9. Принципы построения систем автоматического управления электроприводом тп-д п.М.. Элементная база систем управления.

В тиристорном приводе постоянного тока по системе ТП—Д основ­ными элементами являются подъемный электродвигатель Д, а также управляемый тиристорный преобразователь ТП. Преобразователь предназначен для преобразования переменного тока промышленной частоты в выпрямленный постоянный ток и управления выпрям­ленным напряжением Ud, подводимым к двигателю Д для регули­рования его частоты вращения при постоянном потоке возбужде­ния Фд. Для обеспечения двигательного и тормозного режимов ра­боты привода должно осуществляться управление ТП в выпрями­тельном и инверторном режимах.

Система управляемый выпрямитель — двигатель (УВ—Д)

Якорь подъемного двигателя в системе УВ—Д получает питание от управляемого нереверсивного тиристорного выпрямителя U1 (рис. 1) через согласующий трансформатор Tl. Для сглажи­вания пульсаций выпрямленного тока в цепи якоря двигателя М включен дроссель L. Обмотка возбуждения двигателя получает питание от управляемого нереверсивного тиристорного выпрями­теля U2 с согласующим трансформатором Т2. Для обеспечения необходимого закона изменения скорости движения подъемных сосудов в периоды разгона и торможения, стабилизации скоро­сти в периоды равномерного движения, защиты электродвига­теля от перегрузок в схеме использованы обратные связи по ско­рости и току. Сигнал обратной связи по скорости в виде напря­жения U_BR, снимаемого с якоря тахогенератора BR, подается на регулятор скорости AR. Регулятор скорости имеет характерис­тику П-регулятора. Сигнал обратной связи по току в виде на­пряжения Uд.т. реализуется датчиком тока UA и подается на ре­гулятор тока АА. Напряжение на выходе датчика тока UA про­порционально току якорной цепи двигателя М. Регулятор тока имеет характеристику ПИ-регулятора.

Управление частотой вращения подъемного двигателя может быть ручным или автоматическим. При ручном управлении сиг­нал управления подается от сельсинного командоаппарата КА. При автоматическом управлении ступенчатый сигнал управле­ния подается от путевых датчиков и поступает на задатчик ин­тенсивности АJ, представляющий собой интегрирующее звено и

рис.1

предназначенный для выработки напряжения линейно меняю­щегося во времени. Это напряжение подается на вход регуля­тора скорости AR.

Задающее напряжение U₃ на входе регулятора скорости AR, пропорциональное заданной скорости, сравнивается с сигналом (напряжением) действительной скорости, измеряемой тахогенератором BR. С выхода регулятора скорости AR, регулирующее воздействие которого определяется величиной отклонения Δυ и принятым законом регулирования, реализуемого регулятором AR, подается на регулятор АА. На входе регулятора тока АА ре­гулирующее воздействие, поступающее от регулятора AR, срав­нивается с напряжением, пропорциональным току якорной цепи, снимаемого с датчика тока UA. На выходе АА формируется ре­гулирующее воздействие в соответствии с законом регулирова­ния, которое подается к системе управления AU1 тиристорами выпрямителя U1 для изменения величины выпрямленного нап­ряжения, а следовательно, и частоты вращения подъемного дви­гателя для уменьшения отклонения Δυ.

Для ограничения тока при чрезмерных нагрузках двигателя цепь обратной связи регулятора скорости AR шунтируется двумя стабилитронами VD1 и VD2, включенными навстречу друг другу для ограничения выходного напряжения AR обеих полярностей. При чрезмерных нагрузках ток отсечки двигателя определяется напряжением пробоя стабилитронов.

Применение регулируемого выпрямителя в цепи обмотки возбуждения LM двигателя М позволяет поддерживать постоян­ство тока в ней независимо от колебания напряжения питания и температуры двигателя. Для этой цели используется обратная связь по току возбуждения. См. дальше

Система автоматического управления параметрами привода ТП—Д с реверсивным преобразователем

Система автоматического управления скоростью формирует тре­буемые статические и динамические характеристики привода, каче­ство которых определяется структурой САУ и видом входного воз­действия. Основным технологическим требованиям к приводу подъемных машин удовлетворяет двукратно-интегрирующая система подчиненного управления с задающим воздействием, поступающим от задатчика интенсивности, формирующего сигнал задания скорости в соответствии с требуемой диаграммой скорости подъемной уста­новки с учетом допустимых значений ускорения и его производ­ной — рывка.

Функциональная схема САУ электропривода по системе ТП—Д с силовым реверсивным ТП приведена на рис. 5.11. Задание уровня достигаемой скорости при ручном и автоматическом управ­лении осуществляется командоаппаратом ручного управления КАР через узел задания скорости ЗС и задатчик интенсивности ЗИ. Задание нескольких ступеней (уровней) скорости обеспечивается ЗС по сигналам из схемы технологической автоматики при автома­тическом выполнении цикла движения машины. Задатчик ЗИ осу­ществляет развертку сигнала задания данного уровня скорости во времени в соответствии с допустимыми значениями ускорения и рывка.

Сигнал с выхода ЗИ поступает на вход регулятора скорости PC, где она алгебраически суммируется с сигналом отрицательной обратной связи по скорости. Выходное напряжение PC является заданием тока силовой цепи двигателя. На входе регулятора тока РТ оно суммируется с сигналом обратной связи по току.

Напряжение, снимаемые с тахогенератора ТГ и шунта силовой цепи — Шн, подаются на входы PC и РТ через датчики напряже­ния ДН и тока ДТ, которые обеспечивают потенциальное разделе­ние САУ и схемы силовой цепи. Благодаря тому что PC и РТ при­няты по структуре пропорционально-интегральными, САУ оказы­вается астатической с астатизмом второго порядка: при возмуще­нии по заданию и по нагрузке статическая скоростная ошибка сво­дится к нулю. Выходной сигнал РТ является управляющим сиг­налом для ТП. Изменение величины и знака этого сигнала опре­деляет фазосмещение отпирающих импульсов СИФУ в выпрями-

Рис. 5.11. Функциональная схема САУ привода по системе ТП—Д с сило­вым реверсивным ТП:

ТС — трансформатор силовой; СИ — срыв импульсов; УПГ — управление переклю­чением групп преобразователя; УПТ — управление фазосмещением преобразователя; Iв.д — ток возбуждения двигателя; РО — блоки ограничения; n_з, n_с.д — сигналы задан­ной и действительной скорости; Iя.з, Iя.д — сигналы заданного и действительного якор­ного тока; Iв.з, Iв.д — сигналы заданного и действительного тока возбуждения; ДТВ — датчик тока возбуждения.

тельной и инверторной области регулирования напряжения ТП. Управление переключением групп ТП для изменения знака мо­мента двигателя осуществляется усилителем У, выходное напряже­ние которого изменяет свой знак при изменении знака напряже­ния PC.

При остановке привода для обеспечения отсутствия тока двига­теля с ТП снимаются управляющие импульсы. Для этой цели слу­жит нуль-индикатор ИН, имеющий три входа и работающий по схеме ИЛИ. Индикатор срабатывает при появлении на любом из его входов сигнала 0,3—0,5 В. На входы ИН подаются следую­щие сигналы: с ЗС о включении привода; с ЗИ о появлении напря­жения задания скорости; из схемы технологической автоматики о снятии рабочего тормоза. При останове привода все сигналы на входе ИН отсутствуют, включается бесконтактное реле БР, кото­рое выдает сигнал на срыв импульсов обеих групп ТП и шунтирует конденсаторы в цепях обратных связей PC и РТ, устанавливая нулевые начальные условия в САУ. При появлении сигнала на од­ном из входов ИН бесконтактное реле отключается (его ключи за­крываются) и схема готова к нормальной работе.

Схема управления возбуждением двигателя обеспечивает под­держание тока возбуждения Iв.д на заданном уровне с высокой степенью точности, а также форсированное нарастание Iв.д до но­минального значения Iв.ном при пуске. При включении схемы еще при неподвижном двигателе на вход усилителя задания вели­чины тока возбуждения РОВ подается сигнал задания половины номинального тока возбуждения. При пуске по сигналу из схемы автоматики на вход усилителя РОВ подается напряжение, которое суммируется с уже имеющимся на входе РОВ, и Iв форсирован­но увеличивается до Iв.ном

Регулятор тока возбуждения РВ пропорционально-интеграль­ный, что обеспечивает отсутствие ошибки после отработки задания. Выходной сигнал регулятора является управляющим для неревер­сивного тиристорного возбудителя ТВ, питающего обмотку возбуж­дения двигателя ОВД.

Напряжения регуляторов скорости и тока могут быть ограни­чены схемами регулируемого ограничения РО. Ограничением PC задается величина максимально допустимого тока в силовой цепи двигателя. Ограничение РТ и РВ предотвращает подачу на вход СИФУ силового преобразователя и СИФУ возбудителя напряже­ния управления, большего, чем требуется для полного их откры­вания.

Конструктивно САУ представляет собой унифицированную блоч­ную систему регуляторов, собранную из бесконтактных аналоговых унифицированных элементов — ячеек УБСР-АИ.