2.13. Принципиальная схема управления двигателем
При разработке принципиальной электрической схемы силовой части электропривода и схемы защиты и управления двигателем за основу рекомендуется принимать схемы типовых электроприводов. В разрабатываемой схеме по каждому варианту необходимо предусмотреть:
- пуск и остановку двигателя;
-защиту двигателя от перегрузки и коротких замыканий;
-реверсирование (при необходимости);
-автоматизацию управления согласно выбранному или заданному способу регулирования частоты вращения.
Типовые схемы управления двигателями в электроприводах рассмотрены в разделе 2.14 и в учебной и технической литературе [7-10].
2.14. Автоматизация процессов управления электроприводами механизмов
Под управлением электроприводом понимаются процесс осуществления пуска, торможения, реверсирования, регулирования скорости и поддержание режима работы, которого требует технологический процесс.
Автоматизация процессов управления электроприводом создает возможности для повышения производительности труда, улучшения качества продукции, уменьшения расхода электроэнергии, повышения надежности в работе. Кроме того, при автоматизации облегчается труд человека, он освобождается от необходимости выполнения утомительных и однообразных операций по управлению. Вместе с тем упрощается обслуживание, сокращается количество обслуживающего персонала.
Автоматизация электропривода позволяет управлять производственными механизмами на расстоянии (дистанционно), обеспечивает регулирование технологических процессов и строгую последовательность выполнения производственных операций.
В настоящее время ставится вопрос об автоматизации не только отдельных, не связанных между собой рабочих машин, а комплексов механизмов, отдельных цехов и даже целых заводов. Переход от одиночной автоматизации к комплексной возможен только при автоматическом управлении электроприводами. Это объясняется тем, что автоматизированный электропривод является основным энергетическим звеном автоматизации производства.
В зависимости о качества выполнения функций управления все системы автоматического управления разделяются на разомкнутые и замкнутые.
Разомкнутыми являются простейшие системы дистанционного управления электроприводами, в которых под воздействием различных возмущающих факторов характеристики механизмов могут значительно отличаться от заданных.
Такими факторами являются:
- изменение напряжения сети электроснабжения;
- изменение момента сопротивления производственных механизмов, вызванное изменением, например, плотности газов, воздуха, нефтепродуктов под воздействием изменяющихся температур;
-изменение сечений магистралей для транспортировки газообразных и жидких сред и т.д.
На рис. 2.11 приведена принципиальная схема разомкнутой системы дистанционного управления асинхронным двигателем привода вентилятора.
На схеме включение и отключение силовой цепи двигателя производится при помощи магнитного пускателя КМ. Управление пускателем осуществляется при помощи кнопок SB1 «Стоп», SB2 «Пуск».
Защита двигателя при коротких замыканиях обеспечивается автоматическим выключателем QF. Он же используется для отключения силовой цепи двигателя на период длительной остановки или в целях безопасности при выполнении ремонтных и пуско-наладочных работ. Защита двигателя от перегрузки производится тепловыми реле РT1 и РТ2.
В таких системах выходные характеристики механизмов в ходе технологического процесса не сохраняются заданными, а отклоняются при изменении какой-либо из вышеперечисленных величин..
Например,
производительность вентилятора и его
напор определяются частотой вращения
рабочего колеса, а следовательно, вала
двигателя. При снижении напряжения сети
вращающий момент и частота вращения
падают. Это ведет к уменьшению
производительности и напора.
Если напряжение сети неизменное, но увеличивается загазованность в производственном помещении, где расположен вентилятор, то возрастает момент сопротивления на валу вентиляторного колеса. Для сохранения равенства моментов вращения и сопротивления М=Мс, момент вращения должен увеличиться. Это ведет к уменьшению скорости двигателя и, как следствие, уменьшению производительности вентилятора.
Поэтому разомкнутые системы управления неприменимы для управления электроприводами механизмов, в которых необходимо стабилизировать выходные величины (расход, давление, температуру и т.д.) с высокой точностью на уровне заданных значений или при их изменении по заданным функциям.
Замкнутые системы автоматического управления предназначены для обеспечения требуемых режимов работы производственных механизмов независимо от изменения возмущающих воздействий.
Например, автоматическая система теплоснабжения промышленного предприятия обеспечивает заданные температурные условия в рабочих помещениях независимо от внешних условий.
Рассмотрим далее работу нескольких типовых схем управления электроприводами.