Билет №12

Билет 12

1. Система Г-Д, регулирование скорости.

Система электропривода, в которой для питания цепи якоря двигателя постоянного тока используется отдельный электромашинный генератор, обеспечивающий возможность изменения ЭДС в широких пределах, называется системой генератор — двигатель или сокращенно Г — Д. Принципиальная схема системы Г — Д показана на рис. 2.1. Якорь двигателя Д, скорость которого необходимо регулировать, подключен непосредственно к зажимам якоря генератора Г. Последний приводится во вращение с помощью двигателя переменного тока ДГ, в качестве которого может быть "использован асинхронный или син­хронный двигатель.

Рис. 2.1.

Рис. 2.2.

Обмотки возбуждения двигателя и генератора получают питание от сети с неизменным напряжением U_В. В тех случаях, когда нет сети постоянного тока, для питания цепей возбуждения используется отдельный генератор-возбудитель В, который приводится во вращение двигателем ДГ основного генератора (рис. 2.2.). В ряде случаев обмотки возбуждения генератора и двигателя имеют отдельные источники питания.

Для э. д. с. генератора можно записать:

Из приведенного выражения следует, что для изменения Ег необходимо изменять поток возбуждения генератора Фг. Поток в свою очередь определяется намагничивающей силой f_bг, создаваемой обмоткой возбуждения генератора, а значит, и током в этой обмотке I_ВГ Таким образом, для изменения Ер необходимо осуществлять изменение I_ВГ. С целью регулирования Е_Г в широких пределах необходимо, чтобы в цепи обмотки возбуждения генератора было предусмотрено устройство, обеспечивающее изменение I_ВГ от нуля до номинального значения. Кроме того, обычно бывает необходимо изменять полярность ЭДС генератора, что позволяет осуществить реверс двигателя Д, не прибегая к переключениям в цепи якорей. В связи с этим предусматривается возможность изменения направления тока в ОВГ. На рис. 2.1. показана простейшая схема включения ОВГ, в которой с помощью потенциометра R_ПВГ осуществляется регулирование тока возбуждения генератора от I_ВГ = 0 до U_{ВГ.макс} = U_В/R_ОВГ, а для изменения направления I_ВГ служит реверсивный контактный мостик, состоящий из контакторов В и Н.

Т.о. для регулирования скорости в системе Г-Д необходимо изменять величину тока возбуждения генератора, изменяя тем самым напряжение на зажимах якоря двигателя при номинальном токе возбуждения двигателя (первая зона). Либо для регулирования скорости вверх от номинальной необходимо при номинальном напряжении на якоре двигателя понижать, с помощью R_ПВД (рис. 2.1.) понижать ток в обмотке возбуждения двигателя ОВД.

2. Система скалярного управления АД с обратной связью по скорости.

Увеличение диапазона регулирования по скорости АД возможно за счет применения в системах управления электроприводом отрицательной обратной связи по скорости. Функциональная схема подобной системы дана на рис. 6.4.

Здесь, к каналам обратных связей по току АД, используется канал отрицательной обратной связи по скорости. Он включает в себя тахогенератор BV, как датчик обратной связи, узел суммирования ₅ сигналов управления скоростью АД u_у и обратной отрицательной связи по скорости u_ос , регулятор абсолютного скольжения А4, блок ограничения АQ его выходного сигнала u_рс , а так же узел суммирования ₄ сигнала u_рс и результирующего сигнала u_у1 с выхода сумматора ₁.

По мере увеличения нагрузки на валу АД (моменты М₁, М₂ на рис. 6.5) за счет уменьшения скорости АД и, соответственно сигнала u_ос , увеличивается сигнал рассогласования _s = u_у - u_ос  _0.0 -   s_a , пропорциональный абсолютному скольжению двигателя.

Здесь: _0.0 - заданная скорость идеального холостого хода АД, соответствующая исходному сигналу управления u_у ;  - реальная скорость АД при заданной нагрузке на его валу. При _s  0 сигнал u_рс на выходе регулятора скольжения, суммируясь с сигналом u_у1 = u_у (при I₁  I_1max ), за счет интегральной составляющей передаточной функции регулятора А4 обеспечивает такое приращение сигнала управления u_f преобразователем частоты, при котором частота его выходного напряжения становится равной f_1.0 (1+s_a). Одновременно с изменением частоты за счет функционального преобразователя UF меняется по сравнению с начальным U_1.0 и выходное напряжение преобразователя U₁ (рис. 6.5, б). При этом скорость двигателя восстанавливается до заданного значения _0.0 , т. е. обеспечивается абсолютная жесткость механической характеристики АД (линия 1 на рис. 6.5, а). Для увеличения перегрузочной способности АД по моменту дополнительно к основному контуру стабилизации скорости может быть использован и канал положительной обратной связи по току статора (устройство А1 на рис. 6.4).

При превышении максимально допустимого тока статора АД (при I₁  I_1max и, соответственно, М  М _max), регулятор скольжения должен быть исключен из работы, например ограничением его выходного сигнала u_рс на уровне u_рс.max (рис. 6.5, в). При этом вступают в работу отрицательные обратные связи по току статора с регулятором А3, обеспечивая за счет одновременного уменьшения частоты и напряжения статора АД до их минимальных значений f_1min и U_1min ограничение момента АД при  = 0 на уровне М _max (линия 2 на рис. 6.5,а). При этом минимальная синхронная скорость двигателя _0.min будет соответствовать значениям f_1min и U_1min , а механическая характеристика линии 3 (рис. 6.5,а).

Устойчивость и динамические показатели качества регулирования скорости АД определяются выбором коэффициента пропорциональной и постоянной времени интегральной составляющих передаточных функций регуляторов А4 и А3.

3. Системы электропривода и системы управления, применяемые для электроприводов механизмов подъёма и получаемые механические характеристики.

Для крановых механизмов применяют электропривод переменного тока (асинхронный двигатель с фазным ротором) и привода постоянного тока.

Для крановых механизмов, не предъявляющих жестких требований в отношении качества регулирования скорости, широко применяется электропривод на переменном токе с асинхронным двигателем с фазным ротором.

В отличие от электропривода постоянного тока, электроприводы с асинхронными электродвигателями при обычной схеме включения не могут обеспечить устойчивой работ при малых скоростях спуска и не дают достаточного эффекта повышения скорости при подъеме и опускании легких грузов или пустого крюка.

Для кранов с большими скоростями подъема при повышенных требованиях в отношении плавности и точности остановки используются более рациональные системы управления с использованием режимов противовключения и однофазного торможения.

Указанные режимы реализуются в электроприводах с магнитными контроллерами серии ТСА и КС.

Типовые механические характеристики асинхронного двигателя управляемого по средством магнитного контроллера типа ТСА

Механические хар-ки электроприводов с магнитным контроллером типа ПС.

Главным достоинством электроприводов постоянного тока в применении к крановым механизмам является возможность работы на низких скоростях при подъеме легкого груза или пустого крюка, и возможность точной остановки на необходимой высоте.