Наладка и эксплуатация электроприводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОГИЛЕВСКОГО ОБЛАСТНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТА

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

1. Перечислите основные виды проверок в бесконтактных системах управления электроприводами

Основным видом проверки для бесконтактных систем управления вне зависимости от элементной базы, на которой они выполнены, является проверка системы на функционирование. При проверке на функционирование достаточно простой системы, состоящей из небольшого числа элементов; анализ правильности ее работы возможен с помощью контрольных тестов. Системы средней и большой сложности проверить в целом на функционирование указанным способом практически невозможно, так как длина контрольного теста для таких систем оказывается слишком большой. Поэтому проверку сложных бесконтактных систем управления на функционирование следует производить поэтапно. На первом этапе должны быть проверены элементарные составные части (модули) системы. Для бесконтактных систем управления (БСУ), выполненных на логических элементах серии Логика-Т, такой частью является блок с проводным монтажом между элементами, а для БСУ, выполненных на устройствах серии Спектр, субблок.

Для проверки на функционирование элементарных частей БСУ различных исполнений, как правило, существуют специальные устройства, работающие в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме. Автоматические устройства обычно используются на заводах-изготовителях, а полуавтоматические или работающие в ручном режиме поставляются комплектно со сложными БСУ или при поставке большого количества БСУ на один объект. Такие устройства могут использоваться при пусконаладочных работах. Подробнее некоторые из таких устройств будут описаны ниже. Создание устройств, специально предназначенных для пусконаладочных организации, нецелесообразно из-за большого разнообразия элементной базы БСУ.

На втором этапе проверяется функционирование более сложных узлов БСУ, например комплектных устройств. Для их проверки необходима подача некоторого набора сигналов с целью имитации реального режима работы БСУ. Для этой цели могут применяться специализированные имитаторы сигналов, предназначенные для данной элементной базы. Иногда такие имитаторы входят в состав БСУ и служат не только для проведения пусконаладочных работ, но и для профилактического контроля БСУ в процессе эксплуатации. В последнее время для очень сложных систем бесконтактного управления, построенных с применением больших интегральных микросхем (БИС) и представляющих собой специализированные управляющие логические или вычислительные устройства, оказалось целесообразным включение в состав системы специального устройства или нескольким устройств, проверяющих и индицирующих правильное функционирование частей системы или даже отдельных элементарных модулей. Для программируемых систем, в которых алгоритм управления содержится в памяти устройства, предусматриваются специальные тестовые программы проверки правильности функционирования всей системы и отдельных ее узлов.

В общем случае при наладке БСУ должны быть выполнены следующие виды проверок и испытаний:

§ внешний осмотр и проверка комплектности изделия;

§ проверка монтажа БСУ. Как правило, этот вид проверки не требуется на месте монтажа;

§ измерение сопротивления изоляции и испытание электрической прочности изоляции в соответствии с ПУЭ;

§ проверка системы питания, включая настройку защит и источников стабилизированного питания;

§ проверка модулей (ячеек, субблоков, блоков) на функционирование;

§ проверка внешних цепей;

§ проверка на функционирование комплектных устройств и БСУ в целом.

2. Предложите алгоритм наладки бесконтактных систем управления, опираясь на основные этапы диагностирования наладки бесконтактных систем управления

Алгоритм наладки бесконтактных систем управления:

1. внешний осмотр, измерение сопротивления изоляции, испытания электрической прочности изоляции, проверка системы питания, проверка на функционирование.

2. При благоприятных результатах испытаний переходят к проверке БСУ в реальном режиме. На этом этапе осуществляется контроль помехоустойчивости от внешних помех по линиям связи и при необходимости производится отстройка от этих помех.

3. Производится внешний осмотр блоков для выявления видимых повреждений, несоответствия документации, плохого состояния контактов разъёма и паек.

4. Проверка сопротивления изоляции. Измерения производятся относительно металлического корпуса для следующих точек схемы: общая точка цепей питания элементов; потенциально развязанные входы и выходы согласующих элементов, трансформаторов, реле и других аппаратов. Измерения производится мегомметром с измерительным напряжением, соответствующим рабочим напряжениям цепей. Снижение сопротивления изоляции ниже указанной нормы в большинстве случаев связано с нарушениями внутри логического элемента изоляции между крепежными деталями и электрическими цепями. Такие элементы должны быть заменены.

5. Блоки питания БСУ проверяются при подключении их к достаточно мощной сети 380/220 В через. какой-либо защитный аппарат. Устанавливаются номинальные значения выходных напряжений. Снимаются характеристики зависимости выходных напряжений от токов нагрузки. Значения вторичных напряжений блоков питания контролируются в последующем при реальной нагрузке блоков в процессе проверки БСУ на функционирование. Проверка функционирования блоков питания производится по таблице проверки, имеющейся в документации. Изоляция блоков питания проверяется так же, как у логических блоков.

6. После проверки, на функционирование шкафа (шкафов) БСУ проверяются сигналы и работоспособность технологических датчиков и источников сигналов внешних блокировок.

3. Прокомментируйте структуру тиристорного преобразователя частоты на основе автономного инвертора

Тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ) применяются для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей (АД) изменением частоты, питающего им напряжения.

Функциональная схема ТПЧИ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Функциональная схема ТПЧИ

UVV - управляемый выпрямитель; ZV - силовой фильтр; U_d - напряжение постоянного тока; UVG1 - система импульсно фазового управления; UVF - автономный инвертор напряжения; UVG2 - система управления инвентарем.

Принцип действия:

Напряжение сети переменного тока промышленной частоты 50 Гц с помощью управляемого выпрямителя и силового фильтра преобразуется в напряжение постоянного тока, определяющее амплитуду выходного напряжения ТПЧИ; регулирование этой амплитуды осуществляется системой импульсно-фазового управления. Выпрямленное напряжение с помощью автономного инвертора напряжения преобразуется в переменное, частота которого регулируется системой управления инвертором. Управление ТПЧИ осуществляется двумя аналоговыми сигналами, из которых один определяет амплитуду, а другой - частоту выходного напряжения.

4. Поясните принцип подчинения контуров

Системой подчиненного управления называется система автоматического управления, состоящая из нескольких вложенных друг в друга замкнутых контуров, настроенных так, что внутренний контур подчиняется внешнему контуру, который вырабатывает сигнал управления для внутреннего контура и управляет им.

Классическая структура включает в себя три контура, каждый из которых содержит свой собственный регулятор и датчик регулируемой величины. Каждый i-й контур системы представляет собой локальную САУ, задающим воздействием для которой является Upi-1 сигнал с выхода регулятора (i-1) контура. Иными словами, i-й (внутренний) контур подчинен (i-l)-мy (внешнему) контуру. При известном коэффициенте передачи i-гo контура установившееся значение переменной на выходе его будет ограничено, если ограничить сигнал на выходе
(i-l)-гo регулятора. При таком способе ограничения переменной максимальное значение её может быть превышено на малое время при скачкообразном изменении сигнала на входе контура.

5. Начертите электрическую принципиальную схему (5-7 аппаратов) системы электропривода постоянного тока с ПИД-регулятором, опишите принцип работы схемы, предусмотрите необходимые защиты, произведите выбор двигателя и остальных элементов схемы

Решение:

Электропривод этого типа выполнен в виде замкнутой системы регулирования скорости с отрицательной обратной связью по скорости, которая в зависимости от настройки обеспечивает относительный перепад скорости в пределах 0,5-10% при изменении момента нагрузки от 0,1 М_ном до М_ном. В электроприводе обеспечивается также регулирование (ограничение) тока с помощью устройства токоограничения УТО. Для обеспечения устойчивости и требуемого качества переходных процессов электропривода в схеме применены гибкие обратные связи по скорости двигателя и результирующему сигналу управления U_y2.

Якорь двигателя, имеющего встроенный тахогенератор BR, получает питание от реверсивного тиристорного преобразователя с двумя комплектами тиристоров VS1-VS6, составляющих выпрямительную и инверторную группы. Управление этими группами осуществляется с использованием согласованного совместного принципа.

Для уменьшения переменной составляющей уравнительного тока, протекающей между выпрямительной и инверторной группами, в схеме используются ограничительные реакторы L1 и L2. Включение в цепь якоря сглаживающего реактора L3 позволяет исключить режим прерывистого тока и повысить использование двигателя по току.

Управление тиристорами VS1-VS6 обеспечивается транзисторной схемой импульсно-фазового управления СИФУ, работающей по вертикальному принципу. Она имеет три канала, каждый из которых работает на два тиристора, включенных в одну фазу.

Питание электропривода осуществляется от трехфазного трансформатора Т с двумя вторичными обмотками. К одной из них, имеющей нулевой вывод, подключена силовая часть привода, а ко второй обмотка возбуждения ОВ (через выпрямитель VD) и блок питания БП, от которого питается схема управления. Обмотка О В тахогенератора получает питание от стабилизатора напряжения СН.

В состав схемы управления электропривода входят промежуточный усилитель У1, усилитель мощности (эмиттерный повторитель) У2, узел токоограничения УТО, узел гибкой обратной связи УГОС, задающий потенциометр RP, кнопки управления SB1 и SB2 и пусковое реле К.

Сигнал управления U_y] формируется как алгебраическая сумма сигналов задающего U₃, обратной связи по скорости U_c и токоограничения U_T0, для выработки которого используется нелинейная положительная обратная связь по скорости двигателя. При токе якоря, меньшем тока отсечки, работает только контур регулирования скорости. При токе якоря, превышающем ток отсечки, за счет нелинейности цепи токоограничения отрицательная обратная связь по скорости ДПТ отключается и начинает действовать положительная обратная связь, обеспечивая ограничение тока и момента на заданном уровне.

Для обеспечения необходимого качества переходных процессов электропривода в схеме используется гибкая обратная связь, действующая только в переходных процессах. Сигнал корректирующей гибкой обратной связи U_T0C вместе с сигналом управления U_yX поступает на вход усилителя мощности У2 и после усиления в виде результирующего сигнала U_y2 подается на вход СИФУ через замыкающий контакт пускового реле К. Управление этим реле осуществляется с помощью кнопок управления: SB1 при пуске двигателя и при его останове. Реверсирование двигателя осуществляется путем изменения полярности задающего сигнала U₃.

В электроприводе типа ЭТЗР реализуется ряд защит, блокировок и сигнализаций. Токовое реле КА, катушка которого включена в цепь якоря двигателя, а контакт в цепь питания реле К, обеспечивает максимальную токовую защиту электропривода. При его срабатывании отключается реле К, с тиристоров снимаются сигналы управления и двигатель отключается от источника питания.

Автоматические выключатели QF1 и QF2 осуществляют максимальную токовую защиту силовой части тиристорного преобразователя, обмотки возбуждения двигателя и схемы управления.

Рисунок 2

Согласно заданной мощности, выбираем двигатель, технические параметры которого приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры двигателя серии 2ПН100LУХЛ4

Выбор автоматического выключателя производятся по следующим условиям

где - номинальное напряжение автомата, В.

где - номинальный ток автомата, А.

где - ток уставки электромагнитного расцепителя, А;

- пусковой ток двигателя, А

А

где - номинальный ток теплового расцепителя, А.

Выбираем автоматический выключатель серии ВА 51 с техническими характеристиками, представленными в таблице 2 [2].

Таблица 2 - Технические характеристики автоматического выключателя серии ВА51-25

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре, параллельно вентилям включают защитные RC цепочки, параметры которых выбирают в пределах: С = (0,25 … 1) мкФ, R = (10 … 30) Ом.

Выбираем С = 1 мкФ, R = 20 Ом.

Расчетная мощность резистора R выбирается из следующего соотношения

Вт

Выбираем резисторы и конденсаторы с техническими характеристиками, представленными в таблицах 3 и 4 [2].

Таблица 3 - Технические характеристики резисторов

Таблица 4 - Технические характеристики конденсаторов серии

Расчет и выбор тиристорного преобразователя

Так как в данном курсовом проекте для реализации схемы используется тиристорный преобразователь ELL12030/250 со встроенным цифровым датчиком тока, расчёт и выбор датчика не производится.

Технические характеристики преобразователя приводятся в таблице 5.

Таблица 5 - Технические характеристики преобразователя ELL12030/250

Расчет и выбор тахогенератора

Выбираем тахогенератор серии ТГ-2 с техническими характеристиками, представленными в таблице 6.

Таблица 6 - Технические характеристики тахогенератора

электропривод бесконтактный электрический ток

Расчет и выбор промежуточного реле

Выбираем промежуточное реле серии RP 403 DNTU с техническими характеристиками, представленными в таблице 7.

Таблица 7 - Технические характеристики промежуточного реле

Список используемых источников

1 СТУ СМК 01-32-2017. Стандарт учреждения. Общие требования к оформлению текстовых документов.

2 Анхимюк, Н. Н. Теория автоматического управления / Н. Н. Анхимюк, В. П. Опейко. - Москва: Высшая школа, 2000. - 305 с.

3 Оладчий, Ю. Ф. Аналоговая и цифровая электроника: учебник / Ю. Ф. Оладчий, О. П. Тлудкан, А. Н. Туров. - Москва: Горячая линия - Телеком, 2000. - 768 с.

4 Правила технической эксплуатации и техники безопасности электроустановок потребителей. - Алматы: Капитал, 2016. - 103 с.

5 Рипс, Я. А. Анализ и расчет надежности систем управления ЭП / Я. А. Рипс, Б.А. Савельев. - Москва: Высшая школа, 1992. - 320 с.

6 Справочник по автоматизированному электроприводу / под редакцией В. А. Едисеева, А. В. Шиняпского. - 3-е издание переработанное и дополненное. - Москва: Энергоатомиздат, 1993. - 616 с.

Размещено на Allbest.ru