Меню

Автоматические электропривода переменного тока



Автоматизированные электроприводы переменного тока

С машинами двойного питания в асинхронном режиме.

рис.53

где ДЧВ – датчик частоты вращения (по скорости ротора);

РН – регулятор напряжения;

ФНЧС – формирователь напряжения и частоты вращения;

СУ – система управления.

На одном валу с асинхронной машиной (МДП) установлен датчик частоты вращения, который представляет из себя тахометр с возбуждением от постоянных магнитов и числом полюсов равным числу полюсов асинхронной машины. ДЧВ одновременно служит датчиком углового положения ротора. На входе блока ФНЧС подаются сигналы:

1. с частотой питающей сети через блоки Фв и РН, которые соответственно изменяют начальную фазу φ2 со стороны питания ротора и его амплитуды.

2. подается от ДЧВ с частотой . На входе блока ФНЧС формируется синусоидальное напряжение частота которого т.е. которая в свою очередь зависит от механической нагрузки на валу двигателя.

Регулирование угловой скорости МДП в этом режиме осуществляется при отсутствии воздействия регулирующего ток на , изменение фазу с помощью ФВ и амплитуды с помощью РН. Благодаря введению обратной связи по положению ротора с помощью ДЧВ устойчивость работы электропривода будет определятся характером изменения скольжения.

Так же как и в асинхронном режиме в асинхронном режиме МДП может работать в двигательном режиме с ω больше и меньше синхронной, в генераторном режиме с ω больше и меньше синхронной.

Д регулирования в приводах с МДП ≈ 3:1 при расширении диапазона существенным образом увеличивается установленная мощность системы.

· Экономичность(за счет полезного использования энергии скольжения);

· Стабильность высокая (автономное регулирование U и φ ротора);

При двухзвенном регулировании ротор долен иметь повышенную механическую прочность.

При выборе мощности для такого электропривода необходимо учитывать также возможность регулирования реактивной мощности со стороны статора. Режим полной компенсации реактивной мощности со стороны статора требует увеличения номинального тока ротора т.е. увеличения габаритов серийно выпускаемой машины. Для двигателей мощностью 1000÷5000 МВт приведет к увеличение габаритов 2÷5 % соответственно.

Автоматизированные электроприводы переменного тока

С вентильным двигателем.

АЭП с вентильным двигателем состоит из синхронного двигателя статор которого может питаться непосредственно от промышленной электросети. Кроме того питание может осуществляться через преобразовательное устройство. Ротор имеет электромагнитную систему возбуждения с постоянными магнитами.

Кроме этого вентильный электропривод электронный коммутатор, который представляет из себя преобразователь частоты, реже НПЧ, чаще ПЧ с ПЗПТ. Функционально этот коммутатор подобен коллектору в машине постоянного тока. Преобразователь частоты управляется либо функцией положения ротора, либо функцией магнитного потока.

Вентильный коммутатор присоединяется к выводам статорной обмотки СД и выполняет две основные функции:

1. распределение постоянного тока по цепям двигателя.

2. преобразование постоянного тока в трехфазный переменный ток с регулируемой частотой и амплитудой.

Последовательность переключения тока статора и связанная с этим очередность отпирания силовых ключей определяется с помощью датчика положения ротора.

Электропривод с вентильным двигателем различаются:

2. по устройству системы управления.

Все они обладают следующими общими признаками:

1. возможность регулирования ω вращения, изменением амплитуды напряжения подводимого к статору (вниз).

2. возможность регулирования ω вращения, изменением IВозб (вверх).

3. возможность регулирования ω вращения, изменением частоты напряжения подводимого к статору (вверх и вниз).

При этом характеристики вентильного электропривода в зависимости от режима работы коммутатора аналогичны:

· регулировочные характеристики СД

· регулировочные характеристики ДПТ НВ

· регулировочные характеристики ДПТ ПВ

рис.55

где L –фильтр для сглаживания пульсации постоянного тока;

УИ – управляемый инвертор;

БУИ – блок управления инвертором (сигнал углового положения ротора — измеряется косвенно напряжение и фаза с выхода инвертора);

В – возбудитель, предназначенный для питания обмотки возбуждения ротора.

1. Чаще всего УИ работает с некоторым постоянным углом β определяющим фиксированную частоту инвертора, регулирование ω производится изменением напряжения, т.е. (“вниз”)

2. Если , то регулировать можно изменением тока возбуждения (регулирование “вверх”);

3. Частотное регулирование (“вверх и вниз”); Но при увеличении частоты напряжения на статор СД момент изменится, необходимо изменять ток возбуждения.

4. В АЭП имеется возможность реализации механической характеристики двигателя последовательного возбуждения . Для этого ОВ ротора включают последовательно с УВ.

Режим работы вентильного коммутатора и реализуемые им функции проиллюстрируем с помощью семейства регулировочных механических характеристик вентильного ЭП.

Преимущество: вентильных электроприводов – большие функциональные возможности (большие моменты при малых угловых скоростях).

1. большое число переключений;

2. Низкое быстродействие;

3. Низкая надежность;

4. Ограниченная разрешающая способность по мощности.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Система — автоматизированный электропривод — переменный ток

Системы автоматизированного электропривода переменного тока , в основу построения которых положены принципы регулирования скорости вращения асинхронных и синхронных машин, получают все более широкое практическое применение. [1]

Системы автоматизированного электропривода переменного тока с управляемыми выпрямителями, построенные по принципу автоматического поддержания скорости при изменении нагрузки, обладают весьма жесткими механическими характеристиками. [3]

Расчет системы автоматизированного электропривода переменного тока , как и всякой системы автоматического управления, состоит из двух этапов: 1) расчета статики и 2) расчета динамики. Динамический расчет имеет целью определить условия устойчивой работы системы при соответствии качественных показателей переходного процесса заданным техническим требованиям. При этом устанавливается структура системы, обеспечивающая устойчивость, выбираются корректирующие устройства и определяются их параметры. Для динамического расчета систем автоматизированного электропривода переменного тока используются методы, разработанные в теории автоматического регулирования. Структурная схема обычно составляется на основании уравнений звеньев системы. [4]

Анализ динамических свойств систем автоматизированного электропривода переменного тока , работающих на несущей частоте, производится в линейном приближении. Этим условием для системы с передаточной функцией W ( p) является постоянство фазы выходного сигнала. [5]

Для облегчения рассмотрения вопросов построения систем автоматизированного электропривода переменного тока целесообразно кратко напомнить основные электрические и механические свойства асинхронных и синхронных двигателей и рассмотреть способы их регулирования. [6]

Проекты нового технологического оборудования выполняются с использованием систем автоматизированных электроприводов переменного тока . Доля электроприводов постоянного тока в таких проектах незначительна. [7]

Проекты нового технологического оборудования выполняются в основном с использованием систем автоматизированных электроприводов переменного тока . Доля электроприводов постоянного тока в новых проектах незначительна. [8]

Перечисленные методы и являются основными методами регулирования скорости вращения асинхронных двигателей, которые используются в системах автоматизированного электропривода переменного тока . [9]

Как в отечественной, так и в зарубежной периодической литературе широко освещены методы построения и конкретные схемы Систем автоматизированного электропривода переменного тока . [10]

Передаточные функции представляют переходные характеристики звеньев системы. Передаточные функции звеньев, характеризующих поведение двигателей переменного тока в переходных процессах, определяются в общем случае из интегро-дифференциальных уравнений. Расчет систем автоматизированного электропривода переменного тока , как правило, базируется на упрощенных передаточных функциях. Ниже рассматриваются упрощенные передаточные функции асинхронного двигателя и двигателя в сочетании с управляющим устройством, синхронного двигателя обычной конструкции и синхронного двигателя продольно-поперечного возбуждения. [11]

Расчет системы автоматизированного электропривода переменного тока, как и всякой системы автоматического управления, состоит из двух этапов: 1) расчета статики и 2) расчета динамики. Динамический расчет имеет целью определить условия устойчивой работы системы при соответствии качественных показателей переходного процесса заданным техническим требованиям. При этом устанавливается структура системы, обеспечивающая устойчивость, выбираются корректирующие устройства и определяются их параметры. Для динамического расчета систем автоматизированного электропривода переменного тока используются методы, разработанные в теории автоматического регулирования. Структурная схема обычно составляется на основании уравнений звеньев системы. [12]

Источник

Электрические приводы. виды и устройство. применение и работа

Достоинства и недостатки

Электроприводу не страшен сибирский мороз…

Достоинства

Широкое применение электропривода для управления арматурой объясняется рядом его достоинств и преимуществ по сравнению с другими видами приводов:

  • он может обеспечить централизованное управление любыми типами и классами арматуры;
  • не требуется внутренний подогрев при температурах окружающей среды до -50С и до -60С;
  • способен обслуживать арматуру разных размеров условного прохода, от минимального до максимального;
  • к электроприводу требуется подвод только одного вида энергии, а при монтаже схемы управления приводом имеется мало вынесенных и при этом несложных электрических соединений;
  • в отличие от большинства других приводов он может монтироваться не только непосредственно на арматуре, но и на расстоянии от неё;
  • может быть снятым с действующей арматуры (для ремонта), не создавая опасности самопроизвольного изменения положения рабочего органа;
  • возможно его использование для механизации действующей арматуры, снабженной маховиком ручного управления, без переделки последней;
  • при наличии встроенного блока суперконденсаторов, привод может возращаться в крайние положения «нормально закрыто» или «нормально открыто»
  • может использоваться для постоянного регулирования трубопроводной арматуры
  • электросеть свободна от недостатков, свойственных другим сетям (засорение, обмерзание и т. д.).
Читайте также:  Светильник светодиодный класс защиты от поражения электрическим током

Не существует других приводов, использующих один вид энергии, которые были бы в состоянии обеспечить местную и дистанционную сигнализацию как крайних положений рабочего органа арматуры, так и промежуточных; подачу сигнала на пульт в случае заедания подвижных частей арматуры или попадания посторонних предметов в её полости; блокировку работы арматуры; остановку рабочего органа арматуры в промежуточном положении без опасности его самопроизвольного перемещения.

Недостатки

Электрические приводы имеют и ряд недостатков:

  • детали электроприводов подвержены износу в большей степени, чем детали некоторых других, поэтому они нуждаются в регулярном обслуживании, уходе;
  • контакты привода являются источниками радиопомех;

Не рекомендуется использовать электропривод для управления , что связано с трудностью уменьшения влияния на арматуру инерционных масс привода. Нецелесообразно применение электропривода в случаях, когда его питание должно осуществляться от автономного источника энергии (наиболее целесообразная форма хранения энергии — сжатый воздух). Не используется электропривод для работы на объектах особой взрывоопасности.

Некоторые разновидности электрических приводов

Распределение электроприводов по категориям и группам зависит от критериев, которые взяты в основу классификации.

По типу используемого тока электрические привода делятся на две категории:

  • электропривод постоянного тока. Такие устройства появились в начале 80-х годов прошлого столетия и были единственным решением для регулировки скорости двигателя. Их устанавливали на прокатных станах, строительной технике, металлорежущих станках и других силовых агрегатах. Преимуществ заключалось в легкости управления, а недостатки в обслуживании конструкции и небольшом ресурсе. Благодаря разработке асинхронных двигателей, доля таких электроприводов упала ниже 15% и продолжает уменьшаться;
  • электропривод переменного тока. Он пришел на смену предыдущей категории электроприводов благодаря распространению асинхронных двигателей. Электроприводы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Последние используются при изготовлении промышленного оборудования и бытового инструмента. Одна из разновидностей регулируемого устройства – частотный электропривод.

В зависимости от назначения и функциональности выпускаются разные виды электроприводов, которые отличаются принципом действия, конструкцией и областями применения.

Рассмотрим популярные разновидности:

  • стрелочный электропривод. Эта разновидность используется для городского общественного рельсового транспорта и в железнодорожной отрасли. Основная задача привода – обеспечение переключения стрелок для регулирования движения поездов и другого подвижного состава;
  • асинхронный электропривод. Это распространенное устройство, которое позволяет регулировать два параметра двигателя переменного тока – скорость вращения и мощность. Частотно регулируемый электропривод – это его разновидность. Тиристорный электропривод используется в промышленных станках, машинах и агрегатах. Он отличается высокой надежностью, длительным сроком эксплуатации и возможностью работать в экстремальных температурных условиях от -60 до +60 градусов.

Выбор типа привода напрямую зависит от разновидности двигателя, функциональности и назначения устройства, а также от условий эксплуатации.

Особенности систем управления

Системы управления электроприводами являются неотъемлемой частью механизма.

Системы управления выполняют определенные функции в зависимости от назначения устройства:

  • пуск и выключение;
  • регулировка скорости;
  • управление положением механизма или машины;
  • контроль и изменение характеристик устройства в соответствии с заданными параметрами;
  • защита, блокировка оборудования или сигнализация.

В зависимости от типа управления все системы делятся на три группы:

  • ручные. Оператор самостоятельно следит за рабочими процессами, непосредственно воздействуя на механизмы электропривода. Недостаток очевиден – это низкая точность, наличие человеческого фактора и медлительность системы. Этот тип управления используется редко, для выполнения базовых операций и контроля за одним процессом;
  • полуавтоматические. В данном случае присутствие оператора необходимо, но его участие в процессе остается минимальным – он лишь воздействует на автоматические системы, причем контроль может проводиться дистанционно. Главное преимущество – повышается быстродействие и точность обработки данных и регулировки процессами;
  • автоматические. Эти системы управления не допускают участия оператора – все процессы контроля и регулировки электроприводами осуществляются в автономном режиме согласно заложенной программе и с учетом внештатных ситуаций.

Характеристики привода[ | код]

Статические характеристики | код

Под статическими характеристиками чаще всего подразумеваются электромеханическая и механическая характеристика.

Механическая характеристика | код

Механическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала от электромагнитного момента M (или от момента сопротивления Mc). Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.

Электромеханическая характеристика двигателя | код

Электромеханическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала ω от тока I.

Динамическая характеристика | код

Динамическая характеристика электропривода — это зависимость между мгновенными значениями двух координат электропривода для одного и того же момента времени переходного режима работы.

Основные характеристики и классификация электроприводов

Такие устройства имеют свою классификацию. Она осуществляется по определенным признакам.

Электроприводы взаимодействуют с системами и устройствами. В данном случае можно выделить три стороны. Первая – система электроснабжения и источник энергии. Вторая – технологическая установка или машина. Третья – контакт с человеком-оператором посредством применения информационного преобразователя. Такой прибор – часть всей системы.

Микропроцессорная техника развивается стремительными темпами. Это привело к тому, что в системах управления электроприводом стали применяться цифровые регуляторы.

Такое внедрение существенным образом позволяет расширить набор реализуемых линейных и нелинейных законов и алгоритмов для контроля устройством с одной стороны. Однако с другой это вносит определенные особенности. Они присущи цифровым системам. Это непосредственно импульсный характер информации.

Другими словами присутствует квантование по времени и по уровню. Также имеется запаздывание в канале управления. Оно необходимо для обработки данных и формирования сигналов.

На этом фоне возникла потребность в применении новых алгоритмов управления и методов синтеза этих систем. Так, современные электроприводы с цифровым управлением имеют следующую схему.

Такие машины обладают рядом уникальных свойств:

  1. Арифметические или логические возможности являются развитыми. Такая особенность способствует реализации сложных линейных и нелинейных законов управления, функциональной экстраполяции, трансцендентных зависимостей и пересчету координат из одной системы в другую в электроприводе многосвязного типа.
  2. Имеется свободная память. За счет этого производится формирование текущего управления с учетом накопительной информации.
  3. Программируемость. Именно посредством этого можно создавать многорежимные и многофункциональные устройства, которые базировались бы на микропроцессорных системах.

Электроприводы – приборы, позволяющие решить множество задач в промышленности.

Больше о современных электроприводах и системах можно узнать на ежегодной выставке «Электро».

Шаровые краны с электроприводомЭксплуатация, управление, ремонт электроприводомВысоковольтные электрические аппараты

Классификация электроприводов

По количеству и связи исполнительных, рабочих органов:

  • Индивидуальный, в котором рабочий исполнительный орган приводится в движение одним самостоятельным двигателем, приводом.
  • Групповой, в котором один двигатель приводит в действие исполнительные органы РМ или несколько органов одной РМ.
  • Взаимосвязанный, в котором два или несколько ЭМП или ЭП электрически или механически связаны между собой с целью поддержания заданного соотношения или равенства скоростей, или нагрузок, или положения исполнительных органов РМ.
  • Многодвигательный, в котором взаимосвязанные ЭП, ЭМП обеспечивают работу сложного механизма или работу на общий вал.
  • Электрический вал, взаимосвязанный ЭП, в котором для постоянства скоростей РМ, не имеющих механических связей, используется электрическая связь двух или нескольких ЭМП.

По типу управления и задаче управления:

  • Автоматизированный ЭП, управляемый путём автоматического регулирования параметров и величин.
  • Программно-управляемый ЭП, функционирующий через посредство специализированной управляющей вычислительной машины в соответствии с заданной программой.
  • Следящий ЭП, автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа РМ с заданной точностью в соответствии с произвольно меняющимся сигналом управления.
  • Позиционный ЭП, автоматически регулирующий положение исполнительного органа РМ.
  • Адаптивный ЭП, автоматически избирающий структуру или параметры устройства управления с целью установления оптимального режима работы.
Читайте также:  Подключения электромагнитных реле тока

По характеру движения:

  • ЭП с вращательным движением.
  • Линейный ЭП с линейными двигателями.
  • Дискретный ЭП с ЭМП, подвижные части которого в установившемся режиме находятся в состоянии дискретного движения.

По наличию и характеру передаточного устройства:

  • Редукторный ЭП с редуктором или мультипликатором.
  • Электрогидравлический с передаточным гидравлическим устройством.
  • Магнитогидродинамический ЭП с преобразованием электрической энергии в энергию движения токопроводящей жидкости.
  • Переменного тока.
  • Постоянного тока.

По степени важности выполняемых операций:

  • Главный ЭП, обеспечивающий главное движение или главную операцию (в многодвигательных ЭП).
  • Вспомогательный ЭП.
  • Привод передач.

Схемы электроприводов

В промышленности широко применяются электроприводы. Их основным предназначением является преобразование энергии. Устройства представляют собой автоматизированную электромеханическую систему.

Электромеханическая система электроприводов в свою очередь включает три вида узлов:

  • электрические;
  • механические;
  • электронные.

Обычно данная система состоит из двигателя, преобразователя и автоматического управления. Электроприводы способствуют приведению в движение практически всех механизмов, которые имеются на заводах и фабриках, а также транспортных средств и бытовой техники.

На сегодняшний день практически все аппараты, приборы и агрегаты оборудованы данным устройством.

Сюда можно отнести:

  • сплит-системы и холодильное оборудование;
  • трамваи и троллейбусы;
  • поезда и самолеты;
  • автомобили;
  • бытовая техника;
  • принтеры и сканеры;
  • часы.

Схема электропривода, который имеет промышленный механизм, представлена на рисунке ниже.

При этом данные устройства могут в значительной степени отличаться по своим габаритам. Электроприводы выполняются от нескольких миллиметров до гигантских размеров с «двухэтажку», которые двигают мощный прокатный стан.

Подобные системы отличаются рядом особенностей.

Первая заключается в том, что скорость электроприводов регулируется посредством применения полупроводниковых преобразователей энергии.

Второй особенностью является использование микропроцессорных контроллеров. Они непосредственно позволяют решать задачу управления данными устройствами. Общая структура прибора выглядит следующим образом.

Ссылки

  • [http://electrik-2009.narod.ru/spravka/el_privod/ind_privod.html Электропривод]
  • [http://electricalschool.info/elprivod/1143-chto-takoe-jelektricheskijj-privod.html Что такое электрический привод]
  • [http://www.elektromehanicka.narod.ru/ Конструкции электрических машин]
  • [http://electricalschool.info/spravochnik/maschiny/279-kak-vybrat-tip-jelektrodvigatelja.html Как выбрать тип электродвигателя]
  • [http://electricalschool.info/main/drugoe/303-klassifikacija-kranovykh.html Классификация крановых электроприводов]
  • [http://electrolibrary.info/books/yaure.htm Яуре А. Г., Певзнер Е. М. Крановый электропривод. Справочник.— М.: Энергоатомиздат, 1988.— 344 с.(djvu)]
  • [http://robot-develop.org/archives/1590/ Электроприводы используемые в робототехнике]
  • [http://elprivod.nmu.org.ua/ua/entrant/electricdrive.php Что такое электропривод]
  • [http://eprivod.com Асинхронный электропривод: теория и практика]
  • [http://chastotnik.com.ua/a-osnovnie-kriterii-vibora-preobrazovatelya-chastoti Основные критерии выбора преобразователей частоты для электропривода]

Подбор электродвигателя

Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надёжную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях.

При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями:

  • Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду ме­ханической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
  • Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имею­щий наименьшие габариты, массу и стоимость.
  • Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Правильный выбор типа, исполнения и мощности электрического двигателя определяет не только безопасность, надёжность и экономичность работы и длительность срока службы двигателя, но и технико-экономические показатели всего электропривода в целом.

Классификация

Электрический многооборотный привод на шиберной задвижке

Электрический неполноповоротный привод на дисковом затворе

В зависимости от рода тока приводы изготовляются с двигателями переменного тока и, реже, с двигателями постоянного тока. Они могут содержать ограничительное силовое устройство или быть без него. По принципу действия этого устройства приводы подразделяются на фрикционные, фрикционно-кулачковые, электромеханические, электромагнитные, электрические, электронные.

По конструкции редуктора приводы делят на:

  • червячные
  • планетарные
  • цилиндрические
  • кулисно-винтовые
  • сложные (состоящие из двух или более типов передач)

В зависимости от величины и вида перемещения выходного элемента различают приводы:

  • многооборотные
  • неполноповоротные
  • прямоходные

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

  • главная
  • инфо
  • блог
  • словарь электромеханика
  • электроника
  • крюинговые компании
    • Одесса/Odessa
    • Николаев/Nikolaev
  • Обучение
    • Предметы по специальности
      • АГЭУ
      • АСЭЭС
      • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
      • Мехатронные системы
      • Микропроцессоры
      • Моделирование электромеханических систем
      • МПСУ
      • САЭП
      • САЭЭС
      • СДВС
      • СИВС
      • Силовая электроника
      • Судовые компьютерные ceти
      • СУЭ и ОСУ
      • ТАУ
      • Технология судоремонта
      • ТЭП
      • ТЭЭО и АС
    • Общие предметы
      • Безопасность жизнедеятельности
      • Высшая математика
      • Ділова українська мова
      • Интеллектуальная собственность
      • Культурология
      • Материаловедение
      • Охрана труда
      • Политология
      • Системы технологий
      • Судовые вспомогательные механизмы
      • Судовые холодильные установки
    • I курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • II курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • III курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • IV курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • V курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
  • Теория
    • английский
    • интернет-ресурсы
    • литература
    • тематические статьи
  • Практика
    • типы судов
    • пиратство
    • видеоуроки
  • мануалы
  • морской словарь
  • технический словарь
  • история
  • новости науки и техники
    • авиация
    • автомобили
    • военная техника
    • робототехника

06.10.2015

Аппаратура управления электроприводами

Управление электроприводом — это принудительное изменение его состояния, осуществляемое с помощью электроаппаратуры. К аппаратуре электропривода относятся контакторы, реле, контроллеры, различные командоаппараты (кнопки, пульты управления), тормозные электромагниты, резисторы, а также комплексные устройства (реостаты, пускатели, магнитные станции, магнитные усилители, различные блоки на полупроводниках и т. д.).

Контакторы постоянного и переменного тока

Их основным назначением является частая коммутация силовых электрических цепей. Существует множество конструктивных форм контакторов, отличающихся взаиморасположением деталей, величиной, устройством отдельных узлов и т. д., но все эти аппараты состоят из таких же основных элементов и действуют по одному принципу.

Контакторы выпускают сериями. Контакторы данной серии различаются в основном только величиной номинального тока, а следовательно, размерами, но не конструкцией. На судах наиболее распространены контакторы серий КП, КУ и КПМ — постоянного тока, КТ и КТФ — переменного тока и КМ, выпускаемые как для переменного, так и для постоянного тока.

Рассмотрим устройство и принцип действия контактора КПМ-220 (рис. 1). Стальной магнитопровод аппарата состоит из неподвижного Г-образного ярма, привернутого к нему сердечника с полюсным наконечником 2 и поворотного якоря. На сердечник надета втягивающая катушка. Если она обесточена, якорь прижат к упору отключающей пружиной, натяжение которой регулируют винтом. На якоре укреплен главный подвижный контакт 4, соединенный с ярмом гибким проводом. На контакт нажимает пружина контакта 3. К стойке прикреплен главный неподвижный контакт 6. С ним последовательно соединена дугогасительная катушка со своими полюсными наконечниками 10, между которыми вставлена съемная цементно-асбестовая дугогасительная камера (на рисунке камера повернута вверх). Неподвижный контакт 6 снабжен дугогасительным рогом и защитной коронкой. К нижней части якоря прикреплены два изолированных от него подвижных блок-контакта 20 и 21. Против них на шпильках установлены неподвижные блок-контакты 19 и 22. Все неподвижные детали контактора смонтированы на изоляционной плите.

Контактор постоянного тока типа КПМ-220

При подаче напряжения на выводы 14 катушки контактора сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь. Главные контакты соприкасаются и замыкают коммутируемую цепь тока. От вывода 17 к выводу 11 может пройти ток. Кроме того, замыкаются блок-контакты 21 и 22 и размыкаются контакты 19 и 20. Благодаря этому производятся переключения во вспомогательных цепях.

На рис. 1 показан однополюсный контактор; по числу полюсов контакторы могут быть двух-, трех-, четырех- и пятиполюсными.

Магнитопровод контакторов переменного тока выполняют наборным из листовой электротехнической стали, так как под действием переменного тока катушки происходит постоянное перемагничивание магнитопровода, и если бы он был выполнен сплошным (как на постоянном токе), то в нем индуктировались бы большие вихревые токи, вызывающие перегрев магнитопровода и порчу изоляции катушки. Для примера на рис. 2 изображен контактор переменного тока типа КТ.

Читайте также:  Двигатели постоянного тока дпт это

Контактор переменного тока типа КТ

Магнитопровод состоит из неподвижного ярма, на сердечнике которого находится втягивающая катушка, и поворотного якоря. На крайних торцах ярма установлены латунные рамки (короткозамкнутые витки). Их назначение — четко удерживать притянутым якорь несмотря на то, что под действием переменного тока направление намагничивания магнитопровода изменяется. Отключающей пружины у контактора нет, якорь отпадает под собственной силой тяжести. Чтобы не было самопроизвольного включения при качке судна, имеется защелка. Подвижные контакты соединены гибкими медными перемычками с выводами, установленными на изоляционной плите. Неподвижные главные контакты соединены с верхними выводами. Контакты расположены в дугогасительной камере, внутри которой пластинами образована деионная решетка. К горизонтальному валу аппарата прикреплены блок-контакты.

Условные обозначения элементов контакторов на электрических схемах приведены на рис. 3.

Условные обозначения элементов контакторов на электрических схемах

Электромагнитные и электротепловые реле

Реле широко применяют в схемах электрических проводов и устройств автоматики. По конструкции они весьма разнообразны и подобны контакторам, но меньше по размерам. Наиболее часто встречаются реле тока, напряжения, тепловые и времени.

Реле тока в схемах в основном выполняют защитные функции. Они делятся на реле максимального, минимального и обратного тока. У реле максимального тока типа РЭ (рис. 4) катушка, расположенная на сердечнике, включается последовательно с якорем электродвигателя. Если ток якоря превышает допустимую величину, якорь притягивается, преодолевая силу сопротивления пружины, и размыкаются контакты. Это служит импульсом для отключения аппарата, коммутирующего электродвигатель. На шкале нанесены метки, соответствующие различным установкам срабатывания реле. Изменение установок осуществляется регулированием натяжения пружины с помощью гаек.

Реле максимального тока

Электромагнитные реле переменного тока отличаются от реле постоянного тока тем, что их магнитная система набрана из листов электротехнической стали и в торцах сердечника встроены короткозамкнутые витки.

Реле напряжения устроены аналогично реле тока, но их катушка включается в сеть параллельно. Они срабатывают при недопустимых отклонениях напряжения, подведенного к контролируемому участку цепи электропривода.

Тепловые реле (рис. 5, а) не относятся к числу электромагнитных, но рассматриваются в этой статье, так как их работа зависит от нагрева, вызванного протекающими токами. Назначение этих реле — защита двигателей от перегрузки. Тепловые реле встраивают в магнитные пускатели или установочные автоматы.

Схема действия электротеплового реле типа ТТ

Основным элементом реле является биметаллическая пластина, изготовленная из разнородных металлов с различными коэффициентами линейного расширения.

При протекании недопустимого тока по нагревательному элементу (рис. 5, б) увеличивается нагрев биметаллической пластины, она прогибается, освобождается защелка, которая под действием пружины поворачивается и размыкает контакты. После остывания биметаллической пластины можно толкателем привести реле в исходное состояние. Часть пластины и спираль закрыты цементно-асбестовой теплоизоляционной камерой.

Электромагнитные реле времени широко распространены в схемах управления электроприводами, где они автоматически производят переключение в схеме с заданной выдержкой времени.

На переменном токе используют реле, принцип действия которых заключается в следующем. При подаче питания на реле внутрь катушки втягивается якорь, связанный с механическим замедлителем (например, часовой механизм). Таким образом, с момента подачи питания на катушку реле до полного втягивания якоря и замыкания (размыкания) контактов реализуется выдержка времени в пределах 1 —10 с. Эти реле ненадежны в работе.

На постоянном токе используют электромагнитные реле времени, у которых, в отличие от обычных реле, между сердечником и катушкой расположена алюминиевая или латунная гильза (демпфер). При подаче питания на катушку реле срабатывает без всякой выдержки времени. При отключении тока катушки ее спадающий магнитный поток в теле демпфера индуктирует вихревые токи. Эти токи вызывают появление дополнительного потока, который некоторое время удерживает якорь притянутым. Выдержка времени с момента снятия питания с катушки до момента отпускания якоря составляет 0,3—0,4 с.

В схемах электроприводов встречаются также механические реле: давления, уровня, скорости и т. д. Условные обозначения элементов реле в электрических схемах показаны на рис. 6.

Условные обозначения элементов реле в электрических схемах

Многоступенчатые коммутационные аппараты для ручного управления электродвигателями делятся на контроллеры барабанного типа и кулачковые. Контроллеры в основном применяют для управления палубными механизмами.

Рассмотрим устройство силового кулачкового контроллера (рис. 7, а). Литой корпус аппарата закрыт крышкой с резиновым уплотнением. С маховиком контроллера механически связан вал, на котором смонтированы кулачковые шайбы.

Кулачковый контроллер

На изоляционной панели контроллера горизонтально укреплены контактные элементы (рис. 7,б). Для каждого контактного элемента на валу управления имеется кулачковая шайба, профиль которой определяет момент включения контактов. При набегании впадины кулачка на ролик под действием пружины 5 поворачивается рычаг и замыкаются контакты.

Перекатывание контактов в момент замыкания происходит благодаря повороту суппорта; при этом несколько сжимается пружина 3. Каждая пара контактов снабжена искрогасительной камерой.

С контактами контроллера через электрические перемычки и кабели соединяется главная цепь электродвигателя. Профиль кулачков на валу контроллера соответствует определенной программе управления электродвигателем. Каждое положение маховика управления определяет режим работы (пуск, первая скорость, вторая скорость, торможение и т. д.).

Контакты контроллера должны быть достаточно мощными, так как через них проходит главный ток электропривода.

В корпус кулачкового контроллера вмонтированы коммутационные и защитные элементы: контактор включения питания (линейный контактор) и реле защиты. Кулачковые контроллеры переменного и постоянного тока обладают небольшим износом контактов, допускают до 600 включений в час.

Силовые контроллеры барабанного типа имеют более простое контактное устройство, обладающее повышенным износом; на строящихся судах их не устанавливают.

Командоконтроллеры по конструкции подобны силовым контроллерам кулачкового типа, но они обычно меньше по размерам и их контакты рассчитаны на более слабые токи. Это объясняется тем, что в отличие от силовых контроллеров, внутри которых происходит непосредственное замыкание силовых цепей электродвигателя, контакты командоконтроллера замыкают и размыкают (коммутируют) цепи катушек отдельно установленных контакторов, контакторы своими контактами коммутируют цепи электродвигателей.

Таблица замыканий и условные обозначения контактов контроллера на схеме

Магнитные контроллеры (магнитные станции) выполнены в виде стального шкафа, внутри которого расположены контакторы, реле и резисторы. С помощью кнопок, расположенных непосредственно на шкафе или вынесенных отдельно, производится управление электроприводом.

Число контактов контроллера любого типа и порядок их замыкания фиксируются в специальной таблице замыканий. На рис. 8, а показана таблица замыканий контроллера, на рис. 8, б — условные обозначения контактов этого же контроллера на схеме. Читается таблица следующим образом: контакт 1 контроллера замкнут только в нулевом положении рукоятки (штурвала) управления; контакт 2 замкнут во всех положениях «Назад» и «Вперед», кроме нулевого; контакт 3 замкнут во всех положениях «Вперед» и т. д.

Сюда можно отнести кнопочные посты управления, конечные и путевые выключатели, различные переключатели и замыкатели. Эта аппаратура проста по устройству.

Применяемые на судах тормозные устройства предназначены для ускорения процесса остановки электродвигателей, а в грузоподъемных механизмах — и для удержания груза на весу. Тормозные электромагниты в зависимости от величины хода якоря делят на длинноходовые (вертикальное перемещение якоря до 120 мм) и короткоходовые (горизонтальное перемещение якоря 3—5 мм); они являются частью (приводом) ленточного, дискового или колодочного тормозного устройства. Название «тормозной электромагнит» не определяет сущности его работы, так как в действительности его назначение — растормозить электропривод при подаче питания на катушку электромагнита.

Тормозное же действие осуществляется нажатием пружин на неподвижные детали механического фрикционного тормоза при обесточивании катушки. Катушки тормозных электромагнитов постоянного тока могут быть параллельными и последовательными, переменного тока — трех- и однофазные.

Корпус длинноходового электромагнита (рис. 9, а) отливают из чугуна, крышку делают стальной. Якорь изготовляют из магнитомягкой стали. В верхней части он имеет форму усеченного конуса. Во избежание магнитного прилипания на верхнем торце якоря устанавливают латунную шайбу. Электромагнит снабжен воздушным демпфером; при подаче питания на катушку якорь перемещается вверх, растормаживая электродвигатель, но в верхней части полости камеры якоря создается воздушная подушка. Воздух через небольшое отверстие выходит наружу. Сечение отверстия можно изменять винтом.

Источник