Загальні положення. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

ЖИТОМИРСЬКИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ

В.С. Конишев

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

Системи автоматизованого електроприводу з двигунами постійного струму

Житомир

2013р.

1 Загальні принципи регулювання електроприводу

Загальні положення

Регульований електропривод є сьогодні основним видом автоматизованого електроприводу. Застосування регульованого електроприводу у складі технологічних машин і агрегатів зазвичай пов'язане з однією з наступних обставин:

· необхідністю оперативного управління ходом технологічного процесу (електроприводи вантажопідйомних кранів, екскаваторів, реверсивних прокатних станів і інших машин);

· необхідністю встановлювати і точно витримувати технологічний режим (електроприводи станів безперервного плющення, папероробних машин, обробних агрегатів текстильної промисловості та ін.);

· необхідністю коригування технологічного процесу (електроприводи живильників, дозаторів та ін.);

· автоматичним управлінням режимом обробки матеріалу (електроприводи верстатів з ЧПУ та ін.);

· прагнення оптимізувати технологічний процес за витратами електроенергії (електроприводи насосів, вентиляторів, компресорів).

Приведений перелік обставин, що обумовлюють необхідність або доцільність застосування регульованого електроприводу, може бути розширений і доповнений.

У міру розвитку робочих машин і механізмів, застосування високих технологій необхідність в регульованих електроприводах істотно зросла, і автоматизований регульований електропривод складає енергетичну і кібернетичну (з точки зору управління) основу більшості робочих машин і агрегатів в усіх технологічних областях.

Автоматизований електропривод виконує дві технологічні функції:

· перетворення електричної енергії в механічну, необхідну для здійснення цього технологічного процесу;

· управління технологічним процесом, причому з певною мірою оптимізації цього процесу по ряду критеріїв, таких як: забезпечення максимальної продуктивності, точності і якості обробки, мінімальної витрати енергії і тому подібне; конкретні завдання управління різноманітні і визначаються характером технологічного процесу.

Друга функція автоматизованого електроприводу цілком пов'язана з необхідністю регулювання параметрів руху електроприводу (швидкості, моменту, положення робочого органу). Виконання цієї функції можливе тільки за допомогою використання регульованого електроприводу. Використання для цілей регулювання механічних або гідравлічних засобів (варіатори, коробки передач, гідромуфти та ін.) сьогодні являється технічно і економічно невиправданим.

Під регульованим електроприводом розуміється електропривод, що забезпечує плавне з необхідною точністю регулювання швидкості (чи моменту) в заданому діапазоні. Проте цим вимоги до регульованого електроприводу не обмежуються. Система управління регульованого електроприводу повинна забезпечувати також заданий характер перехідних процесів при зміні швидкості, моменту або інших параметрів електроприводу.

Оскільки за своїми електромеханічними властивостями електродвигуни у звичайних схемах включення не можуть забезпечити регулювання параметрів руху електроприводу з потрібною якістю, для створення регульованого електроприводу доводиться перетворювати електричну енергію, що підводиться до (або відводиться від) двигуна. Перетворення електричної енергії здійснюється за допомогою напівпровідникових перетворювачів.

Регулюючи параметри перетвореної електричної енергії (частоту, напругу, форму і тривалість імпульсів та ін.) вдається отримати потрібні для регульованого приводу механічні і динамічні характеристики. Для управління параметрами (напруга, частота та ін.) напівпровідникових перетворювачів, що входять до складу регульованого електроприводу, служать внутрішні контури автоматичного регулювання: це регулятори струму, ЕРС, струму збудження та ін. У цьому сенсі регульований електропривод завжди є автоматизованим, оскільки містить засоби автоматичного управління, які формують характеристики електроприводу.

Зовнішні контури регулювання визначають параметри руху електроприводу: швидкість або положення робочого органу. Зазвичай ці контури регулювання є замкнутими, тобто мають негативний зворотний зв'язок по параметру регулювання і відповідний регулятор.

Рис. 1.1 Типова схема замкнутого контуру регулювання швидкості.

- швидкість

- напруга завдання

- напруга зворотного зв’язку

- напруга неузгодженості

- регулююча дія

- передавальна функція регулятору

- передавальна функція електроприводу

- передавальна функція ланки зворотного зв’язку

Завдання швидкості може формуватися вручну - машиністом екскаватора, кранівником, оператором та ін., або автоматично - від системи числового програмного управління (системи ЧПУ) в приводі верстатів, від технологічних регуляторів або ЕОМ верхнього рівня автоматизації.

Передавальна функція регулятору швидкості вибирається такою, щоб забезпечити необхідну якість регулювання за статичними (діапазон, точність) і за динамічними показниками (швидкодія, перерегулювання, коливання тощо).

Двигуни, напівпровідникові перетворювачі електричної енергії, датчики і пристрої автоматичного регулювання параметрів електроприводу у своїй сукупності створюють систему регульованого електроприводу. Ці системи розрізняються, передусім, за видом приводного електродвигуна, а також за видом використовуваних напівпровідникових перетворювачів електричної енергії, що живлять двигун.

Регулювання швидкості - це примусова (засобами управління) зміна швидкості, виходячи з вимог технологічного процесу. Таке регулювання здійснюється при подачі на вхід системи регулювання дії, що управляє. Проте регулювання швидкості може здійснюватися і при незмінній дії, що управляє, коли завдання регулювання полягає в стабілізації швидкості при появі обурюючих дій, наприклад при зміні навантаження, що прикладається до валу електродвигуна.