Разделы


Рекомендуем
Автоматическая электрика  Структура электропривода 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 [ 111 ] 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204

где w , w, -числа витков вторичной и первичной обмоток трансформатора; У?ц, - сопротивления нагрузки модулятора и выходное сопротивление источника сигнала до модулятора.

Коэффициент преобразования модулятора определяется по отношению к амплитуде первой гармоники выходного напряжения, полученного разложением последовательности выходных импульсов (рис. 10.7, д) в ряд Фурье:

вых() =

/г \

X lsin ©-f-g-sta 3©-Ь ...j.

При пренебрежении шунтирующим действием сопротивления нагрузки и падением напряжения в транзисторах коэффициент преобразования модулятора для схемы с рези-сторно-конденсаторным выходом (рис. 10.7, б)

Ь вых1 2 . п--т.- тг!

ВЫХОДОМ

для схемы с трансформаторным (рис. 10.8, б)

и выхст1 2 , 2 -.f Ra

*°--Ио-п у Rl

где выхя ! - амплитуда первой гармоники выходного напряжения.

Конденсатор С в обеих схемах позволяет выделить первую гармонику и пропустить ее без амплитудных и фазовых искажений [10.7].

Усилительные устройства (промежуточные усилители) в следящих электроприводах предназначены для усиления сигнала управления в основном по напряжению. Усилитель, кроме усиления, выполняет также сложение сигналов управления и сигналов параллельных корректирующих цепей и преобразование сигнала ошибки при последовательных корректирующих цепях (дифференцирование и интегрирование). При даухотсчетных измерительных устройствах усилитель осуществляет также селекцию сигналов грубого и точного отсчетов. Усилитель должен иметь достаточную выходную мощность, допустимую зону нечувствительности и низкий уровень внутренних и внешних помех. В следящих электроприводах наибольшее распространение получили усилители постоянного тока с характеристиками, имеющими линейный рабочий участок с ограничением выходного напряжении (рис. 10.8, а) при вх > вх,л Для исключения искажений сигналов на выходе усилителя при сложении сигналов на его входе усилитель выбирается или рассчитывается с характеристикой, имеющей Ubx,j, выше всех возможных рабочих сигналов управления следящего электропривода. Иногда применяют специальные схемы в виде эмиттерных повторителей, включаемых на вход усилителя [10.8] и позволяющих изменять значения г<вх,л и значения максимального выходаого напряжения усилителя ивых, max (рнс 10.8,6).

В следящих электроприводах широкое распространение получили усилители постоянного тока, выполненные на транзисторах и интегральных микросхемах. При требуемых больших коэффициентах усиления усилители постоянного тока включают последовательно.


1вх,л1 Чвх,л2

Рис. 10.8. Характеристики усилителей постоянного тока с непереключаемым (а) и с переключаемым (б) выходами.

В этом случае повышается дрейф нуля, имею-щийси в каждом усилителе. Это обстоятельство привело к использованию в предварительных каскадах усиления усилителей переменного тока. В этом случае при сигналах управления постоянного тока используются

Рнс. 10.9. Структурная схема усилителя (мсщу-л итор-усил итель-демодулятор).

модуляторы И демодуляторы (рис. 10.9). Сигнал ошибки постоянного тока поступает на модулятор UR, усиливается усилителем переменного тока А, а затем с помощью демодулятора UR снова преобразуется в сигнал постоянного тока. Усилители переменного тока обычио выполняются на транзисторах с емкостной или трансформаторной связью (рис. 10.10, а, б).


Рис. 10.10. Схемы усилителей переменного тока с емкостной (а) и трансформаторной (б) связями.

В качестве усилителей мощности в выходных каскадах следящих 9Ле1Етроприводов широко используются транзисторные и тиристорные управляемые преобразователи постоянного и переменного тока (см. §3.4 и 3.5). При больших мощностях следящих электроприводов в них в качестве преобразователей используются генераторы постоянного тока с транзисторными в тнрвсторными возбудителями.



Исполнительными устройствами явллот-ся электрические двигатели постоянвого и переменного тока. Практически усилители мощности с электрическими двигателями объединены в электроприводы стабилизации скорости и момента (см. разд. 7 и 8), часть из которых выпускается комплектно (см. разд. 14).

В следящих электроприводах в ббльшей степени используются двигатели постоявиого тока независимого, носледовательного и смешанного возбуждения. Наибольшее распространение получили двигатели серий МИ, ДИ, П2, ПС, ПБС, ПГ с возбуждением от независимой обмотки возбуждения и двигатели серий ДПМ и ПБВ с возбуждением от постоянных магнитов. Эти двигатели обычно используются со встроенными тахогенера-торами (тогда на конце обозначения серии добавляется буква Т). В последнее время шире других используются высокомоментные двигатели серии ПБВ, обеспечивающие высокое быстродействие вследствие малых значений индуктивностей обмоток и моментов инерции якорей, а также вследствие возможности обеспечения высоких пусковых моментов, превышающих номинальные моменты до восьмикратных значений. Двигатели переменного тока используются в основном в маломощных электроприводах или в тех случаях, когда невозможно применение ДПТ. Наибольшее применение получили АД с короткозамкиутым и полым роторами, серий ДИД и AMI. Двигатели с короткозамкиутым ротором имеют высокую механическую прочность и малый ток намагничивания из-за небольшого воздушного зазора (0,15- 0,25 мм), ио обладают большой инерционностью, определяемой большим моментом инерции ротора. Однако при больших моментах ииер1ши механизмов этот недостаток сказывается мало. Двигатели с полым ротором обеспечивают большое быстродействие, так как имеют малые моменты инерции ротора, ио они имеют малую механическую прочность ибольшиетоки намагничивания из-за больших воздушных зазоров (0,4-1,2 мм). Поэтому двухфазные двигатели с короткозамкиутым ротором используются в более мощных следящих электроприводах, а двигатели с полым ротором - в маломощных [10.9]. Ведутся разработки ш созданию мощных следящих электронриводов с трехфазными АД, питающимися от тирнсторных преобразователей частоты [10.10].

Питание следящих элекчиитриводов осуществляется от индивидуальных источников постоянного тока и от промышленных сетей переменного тока с частотой 50 Гц с выприми-телями и без иих. Маломощные электроприводы питаются от источников переменного тока с частотой 400 Гц. Измерительные и преобразующие устройства, а также промежуточные усилители питаются преимуш!ествеино от источников переменного тока с частотой 400 Ги. Это уменьшает габариты и снижает инерционности этих устройств.

В устройствах питания от источников постояавого тока широко используются магашют

полу проводив новые преобразоиатели, тфеоб-разующие постоянный ток в перемганый требуемой частоты [9.4].

10.2. ПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Позипиовный электропривод обеспечивает регулирование положения исполиитель-иого органа рабочей машины (см. разд. 1). Он выполняет перемещение исполиитеяьиого органа из исходного в требуемое положение и его остановку с необходимой точностью. Этот электропривод должен также обеспечивать регулирование скорости и момеита двигателя с хорошими статическими и динамическими качествами, облегчающими условие регулирования положения (см. § 6.3).

В позиционном электроприводе используются специальные устройства и датчики, контролирующие положение и перемещение.

Схемы электроприводов, осуществляющие позиционирование с датчиками положения, показаны в разд. 7 и 8. В резисторных электроприводах постоянного тока при питании от сети снижение скорости перед останоикой при позиционировании осуществляется по схеме шунтирования якоря (см. разд. 4). В раэисторных асинхронных электроприводах многоскоростиые двигатели датчиком ДИЗ переключаютси на пониженную скорость, а в одиоскоростных используется схема включения динамического торможения (см. разд. 4). При работе двух двигателей с фазиыми роторами на одни вал пониженная скорость обеспечивается переводом одного из двигателей в режим динамического торможения.

В электроприводах постоянного тока при питании ДПТ от управляемого преобразователя снижение скорости при остановке обеспечивается снижением задающего напряжения.

10.2.1. Аналоговые системы регулирования положения

Наибольшее распространение получили позиционные электропривода! постоянного тока с автоматическим регулированием поло; жеиия по отклонению. В таких электропри-. водах используются датчики положения и пе-. ремещении. При использовайии датчиков положения позиционирование щ>евусматри-вается только в зоне остановки у требуемой позиции, а в процессе перемещений система по положению разомкнута. В этом случае используются индуктивные датчики положения, вырабатывающие сигнал, пропорциональный ошибке позиционирования, т. е. отклонению исполнительного органа от эа-даииого положения. При использовании датчиков перемещения, осуществляющих непрерывный контроль положения исполнительного органа, электропривод постояеного тока выполняется с системой подчийенжмо регулирования, включающей контур положения. На рис. 10.11, а приведета структурная схема трехкоитуриой системы управле-



§ 10.2]

Позиционный электропривод

вва непрерывного действия. Сигнал задания по положению Ua,3 подан на вход регулятора положения AQ, на другой вход которого подается сигнал обратной связи по положению п с датчика положения BQ, в качестве которого используются индуктивные датчики линейного перемещения илн фазовые датчики угла в виде сельсинов н поворотных 1)>аясформаторов. Ги использовании датчиков угла для формирования ошибки в виде иапряження постоянного тока н ее знака используются фазочувсТвнтельные вьшрями-телй.


Рис 10.11. Фуикциоиальиая (а) в упрощеивая структуриая (б) схемы трехкоитуриой аналоговой системы позипионвровання

Регуляторы тока АА н скорости AR во, внутренних контурах подчиненного регуяв-роваиня могут рассматриваться как один контур, внутренний по отношению к контуру положения. Тогда структурная схема системы регулирования положения имеет внд, показанный на рис. 10.11,6.

Внутренний контур аппроксимируется инерционным звеном с постоянной времени Tj][, объект управления представляет собой интегрирующее звено, так как путь является интегралом от скороств. Постоянная интегрирования 1/С зависит от передаточного числа редуктора механизма.

Контур положения настраивается на Технический (модульный) оптимум, н регулятор положения принимается пропорциональным с линейной характеристикой. Его коэффициент усиления выбирается исходя из начальной скорости позиционирования н допустимого замедления электропрнвода.

Передаточная функция регулятора положения в линейной рабочей зоне может быть найдена из соотношения

. V kg С 1

IPP;? ft,(14- рТ р 2рТ1 (1 -f рТ

отку

... Т(Р)р.п=4 с-2Г-

В зоне, где отработка рассогласования по положению происходит с ограничением тока, система становится нелинейной, н для улучшения динамики в регулятор положения вводится нелинейный преобразователь, обеспечивающий своевременное переключение системы в режим торможения.

Коэффициент передачи регулятора положения в этом случае делается переменным, зависящим от квадратного корня нз рассогласования по положению.

Система регулирования положении может обеспечивать точное позиционирование при остановке, не работай во время перемещения, а замыкаясь только при подходе к месту остановки. В этом случае настройка регулятора положения производится иначе [10.1].

10.2.2. Цифро-аналоговые свстемы ре1улнроваиия положения

Гн наличия высоких требований к точности регулирования положения ие выдвигается таких же требований к точности регулирования скорости и тока электроприводов, однако требуются хорошее качество протекания переходаых процессов н высокая производительность механизма. Поэтому в миогокоя-турных системах целесообразно контур положении замкнуть в цифровом виде, а контуры скорости и тока - в более простом аналоговом.

Для регулироваввя положевия используются цифро-аналоговые системы управления, функциональная схема одной из них приведена ва рве. 10.12. Схема содержит: аналоговую часть системы с элементами, как н прв регулировании скорости (см. рве. 10.11, а), с добавлением задатчика ннтеисиввости нарастания скоростя SV н аналоговой части регулятора положения AQ и цифровую, в которую входят: SGZ - устройство ввода задания положеивя; AW ~ аряфнегатаское устройство; U2V - преобразователь пода в напряжен ие; BQZ - мвого-ратядяый цифровой датчик положения; t/ZZ - преобразователь кода числа положения механизма в параллельный двоичный код.

В цифровой части свстемы осуществляются задание требуемого положения, контроль его действительного аначшия в выделение сигнала ошибки по долоясенвю (рассогласование). Все это производится цифровым способом. Задание положения механизна, обеспечиваемое SGZ в виде чнспа N , в параллельном двоичном коде подается На один вз входов сумматора AW, на второй вход которого поступает число Лп также в параллельном двоичном коде, соответствующее действительному положению механизма, полученное от цифрового датчика положения BQZ н преобразованное в двоичный код. Код рассогласования ЫЫ, вычисленный сумматором А W, преобразуется в UTV в напряжение рассогласовании Auq, укфое подается на аналоговую часть датчика положевия AQ,

Цифро-аналоговая система регулврова-иия положени51, так же как система регулв-




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 [ 111 ] 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204

Яндекс.Метрика
© 2010 KinteRun.ru автоматическая электрика
Копирование материалов разрешено при наличии активной ссылки.