- •Комплектные и интегрированные электроприводы
- •Следящий электропривод
- •Регулирование (ограничение) тока и момента двигателя постоянного тока с помощью нелинейной отрицательной обратной связи по току
- •Замкнутая схема электрического привода с двигателями постоянного тока с обратными связями по скорости и току
- •Замкнутые электроприводы с подчиненным регулированием координат
- •Замкнутая схема управления электроприводом но системе «источник тока - двигатель постоянного тока».
- •Замкнутая схема электрического привода с двигателями постоянного тока с обратными связями по скорости и току
- •Замкнутый эп с частотным управлением ад
- •Замкнутая схема импульсного регулирования скорости ад с помощью резистора в цепи ротора
- •12. Следящий эп постоянного тока релейного действия
Обзор существующих типов ЭП
ЗАМКНУТЫЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ДВИГАТЕЛЯМИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Характеристики разомкнутых ЭП, построенных по системе «преобразователь-двигатель» (П - Д), имеют относительно невысокую жесткость из-за влияния внутреннего сопротивления преобразователя. Для получения значительных диапазонов и высокой точности регулирования скорости требуются более жесткие характеристики, которые возможно обеспечить лишь в замкнутой системе П - Д. Кроме того, характеристики разомкнутой системы не обеспечивают точного регулирования (или ограничения) тока и момента, что также требует перехода к замкнутой системе П - Д. Рассмотрим принципы построения и действия замкнутых схем регулирования скорости, тока, момента и положения двигателя с использованием различных обратных связей.
Замкнутые ЭП с двигателями переменного тока до недавнего времени применялись относительно редко. В последние годы в связи с появлением разнообразных средств управления, и в первую очередь полупроводниковых силовых преобразователей, регулируемый ЭП переменного тока начал быстро развиваться. Рассмотрим некоторые примеры выполнения таких ЭП.
Комплектные и интегрированные электроприводы
Прогрессивным явлением при создании средств управления и автоматизации технологических процессов являются разработка и выпуск комплектных ЭП (КЭП) постоянного и переменного тока. Комплектным является регулируемый ЭП, поставляемый заказчику вместе со всеми его функциональными элементами (см. рис.1), согласованными по всем своим характеристикам и параметрам уже на стадиях проектирования, конструирования и изготовления.
КЭП находят все более широкое применение во многих отраслях промышленности - станкостроительной, металлургической, машиностроительной и др. Их быстрое распространение определяется более низкой трудоемкостью при разработке и изготовлении, сокращением времени на электромонтажные и наладочные работы, удобством в эксплуатации.
КЭП различаются по напряжению питающей сети, числу двигателей (одно-, двух- или многодвигательные), виду и номинальным параметрам силового преобразователя, наличию или отсутствию реверса двигателя, виду основной регулируемой координаты (ЭП с регулируемыми скоростью, положением, натяжением, мощностью), диапазону и направлению регулирования скорости (однозонные и двухзонные), составу аппаратуры силовой цепи (с линейным контактором или без него), наличию или отсутствию торможения, способу связи с питающей сетью (связь через трансформатор, реактор или без них).
Комплектный ЭП постоянного тока характеризуется наиболее широкой номенклатурой. В его состав входят ДПТ с тахогенератором и (или) датчиком положения, тиристорные преобразователи для питания обмоток возбуждения и якоря ДПТ, силовой трансформатор или реактор, сглаживающий реактор, коммутационная и защитная аппаратура (автоматические выключатели, линейные контакторы, рубильники), устройство динамического торможения (при необходимости), схема управления ЭП, блоки питания обмотки возбуждения тахогенератора и электромагнитного тормоза, шкаф высоковольтного ввода (при необходимости), а также комплект аппаратов, приборов и устройств для управления и кош роля состояния ЭП.
Датчики технологических параметров рабочих машин и механизмов, а также управляющие и сигнальные устройства, монтируемые на пультах управления, ввиду их специфичности в комплект поставки обычно не входят.
Электротехнической промышленностью выпускается несколько серий КЭП постоянного тока.
Комплектные тиристорные электроприводы серии КТЭУ обладают широким спектром функциональных возможностей. Они выпускаются в однодвигательном и многодвигательном вариантах реверсивного и нереверсивного исполнения как с динамическим торможением, так и без него. КТЭУ мощностью до 2 000 кВт обеспечивают регулирование скорости, положения, ЭДС, мощности и натяжения, а КТЭУ, рассчитанные на мощности до 12 000 кВт, - только регулирование скорости и мощности. На основе этой серии реализуются ЭП со специальными характеристиками.
Серии ЭКТ и КТЭ мощностью соответственно до 2 000 и 1 000 кВт имеют примерно те же функциональные возможности, что и серия КТЭУ, и отличаются только набором и исполнением отдельных блоков. Они могут применяться в различных ЭП, требующих регулирования скорости, положения и натяжения.
Большая группа комплектных ЭП разработана и широко применяется для механизмов станков, роботов, манипуляторов и ряда других подобных рабочих машин и механизмов. К их числу относятся серии ЭТУ 3601, ЭТЗ, ЭТ6, ЭТРП, ЭПУ1, ЭПУ2, ПРП, ЭШИР-1. В этих КЭП применяются высокомоментные двигатели типов ПБСТ, ПГТ, 2П, ПБВ, ДК1, обеспечивающие высокие динамические показатели их работы. Эти двигатели имеют встроенные тахогенераторы, с помощью которых реализуется обратная связь по скорости. В состав этих КЭП входят также силовой преобразователь, устройство управления, автоматический выключатель, трансформатор питания, сглаживающий реактор, аппараты защиты и сигнализации. Некоторые из них (ЭТУ 3601, ЭТЗ) имеют также блоки связи с системами числового программного управления (ЧПУ) станков.
Большинство указанных КЭП имеют силовые тиристорные преобразователи, построенные по однофазным или трехфазным, мостовым и нулевым, нереверсивным и реверсивным схемам. В сериях ПРП и ЭШИР-1 используется транзисторный преобразователь с ши-ротно-импульсной модуляцией напряжения (ШИМ).
Схемы управления большинства станочных КЭП построены по принципам подчиненного регулирования координат с П и ПИ регуляторами тока и скорости, что обеспечивает большие диапазоны регулирования скорости. В КЭП для главных движений станка (ЭТЗ, ЭТРП, ЭПУ1) предусматривается управление током возбуждения двигателя с помощью тиристорных преобразователей (возбудителей), чем достигается увеличение диапазона регулирования скорости. Мощность станочных КЭП составляет единицы и десятки киловатт.
Комплектный электропривод переменного тока пока имеет более узкую номенклатуру. В качестве примера следует назвать рассмотренный выше серийный ЭП серий ЭКТ и ЭКТ2, выпускаемый на мощности от 19 до 66 кВА.
Еще одним примером КЭП переменного тока может служить серия «Размер 2М», применяющаяся в станках с ЧПУ. Этот КЭП предусматривает частотно-токовое управление АД.
Интегрированный ЭП. В последние годы для некоторых станков и специальных механизмов стали разрабатываться и применяться ЭП с объединением в единую конструкцию нескольких компонент -двигателя, механической передачи, датчиков координат, а в некоторых случаях и силового преобразователя. Такой электромеханический модуль, называемый иногда мехатронным, позволяет в ряде случаев получать более высокие технико-экономические показатели работы ЭП и технологического оборудования.