СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

ПРИЗНАКИ КЛАССИФИКАЦИИ СУЭП

По обобщенным требованиям технологии (функциональный признак)

Системы регулирования усилия (момента, тока якоря)

Системы регулирования скорости И

Системы регулирования положения I

По типу структуры (точностной признак)

Разомкнутые СУЭП

Замкнутые СУЭП

Адаптивные СУЭП

По типу электродвигателя

СУЭП постоянного тока

СУ асинхронными ЭП

СУ синхронными ЭП

Рис. В.1. Классификация систем управления электроприводов

системы косвенного регулирования, например, с обратной свя­зью по току якоря двигателя постоянного тока. Регулирование то­ка применяется как в случае непосредственного контроля усилия на рабочем органе (например, поддержание натяжения наматы­ваемой полосы на моталках станов холодной прокатки), так и при формировании процессов пуска и торможения электропривода с заданным темпом. Системы регулирования скорости также могут выполняться как прямыми, так и косвенными, например, с обрат­ной связью по напряжению на якоре. Системы регулирования положения получили также название следящих электроприводов.

Уровень требований к электроприводу со стороны различных технологических агрегатов может весьма значительно отличать­ся, и это отразится на возможной структуре СУЭП. В зависимо­сти от требуемой точности регулирования применяют разомкну­тые (без обратных связей) или замкнутые (с обратными связями) СУЭП.

Если электропривод, работая на естественной механической характеристике двигателя, обеспечивает требуемую точность ре­гулирования, целесообразнее применить разомкнутую систему регулирования. В случаях, требующих более высокой точности регулирования, применяют замкнутые системы. Сегодня более 95% всех электроприводов выполнено по разомкнутому принци­пу. Однако обострившиеся проблемы энерго - и ресурсосбереже­ния требуют более широкого применения регулируемых электро­приводов и, следовательно, замкнутых систем. Так, по мнению американских экспертов, доля регулируемых электроприводов может быть доведена до 30...40%, но относительно высокие це­ны на электронные компоненты препятствуют массовому приме­нению регулируемого электропризода.

Особую группу замкнутых СУЭП образуют адаптивные сис­темы - такие, которые при изменении внешних воздействий или параметров электропривода так изменяют свои структуру и (или) параметры корректирующих связей, чтобы выбранный показа­тель качества регулирования (например, производительность, точность и т. д.) стал наибольшим. Например, в электроприводе подачи колонны бурильного станка нужно добиться максималь­ной скорости проходки скважины. Если изменять усилие подачи, начиная с нуля, то сначала скорость проходки растет, достигает максимума, а затем снижается из-за возрастающих потерь в оча­ге разрушения породы. Другими словами, зависимость показате­ля качества (производительности станка) от величины усилия носит экстремальный характер. Существо же синтеза экстре­мальной системы регулирования заключается не столько в учете существования этого максимума, сколько в необходимости учета его смещения в зависимости от типа встречающейся горной по­роды, что обычно предусмотреть заранее нет возможности. Дру­гим примером адаптивной системы может служить электропри­вод такого часто встречающегося механизма, как моталка стана холодной прокатки полосы. При намотке полосы на барабан мо­талки диаметр рулона может изменяться в весьма значительном (до 2.5...3 и более раз) диапазоне. Поэтому электропривод, на­строенный при работе на начальный (малый) диаметр рулона, при больших диаметрах из-за изменения момента инерции элек­тропривода и соотношения между угловой и окружной скоростя­ми рулона должен быть перестроен.

Наконец, конструкционный признак электропривода важен потому, что различные по принципу своей работы типы электро­двигателей требуют и различной аппаратуры. Здесь принято вы­делять электроприводы постоянного тока (с двигателями незави­симого или последовательного возбуждения), асинхронные и синхронные.

В основу настоящего пособия положен курс лекций, читаемых автором на протяжении многих лет на кафедре электропривода Южно-Уральского государственного университета (ранее - Челя­бинского политехнического института). Структура этого курса бы­ла в свое время заложена Ю. А. Борцовым. На методику изложе­ния курса весьма благоприятно повлияла совместная многолет­няя работа автора с Г. В. Суворовым.

Все годы своей преподавательской работы в вузе автор по­лучал значительную поддержку от коллектива кафедры автома­тизированного электропривода Московского энергетического ин­ститута. В особом долгу автор перед Н. Ф. Ильинским и В. М. Те­реховым за их постоянное внимание и доброжелательность в ра­боте.

Автор благодарит студентов Е. Е. Боголюбова и Е. А. Шинкаренко, которые вложили много труда при подготовке рукописи, а также Е. В. Ананина за помощь в издании книги.

8 Глава 1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНЫМИ СИСТЕМАМИ УПРАВЛЕНИЯ

Во всех отраслях хозяйства широкое распространение полу­чили электроприводы постоянного и переменного тока с питани­ем двигателей непосредственно от сети. Управление такими электроприводами осуществляется релейно-контакторной аппа­ратурой. Релейно-контакторные системы управления (РКСУ) осуществляют автоматические пуск, торможение, реверсирова­ние и останов двигателей. Более 90% всех установленных элек­троприводов управляются сегодня по схемам РКСУ. Электро­промышленность поставляет релейно-контакторные схемы в ви­де законченных изделий ~ станций управления, предназначен­ных. для оснащения электроприводов постоянного тока (с двига­телями независимого и последовательного возбуждения), асин­хронных (короткозамкнутых и с фазным ротором) и роторных це­пей синхронных двигателей. На этих станциях управления соб­раны типовые схемы, с помощью которых осуществляется управление движением электропривода, а также необходимые защиты.

1.1. Условные обозначения, применяемые в электрических схемах

В электротехнических схемах электротехнические устройства и их элементы обозначаются в соответствии с правилами, приня­тыми в Государственном стандарте по Единой системе конструк­торской документации (ЕСКД). Буквенные коды электрических элементов приведены в табл. 1.1. В соответствии с ГОСТ 2.710- 81 первая (она может быть единственной) латинская буква кода отражает укрупненные функциональные признаки элемента схе­мы. Более детально признаки элемента могут быть отражены двухбуквенным кодом, Примеры соответствующих обозначений приведены в той же таблице. Далее, в схеме могут быть уста­новлены несколько однотипных элементов, например, контакто­ров. Тогда им присваиваются порядковые номера: КМ1, КМ2 и

системами управления

т. д. В некоторых случаях электротехническое устройство или ап­парат может состоять из нескольких элементов, включенных в разных участках электрической цепи. Например, реле или кон­тактор может иметь несколько главных (силовых) и блокировоч­ных (вспомогательных) контактов, которые необходимо одно­значно представить на схеме. В этом случае элементу электро­технического устройства (контакту контактора) присваивается свой порядковый номер. Так. буквенное обозначение КМ 1-2 сле­дует читать так: второй контакт контактора номер один.

До введения ГОСТ 2.710-81 существовали буквенно­цифровые функциональные обозначения элементов схемы. Они обозначались прописными буквами русского алфавита (они тоже приведены в табл. 1.1), были более наглядны, легче восприни­мались и запоминались. Поскольку эти качества принципиально важны в учебном процессе, то авторы учебников ведущих вузов при изучении принципов построения схем управления электро­приводов отдают предпочтение «старым» обозначениям [2, 6). Полные же схемы выполняются с позиционными обозначениями согласно ГОСТ 2.710-81. Так как читать такие схемы очень труд­но, то они снабжаются надписями, поясняющими функциональ­ное назначение аппаратов или участков электрических цепей.

ГОСТ не запрещает применение буквенно-функциональных обозначений (на русском языке) элементов в дополнение к ос­новному (латинскому) коду, если это способствует лучшему по­ниманию схемы. Тогда функциональные обозначения выступают в качестве поясняющих надписей.

10 Гпава 1. Электроприводы с релейно-контакторными

________________ системами_ управления__________

Продолжение табл. 1.1.

Окончание табл. 1.1