Замкнутые системы управления электроприводами. Разомкнутые системы электропривода


Разомкнутая система - электропривод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Разомкнутая система - электропривод

Cтраница 1

Разомкнутые системы электропривода с индивидуальным вентильным преобразователем имеют обычно статический перепад скорости Дшс ( 10 - f - 20) % от мпон, что значительно бол ше требуемых показателей, и в связи с этим такие системы не нашли широкого распространения. Для повышения жесткости механических характеристик применяют замкнутые системы регулирования в основном с отрицательной обратной связью по скорости.  [2]

В разомкнутых системах электропривода автоматизация процесса пуска наиболее просто осуществляется для асинхронных короткозамкнутых двигателей, поскольку здесь управление пуском сводится, как правило, к прямому включению двигателя на полное напряжение сети. Для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с контактными кольцами в процессе пуска необходимо постепенно выключать ступени пускового сопротивления, что может производиться автоматически при помощи контакторов ускорения. Мощные синхронные и короткозамкнутые асинхронные двигатели иногда пускаются при пониженном напряжении с последующим переключением на полное напряжение.  [4]

В отличие от разомкнутых систем электропривода ШИП-двигатель, где нормальная работа преобразователя невозможна в случае питания от выпрямителя при переходе машины в генераторный режим [28], в системах, замкнутых по скорости, питаемых от выпрямителей, машина может работать во втором квадранте механических характеристик. Наличие вентилей в цепи питания в этом случае не оказывает существенного влияния на форму механических характеристик системы, так как при со о 3 происходит реверс входного сигнала, что приводит к переключениям управляющих напряжений на базах силовых транзисторов. При этом напряжение на якоре в реверсивных системах изменяет свой знак или, в нереверсивных системах, цепь якоря закорачивается.  [5]

Названные недостатки характерны для разомкнутых систем электропривода, которые не способны ослабить влияние действующих на электропривод возмущений, и являются своеобразной платой за простоту принимаемых технических решений.  [7]

В качестве исходного ( эталонного) варианта примем разомкнутую систему электропривода, рассмотрим в ней физику процессов и вид частотных характеристик.  [9]

Система Г - Д в том виде, как она изображена на схеме рис. IV.1, относится к разомкнутым системам электропривода.  [10]

Системы преобразователь - двигатель ( П - Д) с обратными связями имеют большую гибкость в управлении, чем разомкнутые системы электропривода. Применение обратных связей позволяет в системах П - Д не только получить жесткие механические характеристики двигателя, но и дает возможность обеспечить желаемое качество переходных процессов при пуске, торможении или реверсировании двигателей.  [11]

Влияние обратных связей на характер переходных процессов прн возмущающем воздействии ло нагрузхе оценивается, как и при управляющем воздействии, по отношению к разомкнутой системе электропривода при безынерционных усилителе и преобразователе.  [12]

Регулировать угловую скорость вращения асинхронного двигателя можно, изменяя напряжение на его статоре. Правда, в разомкнутой системе электропривода эффективность такого регулирования очень мала из-за крайне незначительного диапазона устойчивых скоростей вращения двигателя. В замкнутой же системе благодаря введению внешней отрицательной обратной связи по скорости удается получить механические характеристики с устойчивыми скоростями вращения во всем первом квадранте. В этом случае в цепь статора асинхронного короткозамкнутого двигателя включается тири-сторный преобразователь напряжения ТПН UZ, при этом ста-торная обмотка каждой фазы двигателя подключается к питающей сети переменного тока через два встречно-параллельных тиристора ( рис. 5.42), изменяя угол управления которых, можно регулировать напряжение на статоре.  [13]

Для систем, в которых жесткость с12 определяется жесткостью передач, первый случай чаще всего имеет место при большом приведенном моменте инерции механизма. При этом влияние индуктивности якорной цепи на демпфирование механических колебаний разомкнутой системой электропривода обычно невелико, поэтому соответствующим выбором модуля жесткости механической характеристики можно обеспечить условия, при которых механическую часть системы можно представить колебательным звеном со средним и даже высоким коэффициентом демпфирования.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Замкнутые системы управления электроприводами.

ЛЕКЦИЯ 5

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

5.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

 

Основной характеристикой регулируемого электропривода является диапазон регулирования скорости – отношение максимальной скорости привода к минимальной .

В электроприводах подачи диапазон регулирования достигает значения 10 000 и более (в приводе главного движения он около 1000).

Диапазон регулирования скорости привода ограничен сверху и снизу. Верхний предел регулирования скорости определяется механической прочностью элементов привода, процессами тепловыделения, работоспособностью подшипников. В приводе постоянного тока существенно сказываются коммутационные ограничения.

.Нижняя скорость привода определяется главным образом устойчивостью вращения при колебаниях момента нагрузки и внутренних возмущениях (изменениях параметров). Момент сил сопротивления вызывает снижение скорости привода на величину, зависящую от жесткости механической характеристики:

.

Относительное снижение скорости привода под нагрузкой называют статической ошибкой или статизмом привода

.

Чем выше жесткость механической характеристики, тем меньше статизм привода. Из последней формулы видно, что статическая ошибка связана со значением скорости холостого хода . Если в процессе регулирования происходит уменьшение скорости холостого хода, то статизм привода увеличивается. Это обстоятельство является органическим недостатком регулируемого электропривода, ограничивающим диапазон регулирования.

Если регулирование происходит вниз от номинальной скорости при номинальном моменте, то

, (14.1)

т.е. при заданной максимально допустимой статической ошибке привода диапазон регулирования полностью зависит от жесткости механических характеристик.

Уравнение механической характеристики ЭД имеет вид

,

где модуль жесткости механической характеристики.

Допустимая нагрузка ЭД постоянного тока с независимым возбуждением определяется номинальным током Iном якоря. Допустимое значение момента ЭД зависит от магнитного потока и тока якоря Мдоп = kФIном.

Если регулирование производится за счет изменения напряжения на якоре, то магнитный поток остается неизменным и при любой скорости момент также постоянен Мдоп = const; Iном = const.

Это регулирование с постоянным моментом, при котором мощность изменяется пропорционально скорости Р = МQ.

Регулирование с постоянным моментом осуществляется вниз от номинальной скорости, так как в длительном режиме работы напряжение на якоре можно только уменьшать по сравнению с номинальным.

Краткой характеристикой динамических свойств привода является среднее значение ускорения в переходный период. Его определяют по аналогии с апериодическим переходным процессом, характерным для звена первого порядка. Приращение скорости и времени выбирают на начальном участке переходной характеристики, близком к линейному. При этом считают

,

где – время, за которое привод разгоняется до скорости, равной 0,63, что соответствует времени, равному одной постоянной времени для линейного динамического звена первого порядка.

Рассмотрим структуру регулируемого электропривода (рис. 14.2).

 

Рис. 14.2. Обобщенная структурная схема регулируемого электропривода

 

Для разомкнутой системы электропривода

,

где W1 и W2 – передаточные функции привода по управляющему воздействию и возмущению.

В статическом режиме при р = 0 получим

,

где К1 и К2 – статические коэффициенты преобразования.

Таким образом, диапазон регулирования разомкнутой системы привода

(14.2)

Введем в систему электропривода отрицательную обратную связь по скорости (показана пунктиром на рис. 14.3), тогда уравнение статического режима

,

где Кос – коэффициент преобразования цепи обратной связи по скорости.

Определим диапазон регулирования замкнутого привода

, (14.4)

Поскольку , можно считать, что диапазон регулирования скорости увеличивается в К раз. Обратная связь по скорости является наиболее эффективным средством увеличения диапазона регулирования. Для этого достаточно увеличивать общий коэффициент преобразования (усиления) системы. Однако существуют ограничения – при больших значениях К система может потерять устойчивость. Отрицательная обратная связь по скорости оказывает на привод стабилизирующее действие. При этом уменьшаются статическая ошибка и коэффициент неравномерности вращения.

 

studfiles.net

Построение замкнутых систем управления электроприводами

Как правило, двухкомплектные тиристорные преобразователи управляются замкнутыми системами управления. Принцип использования замкнутых систем управления применим и к частотным электроприводам. Более детально рассмотрим принцип работы замкнутой системы управления на примере двухкомплектного тиристорного преобразователя, предназначенного для питания электродвигателя постоянного напряжения.

Ограничение тока

Якорная цепь машин постоянного напряжения, как правило, имеют очень малое сопротивление, что делает необходимой установку в цепь управления якоря различных токоограничивающих звеньев.  На рисунке ниже показаны два основных способа ограничения тока:

sposoby-ogranicheniya-toka-v-zamknutyx-sistemax-upravleniya-elektroprivodami

 Внутренний контур регулирования тока

В системах автоматического регулирования, имеющих внутренний контур регулирования тока (Iя), задающим сигналом для контура Iя будет сигнал рассогласования по скорости. Ограничения тока якоря машины будет обуславливаться максимально допустимым значением Iя для конкретной машины и не будет зависеть от величины сигнала рассогласования по скорости. Проще говоря, максимальное значение Iя никогда не будет превышено в не зависимости от величины сигнала от регулятора скорости. В такой системе контур регулирования тока будет подчинен контуру регулирования скорости, поэтому такие системы часто называют системами подчиненного регулирования (СПР). При этом контур регулирования Iя будет функционировать постоянно и обеспечивать целый ряд преимуществ, таких как: линейность характеристики вход/выход преобразователя, его быстродействие, а также ограничивать помехи питающей сети.

Внешний контур регулирования тока

В системах автоматического регулирования, имеющих внешний контур регулирования тока (Iя), сигнал обратной связи по Iя проходит через токоограничивающий усилитель, где его значение сравнивается с максимально допустимым для электрической машины, после чего сигнал поступает на вход регулятора скорости. В случае, если значение Iя не превышает заданного, уровень выходного сигнала токоограничивающего усилителя будет равным нулю и работать будет только контур регулирования скорости. Если же значение Iя электродвигателя превысит максимально допустимое значение, на выходе токоограничивающего усилителя появится сигнал, который будет подавлять сигнал управления по скорости и обеспечивать режим управления с постоянным током машины. В такой системе присутствует лишь один постоянно работающий контур регулирования – контур скорости, что делает такую систему проще с точки зрения расчетов и проектирования, но лишает преимуществ, присущих рассмотренной выше двухконтурной системе.

Количество блоков управления

Двухкомплектный тиристорный преобразователь может потребовать два отдельных блока управления – отдельный блок на каждый комплект вентилей. Однако, в случае использования раздельного управления в работе будет только один комплект вентилей. Поэтому для данного случая может использоваться один блок управления.

Выбор принципа построения системы управления

Чтобы обеспечить плавный реверс тока в двухкомплектном тиристорном преобразователе в момент переключения комплектов выходное напряжение на зажимах электрической машины и выходное напряжение тиристорного преобразователя должны быть равны. Для того чтобы добиться этого используют следующие методы:

  • Обратная связь по напряжению электрической машины;
  • Сдвиг фазы управляющих импульсов;

Для реализации рекуперативного торможения, а также для непрерывного регулирования скорости в прямом и обратном направлениях необходимы замкнутые системы автоматического регулирования. Выбор принципов управления замкнутыми системами двухкомплектных тиристорных электроприводов напрямую зависит от требований, предъявляемых к электроприводу. Например, проектировщик может выбрать два блока управления, обратную связь по напряжению и применить внешний контур регулирования тока, или же, один блок управления комплектами, сдвиг фазы управляющих импульсов, внутренний контур регулирования тока.

elenergi.ru

14.2. Обратные связи и их назначение

ватели электрической энергии постоянного и переменного тока. В зависимости от назначения и технических требований, предъявляемых к электроприводу, различают два типа построения систем регулирования:

Разомкнутой системой регулирования электропривода называется система, в которой отсутствует обратная связь по выходной регулируемой координате. Функциональная схема разомкнутой системы электропривода приведена на рис.14.1. В такой системе фактическое значение регулируемой координатыY существенно зависит от возмущений f, действующих на узлы системы и рабочий орган, так как сигнал управления U=Хз не зависит от отклонения регулируемой координаты от заданного значения.

Рис.14.1. Функциональная схема разомкнутой системы управления электроприводом

Рис.14.2. Функциональная схема замкнутой системы управления электроприводом

Замкнутой системой регулируемого электропривода называется система, в которой имеется обратная связь по выходной координате. Функциональная схема такой системы приведена на рис.14.2. На рис.14.1, 14.2, 14.3 приняты следующие обозначения: П – управляемый преобразователь, М – двигатель, Ред – редуктор, РО – рабочий орган, Рег – регулятор, ИПУ – информационно-преобразовательное устройство, fМс – возмущения по моменту сопротивления на валу двигателя, fUc – возмущение по напряжению питающей сети, fUв – возмущения по цепи возбуждения, fT –возмущение по температуре.

В замкнутой системе регулирования сигнал управления U формируется из сигнала задания Хз и сигнала обратной связи Z, несущего информацию о фактическом значении регулируемого параметра У, которое зависит от возмущений, действующих на узлы системы и рабочий орган электропривода. В результате введения обратной связи ошибка регулирования уменьшается до допустимого значения. Сигнал управления U системы электропривода с обратной связью представляет собой отклонение (ошибку) регулирования относительно сигнала задания Хз. При этом ни одно из возмущений не измеряется, а их влияние на регулируемый параметр воспринимается системой по каналу обратной связи. Следовательно, в системах с отрицательной обратной связью по выходному параметру реализуется управление по отклонению.

Обратная связь представляет собой канал передачи и преобразования информации с выхода системы регулирования или ее узлов на вход с целью формирования результирующего сигнала управления.

Уравнение сигнала управления U=Хз±Z. В зависимости от знака сигнала Z обратная связь бывает положительной или отрицательной. Если сигнал обратной связи Z суммируется с сигналом задания Хз, то обратная связь называется положительной. Если сигнал обратной связи Z вычитается из сигнала Хз, то обратная связь называется отрицательной. По характеру действия обратные связи подразделяются на жесткие, гибкие и нелинейные обратные связи с зоной нечувствительности, которые иначе называются связями с отсечкой. Назначение и принцип действия наиболее часто применяемой в технике электропривода жесткой отрицательной обратной связи по скорости рассмотрено в гл.5.

Если обратная связь действует только во время переходных процессов, то такая обратная связь называется гибкой. Если обратная связь начинает действовать только с определенного уровня регулируемого параметра У, то такая обратная вязь называется задержанной или обратной связью с отсечкой. Жесткие обратные связи и обратные связи с отсечкой используются, в первую очередь, для формирования статических характеристик электропривода. Кроме того, жесткие и особенно гибкие обратные связи применяются для обеспечения устойчивости системы регулирования и получения желаемых динамических показателей, характеризующих протекание переходных процессов при воздействии на систему сигналов задания Хз и возмущения f.

14.3. Классификация замкнутых систем регулирования

Замкнутые системы электропривода классифицируются по следующим признакам: по принципу действия, по выходной регулируемой координате или по выполняемым функциям.

Классификация по принципу действия

По принципу действия системы регулирования автоматизированные электроприводы классифицируются следующим образом.

  1. Системы электропривода с непрерывным управлением.

  2. Системы электропривода с релейным управлением.

  3. Системы электропривода с импульсным управлением.

  4. Системы электропривода с цифровым (например, микропроцессорным) управлением.

Системы электропривода с непрерывным управлением. Это такие системы, в которых каждый из переменных параметров (координат) непрерывно изменяется во времени или остается постоянным. Функциональная схема такой системы соответствует рис.14.2.

Системы электропривода с релейным управлением – системы, у которых в прямом канале регулирования на входе электродвигателя имеется силовой релейный элемент с двумя устойчивыми состояниями:

Uвых=+Uп, если Uвх>0,

Uвых=0(или-Uп), если Uвх<0,

где: Uп – напряжение питания электродвигателя.

Его регулировочная характеристика приведена на рис.14.3.

Функциональная схема замкнутой системы электропривода с релейным управлением приведена на рис.14.4.

Рис.14.3. Регулировочная характеристика идеального реле

а – однополярное

б – двуполярное реле

Рис.14.4. Функциональная схема замкнутой системы электропривода с релейным управлением

Системы электропривода с импульсным управлением – системы, в составе которых в прямой цепи регулирования имеется импульсный элемент, преобразующий непрерывный сигнал в непрерывную последовательность импульсов с определенными характеристиками. Наиболее распространены два типа импульсных преобразователей:

- амплитудно-импульсный модулятор (АИМ), формирующий последовательность импульсов с переменной амплитудой и с постоянными периодом и длительностью;

- широтно-импульсный модулятор (ШИМ), который формирует последовательность импульсов с переменной длительностью и с постоянными периодом и амплитудой.

Цифровые системы регулирования – это такие системы, в которых переменные преобразуются в цифровой код. Цифровые системы в настоящее время создаются на базе микропроцессоров, реализующих в цифровой форме функции регулятора Р и информационно-преобразовательного устройства (ИПУ).

studfiles.net

ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Тиристорные электроприводы постоянного тока

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / [email protected] электропривод постоянного тока 25-50 Ампер

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Двигатели постоянного тока широко используются в электро­приводе. Разомкнутые системы управления не удовлетворяют тре­бованиям, предъявляемым ко многим механизмам. Например, форма механических характеристик на рис. 2.10 свидетельствует о значительном уменьшении скорости двигателя с ростом момента нагрузки при одном и том же угле управления. В приводах, тре­бующих точного поддержания скорости, необходимо, следователь­но, изменять значение угла управления в процессе изменения на­грузки. Такое изменение может быть реализовано в замкнутых системах управления. Базовая структура такой системы приведе­на на рис. 6.1. Если при увеличении момента нагрузки скорость двигателя падает, сигнал на входе системы {/вх>с растет, что при-

СилоВая сеть

ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Рис. 6.1. Базовая структура замкнутой системы управления

Водит к росту сигнала управления Uy, изменению угла управле­ния и соответствующему увеличению напряжения на выходе пре­образователя UH. Повышение напряжения на якоре обусловлива­ет такой рост момента двигателя, что изменение скорости умень­шается. Система, таким образом, находится в переходном состоя­нии, пока значения момента двигателя и нагрузки не уравняются.

Замкнутым системам управления свойственны такие преиму­щества, как высокая точность, быстродействие, ограниченное влияние возмущений по нагрузке и т. п. Применение замкнутых систем необходимо для электроприводов, требующих интенсивного пуска и торможения. В замкнутых системах можно формировать механические характеристики различной формы. Так, может быть обеспечена работа привода с постоянным моментом или постоян­ной мощностью при регулировании скорости в заданных преде­лах, как это делается для транспортных механизмов. В замкнутых системах обеспечивается надежная защита цепей. По существу, многие промышленные системы управления электроприводом в настоящее время являются замкнутыми.

Поведение замкнутой системы электропривода может быть проанализировано с помощью передаточных функций. В настоя­щей главе приведены передаточные функции различных элемен­тов электропривода, описаны принципы действия различных кон­туров регулирования, физический смысл и влияние параметров реальной замкнутой системы управления на ее работу. Процедура проектирования в целях ясности и простоты изложения приведе­на для системы низкого порядка. Представлены такие современ­ные системы управления, как системы с фазовой синхронизацией и микрокомпьютерные.

Схема подключения электроприводов ЭТУ…

Схема подключения элктроприводов серии ЭТУ: Изготавливаем электропривода тиристорные под заказ, есть в наличии электропривода: ЭТУ-2-2 3747Д ЭПУ-2-2 302М и другие Контакты для заказов: [email protected] или по тел. +38 050 4571330 …

ТОКОВАЯ ЗАЩИТА

Токовая, защита преобразователя может быть обеспечена с помощью ав­томатического выключателя, включенного в его цепь питания. При частом срабатывании автоматического выключателя его контакты быстро выходят из строя. Более того, его быстродействие …

РАЗОМКНУТЫЕ И ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / [email protected] Выходное напряжение преобразователей, схемы которых представлены на рис. Б.1—Б. З и Б.5, зависят от …

msd.com.ua

Регулирование скорости и момента в замкнутых системах электропривода

Г л а в а п я т н а д ц а т а я

15.1 Общие положения

Рассмотренные выше разомкнутые системы регулированияфазовых координат электропривода благодаря своей простоте нашли широкое практическое применение. Но точность регулирования в таких системах ограничена, что препятствует обеспечению требуемых показателей.

В современных электроприводах широкое применение получили так называемые замкнутые системы регулирования, предназначенные, так же как и разомкнутые системы, для обеспечения режимов пуска, реверса и торможения, для автоматического регулирования скорости, момента и других фазовых координат.

В замкнутых системах регулирования удается сформировать механические характеристики электропривода, наиболее полно удовлетворяющие требованиям технологического процесса с различными производственными механизмами.

Область применения разомкнутых систем регулирования электроприводов постоянно уменьшается, а замкнутые системы получают все большее развитие. В современных замкнутых системах автоматического регулирования фазовых координат электропривода используется один из следующих двух принципов:

– регулирование по отклонениюкоординаты от заданного значения с помощью отрицательной обратной связи по регулируемой переменной;

– регулирование по возмущению, при котором осуществляется компенсирующее влияние возмущения на регулируемую переменную с помощью обратной связи по возмущению.

В замкнутых системах регулирования электроприводов в основном применяется регулирование по отклонению, иногда дополняемое введением положительных обратных связей (так называемое комбинированное регулирование).

Любая замкнутая система регулирования электропривода требует применения каких-либо преобразователей напряжения (тока), усилителей, регуляторов.

На начальных этапах развития электропривода широкое применение имели электромашинные преобразователи (системы Г-Д), позднее стали применяться тиристорные преобразователи (системы ТП-Д) и преобразователи частоты (системы ПЧ-Д). В качестве усилителей применялись электромашинные усилители, а позднее статические устройства в виде магнитных и электронных (в том числе и полупроводниковых) усилителей .

В настоящее время только для мощных электроприводов (свыше 3-5 тысяч киловатт) применяются системы Г-Д с приводом генератора от синхронного двигателя. В этом случае увеличивается общий коэффициент мощности всей системы и просто решается вопрос электромагнитной совместимости с питающей сетью, что не так просто в системах ТП-Д большой мощности. Для электроприводов малой мощности до сих пор еще применяются силовые магнитные усилители (МУ), отличающиеся небольшой стоимостью надежностью и простотой. Из всего многообразия электромашинных усилителей (ЭМУ) применение в действующих электроприводах находят ЭМУ с поперечным полем, имеющие большой коэффициент усиления.

Однако у МУ и ЭМУ основной недостаток – большая инерционность их, ограничивающая область применения и обусловившая поражение в конкурентной борьбе с малоынерционными транзисторными усилителями, параметры которых позволяют в настоящее время обеспечить питание силовых цепей электроприводов мощностью в десятки киловатт.

Широкое применение в современном электроприводе нашли системы подчиненного регулирования с последовательной коррекцией. Подробное рассмотрение принципа действия этих систем в составе современных вентильных электроприводов (систем ВП-Д) рассматриваются в курсе СУЭП (системы управления электроприводами).

В данном разделе изучаются лишь основные принципы построения различных замкнутых систем регулирования электроприводов.

studfiles.net


Смотрите также