4. Задача № 17.

1. Принципиальная схема двухканальной двухконтурной сау скоростью электроприводов постоянного тока.

ЭП с двухзонным регулированием скорости: в I зоне — от 0 до основной (номинальной) изменением напряжения на якоре. Во второй зоне от основной до максимальной изменением магнитного тока.

Рассмотрим диаграмму регулирования — зависимость допустимых тока, момента и мощности от скорости:

1. I зона. По условиям нагрева при Ф = Ф_н = const длительно допустимые значения I_доп = I_н, М_доп = М_н. при этом при изменении скорости от нуля до ω_н мощность изменяется так же (0…Р_н).

2. II зона. При уменьшении потока считается, что постоянные потери изменяются незначительно и можно считать, что I_доп = I_ном = const. Длительно допустимый момент М_доп=кФ*I_н

ω = (ω_н … ω_н ) = И_{я. н.} / кФ

Р_доп = М_доп * ω = кФ * I_н * (И_{я. н.} / кФ) = I_н = const

Максимально допустимый ток, т. е. перегрузочная способность, определяется условием коммутации на коллекторе с уменьшением потока основных полюсов уменьшается, т. е. при регулировании во второй зоне необходимо обеспечить снижение уровня ограничения регулятора скорости, т. е. задание max тока.

В замкнутой САУ скоростью при переходе во вторую зону поддерживается заданное значение ЭДС регулятором, воздействующим на цепь возбуждения.

Е = кФ * ω; Е = const; ω↑ кФ↓;

В двухфазной САУ при набросе нагрузки возрастает падение напряжения на якоре, что компенсируется увеличением ЭДС преобр. якорного канала. Поток при этом остается неизменным.

Изобразим упрощенную схему

где UZ1 — тиристорный преобразователь якоря;

UZ2 — ТП возбуждения;

UA1 — датчик тока якоря;

UA2 — датчик тока возбуждения;

UR — датчик скорости;

Uυ1 — датчик напряжения;

Uυ2 — датчик ЭДС;

AF — блок выделения модуля.

САУ состоит из двух взаимосвязанных систем:

1. системы регулирования скорости возбуждения напряжения якоря с подчиненным контуром тока якоря.

2. Двухконтурная система регулирования ЭДС с подчиненным контуром тока возбуждения.

В обратной связи по току возбуждения используется фильтр с постоянной времени

2.Типовой тиристорный электропривод блюминга.

Рассмотрим упрощенную функциональную схему индивидуальных ЭП валков блюминга Рн=3320кВт.

ЭД М1 и М2 получают питание от тиристорных преобразователей, выполненных по вертикально-параллельной схеме в виде двух 3-фазных мостов, один из которых обеспечивает направление движения «вперед», а второй – «назад». Каждая фаза состоит из 84 параллельных выводов.

СУ ЭП обеспечивает двухзонное регулирование скорости вращения и имеет две независимых системы регулирования напряжения на якорях М1 и М2 и тока возбуждения на обмотках LОВД1 и LОВД2.

При этом происходит разделение режимов работы как при разгоне, так и при торможении двигателя. Особенностью СУ является применение модели ЭД (МЭД1 и МЭД2).

Если выходным сигналом двигателя считать Э.Д.С., то модель двигателя представляет разомкнутую систему с единичной о.с. и последовательным соединением апериодического звена с электромагнитной постоянной времени якоря Тэ и интегрирующего звена с электромеханической постоянно времени Тм. В этом случае коэффициент усиления звеньев равны единице, выходной величиной апериодического звена (МЭД) – Э.Д.С. двигателя. В модели электромагнитная постоянная времени якоря Тэ и электромеханическая постоянная времени Тм равны действительным значениям этих величин в ЭП блюминга. Так как в модели нагрузка двигателя отсутствует, то выходное напряжение звена МЭД будет пропорционально динамическому состоянию тока двигателя. При подаче на вход модели с сумматора СН фактического напряжения на якоря двигателей М1 и М2 выходной сигнал звена МЭД будет пропорционален фактическому значению динамического состояния тока, а выходной сигнал звена ММД – фактическому значению Э.Д.С. двигателя. Эти сигналы подаются как сигналы о.с. соответственно на вход регулятора динамического тока РДТ (ПИ-регулятор) и на вход регулятора напряжения РН (П-регулятор). Управление ЭП осуществляется педальным СКК, который через фазочувствительный выпрямитель ВФ и бесконтактный ключ БК (при работе замкнут) подает задающее напряжение на вход РН, выход которого является заданием для РДТ, управляющего через фазоимпульсную систему управления ФУ величиной напряжения (скорость вращения двигателя) ТП1 и ТП2. Сумматор СН кроме сигнала, пропорционального сумме напряжений на якорях М1 и М2, подаваемого на вход модели двигателя, который подается на вход ФУ ТП1 непосредственно и ТП2 через инвертор И, изменяющий полярность сигнала.

В данной схеме о.с. по динамическому току обеспечивает необходимое ускорение привода при ступенчатом изменении задания на напряжение СКК.

Если ток двигателя превышает допустимый, соответствующий максимальной эксплуатационной рабочей характеристике и контролируемое сумматором СТ, срабатывает релейное устройство РУ, бесконтактный ключ БК размыкается и двигатель останавливается. Этому режиму работы предшествует работа узла (на схеме не показано), обеспечивающего при перегрузке двигателей снижение уставки динамического тока за счет ограничения выхода РН. СУ током возбуждения двигателя является двухконтурной и построена по принципу подчиненного регулирования параметров. Основным регулятором является регулятор тока возбуждения РТ, на вход которого поступает сигнал задания на величину номинального тока возбуждения от задатчика ЗТ и через сумматор СТ сигнал о.с. по полусумме фактических токов возбуждения в ОВ, снимаемых с датчика тока ДТ. Выходной сигнал РТ является заданием для регуляторов напряжения РН тиристорных возбудителей, на вход которых также подается о.с. по напряжению ТВ1 и ТВ2 от датчиков напряжения ДН. Выход РН подается в СИФУ.

При работе на скоростях выше основной входной сигнал регулятора уменьшается за счет сигнала, поступающего с датчика ослабления потока ЗП через БК. При разгоне двигателя до основной скорости сигнал на ослабление потока от задатчика ЗП ключом БК запирается логическим устройством ЛУ, и ключ БК начинает пропускать сигнал задатчика ЗП при достижении на якорях двигателей напряжения 0,9Uн. Такое ослабление магнитного потока диктуется ограничение выхода регулятора РТ, т.е. заданием регулятором РН. Функциональный преобразователь ПФ осуществляет положительную о.с. на напряжение ТВ1, уменьшающую форсировку по напряжению ТВ1 и ТВ2 при уменьшении тока возбуждения двигателей, и увеличивающую форсировку при увеличении тока возбуждения двигателей. Процесс, протекающий под действием такой положительной о.с., контролируемую узлом ПФ, и при приближении магнитного потока к заданному значению выходной сигнал узла ПФ исчезает. Характеристика ПФ такова, что обеспечивается постоянство динамического тока при двухзонном регулировании скорости. Выравнивание нагрузки между двигателями М1 и М2 электропривода осуществляется соответствующим воздействием на магнитные потоки двигателей через регуляторы РН. Сигналом, видоизменяющим напряжение ТВ1 и ТВ2 является выходной сигнал пропорциональный разности токов двигателей М1 и М2 сумматоре СТ. При этом полярность сигнала для ТВ2 меняется инвертором И.