Принцип построения и схемные реализации систем УП-Д. Система генератор-двигатель. Система ТП-ЭД

Билет25

1Принцип построения и схемные реализации систем УП-Д.

Для получения высоких тех. показателей регулир. и  автоматиз. ЭД запитываются от управляемого преобразоват. Чаще всего УП может быть представлен апер. звеном с пост. времени Тп и Кп. . - упр-щее напр. на вх. УП и т.о. в электро-мех. сист. вводится дополнит. динамич. звено . Поскольку мощ. УП соизмерима с мощ. Эд то на хар. ЭП оказыв. влияние пар-ры УП.

Система генератор-двигатель.

Питание ЭД осущ. от эл-шинного преоб. агрегата., сост. из приводного ЭД (ПД) и Г-генератора пост. тока. Регул. координат ЭП в первой зоне осущ. за счет ЭДС генер. (Ег), при воздействии на его ОВГ. Рег. во втор. зоне за счет изменен. магнитного потока самого ЭД. Если в кач-ве ПД использ. СД то из-за своей колебат-ти он оказ-ет влияние на динамику системы. У АД хар-ка имеет определ. жесткость и при изменен. нагр-ки скор. генер. измен. Это приводит к допол. изменен. мощности мех. хар-ки ЭП. Для управл. Ф генератора исп. тиристорный возбудитель ТВ. Регул. хар-ка ТВ при cos-ном опорн. напряжен. СИФУ линейно, а при линейном опорном sin-но. Без большой погрешности эта хар-ка линеаризуется и ТВ можно описать след. у-ниями:

       ,

Ттв-определ. суммой времени запаздывания и Тф на входе СИФУ.

Генератор. При изменен скор. Г регулир. хар-ка неоднозначна, кроме того в динамике возможна работа на частых петлях гестерезиса. Обычно исп. линейный участок кривой.

    

    

Параметры цепи возбужд. включают внутренние пар-ры возбудителя.

; ;

. Для ускорения пер. проц. эти генераторы допускают 5-ти или 10-ти кратную форсировку по цепи возб.    Ур-нение якор. цепи:

     

Пар-ры якор. цепи:

        

                          

      7.2

Особен. системы.

1.  Большая установленная мощность эл. машин Р>3.5Рд.

2.  Низкий КПД=КПДпд*КПДг* КПДд

3.  Невыс. точн. регул-ния в первую очередь из-за регули-й хар-ки генератора.

4.  Отсутствие гармоник и искож. сети.

Система ТП-ЭД.

РИС 8.

Парам. якор. цепи: и . Преобразователь представляется ист. ЭДС. Регул. хар. линеариз. и для возбудителя:     . В реж. прер. тока внеш. хар. нелин. и при нереверс. преобразователе из-за односторон. проводимости вентелей может возникнуть неуправляемость. В рев. преоб. с совмест. управлен. зона прерыв. токов может быть исключена но нелин. внеш. хар. может сохр. из-за падения напряжен. от уравнит. тока и неточного согласов. угла отпирания.  Описание якор. цепи: ; ;  ; ; . Ур-ние движен. представим:

; ; ; .

Коэф. мощности УП для первой гармоники тока:  в рез. получ. что при широком диапазоне регул. система выступ. как источник реакт. энергии.

Система ПЧ-АД.

Преобразователи частоты выполняются как на электромашинных агрегатах, так и статическими. В первом случае используют синх. или асинх. генератор.

УПП-управл. преобр. пост. тока. ПД-приводной ЭД.

УПП спом. ПД обеспеч. регулирование скорости СГ и выходной частоты f1. Управление выходным напряжением U1 осуществляется по цепи возбужд. цепи генер.

Т.к. ЭДС в роторной цепи является функцией скольжения и напряжения не статоре, то для получения заданного закона частотного регулирования может потребоватся регулятор переменного напряжения РН . В этих системах присутствует большое кол-во ступеней преобразования энергии – т.е. низкий КПД, большая инерционность , но гладкая форма выходного напряж.

Статич. преобразователи в зависимости от требований выполняются в виде источника напряжений или тока. При частотном регулировании обеспечивается необходимая жесткость статич. хар. и критический момент. При частотно-токовом регулир. обеспеч. регулир. момента в динамичю процццесах.

Uуф-управляющее напряжение тока и его фазы.

ИРЭ-регулируемый ист. реакт. энергии.

Если нагрузка Мс меняется , меняется ток ротора , то должна менятся не только величина но и фаза тока статора для сохр. потокосцепления ротора. Для получения управляющих напряжений Uуf Uyi Uyф используют нелинейные звенья так называемые функциональные преобразователи.

Система ШИП-ЭД.

Питание ЭД осущ за счет измен. скважности работы управл. ключей.

Питание ШИП может роизводится от неупр. выпрямителя если не треб регулир тормож. В противном случае необходимо ставить узел сброса энергии или управ. инвертор. Частота ком. ключей 2,5-5 кГц. при этом преобразоват. можно считать безинерц. звеном.

В большинстве преобраз. использ. несим. ком-цию. К примеру, для одного вращения замкнут пост. УК4, а УК1 и УК2 комутир-ся в противофазе. При другом направ. вращен. замкнут постоянно УК3 . Подобный з-н позволяет получ меньшие пульсации тока.

 ЭП с вентильным ЭД (безколекторный).

В кач. ЭД исп. СД с пост. магнитами с датчиком положен. ротора и ТГ. Т.о. датчик положен. вместе с ключами АИНа выпол. функцию аналогич. коллектора ДПТ.

2. Принципы построения СЧПУ шаговым двигателем.

Наиболее простыми являются шаговые приводы с разомкнутой структурой с питанием от источника тока или напряжения. Рассмотрим структуру такого привода.

Управляющий сигнал F_У, определяющий частоту управления, поступает на вход В или Н (вперёд или назад) в распределитель импульсов (РИ), который включает в соответствующий канал усилителя мощности (УМ). При питании шагового двигателя (ШД) от источника напряжения требуемый уровень тока I_З в фазах шагового двигателя поддерживается с помощью регулятора напряжения РН, на вход которого подаётся отклонение тока от заданного значения Δi.

РН представляет собой широтно-импульсный или частотно-импульсный преобразователь.

Приводы, предназначенные для реализации заданного закона изменения скорости выполняются с замкнутой системой управления.

Шаговый привод с пропорциональным (а) и релейным (б) регулированием

На рис.а) показана замкнутая система шагового привода с пропорциональным регулированием выходной координаты (скорости или положения).

Система состоит из РШП (разомкнутого шагового привода), объекта управления ОУ, содержащего аналоговый датчик регулируемого параметра, преобразователя ПНЧ, преобразующего аналоговый сигнал обратной связи U_ОС в последовательность импульсов с частотой f, частотного коммутатора ЧК и задающего генератора импульсов. ЧК сравнивает заданную частоту f_З с частотой ОС f. Полученный при этом сигнал с частотой Δf = f_З – f, в зависимости от его знаков поступает на вход вперёд В ли назад Н распределителя импульсов РИ.

На рис.б) показана замкнутая система шагового привода с релейным управлением. Здесь в результате сравнения аналоговых сигналов задания U_З и ОС U_ОС образуется сигнал рассогласования ΔU, поступающий на вход релейного элемента РЭ, который может быть двух или трёх позиционной.

При двух позиционной РЭ вырабатываемые генератором G импульсы с постоянной частотой f , в зависимости от знака рассогласования, поступает на входы В или Н РШП. При этом ключ К открывается или запирается не зависимо от наличия рассогласования. При трёх позиционном релейном элементе дополнительно используется состояние равенства U_З = U_ОС. При этом ΔU = 0 и ключ К запирается.

Рассмотрим разомкнутую систему ЧПУ с шаговым двигателем привода