6. Типові структури замкнених систем автоматичного керування електроприводами.

Застосування зворотних зв'язків у системі перетворювач — двигун (П — Д) дає можливість отримати не лише жорсткі механічні характеристики двигуна, а і забезпечити бажану якість перехідних процесів при пуску, гальмуванні та реверсуванні двигунів.

Найчастіше в системах П — Д до процесів пуску і гальмування ставлять вимоги отримання мінімального часу перехідного процесу. Дана вимога забезпечується тоді, коли момент двигуна підтримується на більшій частині перехідного процесу приблизно постійним, близьким до максимального, а на початку та у кінці перехідного процесу зростання і спадання моменту відбувається плавно, але досить швидко.

Для цього в системах П — Д застосовуються: від'ємний зворотний зв'язок по струму з відсічкою при неперервному від'ємному зворотному зв'язку по швидкості; від'ємний зворотний зв'язок по струму з відсічкою і швидкості (напрузі перетворювача) з відсічкою; гнучкими зворотними зв'язками; задатчиками інтенсивності.

Найчастіше застосовують задатчик інтенсивності (рис. 9.29), напруга на виході якого змінюється у часі за лінійним законом. При цьому за лінійним законом змінюється швидкість ідеального холос-того ходу двигуна.

Рис. 29. Задатчик інтенсивності.

На рис. 30 наведена схема системи ТПН — Д з підлеглим регулюванням та послідовною корекцією. Обмотка якоря двигуна отримує живлення від реверсивного тиристорного перетворювача ТП. За допомогою тахогенератора ТГ здійснюється від'ємний зворотний зв'язок по швидкості. Задаючий сигнал системи Uзрш, який поступає від безконтактного командоконтролера БКК, порівнюється із сигналом зворотного зв'язку по швидкості Uззш, Результуючий сигнал подоїться на вхід П-регулятора швидкості РШ, на виході якого формується сигнал, пропорційний вхідному.

Рис. 30. Принципіальна схема системи ТПН-Д з підлеглим регулюванням.

В схемі також сформований внутрішній замкнений контур регулювання струму якоря двигуна. Для цього сигнал Uзс , пропорційний струму якоря, від датчика струму подається на вхід ПІ-регулятора струму РС, де порівнюється із вихідним сигналом регулятора швидкості, який є задаючим сигналом для регулятора струму. На виход регулятора струму формується сигнал керування тиристорним пере­творювачем. Для обмеження струму якоря регулятор струму РС ви­конується з «насиченням», тобто з відповідним обмеженням його вихідного сигналу.

Для пуску двигуна командоконтролер БКК із нейтрального положення переводять у положення «Вперед». Оскільки при пуску двигуна величина сигналу розбалансу велика, то регулятор швидко­сті входить у зону насичення. Контур регулювання швидкості зачиняється, а вступає в дію контур регулювання струму. Двигун розга­няється при практично постійному струмі якоря. По мірі розгону двигуна зростає сигнал від тахогенератора. При швидкості, близькій до заданої, регулятор швидкості виходить із зони «насичення» і вступає в дію зворотний зв'язок по швидкості. Двигун переходить працювати в усталений режим роботи при постійній швидкості і струму, які відповідають моменту статичних опорів на валу двигу­на Мс.

Для реверсування двигуна командоконтролер ставлять у поло­ження «Назад». При цьому змінюється полярність задаючого сигна­лу, і регулятор швидкості входить у зону «насичення». Перетворю­вач почне працювати в інверторному режимі, а струм якоря, змінивши напрям, стане гальмівним і завдяки регулятору струму буде підтримуватися на рівні стопоріння І_яст. Відбувається рекупе­ративне гальмування двигуна і подальший його розгін в іншу сторо­ну. При установці командоконтролера в нульове положення відбувається рекуперативне гальмування двигуна до його зупинки.

В усталеному режимі роботи сигнал на вході регулятора струму відсутній, а на його виході існує (він накопичений при розгоні дви­гуна за рахунок інтегруючої дії регулятора) і забезпечує ЕРС пере­творювача, необхідну для роботи двигуна з усталеною швидкістю при струмі навантаження І_с.

Рівняння механічної характеристики двигуна на ділянці роботи регулятора швидкості знаходять із умови:

, (9.1)

де k_с — коефіцієнт зворотного зв'язку по струму; k_ш - коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості; kрш - коефіцієнт передачі регулятора швидкості.

(9.2)

Жорсткість механічної характеристики на даній ділянці визначається співвідношенням параметрів k_с, k_ш , kрш і може бути достатньо високою. На ділянці роботи регулятора струму, як зазначалося раніше, Ія=Іяст. Механічна характеристика електродвигуна показана на рис. 31.

Регулятор струму значно компенсує електромагнітну сталу часу, а регулятор швидкості — електромеханічну.

Рис. 31. Статичні характеристики в системі ТПН-Д з підлеглим регулюванням.

Для обмеження струму якоря зону «насичення» регулятора швидкості формують шляхом шунтування кола зворотного зв'язку стабілітронами (рис. 30). У більшості систем з підпорядкованим регулюванням також застосовують задатчик інтенсивності ЗІ, який вмикається між командоконтролером і входом регулятора швидкості. Він забезпечує лінійну у часі зміну задаючого сигналу регулятора швидкості.

В замкнених системах керування електроприводами все частіше застосовуються мікроконтролери та мікро-ЕОМ. Мікро-ЕОМ вико­нує функції регулятора координат електропривода, керуючи тиристорними перетворювачами напруги у колі якоря і збудження, забез­печує захист двигуна при аварійних режимах, контроль і індикацію стану запобіжників і блокіровок у колах електропривода.

Функціональна схема типового електропривода з мікропроцесо­рною системою керування показана на рис. 32. Силова частина привода складається із реверсивного тиристорного перетворювача VS1... VS4 та тиристорного збудника TЗ, від якого отримує живлення обмотка збудження.

Напруги з шунтів ШН1 і ШН2 у колі якоря та збудження, та­хогенератора ТГ і задатчика швидкості перетворюються в частоту слідування прямокутних імпульсів ПНЧ. За допомогою оптронної пари здійснюється гальванічна розв'язка. Обробка сигналів з пе­ретворювачів ПНЧ здійснюється у лічильнику імпульсів ЛІ. Для синхронізації процесів вимірювань і обчислень система обладна­на датчиком синхронізації ДС Блок керування тиристорами БКТ через підсилювач потужності ПП забезпечує відкривання відпові­дного тиристора.

Пристрій введення сигналів ВВ забезпечує введення 64 біт ін­формації групами з восьми сигналів із захисних апаратів (запобі­жників FU, реле мінімальної напруги РМН, реле зниженого тиску оливи у підшипниках двигуна РТМ₉ реле підвищеної температури підшипників двигуна РТП)_, із сигнальних контактів комутаційних апаратів (автоматичних вимикачів силової мережі змінного стру­му QF1_, у колі захисту від перенапруги QF2 у силовому колі ти­ристорного збудника QF3_, контакторів у колі якоря КМП та ди­намічного гальмування КМГ), із блокувальних апаратів (реле ЕРС РЕ, кінцевих вимикачів SQ1_, SQ2, обмежуючих переміщення ро­бочого органу, та SQ3, який фіксує початкове положення робочого органу).

Пристрій виведення даних ВД видає дискретні сигнали для керу­вання блокіровками електропривода та цифрового сигналу в послі­довному коді до ЕОМ верхнього рівня або в систему керування ін­шими агрегатами технологічної лінії: РО — дозвіл на вмикання контактора у колі якоря, Р1 — дозвіл вмикання контактора динаміч­ного гальмування, Р2 — сигнал «Несправність», РЗ — сигнал «Ава­рія», які передаються до схеми зовнішньої сигналізації, Р4 — сигнал вимикання автоматичних вимикачів QF1 і QFЗ.

Пульт керування складається із клавішного регістру КР та інди­каційного табло ІТ, на якому висвічується вміст оперативного запам'ятовуючого пристрою ОЗП.

Передбачено можливість перепрограмування постійно запам'я­товуючого пристрою ППЗП при непрацюючому приводі.