4, блокировочное реле KV, двухцепные кнопки SB1 (Вперед), SB2 (Назад), SB4, SB5, а также кнопку SB3 (Стоп).

Рис. 17.12. Типовая схема управления двухскоростным АД Две скорости АД получают путем соединения обмотки статора в треугольник (контактор КМ2), либо в двойную звезду (контактор КМ1).

Схема обеспечивает пуск и реверсирование АД, его работу на двух скоростях, защиту АД от перегрузки и самозапуска.

Пуску АД «вперед» или «назад» предшествует предварительное соединение его обмоток в треугольник (включают КМ2), что соответствует низкой скорости, либо в двойную звезду (включают КМ1) — высокая скорость. При этом включается реле блокировки KV, разрешающее запуск двигателя благодаря включению его контактов в цепи катушек контактров КМЗ и КМ4. Нажав на кнопку SB1 либо SB2, оператор запускает двигатель «вперед» или «назад».

Одновременное включение контакторов КМ1 — КМ4 исключается применением двухцепных кнопок, а также перекрестным включением размыкающих блок-контактов контакторов в цепи питания их катушек.

Типовая схема управления АД с фазным ротором. Схема включает АД с фазным ротором, типовую панель управления серии ПДУ6220,.

Рис. 17.13. Типовая схема управления двухскоростным АД.

пускорегулирующие реостаты R_a и реостат динамического торможения Д_дх, а также командоаппарат SA (рис. 17.13).

Схема обеспечивает пуск АД в две ступени в функции независимой выдержки времени, автоматическое динамическое торможение, максимальную защиту АД (реле тока FA1—FA3), защиту от самозапуска.

Командоаппарат SA, имеющий нейтральное положение 0 и три равнозначных положения влево и вправо (1,2,3), позволяет выбрать режимы работы. В нейтральной позиции 0 реле KV включено и обеспечивает готовность ЭП к пуску. При переводе SA в любое положение (1, 2, 5) включается линейный контактор КМ2 и на статор М подается напряжение. Одновременно включается КМ5, включающий катушку YA тормозного электромагнита, который растормаживает вал АД. Получает питание реле времени КТЗ, обеспечивающее выдержку времени при динамическом торможении.

Автоматический пуск в функции времени при переводе SA, например, в положение 3 происходит благодаря последовательному шунтированию пусковых ступеней контакторами КМЗ и КМ4. Выдержки времени на их включение обеспечиваются реле времени КТ1 и КТ2.

Автоматическое динамическое торможение обеспечивается при переводе рукоятки SA в положение 0. При этом КМ2 и КМ5 отключаются, КМ1 включается и на статор подается постоянное напряжение. По истечении выдержки времени торможения реле КТЗ отключается и отключает контактор КМ1. Одновременно катушка тормозного электромагнита YA теряет питание, осуществляется механическое торможение.

Асинхронный ЭП с тиристорным регулятором напряжения. На рис. 17.14 представлена типовая схема замкнутой (имеющей обрат;

Рис. 17.14. Замкнутая САР с тиристорным регулятором напряжения АД ные связи) системы автоматического регулирования (САР) скорости вращения и тока АД крановых ЭП.

ЭП включает АД с подключенными к цепи ротора пускорегулирующими сопротивлениями, тиристорный регулятор напряжения типа РСТ на тиристорах VS1—VS6, систему импульсно-фазового управления (СИФУ) и цепи обратных связей.

Реверсирование АД осуществляется контакторами КМ1, КМ2, а вал двигателя тормозится и фиксируется посредством тормозного электромагнита YB. Расширение диапазона регулирования достигается применением пускорегулирующих сопротивлений, коммутируемых контакторами КМЗ и КМ4.

САР имеет обратные связи (ОС) по скорости (тахогенератор BR) и по току (трансформаторы тока ТА и блоки токоограничения УТО, блок нелинейности по току НТ, блок защиты по току МТ). Первая ОС обеспечивает стабилизацию скорости — высокую жесткость характеристик во всем диапазоне регулирования, вторая — ограничение тока в пределах до 1,5 номинального.

Напряжение управления с командоконтроллера КК подается на блок задания скорости БЗС. С него задающее напряжение, соответствующее заданному значению скорости АД, подается на узел сравнения, куда поступает также напряжение ОС по скорости. Результирующее напряжение управления подается на вход усилителей У1, РУ, У2. От напряжения У2 зависит фаза импульсов СИФУ, подаваемых на управляющие электроды тиристоров, и, следовательно, величина напряжения РСТ, подаваемого на АД.

Сигнал с блока логики поступает также на контакторы КМ1, либо КМ2, определяя направление вращения АД.

Следящий электропривод с АД. Следящим ЭЛ называют замкнутую САР, которая в соответствии с произвольно изменяющимся законом управления с заданной точностью воспроизводит движение рабочего органа машины.

Следящие ЭП включают, как правило, датчики входной и выходной величин, измеритель рассогласования, систему управления исполнительным электродвигателем, который посредством механической передачи связан с рабочим органом.

Схема следящего ЭП с асинхронным двухфазным исполнительным двигателем М представлена на рис. 17.15.

Рис. 17.15. Схема следящего ЭП с исполнительным двухфазным АД.

Закон управления задается сельсином-датчиком СД и воспринимается сельсином-приемником СП. Напряжение рассогласования [Д снимается со статора СП и поступает на вход фазочувствительного усилителя У1. Величина [Д пропорциональна разности углов ср_вх и <�р_ВЬ1Х, а фаза определяется знаком разности этих углов. Напряжения [7_Д1 или U_&2 запускают один из каналов СИФУ. Тиристоры VS1, VS2 и VS5, VS6 отпираются, на обмотки ОБ и ОУ подаются напряжения, пропорциональные сигналу рассогласования. Двигатель М вращается, уменьшая величину рассогласования. При включении VS3, VS4 двигатель М вращается в другую сторону. Таким образом, привод обеспечивает отработку произвольного угла рассогласования произвольного знака.