Совершенствование электрических двигателей в системах автоматизированного электропривода

Разновидности электроприводов

Не автоматизированный электропривод

При работе подобного устройства все действия по регулировке определенных координат будут выполняться только вручную. Соответственно для работы подобных устройств необходим оператор, который будет следить за работой. Одним из таких устройств является крановый электропривод. Все действия, которые он осуществляет выполняются только оператором.

Автоматизированный электропривод

В автоматизированных приводах присутствуют сигналы обратной связи по координатам или параметрам. Ниже вашему вниманию представлено фото структурной схемы, с помощью которого вы более детально ознакомитесь со всеми процессами.

Схема автоматизированного электропривода

Вот обозначения всех элементов, которые присутствуют на этой схеме:

  • ЗА – защитная аппаратура;
  • ПЭЭ – преобразователь электрической энергии;
  • ДТ – токовый датчик;
  • ДН – датчик напряжения;
  • СУ ПЭЭ – это система управления преобразователем;
  • ПУ – пульт управления;
  • ПМ – передаточный механизм;
  • РО – рабочий орган;
  • ЭД – электродвигатель.

Благодаря такой структуре СУ ПЭЭ управляет не только преобразователем, но и всей системой одновременно. Датчики обратной связи при таком управлении также позволяют обеспечить контроль за параметрами и дают сигналы об этом оператору. Некоторые операции подобная система способна выполнять в автоматическом режиме. Однако все же потребуется присутствие оператора, который осуществит контроль за всеми процессами.

Например, оператор может потребоваться в том случае, если вы решили пуск много конвейерной линии, где конвейеры будут запускаться по очереди. Остановка также должна осуществляться оператором. Как видите, все сигналы обратной связи будут поступать на пульт оператора, который наблюдает за технологическим процессом. Часть из них будет приходить на СУ ПЭЭ для осуществления основных защит и отработки некоторых изменений. Если интересно, тогда можете прочесть про тротуарную плитку, которая генерирует электроэнергию.

Автоматический электропривод

За автоматическим электроприводом не нужно наблюдать оператору, так как он работает полностью в автоматическом режиме. Ниже вы можете увидеть схему, по которой будет осуществляться работа этого устройства.

Совершенствование электрических двигателей в системах автоматизированного электропривода

Схема автоматического электропривода

Исходя из структурной схемы можно сделать вывод о том, что в АСУ ТП приходят все датчики обратной связи. В дальнейшем с помощью этой системы будет происходить обработка сигналов от датчиков и выдача управляющих сигналов для подсистем. Эта структура управления на сегодняшний день является достаточно удобной. Она не требует постоянного внимания оператора и все технологические процессы осуществляются в автоматическом режиме. Например, полностью в автоматическом режиме могут работать модернизированные шахтные подъемные машины.

Преимущества автоматизированного электропривода

Автоматизированный электропривод обладает следующими достоинствами:

  • улучшает потребительские качества;
  • регулирует скорость, интенсивность разгонов и задает оптимальные режимы для большинства механики;
  • при необходимости электропривод можно интегрировать в сеть с сервером сбора анализа данных с возможностью удаленного доступа.
Популярные статьи  Что происходит с тепловым реле, при увеличении тока нагрузки?

У многих на сегодняшний день существует ошибочное мнение, что электропривод выполняет определенную работу, но на самом деле это совершенно не так. В систему электропривода входит не только электродвигатель, но и редуктор, система управления и разнообразные реле. Эта система является не электрической, а электромеханической. Также она может быть регулируемой или нерегулированной.

Анализ динамики системы подчиненного управления вентильным двигателем

При векторном управлении вентильным двигателем, для оптимизации динамических свойств широкое применение находит метод подчиненного регулирования координат. Функциональная схема системы автоматического управления показана на рис. 2.1.

Как было показано в п. 2.4, электромагнитный момент, развиваемый электрической машиной, создается составляющей тока статора по оси q током Iq, но при этом, не смотря на то, что ток Id не влияет на электромагнитный момент, он составляет большой процент в общем потребляемом токе электродвигателя. Система подчиненного регулирования скорости строится по следующему принципу. Двухконтурная система строится для переменных по оси q, поскольку регулирование тока Iq приводит к регулированию развиваемого момента и скорости вращения вала электрического двигателя, с целью снижения влияния тока Id строится замкнутый контур тока Id.

Проведенный сравнительный анализ результатов моделирования систем автоматизированного электропривода показал, что обе системы автоматического управления способны обеспечить выполнение, предъявляемых к ним высоких требований. При этом система управления с РРТ имеет более простую и надежную конструкцию, обеспечивает практически астатическое регулирование тока.

Проведенные в исследования замкнутых систем автоматического управления электроприводами показывают, что применение систем подчиненного управления оправдывает себя в жестких электромеханических системах. Применение стандартных методик расчета систем автоматического регулирования в электромеханических системах, содержащих упругую связь вала двигателя с исполнительным механизмом и наличием зазоров в механических передачах, представляется возможным в ряде случаев, описанных в , при этом надо заметить, что большая часть производственных механизмов не удовлетворяют указанным требованиям., Методика исследований сложных электромеханических систем в виде производственных механизмов сводится к построению расчетных схем механизмов, где они представлены двух и трех-массовыми системами. Для таких систем расчет контуров управления, основанный на методе подчиненного управления координат, где быстродействие контуров зависит, от их малых постоянных времени, не приносит желаемого результата. Для получения требуемого качества регулирования при разработке системы автоматического регулирования приходится прибегать к введению дополнительных корректирующих обратных связей: по ускорению исполнительного вала, по упругому моменту, по разности скоростей, реализация которых в реальных производственных механизмах затруднительна. В случае рассмотрения нестационарной работы электромеханической системы «двигатель — механизм» находят применение адаптивные системы управления.

Нестационарность работы электроприводов определяется изменением параметров электромеханической системы в, целом. В электрической машине в процессе работы подвержены изменению активное сопротивление обмоток, индуктивность и т.д., а механическая часть характеризуется изменением люфтов и ослаблением натяга механических передач, изменением моментов инерции. Кроме того, работа автоматизированной системы ЭП может сопровождаться интенсивным, изменением возмущающих и управляющих воздействий, что в свою очередь приводит к увеличению динамической погрешности системы управления.

Популярные статьи  Как подключить двухклавишный, одноклавишный и проходной выключатель света

Одним из вариантов увеличения точности управления многомассовыми технологическими объектами является введение в структуру системы автома-тического управления гибких обратных связей по одной из регулируемых координат. Применение данного способа целесообразно при возможности идентификации дополнительных параметров объекта управления.

Применение в современном электроприводе непосредственного цифрового управления позволяет внедрять в системы управления такие современные адаптационные методы как нейронные сети и нечеткие логические системы вывода. Описанный в способ интеграции методов нейронных сетей и нечетких логических систем вывода открывает новые возможности при разработке систем автоматического управления. Предлагаемая методика построения адаптивного регулятора скорости базируется на методе построения адаптивных нейро-нечетких логических систем вывода (adaptive network based fuzzy inference system, ANFIS).

Первый этап реализации регулятора скорости состоит в составлении математического, описания объекта управления — вентильного двигателя. Воспользуемся для этого представленным в п.2.3 математическим описанием ВД, базирующемся на методах обобщенной электрической машины.

Системы управления электроприводом с вентильным двигателем

Инвертор может получать питания как от полупроводникового выпрямителя, подключенного к сети переменного тока, так и от аккумулятора.

Конструкция вентильного двигателя, основанная на использовании синхронного двигателя с постоянными магнитами на роторе и питанием сети через неуправляемый выпрямитель, что характерно для электроприводов средней мощности, содержит регулятор тока, отличающийся от традиционного ПИ-регулятора. функциональная схема электропривода показана на рис. 2.2. Широкое применение получил достаточно простой обеспечивающий практически астатическое регулирование тока релейно-временной регулятор тока. В качестве регулятора скорости может использоваться П- или ПИ-регулятор, на вход которого поступает разность сигналов задания скорости и обратной связи. Сигнал обратной связи поступает с датчика скорости BR. Схема управления содержит узел фазосмещения (ФСУ), осуществляющий автоматическое опере жающее смещение угла коммутации ключей в области высоких скоростей. Распределитель импульсов (РИ) вырабатывает управляющие импульсы и распределяет их по ключам коммутатора. Сигналы.с выхода распределителя импульсов поступают через ключи D1 и D2 на формирователь импульсов (ФИ). Выходные сигналы ФИ поступают на плечи автономного инвертора (АИ), подключенного к источнику питания (ИП) с выпрямленным напряжением Ud.

Узел направления вращения (УНВ) формирует сигналы для РИ, определяющие чередование фаз на статоре для правого и левого вращения ротора двигателя.

Далее в работе будут рассмотрены СД с магнитостатическим возбуждением, имеющие конструкцию ротора с демпферной обмоткой и СД с постоянными магнитами на роторе. 2.2.Структурно-топологический анализ векторной модели синхронного двигателя, включенного по схеме вентильного двигателя при питании от источника напряжения

Современный уровень требований, предъявляемых к динамике исполнительного привода, заставляет находить новые способы исследования электромагнитных переходных процессов электромеханических преобразователей.

В станочном приводе, где наряду с использованием моментных двигателей постоянного тока широко применяются вентильные двигатели, требования к динамическим свойствам электропривода всё более возрастают .

Теоретические исследования динамических процессов вентильных двигателей основываются на численно аналитическом решении дифференциальных уравнений Парка-Горева, имитационном моделировании и ряде других. Предложенный в работе метод анализа базируется на теории направленных графов, в частности, применении теоремы Мэйсона . Этот способ анализа позволяет получить аналитическое выражение передаточной функции объекта любой сложности.

Построение векторной модели СД базируется на системе дифференци-альных уравнений Парка-Горева, применение которой в этом случае возможно при некоторых дополнительных допущениях : 1. Импульсное напряжение ШИМ с модуляцией по синусоидальному закону можно принять эквивалентным синусоидальному напряжению. 2. Влиянием реакции якоря и коммутационных токов на магнитный поток машины можно пренебречь. 3. Магнитная цепь машины не насыщена, а магнитный поток, развиваемый индуктором, неизменный (постоянные магниты стабилизированы). 4. Постоянные магниты заменяются на эквивалентную обмотку возбужде-ния, питаемую от источника тока. Традиционно синхронный двигатель описывается в системе координат d, q, вращающейся со скоростью поля ротора сок = рпсо2, в этой системе координат токи и напряжения являются переменными и имеют как в роторной, так и в статорной обмотках частоту со2эл = со0эл -саэл, т.е. частоту тока ротора, условие со0эл = шэл позволяет оперировать соотношениями, аналогичными постоянному току, однако это сужает исследования до анализа статического режима работы. Для аналитических исследований наиболее удобной представляется система координат х, у, вращающаяся в пространстве со скоростью, равной синхронной скорости поля машины сок =со,. В синхронно вращающихся осях х, у реальные переменные напряжения, приложенные к обмоткам статора, при принятой начальной фазе преобразуются в постоянной напряжение, приложенной к обмотке, расположенной по оси х . Применение записи дифференциальных уравнений в осях х, у позволяет определить передаточную функцию объекта управления, корни характеристического уравнения, которые используются для обобщенного анализа динамических свойств электрической машины. Основные уравнения, описываюгцие СД, содержащий демпферную обмотку на роторе, запишутся в виде:

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: