Билет №43

Б И Л Е Т № 43

1. Законы частотного регулирования скорости асинхронных электроприводов.

Применение частотного регулирования скорости значительно расширяет возможности использования асинхронных электроприводов в различных отраслях промышленности. В первую очередь это относится к установкам, где производится одновременное изменение скорости нескольких асинхронных двигателей, приводящих в движение, например, группы текстильных машин, конвейеров, рольгангов и т. п. Используется частотный принцип регулирования скорости асинхронных двигателей и в индивидуальных установках, особенно в тех случаях, когда необходимо получить от механизма высокие угловые скорости, например, для центрифуг, шлифовальных станков и т. д. Питание асинхронных двигателей осуществляется при этом не от общей сети, а от преобразователя; частоты ПЧ, показанного на рис. 6-1, энергия к которому подводится от сети постоянной частоты f1c и напряжения U1c На выходе преобразователя, как правило, меняется не только частота f1, но и напряжение U1. Для преобразования частоты могут быть использованы электромашинные или полупроводниковые устройства, разли­чающиеся по принципу действия и конструкции.

Законы частотного управления

1. U/f = const

2. Eвн/f = const

3. C параметрической компенсацией падения сопротивления статора

2. Позиционная САР. Малые и средние перемещения.

В соответствии с принципами подчиненного регулирования, объект содержит три последовательных звена. В соответствии с этим САР трехконтурная..

Упрощенная структурная схема трехконтурной САР:

Здесь задатчик интенсивности (ЗИ) ограничивает или на допустимом уровне. Возможны варианты без ЗИ.

1. Построение контуров тока и скорости.

1. Контур регулирования тока.

;

.

2. Контур регулирования скорости.

П регулятор (пропорциональный).

При наличии нагрузки, имеется статическая ошибка , которая определяет статическую ошибку положения или перемещения. Если , то используют пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор скорости (или пропорционально-дифференциальный).

;

;

2. Построение контура регулирования положения.

Основные требования САР положения: максимальное быстродействие, отсутствие перерегулирования в положениях. Эти требования для всех возможных режимов работы, при использовании линейного пропорционального регулятора положения могут не выполняться.

если все линейны.

Различают следующие режимы работы позиционных САР:

1. Режим малых перемещений. В нем система линейна, то есть не проявляется ни одно из ограничений.

2. Режим средних перемещений. В этом случае ЗИ ограничивает на допустимом уровне .

Если нет ЗИ, то осуществляется работа под отсечку, то есть ограничен допустимый ток. При работе с ЗИ так же возможна работа под отсечку. Скорость не доходит до

3. Режим больших перемещений. Скорость доходит до , то есть , которую определяет блок ограничения. Здесь проявляются и другие ограничения и тока.

Режим средних перемещений:

Для качественной отработки средних перемещений необходимо, чтобы торможение происходило с постоянным ускорением.

Если рассматривать торможение, то для любого момента торможения с заданными начальными условиями можно записать:

Средние перемещения: Угловые перемещения:

Режим малых перемещений:

Система разомкнута, ЗИ — в режиме слежения

С П-РС

, — токовый контур.

Основным из требований САР – отсутствие перерегулирования по положению.

Поэтому передаточная функция РП

, при этом

, с ПИ-РС

3. Факторы, влияющие на точности остановки лифтов и подъёмников. Схемы точного останова.

1. Загруженность агрегата

2. Тормозной момент привода

3. Исходная скорость

4. Разброс времени срабатывания релейно-контакторной аппаратуры.

Повысить точность остановки можно двумя способами:

Введением режима пониженной скорости при подходе заданной точке

Введением дополнительного контура регулирования положения.

5. Точность останова, ошибка определяется:

, где

V₀ – начальная скорость торможения

F₀ – тормозное усилие, развиваемое ЭП

m₀ – средняя масса движущихся частей

t₀ – среднее время срабатывания аппаратуры, приводящей ЭП в режим торможения.

∆ – отклонение соответствующих величин.

Наибольше влияет на отклонение точности остановки начальная скорость (ее необходимо снизить) => во всех лифтах и подъемниках есть узлы понижения скорости, при приближении кабины к заданной этажной площадке.

Повышение требований к точности остановки подъемно-транспортных механизмов, с одной стороны, и совершенствование техники управления электроприводами - с другой, привели к широкому использованию при цикловой автоматизации систем автоматического регулирования положения рабочего органа механизма по отклонению от уровня точной остановки. При этом процесс точной остановки протекает в два этапа: на первом этапе происходит замедление электропривода от рабочей скорости до пониженной, а на втором этапе рабочий орган механизма входит в зону автоматического контроля положения и система регулирования устанавливает его в заданную позицию с требуемой точностью. Если разгрузочно-погрузочные операции производятся без наложения механического тормоза, электропривод под действием системы регулирования положения непрерывно компенсирует возмущения, обусловленные упругостью подъемного каната, и удерживает рабочий орган в зоне остановки с требуемой точностью. Устройства для автоматического выравнивания, воздействующие на привод подъемной лебедки или механизма передвижения, в настоящее время используются для повышения точности остановки и в тех случаях, когда после выравнивания должен накладываться механический тормоз.

Схема расстановки датчиков контроля положения приведена на рис. 4-4, а. Индуктивные датчики точной остановки ДТВ и ДТН. расположенные на кабине подъемника, у уровня точной остановки замы каются скобой ЗС. При этом сигналы на выходе ДТВ и ДТН имеют наименьшее значение и равны друг другу. При опускании кабины вниз на расстояние l магнитопровод датчика ДТВ размыкается и на его вы ходе сигнал максимален. При подъеме на расстояние l соответственно максимален сигнал на выходе датчика ДТН.

Датчики ДТВ и ДТН могут быть использованы для управления релейной системой контроля положения либо включены в непрерывную дифференциальную схему контроля положения, дающую зависящий от положения кабины сигнал u_к.п=f(∆S), воздействующий на систему автоматического регулирования положения по отклонению от уровня точной остановки.

В релейной системе (рис. 4-4. 6) на выход датчиков ДТВ и ДТН подключаются реле РТВ и РТН, которые в режиме выравнивания непосредственно управляют реверсивными контакторами KB и КН. Если кабина находится ниже уровня этажа, то включен контактор В и осуществляется подъем кабины со скоростью v_п до точки, в которой напряжение на выходе датчика ДТВ, уменьшаясь, станет равным напряжению отпадания реле РТВ. Реле РТB отпадает и отключает контактор KB, накладывается механический тормоз.

В процессе торможение кабина может достигнуть точки выше уровня этажа, в которой напряжение на выходе датчика ДТН, увеличиваясь, становится равным напряжению срабатывания реле РТН. Реле

РТН, срабатывая, включает контактор КН, и после остановки происходит пуск при вода в противоположном на правлении. Двигаясь вниз, кабина проходит положение, в котором отпадает реле РТН и контактор КН. Далее процесс выравнивания протекает аналогично изложенному выше до тех пор. пока начальная скорость в момент отключения KB (КН) не станет до статочно малой. При этом кабина остановится, не дойдя до точки срабатывания реле

РТН (РТВ), и процесс выравнивания закончится. Очевидно, расстояние между точками срабатывания реле РТВ и РТН 2l_ср должно быть связано с допустимой неточностью остановки соотношением 2l_ср=2∆S_доп.

Таким образом, процесс выравнивания сопровождается затухающими колебаниями, а при определенных условиях за счет влияния времени срабатывания аппаратуры может быть и неустойчивым. Более детальный анализ рассматриваемою процесса показывает, что удовлетворительное затухание колебаний обеспечивается выбором такой средней начальной скорости v_п0, при которой за время торможения скорость успевает снизиться до конечной скорости v_п.к=(0,2 - 0,3)v_п0. При этом с некоторым приближением можно записать:

v_п0t₀ + 0,91

Решая полученное уравнение относительно скорости, получаем:

Сравнивая (4-7) и (4-9). можно заключить, что при применении рас смотренной релейной системы регулирования положения требуемый диапазон регулирования скорости остается примерно тем же, что и в разомкнутой системе.

Вариант схемы, позволяющей получить на выходе непрерывный сигнал u_к.п=f(∆S), представлен на рис. 4-5, а. Здесь напряжение u_к.п= u_d1-u_d2, где u_d1 и u_d2 напряжения на выходе выпрямителей B1 и В2, соответственно зависящие от индуктивного сопротивления датчиков ДТВ и ДТН Характеристики схемы приведены на рис. 4-5. б.

В системе непрерывного действия теоретически можно получить любую требуемую точность остановки. Если обозначить статический коэффициент усиления системы выравнивания -k_в.ст = М/u_к.п, а максимальный сигнал на выходе схемы контроля положения U_{к.п. max}, то можно установить взаимосвязь между допустимой неточностью

остановки и коэффициентом усиления k_в.ст при заданной ширине зоны 2l, в пределах которой u_к.п изменяется от + U_{к.п. max} до - U_{к.п. max} (см. рис. 4-5, б). полагая∆S_доп.<l:

k_в.ст = М_ст.maxl/U_{к.п. max}∆S_доп.

В процессе выравнивания динамический момент электропривода непрерывно изменяется, то возрастая от нуля до наибольшего значения, то вновь уменьшаясь до нуля. Если принять среднее ускорение при замедлении и разгоне а зоне выравнивания равным (0,2 — 0,3)а_доп. то из условия ограничения колебаний можно получить ориентировочное соотношение для определения требуемой средней остановочной скорости

Например, если для скоростного лифта v_p = 3,5 м/с, l=0,02 м. а_доп.=2 м/с², то требуемая остановочная скорость должна выбираться из условия v_п.0 < 0,18 — 0,2 м/с. При проектировании таких лифтов обычно принимают v_п.0 = 0,15 - 0,2 м/с.

При использовании типовой трехконтурной структуры позиционно го электропривода, рассматриваемой в § 4-5, требуемая остановочная скорость может быть значительно повышена за счет применения регулятора положения с параболической характеристикой [4].