- •В.А. Соловьев системы управления электроприводами
- •Часть 1
- •Введение
- •1. Электрические схемы и способы их начертания
- •1.1. Термины, определения, понятия
- •1.2. Виды и типы схем
- •1.3. Условные обозначения, используемые в электрических схемах
- •1.4. Электрические схемы и правила их выполнения
- •Структурная схема
- •Функциональная схема
- •Принципиальная схема
- •Эквивалентная схема
- •Схемы соединений
- •Общая схема
- •1.5. Требования, предъявляемые к схемам управления
- •Контрольные вопросы
- •Задачи для самоанализа
- •2.Cистемы управления электроприводами разомкнутого типа
- •2.1. Принципы автоматического управления пуском и торможением двигателей
- •2.2. Типовые узлы схем автоматического управления двигателями постоянного тока
- •2.3. Типовые узлы схем автоматического управления асинхронными двигателями
- •2.4. Типовые узлы схем автоматического управления синхронными двигателями
- •2.5. Узлы электрической защиты двигателей и схем управления
- •2.6. Примеры решения задач
- •2.7. Вопросы для самопроверки
- •3. Анализ и синтез замкнутых суэп
- •3.1. Математические описание силовой части электропривода как объекта управления
- •3.2. Якорная цепь двигателя
- •3.3. Математическое описание цепи возбуждения двигателя
- •3.4. Статические и динамические характеристики замкнутых систем преобразователь - двигатель
- •3.5. Замкнутые системы стабилизации скорости и момента электропривода постоянного тока с суммирующим усилителем
- •3.5.1. Синтез параметров систем стабилизации скорости
- •3.5.2. Анализ и синтез систем стабилизации с задержанными обратными связями
- •Передаточная функция системы
- •3.5.3. Анализ и синтез динамических характеристик замкнутых систем стабилизации скорости
- •Разомкнутая сау
- •Замкнутая сау
- •3.6. Система стабилизации момента и скорости электропривода постоянного тока при питании от источника тока
- •3.7. Вопросы для самопроверки
- •4. Основы теории систем подчиненного регулирования
- •4.1. Обобщенная схема многоконтурной системы подчиненного регулирования
- •4.2. Синтез регуляторов
- •4.2.1. Синтез регулятора первого контура и его свойства
- •4.2.2. Синтез регулятора второго контура и его свойства
- •4.2.3. Синтез регулятора третьего контура и его свойства
- •4.3. Системы регулирования тока якоря
- •4.3.1. Комбинированные сар тока якоря
- •4.4. Синтез регулятора скорости
- •4.5. Статические механические характеристики электропривода с однократной сар скорости
- •4.6. Двукратные сар скорости
- •4.6.1. Синтез регулятора скорости
- •4.6.2. Механические характеристики электропривода с астатической сар скорости
- •4.7. Примеры решения задач
- •Решение. Прежде чем приступить к расчету параметров регулятора тока согласно выражения (4.26*) выполним ряд вспомогательных расчетов.
- •5. Ограничение переменных в структурах подчиненного регулирования
- •5.1. Ограничение переменных с помощью задатчиков интенсивности
- •Контрольные вопросы
- •6. Системы автоматического регулирования положения
- •6.1. Однократные сар положения
- •6.1.1. Передаточные функции однократных сар положения
- •6.2 Астатические (двукратные) сар положения
- •6.3. Ограничение переменных в сар положения
- •6.3.1. Оптимальная диаграмма позиционного перемещения с ограничением координат и принципы ее реализации
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторные работы лабораторная работа 1
- •1. Краткое описание лабораторной установки
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Программа работы
- •4. Указания к выполнению работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты задания
- •Лабораторная работа 2
- •1. Описание лабораторной установки и ее работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Программа работы
- •4. Методические указания к выполнению работы
- •Контрольные вопросы
- •Использованные источники
- •Оглавление
- •Часть 1
- •Подписано в печать
- •681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
2.4. Типовые узлы схем автоматического управления синхронными двигателями
Для синхронных двигателей всегда применяют асинхронный пуск.
Отсюда, в отношении операций переключения, осуществляемых и цепи статора двигателя, пуск синхронных двигателей аналогичен пуску короткозамкнутых асинхронных двигателей: либо прямой пуск (включением статорной обмотки сразу на полное напряжение сети), либо пуск при пониженном напряжении (через резисторы, реакторы и автотрансформатор) с последующим переключением в функции времени на полное напряжение.
Специфической особенностью пуска синхронного двигателя является управление подачей в его обмотку возбуждения постоянного тока от возбудителя. В качестве последних обычно используют генераторы постоянного тока. Для быстроходных двигателей вал возбудителя непосредственно соединяется с валом двигателя. Для тихоходных двигателей применяют возбудитель с отдельным приводным короткозамкнутым асинхронным двигателем. Разработаны также системы тиристорного возбуждения.
Если позволяют питающая сеть и двигатель, то применяют прямой пуск с наглухо (постоянно) подключенным возбудителем (обычно при статическом моменте Мс на валу двигателя, не превышающем 0,4 Мном) и с принудительным подключением возбудителя при подсинхронной скорости (при (Мс > 0,4 Mном). В случаях, когда сеть и двигатель не допускают прямою пуска и он производится при пониженном напряжении, различают: «легкий» пуск, при котором возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение (при небольшом Мс), и «тяжелый» пуск — если подача возбуждения происходит при полном напряжении на обмотке статора (при значительном Мс). Реакторный и автотрансформаторный пуск применяют преимущественно для двигателей высокого напряжения (выше 1000 В). Пуск с резисторами используют только для двигателей низкого напряжения (до 1000 В) мощностью до 400 кВт.
На рис. 2.13 приведены типичные схемы включения обмотки возбуждения синхронного двигателя. Схема на рис. 2.13, а отвечает прямому пуску с наглухо подключенным возбудителем В. Здесь операции управления пуском сводятся только к включению линейного выключателя ВЛ , присоединяющего статорную обмотку двигателя к сети. По мере разгона двигателя напряжение возбудителя увеличивается, соответственно растет и ток возбуждения, который при подсинхронной скорости оказывается достаточным для вхождения двигателя в синхронизм.
Схемы на рис. 2.13, б, в применяют при более тяжелых условиях пуска. Начинается пуск здесь также с включения выключателя ВЛ. Катушка контактора возбуждения КВ при этом обесточена (цепь ее включенияна схемах не показана), обмотка возбуждения двигателя LM либо замкнута на разрядное сопротивление Rв I (рис. 2.13, б), либо подключена к возбудителю последовательно с сопротивлением Rв (рис. 2.13, в). Назначение показанных на схемах реле РПВ будет рассмотрено ниже. По достижении двигателем подсинхронной скорости включается контактор KB и присоединяет обмотку LM непосредственно к якорю возбудителя В. Двигатель входит в синхронизм. Поскольку синхронные двигатели работают обычно в длительном режиме, целесообразно применять в качестве контактора KB контактор с механической защелкой, удерживающей его якорь в притянутом положении. Тогда после включения контактора KB можно снять напряжение с его катушки. Тем самым достигается не только устранение лишних потерь энергии в катушке KB, но и сохранение возбуждения двигателя даже при исчезновении напряжения в цепи управления. Подачей возбуждения можно управлять в функции скорости (скольжения) или тока статора двигателя. Первый способ реализуют при помощи электромагнитного реле постоянного тока РПВ, катушка которого включена через диод Д на часть разрядного сопротивления Rв (рис. 2.13, б). При подключении обмотки статора двигателя к сети в обмотке возбуждения LM наводится переменная, однофазная ЭДС. По катушке реле РПВ начнет протекать выпрямленный диодом Д ток в виде импульсов, амплитуда и частота которых пропорциональны скольжению двигателя s. В самом начале пуска, когда s = 1, импульсы тока достаточно велики и реле РПВ включится. По мере разгона двигателя амплитуда импульсов уменьшается, а интервалы между ними увеличиваются. При подсинхронной скорости эти интервалы станут равными времени отпускания якоря реле, и его контакт замкнется, включая контактор KB однако такой способ управления подачей возбуждения не обеспечивает четкого вхождения двигателя в синхронизм из-за разброса выдержек времени релеРПВ.
В настоящее время применяют, как правило, второй способ управление в функции тока статора двигателя. Токовое реле РПВ получает питание от трансформатора тока TT, включенного в фазу статорной цепи (рис. 2.13, в). Как известно, при асинхронном пуске ток статора резко уменьшается в зоне подсинхронных скоростей. Это обстоятельство и используют для фиксации момента подачи возбуждения.
Рис. 2.14. Узел схемы управления
После нажатия на кнопку КнП и включения контактора ВЛ (рис. 2.14) реле РПВ срабатывает от начального броска пускового тока. Оно открывает свой размыкающий контакт в цепи катушки контактора KB, а замыкающим контактом включает блокировочное реле РБ. Это реле замыкает свои контакты, становится на самопитание и подготавливает к последующему включению цепь катушки контактора КВ. Когда двигатель достигнет подсинхронной скорости, ток статора снизится настолько, что реле РПВ отпустит свой якорь. Это приведет к включению контактора КВ. Его контакты закоротят соответственно разрядное сопротивление Rв и катушку реле РПВ (рис. 2.13, в), и последнее не сработает от броска тока статора при вхождении двигателя в синхронизм.