Регулирования скорости исполнительных двигателей

 постоянного тока.

Непрерывный способ регулирования скорости исполнительных двигателей постоянного тока.

Цель работы: изучение непрерывного регулирования скорости исполнительного двигателя постоянного тока.

Задание:

- выбрать элементов для построения устройство непрерывного регулирования скорости исполнительного двигателя постоянного тока в среде Proteus 7;

- разработать структурную схему устройство;

- разработать принципиальную схему устройство;

- описать принцип работы устройства.

Содержание отчета:

· Цель работы.

· Структурная схема устройство.

· Принципиальная схема устройство.

· Описание принцип работы устройство.

· Выводы.

 

Теоретические сведения для выполнения лабораторной

работы

Типовые структуры и оборудование электромашинных ИМ. Обобщенная структурная схема автоматизированного электромашинного ИМ (электропривода) представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Обобщенная структурная схема автоматизированного электромашинного ИМ.

Обязательным силовым блоком является электромеханический преобразователь энергии, состоящий из конструктивно объединенных или раздельных исполнительного двигателя ИД и механического передаточного устройства ПУ (например, редуктора, муфты).

Питание двигателя осуществляется в общем случае через силовой электрический преобразователь СП, который может представлять собой:

–  транзисторный, тиристорный или магнитный усилитель мощности;

–  полупроводниковый управляемый или неуправляемый выпрямитель или инвертор;

–  полупроводниковый широтно-импульсный преобразователь;

–  регулируемый или нерегулируемый силовой трансформатор;

–  контактную коммутирующую аппаратуру – электромагнитные реле, пускатели, контакторы.

К несиловым блокам, обеспечивающим выполнение требуемых функций в зависимости от назначения и области применения исполнительного механизма, относятся устройство управления УУ и измерительно-преобразовательное устройство ИПУ.

В устройство управления в общем случае входят:

–  блок автоматического управления БАУ, содержащий аналоговые или цифровые регуляторы;

–  блок дистанционного управления коммутирующей аппаратурой БДУ;

–  блок ручного механического управления БРУ регулирующим органом РО (дублер дистанционного);

–  блок сигнализации БС.

Измерительно-преобразовательное устройство ИПУ может иметь в своем составе датчик тока двигателя ДТ, датчик скорости ДС и датчик текущего положения ДП исполнительного механизма. В состав ИПУ может также входить блок конечных положений БКП исполнительного механизма или регулирующего органа, состоящий из путевых и концевых выключателей, выдающих дискретный сигнал при достижении соответствующего конечного положения.

При разработке промышленных систем автоматизации и управления весьма широко применяются типовые конструкции, в частности типовые комплектные и унифицированные исполнительные устройства.

Комплектным исполнительным механизмом (электроприводом) принято называть комплект взаимосвязанного оборудования, которое предназначено для исполнительных устройств с некоторыми определенными функциями, объединяется общей электрической схемой и поставляется полностью (или в большей части) комплектно.

Комплектные ИМ, выпускаемые для металлообрабатывающих станков и установок с числовым программным управлением, обрабатывающих центров и промышленных роботов, имеют, как правило, в своем составе следующее типовое оборудование:

–  транзисторный или тиристорный силовой преобразователь, обеспечивающий однозонное якорное или двухзонное с ослаблением магнитного поля управление двигателем постоянного тока или частотное управление трехфазным асинхронным двигателем;

–  устройство согласования преобразователя с питающей сетью, например трансформатор;

–  устройство управления преобразователем;

–  систему автоматического регулирования основных параметров ИМ;

–  отдельные блоки электрических измерений,защиты и сигнализации;

–  исполнительный двигатель постоянного тока (коллекторный или бесконтактный) или трехфазный асинхронный со встроенным или пристраиваемым датчиком скорости (тахогенератором электромашинного или фотоэлектрического типа), датчиком положения (вращающимся трансформатором, сельсином или фотоэлектрическим преобразователем) и, при необходимости, электромагнитным тормозом;

– механическое передаточное устройство.

 В качестве исполнительных двигателей систем автоматического управления наиболее часто используются двигатели независимого возбуждения. Схема включения такого двигателя показана на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Схема включения двигателя независимого возбуждения

В цепь якоря может быть включено добавочное сопротивление R_д, например пусковой реостат. Для регулирования тока возбуждения в цепь обмотки возбуждения может быть включен регулировочный реостат R_р.

Регулирование скорости. Угловую скорость двигателя при неизменном моменте сопротивления можно регулировать тремя способами:

- якорным – изменением напряжения на обмотке якоря U_я;

- полюсным – изменением магнитного потока возбуждения Ф;

- реостатным – изменением добавочного сопротивления R_д в цепи якоря.

При этом возможны два основных вида управления:

- непрерывное – изменением во времени амплитуды напряжения;

- импульсное – изменением времени, в течение которого к двигателю подводится номинальное напряжение.

Полюсное управление применяется гораздо реже якорного, т.к. регулировочные характеристики получаются нелинейными и цепь управления обладает значительной индуктивностью, что может отрицательно сказаться на быстродействии. Преимуществом полюсного управления является значительно меньший ток возбуждения по сравнению с током якоря, и соответственно меньшая мощность управления.

При реостатном способе через реостаты Rд должен длительно пропускаться значительный ток, что вызывает большие потери мощности. Способ не обеспечивает широкого диапазона регулирования скорости, он неэкономичен и в системах автоматического управления применяется крайне редко.

Якорный непрерывный способ управления. Магнитный поток создается током, протекающим по обмотке возбуждения главных полюсов (рисунок 3.6,а), либо постоянными магнитами (рисунок 3.6,б).

Рисунок 3.6 - Якорный непрерывный способ управления.

 

В первом случае обмотка возбуждения постоянно подключается к независимому источнику питания с напряжением U, равным номинальному для двигателя (U=const, Ф=const). Угловая скорость ротора регулируется изменением напряжения управления Uу на обмотке якоря.

 

Лабораторная работа №9