Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Охарактеризовать состав типовой структуры автоматизированного электропривода и объяснить назначение основных узлов.
Автоматизированный электропривод представляет собой совокупность двигателя и механической системы и в отличие от электропривода отличается наличием цепи обратной связи и устройством для обработки и формирования управляющих сигналов. Измеритель рассогласования алгебраически суммируя задающий сигнал и сигналы поступающие с устройства обратной связи вырабатывает сигнал рассогласования, который затем поступает на усилитель. Усилитель в схемах автоматического управления электроприводами предназначен для увеличения мощности сигналов в канале управления. Преобразователь обеспечивает необходимое преобразование сигнала рассогласования в напряжение, поступающее на двигатель. Электродвигатель обеспечивает перемещение исполнительного органа. В данной схеме имеется цепь обратной связи для получения достоверной информации о параметрах электропривада. В качестве устройств обратной связи применяют датчики. Как правило, это датчики по напряжению, току и скорости. Датчик-это устройство предназначенное для получения сигналов обратных связей, пропорциональных контролируемым или измеряемым величинам.
2. Объяснить особенности работы типовой системы «преобразователь-двигатель постоянного тока» для поддержания скорости вращения двигателя.
На валу ДПТ находится датчик скорости — тахогенератор (ТГ), выходное напряжение которого пропорциональное скорости ДПТ и является сигналом обратной связи. Uтг=γω=Uо.с. Сигнал обратной связи сравнивается с задающим сигналом скорости и их разность в виде сигнала рассогласования подается на вход дополнительного усилителя У, который с коэффициентом kу усиливает сигнал рассогласования и подает его в виде сигнала управления на вход преобразователя П.
Рассмотрим физическую сторону задачи стабилизации скорости в данной замкнутой системе. Пусть, по каким либо причинам в системе электропривода увеличилась нагрузка, что привело к уменьшению скорости вращения двигателя. В соответствии с уравнением U=Uо.с-Uзад. сигнал рассогласования увеличит свое значение. Данный сигнал поступает на преобразователь, который в соответствии с данным сигналом вырабатывает и подает ДПТ большее напряжение. Соответственно скорость двигателя восстанавливает прежнее значение.
3.Охарактеризовать особенности регулирования скорости ДПТ в системе «преобразователь-двигатель»: принцип и схема регулирования, особенности.
На валу ДПТ находится датчик скорости — тахогенератор (ТГ), выходное напряжение которого пропорциональное скорости ДПТ и является сигналом обратной связи. Uтг=γω=Uо.с. Сигнал обратной связи сравнивается с задающим сигналом скорости и их разность в виде сигнала рассогласования подается на вход дополнительного усилителя У, который с коэффициентом kу усиливает сигнал рассогласования и подает его в виде сигнала управления на вход преобразователя П.
Рассмотрим физическую сторону задачи стабилизации скорости в данной замкнутой системе. Пусть, по каким либо причинам в системе электропривода увеличилась нагрузка, что привело к уменьшению скорости вращения двигателя. В соответствии с уравнением U=Uо.с-Uзад. сигнал рассогласования увеличит свое значение. Данный сигнал поступает на преобразователь, который в соответствии с данным сигналом вырабатывает и подает ДПТ большее напряжение. При уменьшении момента нагрузки обратная связь действует в другом направлении, сигнал рассогласования будет уменьшать свое значение, следовательно преобразователь будет вырабатывать и подавать на ДПТ меньшее напряжение.
4. Описать сущность принципа подчиненного регулирования координат электропривода.
Этот принцип предусматривает регулирование каждой координаты с помощью своего отдельного регулятора и соответствующей обратной связи. Тем самым, регулирование каждой координаты происходит в своем замкнутом контуре и требуемые характеристики ЭП в статике и динамике могут быть получены за счет выбора схемы и параметров регулятора этой координаты и цепи ее обратной связи. В системе предусмотрено два контура регулирования со своими регуляторами, причем выходное напряжение регулятора внешнего контура является задающим напряжением для регулятора внутреннего контура.
Управление внутренним контуром с помощью выходного сигнала внешнего контура определяет еще одно ценное свойство таких схем. Оно заключается в возможности простыми средствами ограничивать любую регулируемую координату, например ток и момент, на заданном уровне. Для этого требуется всего лишь ограничить задающий сигнал, поступающий с внешнего контура.
Рассмотренный внешний контур может, в свою очередь, выступать как внутренний по отношению к третьему контуру и т.д. Такой принцип построения системы называется принципом подчиненного регулирования, так как работа каждого внутреннего контура подчинена внешнему контуру.
5.Описать сущность двухзонного регулирования координат в электроприводе.
В системе электропривода различают две зоны регулирования скорости: 1. От нуля до номинальной скорости. 2. От номинальной до синхронной скорости. В первой зоне регулирование скорости осуществляется за счет изменения напряжения подводимого к якорю, а во второй – за счет изменения магнитного потока возбуждения. При двухзонном регулировании координат двигатель в каждой зоне располагает разными допустимыми значениями момента и мощности. Рассмотрим диаграмму регулирования мощности и момента при двухзонном регулировании скорости. При регулировании скорости вниз от номинальной , путем изменения напряжения магнитный поток двигателя не изменяется, значит допустимое значение момента является постоянным и равно номинальному. При этом, допустимая мощность на валу двигателя изменяется по линейному закону. При регулировании скорости путем изменения магнитного потока возбуждения, допустимый момент уменьшается, а допустимая мощность остается неизменной. Таким образом, регулирование скорости вниз от номинальной осуществляется с постоянством допустимого момента, а верх от номинальной – с постоянством допустимой мощности. Задачу двухзонного регулирования координат выполняет замкнутая система с подчиненной системой координат.
6.Описать особенности работы системы двухзонного регулирования скорости электропривода.
В системе электропривода различают две зоны регулирования скорости: 1. От нуля до номинальной скорости. 2. От номинальной до синхронной скорости. В первой зоне регулирование скорости осуществляется за счет изменения напряжения подводимого к якорю, а во второй – за счет изменения магнитного потока возбуждения. При двухзонном регулировании координат двигатель в каждой зоне располагает разными допустимыми значениями момента и мощности. Рассмотрим диаграмму регулирования мощности и момента при двухзонном регулировании скорости. При регулировании скорости вниз от номинальной , путем изменения напряжения магнитный поток двигателя не изменяется, значит допустимое значение момента является постоянным и равно номинальному. При этом, допустимая мощность на валу двигателя изменяется по линейному закону. При регулировании скорости путем изменения магнитного потока возбуждения, допустимый момент уменьшается, а допустимая мощность остается неизменной. Таким образом, регулирование скорости вниз от номинальной осуществляется с постоянством допустимого момента, а верх от номинальной – с постоянством допустимой мощности. Задачу двухзонного регулирования координат выполняет замкнутая система с подчиненной системой координат.
7.Описать особенности управления электроприводом в системе с подчиненным регулированием координат.
Этот принцип предусматривает регулирование каждой координаты с помощью своего отдельного регулятора и соответствующей обратной связи. Тем самым, регулирование каждой координаты происходит в своем замкнутом контуре и требуемые характеристики ЭП в статике и динамике могут быть получены за счет выбора схемы и параметров регулятора этой координаты и цепи ее обратной связи. В системе предусмотрено два контура регулирования со своими регуляторами, причем выходное напряжение регулятора внешнего контура является задающим напряжением для регулятора внутреннего контура. Управление внутренним контуром с помощью выходного сигнала внешнего контура определяет еще одно ценное свойство таких схем. Оно заключается в возможности простыми средствами ограничивать любую регулируемую координату, например ток и момент, на заданном уровне. Для этого требуется всего лишь ограничить задающий сигнал, поступающий с внешнего контура. Рассмотренный внешний контур может, в свою очередь, выступать как внутренний по отношению к третьему контуру и т.д. Такой принцип построения системы называется принципом подчиненного регулирования, так как работа каждого внутреннего контура подчинена внешнему контуру.
8. Объяснить особенности работы типовой системы «преобразователь-двигатель переменного тока»
Изменяя частоту и напряжение, можно получать различные искусственные характеристики асинхронного двигателя. Возможность изменения скорости АД при регулировании частоты f1 следует непосредственно из выражения ωo=2π f1 /р . Из которого видно, что синхронная скорость АД прямо пропорциональна частоте питающего напряжения.. Изменение частоты возможно с помощью специального устройства называемого преобразователем частоты. Частотный способ обеспечивает плавное регулирование в широком диапазоне, получаемые характеристики обладают высокой жесткостью. Требование одновременного изменения частоты и напряжения вызвано необходимостью сохранять неизменным момент вращения.
9.Объяснить особенности работы системы с двухзонным регулированием скорости электропривода.
В системе электропривода различают две зоны регулирования скорости: 1. От нуля до номинальной скорости. 2. От номинальной до синхронной скорости. В первой зоне регулирование скорости осуществляется за счет изменения напряжения подводимого к якорю, а во второй – за счет изменения магнитного потока возбуждения. При двухзонном регулировании координат двигатель в каждой зоне располагает разными допустимыми значениями момента и мощности. Рассмотрим диаграмму регулирования мощности и момента при двухзонном регулировании скорости. При регулировании скорости вниз от номинальной , путем изменения напряжения магнитный поток двигателя не изменяется, значит допустимое значение момента является постоянным и равно номинальному. При этом, допустимая мощность на валу двигателя изменяется по линейному закону. При регулировании скорости путем изменения магнитного потока возбуждения, допустимый момент уменьшается, а допустимая мощность остается неизменной. Таким образом, регулирование скорости вниз от номинальной осуществляется с постоянством допустимого момента, а верх от номинальной – с постоянством допустимой мощности. Задачу двухзонного регулирования координат выполняет замкнутая система с подчиненной системой координат.
10.Раскрыть принципиальные особенности работы тиристорного управления электроприводом переменного тока.
В данной системе электропривода управляющие электроды тиристоров подсоединены к СИФУ, которая распределяет управляющие импульсы на все тиристоры и осуществляет их сдвиг в зависимости от сигнала управления. Сигнал управления формируется как разность между задающим сигналом, который снимают с задающего потенциометра с ЭДС тахогенератора. При увеличении нагрузки на валу двигателя, скорость двигателя уменьшается, соответственно ЭДС тахогенератора уменьшится и вызовет увеличение управляющего сигнала, что определит уменьшение с помощью СИФУ угол управления. При этом, угловая скорость будет уменьшаться, однако искусственные характеристики при этом будут жесткими.
11. Объяснить особенности построения систем управления электроприводами, связанные со свойством тиристорного преобразователя как элемента системы.
Для анализа работы тиристорный преобразователь представим его в виде эквивалентной схемы однополупериодного тиристорного преобразователя. Если в полупериод положительного анодного напряжения на управляющий электрод тиристора подать импульсный сигнал в момент времени соответствующий углу открытия, то тиристор открывается и через нагрузку потечет ток. В этот момент в цепи установится баланс напряжений: напряжение питания уравновешивается падением напряжения на активном сопротивлении ЭДС электромагнитной индукции и противоЭДС. Ток через тиристор будет протекать в интервале Угол отпирания тиристора можно изменять, при этом выпрямленное напряжение также будет изменять свою величину, следовательно скорость вращения двигателя также будет изменяться.
Статические и динамические характеристики электропривода зависят от энергии запасенной в индуктивности нагрузки и от числа фаз в преобразователе, если энергии недостаточно, то ток прекратиться и будет иметь разрывы (пульсации). Для уменьшения пульсаций увеличивают индуктивность, т.е. последовательно с якорем включается сглаживающий дроссель. Таким образом, отпирание тиристора может производиться подачей напряжения определенной формы на цепи управляющий электрод – катод. При этом, полярность подводимого напряжения должна быть такой, чтобы анод имел положительный потенциал относительно катода. Ток силовой цепи может протекать только в одном направлении. Запирание тиристора производиться только по силовой цепи, после того, как тиристор открылся, он не реагирует на сигналы управления.
12. Раскрыть особенности конструкции и работы вентильного двигателя.
Вентильный двигатель представляет собой устройство, двигателя постоянного тока с вентильным коммутатором вместо коллектора. Вентильный коммутатор управляет двигателем в функции положения ротора, т.е. коммутация фаз обмотки ротора осуществляется с помощью полупроводниковой схемы управляемой сигналами датчика положения ротора. Вентильный двигатель имеет так называемую обращенную конструкцию: обмотка якоря находится на статоре и она неподвижна, а обмотка возбуждения – вращается.
Обмотка якоря разделена на три секции и напоминает трехфазную обмотку двигателя переменного тока. С помощью полупроводникового переключателя происходит переключение секций обмоток по командам поступающим от датчика положения ротора и задает в машине вращающиеся магнитное поле. Питание полупроводниковой схемы осуществляется от источника постоянного тока. Небольшой ток возбуждения поступает в обмотку возбуждения (электромагнит) через контактные кольца. Вентильный двигатель не считается полностью бесконтактной машиной, но на базе вентильного двигателя конструируются бесконтактные машины, в которых магнитный поток возбуждения создается постоянным магнитом, который вращается.
13.Объясните принцип работы схемы вентильного привода подач.
Вентильный двигатель широко используется в ЭП подачию. Иногда используют конструкцию вентильного двигателя на базе АД: используется статор серийного АД с 3-х фазной обмоткой, а вместо ротора используют фиритовые магниты, которые обеспечивают возбуждение двигателя.
Как правило схема любого вентильного привода содержит следующие элементы:
УСФ- устройство сдвига фазы, предназначенное для регулирования угла опережения тиристора;
РФИ- распределитель формирователь импульсов, предназначен для распределения импульсов воздействующих на силовые тиристоры.
Таким образом, управление тиристорами инвертора осуществляется по сигналу, поступающему от датчика положения ротора, который через устройство сдвига фазы и распределитель формирователь импульсов осуществляет управление силовыми тиристорами.
Силовая часть вентильного привода представляет собой автономный инвертор с промежуточным узлом постоянного тока.
Неуправляемый 3-х фазный выпрямитель непосредственно подключается к сети переменного тока без силового трансформатора, что существенно увеличивает привод.
В схеме управления используется два регулятора в соответствии с построением двухконтурной схемы подчиненного регулирования.
На вход регулятора тока подается разность задающего напряжения (выходной сигнал с регулятора скорости) и напряжение от датчика тока, а также сигнал от распределителя формирователя импульсов. Главной обратной связью является обратная связь по скорости, которая определяет законы регулирования в данной схеме.
14.Объясните принцип работы схемы вентильного привода главного движения.
Вентильный двигатель представляет собой устройство, двигателя постоянного тока с вентильным коммутатором вместо коллектора.
Иногда используют конструкцию вентильного двигателя на базе АД: используется статор серийного АД с 3-х фазной обмоткой, а вместо ротора используют фиритовые магниты, которые обеспечивают возбуждение двигателя.
Как правило схема любого вентильного привода содержит следующие элементы:
УСФ- устройство сдвига фазы, предназначенное для регулирования угла опережения тиристора;
РФИ- распределитель формирователь импульсов, предназначен для распределения импульсов воздействующих на силовые тиристоры.
Таким образом, управление тиристорами инвертора осуществляется по сигналу, поступающему от датчика положения ротора, который через устройство сдвига фазы и распределитель формирователь импульсов осуществляет управление силовыми тиристорами.
Силовая часть вентильного привода представляет собой автономный инвертор с промежуточным узлом постоянного тока.
Неуправляемый 3-х фазный выпрямитель непосредственно подключается к сети переменного тока без силового трансформатора, что существенно увеличивает привод.
В схеме управления используется два регулятора в соответствии с построением двухконтурной схемы подчиненного регулирования.
На вход регулятора тока подается разность задающего напряжения (выходной сигнал с регулятора скорости) и напряжение от датчика тока, а также сигнал от распределителя формирователя импульсов. Главной обратной связью является обратная связь по скорости, которая определяет законы регулирования в данной схеме.
15.Описать назначение и особенности работы следящего электропривода.
Назначение следящего электропривода состоит в точном воспроизведении входного управляющего сигнала. Входное воздействие в следящем электроприводе изменяется во времени. Таким образом, особенность работы следящего ЭП состоит в том, что его принцип работы основывается на воспроизведении входного сигнала, закон изменения которого заранее не известен. Осуществляя функции управления, следящий привод относится к системам регулирования с обратной связью, действующим от разности между действительным положением объекта и заданным положением управляющего органа. В зависимости от требований предъявляемым к статическим и динамическим характеристикам объекта и в соответствии с его конструктивными особенностями обратная связь может охватывать не только двигатель, но и передаточное устройство (например, редуктор) и объект управления.
16. Описать назначение и принцип работы адаптивного электропривода.
Адаптивные системы решают задачи повышения эффективности автоматического управления и обеспечивают коррекцию режимов работы. Другими словами, электропривод с адаптивным управлением обеспечивает наилучший ход технологического процесса по заданному показателю качества при изменяющихся возмущениях и условиях работы. Процесс работы электропривода с адаптивным управлением характеризуется решением следующих трех основных задач;
1. Получение информации о ходе технологического процесса и возмущающих воздействиях.
2. Выработка управляющего воздействия.
3. Изменение (настройка) параметров или структуры системы управления электропривода в соответствии с выработанным управляющий воздействием.
В зависимости от поставленной задачи и методов ее решения возможны различные законы управления, поэтому адаптивные системы разделяют на следующие виды:
- адаптивные системы предельного регулирования, которые обеспечивают поддержание предельного значения одного или нескольких параметров в объекте;
- адаптивные системы оптимального регулирования, в которых учитывается совокупность многих факторов с помощью комплексного критерия оптимальности. В соответствии с этим критерием осуществляется изменение регулируемых параметров и величин, например, поддержание в станке режима обработки, обеспечивающего максимальную производительность и наименьшую
себестоимость обработки, определяется заданием оптимальных значений параметров (скоростей сил резания, температуры и т.д.), от которых зависят производительность и себестоимость процесса обработки.
17.Объясните особенности работы поискового адоптивного электропривода.
Адаптивные системы решают задачи повышения эффективности автоматического управления и обеспечивают коррекцию режимов работы. Другими словами, электропривод с адаптивным управлением обеспечивает наилучший ход технологического процесса по заданному показателю качества при изменяющихся возмущениях и условиях работы.
Адаптивные системы оптимального управления могут строиться по поисковому или беспоисковому принципу.
Для поисковых систем требуется малый объем предварительной информации, но приходится измерять много параметров; последнее является существенным недостатком; другой недостаток - значительное время для осуществления алгоритма поиска.
Достоинство такой системы - точное поддержание экстремума.
Поисковыми называют системы, в которых изменение параметров управляющего устройства или управляющего воздействия осуществляется в процессе поиска экстремума определённого показателя качества. Поиск условий экстремума в системах этого типа осуществляется с помощью пробных воздействий и оценки полученных результатов.
Главное отличие поисковых систем состоит в том, что они осуществляют автоматический поиск оптимального управляющего воздействия, которое обеспечивает максимальное значение некоторого показателя качества процесса.
18. Объясните особенности работы беспоискового адоптивного электропривода.
Адаптивные системы решают задачи повышения эффективности автоматического управления и обеспечивают коррекцию режимов работы. Другими словами, электропривод с адаптивным управлением обеспечивает наилучший ход технологического процесса по заданному показателю качества при изменяющихся возмущениях и условиях работы.
Адаптивные системы оптимального управления могут строиться по поисковому или беспоисковому принципу.
Беспоисковые системы основаны на использовании предварительно разработанной модели процесса обработки, на основании которых по информации о внешних возмущениях формируется управляющее воздействие. Такие системы обладают существенным преимуществом по сравнению с поисковыми системами в отношении быстродействия, поскольку в них отсутствуют процессы поиска, замедляющие работу системы. Беспоисковые системы нашли более широкое применение, хотя эффективность их значительно ниже, чем поисковых.