Перспективные системы регулируемого электропривода Перспективные системы регулируемого электропривода Вид занятия Кол-во Лекции Практические занятия (ПЗ) Лабораторные работы (ЛР) Зачет 6 6 1 Лекция 1.1 Общие сведения о способах регулирования скорости и системах управления электроприводов Рисунок 1.1 – Структурная схема электропривода Рисунок 2 Рисунок 3 Рисунок 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Рисунок 5 Рисунок 6 Рисунок 7 Рисунок 8 Рисунок 9 Рисунок 10 Механические характеристики электродвигателей Механические характеристики производственных механизмов М с = М с0 + (М сном. − М с0 ) ном. где Мс – момент сопротивления механизма; Мс0 – статический момент сопротивления при холостом ходе (механизм не нагружен) Мсном.- статический момент сопротивления механизма при номинальной нагрузке и номинальной угловой скорости. γ=0 для механизмов, у которых Мс=const не зависят от скорости; γ=1 с линейно возрастающим от скорости моментом сопротивления Мс≡ω; γ=2 c квадратичной зависимостью Мс≡ω2 (центробежные механизмы). Уравнение движения электропривода 𝑑𝜔 M𝑗 = 𝐽 𝑑𝜔 𝑑𝑡 М − МС = 𝐽Σ 𝑑𝑡 М – момент, развиваемый электродвигателем; МС - момент сопротивления; М𝑗 – динамический момент; 𝐽Σ – суммарный момент инерции d М дин. = J dt Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока (ДПТ) а) при изменении добавочных сопротивлений; б) при изменении питающего напряжения; в) при изменении магнитного потока Рисунок 11 – Семейство механических характеристик ДПТ с параллельным возбуждением Регулирование частоты вращения АД Рисунок 13– Изменение частоты вращения АД изменением частоты питающей сети Рисунок 15 - Изменение частоты вращения АД изменением питающего напряжения Рисунок 14 - Изменение частоты вращения АД изменением числа пар полюсов (переключение «звезда – двойная звезда») Режимы работы электродвигателей продолжительный (S1) кратковременный (S2) повторно-кратковременный (S3) 1 – система управления; 2 – электропривод; 3 – рабочая машина; ЭД - электрический двигатель; СЭП – силовой преобразователь электроэнергии; УУ - устройство управления; И – источник; ИО – исполнительный орган рабочей машины; МП - механическая передача; ЭЭ - электрическая энергия; МЭ – механическая энергия; Uз - сигнал задания; Uд.с. – дополнительные сигналы (данные о технологическом процессе); 1 И 2 ЭЭ СЭП УУ Uз Uд.с. ЭЭ ЭД 3 МП МЭ ИО Рисунок 16 – Схема управления электроприводом Основные блоки схем систем управления Датчик Регулятор Ограничитель Задатчик интенсивности Функциональные преобразователи, преобразователи координат вычислители Компаратор Устройство сравнения Система управления ключей, СЭП Интегратор Контроллер привода КП управление силовой частью УП; регулирование момента ЭД скорости и положения механизма; управление пуском, остановом и режимом работы электропривода ЭП; автоматическая настройка регуляторов в режиме наладки; контроль состояния и диагностирования неисправностей в компонентах ЭП; защита и сигнализация ЭП. Технологический контроллер КТ выработка заданий на КП в соответствии с координированной работой приводов агрегата; программно-логическое управление пуском, остановом и режимом рабочего функционирования агрегата; регулирование технологических переменных; контроль состояния и диагностирования неисправностей в компонентах агрегата. Электроприводы классифицируются: ➢ вращательного или поступательного движения; ➢ регулируемые (то есть с регулируемой вращения) или нерегулируемые; частотой ➢ групповые, индивидуальные или взаимосвязанные; ➢ постоянного или переменного тока. Классификация систем управления электроприводов ➢ незамкнутые (разомкнутые) - без учета результата управляющего воздействия на объект управления; ➢ замкнутые - с учетом через обратные связи результата воздействия на объект управления Р - регулятор, Д – датчик, ПЧ – преобразователь частоты Рисунок 17 - Функциональная схема замкнутой системы управления АД Функциональная схема системы управления АД с обратной связью по потокосцеплению Классификация систем управления электроприводов - стабилизация некоторой координаты объекта управления; - программное управление по заранее известному закону; - слежение за некоторой измеряемой величиной, закон изменения которой заранее неизвестен; - самонастройка (адаптация) системы управления на оптимум какого-либо показателя объекта управления. Дополнительные признаки классификации: - уровень управления: верхний (технологический); нижний (формирующий свойства электропривода); - тип алгоритма управления: линейный; нелинейный; аналитический; логический на основе жесткой (классической) логики; логический на основе нежесткой фаззи-логики; - способы управления: модальное управление; каскадное (подчиненное) управление; частотное скалярное управление; частотное векторное управление; - технологическая координата электропривода: скорость рабочего органа; положение рабочего органа; - тип двигателя: двигатель постоянного тока; вентильный; асинхронный; синхронный и др. - элементная база СУЭП: аналоговая; цифровая; релейно-контакторная; логическая бесконтактная (логические элементы, контроллеры). Технико-экономические показатели качества систем управления К первой группе отнесены качества собственно СУ: - надежность; - габариты; - стоимость; - изменяемость алгоритма управления. Ко второй группе - качества, характеризующие результат воздействия СУ на объект управления, т.е. свойства электропривода в целом: - степень автоматизации движения электропривода; - жесткость механических характеристик; - диапазон регулирования; - точность регулирования координат; - перерегулирование; - быстродействие; - плавность движения. Показатели количественной и качественной оценки способов регулирования скорости электроприводов ✓ диапазон регулирования, определяемый отношением максимальной скорости к минимальной; ✓ стабильность скорости, которая характеризуется изменением скорости при возможных колебаниях нагрузки на валу двигателя. Определяется жесткостью механических характеристик двигателя. ✓ плавность регулирования скорости, которая определяется перепадом скорости при переходе с одной искусственной характеристики на другую; ✓ быстродействие электропривода, которое характеризуется временем переходного процесса; ✓ точность регулирования координаты электропривода; ✓ энергоэффективность и экономичность. Лекция 1.1. Общие сведения о способах регулирования скорости и системах управления электроприводов ➢ Структурная схема электропривода ➢ Схема управления электроприводом ➢ Структура и классификация, показатели качества систем управления
