2.1. Основные положения

Проектирование СУЭП начинается, как правило, с составления элементной схемы управления в соответствии с техническим заданием. Схема управления состоит из типовых апробированных узлов. Первый вариант элементной электрической схемы подвергается рассмотрению согласно требованиям технического задания к составлению схемы. На основании этого производится выбор типа и параметров всех элементов, входящих в схему и принимаются решения по изменению отдельных узлов. Элементная схема получает окончательный вид.

После проектирования элементной схемы СУЭП по необходимости составляются монтажные схемы и выполняется конструктивная разработка по размещению электрооборудования в шкафах, на панелях, технологических машинах в соответствии с заданием.

При рассмотрении типовых узлов электрических схем СУЭП, осуществляющих пуск, торможение и реверсирование электродвигателя необходимо рассматривать принципы, по которым они работают. Наиболее часто выделяют принципы времени, скорости (ЭДС), тока, пути и др.

2.2. Узлы пуска и торможения электродвигателей, работающие по принципу времени

Управление в функции времени предполагает, что в схеме управления есть аппараты, контролирующие время (т.е. реле времени) настраиваемые на отсчёт наперед заданных выдержек времени t_i. Каждое реле включает соответствующий контактор ускорения, который закорачивает главным контактом нужную ступень пускового сопротивления. Современные реле (электронные, моторные и др.) могут обеспечить выдержки времени от сотых долей секунды до нескольких часов.

Выдержка времени для каждого реле определяется на основании расчета переходного процесса двигателя. Для электроприводов, имеющих линейные механические характеристики и при М_с=const, время разгона на i-той ступени определяется по выражению:

где - электромеханическая постоянная времени на i-той ступени.

- начальные и конечные значения скорости ЭП на i-той ступени; J -

момент инерции ЭП; - начальное и конечное значение момента ЭП на i-ой ступени.

Рисунок 2.1 - Схема пуска ЭП в функции времени.

Рисунок 2.2 - Статические и динамические характеристики пуска ЭП функции времени.

При определении выдержки времени необходимо учитывать собственное время срабатывания аппаратов, которые в некоторых случаях могут быть соизмеримы с выдержкой времени реле.

Принцип действия схемы: после подачи напряжения на главные цепи и цепи управления срабатывает электромагнитное реле КТ1, которое открывает свой размыкающий нормально закрытый контакт и тем самым не даёт возможности преждевременно включится контакторам ускорения КМ2, КМ3, КМ4. Далее нажатие на кнопку SB2 приводит к включению контактора КМ1, который замыкает свой силовой контакт в цепи якоря двигателя, замыкающим блок-контактом закорачивает пусковую кнопку SB2, а вторым замыкающим блок-контактом размыкает цепь катушки реле КТ1.

Двигатель начинает разгоняться в соответствии с первой искусственной характеристикой (рисунок 2.2 а). Магнитный поток в сердечнике КТ1 после отключения катушки от сети уменьшается по экспоненциальному закону, в результате создаётся выдержка времени равная времени разгона двигателя на 1-ой ступени ускорения. По истечении которой, реле КТ1 замыкает свой контакт и включает контактор КМ2 закорачивающий 1-ую ступень сопротивления.

Начинается разгон двигателя согласно 2-ой искусственной характеристикой и отсчёт выдержки времени вторым реле ускорения КТ2, катушка которого закорочена контактом КМ2, а магнитный поток в стальном сердечнике уменьшается также по экспоненте. Отсчитав нужную выдержку времени, реле КТ2 подаст питание в цепь катушки КМ3, контакты которой зашунтируют 2-ую ступень пускового реостата. И т.д. до выхода на естественную характеристику.

В качестве реле можно использовать реле времени различных классов.

Рисунок 2.3 - Схема динамического торможения.

Рисунок 2.4 - Статические и динамические характеристики ЭП при динамическом торможении.

Принцип времени широко используется при управлении динамическим торможением. На рисунке 2.3 и 2.4 представлены типовые узлы схемы динамического торможения ДПТ с независимым возбуждением, механические характеристики и кривые тормозного тока и скорости двигателя при торможении

Предположим, что двигатель работает с установившейся скоростью, тогда контакторы КМ1-КМ4 включены и реле торможения КТ4 замкнуло свой контакт. Однако катушка тормозного контактора КМ5 не обтекается током т. к. в её цепи разомкнут НЗ контакт КМ1. Для динамического торможения нажимается кнопка SB1 - “Стоп”, отключающая контактор КМ1, который своими силовыми контактами отключает двигатель от сети. Блок контакт контактора КМ1 размыкает цепь катушки реле КТ4 и оно начинает отсчёт времени торможения. НЗ контакт КМ1 замыкает цепь катушки КМ5. Контакты которого замыкают якорь двигателя на тормозное сопротивление R_дт, что необходимо для начала динамического торможения. Уставка времени реле КТ4 должна быть приблизительно равна или превосходить время торможения - t_торм.

Преимуществами управления пуском, торможением и реверсом по принципу времени является примерное постоянство времени пуска, торможения и реверса даже при значительных изменениях Мс, момента инерции, напряжений питающей сети, температуры катушек электромагнитных реле времени и пусковых сопротивлений, а также простота и надёжность. Недостаток такого управления: значительное возрастание толчков пускового тока, момента при соответствующем увеличении статического момента и момента инерции на валу двигателя (рис.).

Изменение момента инерции J влияет на пусковые характеристики также как и изменение момента статического. Разница в том, что при изменении J установившееся значение тока будет неизменным.

Рис. 2.5. Влияние изменения момента сопротивления на управление функцией времени