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
Электропривод 97
Рис. 61. Схема управления асинхронным двигателем с фазовым ротором
Рис. 60. Схема динамического торможения асинхронного двигателя (а) и устройство реле контроля скорости (б)
Рис. 59. Схема автоматического пуска и торможения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
Рис. 58. Схема управления автоматической установкой для выбивки форм с
помощью шагового распределителя
Рис. 56. Схема управления автоматической установкой для выбивки форм
Рис. 55. Схема автоматической установки для выбивки форм (а) и циклограмма ее работы (б)
Рис. 57. Схема шагового распределителя
машин изменяется в зависимости от различных условий (напряжения, давления, температуры и т. д.), что вызывает необходимость настраивать КЭП на наибольшие длительности срабатывания механизмов машин. Это приводит к значительным потерям производительности машин из-за системы управления (до 11% на автоматических формовочных машинах).
§ 6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ШАГОВЫМИ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯМИ
При рефлексном управлении сложным технологическим циклом количество аппаратуры в системе управления значительно увеличивается, а схемы управления усложняются. Рассмотрим в качестве примера рефлексную схему управления автоматической установкой для выбивки форм (рис. 55).
Залитые формы перемещаются пульсирующим конвейером 1. В паузе между перемещениями конвейера форма 6 пневматическим толкателем 2 подается на позицию выбивки 3. На штоке толкателя имеется П-образный кронштейн, в который заходит форма при движении конвейера. Этим же кронштейном при обратном ходе толкателя 2 пустые опоки возвращаются на конвейер. На позиции выбивки осуществляется прошивка (выдавливание) формы пневмоцилиндром 4, отделение отливок от смеси и удаление остатков смеси из опоки на вибрационной решетке 5. Для прохода плиты цилиндра 4 к форме в кронштейне толкателя 2 имеется окно. Подачей воздуха к пневмоцилиндрам управляют распределители с электромагнитным приводом, причем для переключения распределителей необходимо только кратковременное включение электромагнитов. Электромагниты распределителей осуществляют следующие функции (рис. 56):
Эм1– включение толкателя на подачу формы на позицию выбивки; Эм2 – включение толкателя на возврат опок; ЭмЗ – включение цилиндра прошивки на ход вниз; Эм4 – переключение цилиндра прошивки на ход вверх; Эм5 – включение и отключение вибрационной решетки.
Положения толкателя и цилиндра прошивки фиксируются конечными выключателями ВК2, ВКЗ, ВК4, ВК5.
На конечный выключатель ВК1 воздействует кулачок механизма привода конвейера в конце хода (по окончании шага конвейера).
Циклограмма работы установки с указанием аппаратов, выдающих команды на начало операций, приведена на рис. 55,б, а схема управления установкой – на рис. 56.
При нажатии кнопки КнП включается цепь подготовки пуска. На цепи управления подается напряжение, схема готова к работе.
При подаче очередной формы конвейером замыкается контакт конечного выключателя ВК1. Включается электромагнит Эм1, форма подается толкателем на позицию выбивки, а электромагнит Эм1 отключается. В конце хода толкателя кулачок на его штоке воздействует на конечный выключатель ВК2, включая электромагнит ЭмЗ. Цилиндр прошивки выдавливает содержимое формы. В нижнем положении цилиндра 4 (рис. 55, а) конечный выключатель ВК4 отключает электромагнит ЭмЗ, включает электромагнит Эм4 и промежуточное реле РП1. Своим нормально открытым контактом РП1 реле включает промежуточное реле РП2, которое ставится на самопитание, подготовляя к пуску нижние по схеме цепи управления.
После срабатывания электромагнита Эм4 цилиндр прошивки идет вверх, замыкая в крайнем верхнем положении контакты конечного выключателя ВК5. Электромагнит Эм5 включает выбивную решетку, а реле времени РВ1 начинает отсчет выдержки времени. По истечении заданного времени реле РВ1 отключает электромагнит Эм5 и включает электромагнит Эм2. Решетка отключается, а толкатель транспортирует пустые опоки на конвейер. Воздействуя в конце хода на конечный выключатель ВКЗ, толкатель тем самым отключает реле РП2, вследствие чего цепи электромагнитов Эм2 и Эм5 и обмотка реле времени РВ1 обесточиваются. Нормально открытый контакт ВКЗ подает сигнал в схему управления конвейером о готовности установки принять следующую форму. При очередном шаге конвейера цикл повторяется.
Рассмотренная схема управления имеет одну особенность. Состояние управляющих аппаратов (конечных выключателей) в положениях механизмов (рис. 55, б), отмеченных на циклограмме I и II, одинаково, а включаться должны разные механизмы (в положении I – цилиндр прошивки, ход вниз, в положении II – выбивная решетка).
Рефлексные системы управления, в которых любой комбинации состояний аппаратов соответствует только одна команда, называются однотактными. Если в системе управления каким-либо комбинациям состояний аппаратов должно соответствовать несколько команд, то такие системы называются многотактными.
Многотактные системы сложнее однотактных, и в них входит больше аппаратов. Выработка необходимой команды становится до некоторой степени затруднительной. Для получения нужной команды используют предыдущее положение аппаратов, т. е. вводят элемент «память».
В рассмотренном случае перед положением I толкатель совершал движение, а цилиндр прошивки был неподвижным. Перед положением II, наоборот, толкатель был неподвижен, а цилиндр прошивки совершал движение. Следовательно, предыдущее положение механизмов и аппаратов было различным и его можно использовать для получения нужной команды (фактически к данной комбинации состояний аппаратов добавляется еще один элемент — предыдущее их состояние и новые комбинации становятся уже различными и однозначно определяют новую команду). В приведенном примере роль элемента «память» выполняло промежуточное реле РП2.
Из рассмотренного примера видно, что даже при управлении относительно простой установкой рефлексная система становится довольно сложной. Заданную на рис. 55, б циклограмму работы установки весьма просто осуществить с помощью программного реле или командоаппарата. Однако такая система не только не гарантирует согласованную работу механизмов, но и вызывает непроизводительные простои механизмов в связи с настройкой аппаратов на наибольшие возможные длительности ходов механизмов.
В связи с этим в последнее время для автоматизации литейных машин и линий стали применяться командоаппараты шагового типа – шаговые распределители. По конструкции (рис. 57) они аналогичны шаговым искателям телефонного типа, но имеют контакты большей мощности. Якорь электромагнита 1 шагового распределителя механически связан с храповым механизмом 2, несущим токосъемник 3. При каждом включении электромагнита храповое колесо поворачивается на определенный угол и токосъемник 3 перемещается на один шаг, поочередно замыкая контакты полей а и б. Контактное поле а является силовым, поле б используется для цепей управления. Число позиций шагового распределителя может быть 5…24.
Кроме контактных полей а и б, шаговый распределитель имеет нормально закрытый контакт самопитания 4. При включении электромагнита шагового распределителя через этот контакт он будет периодически включаться и выключаться, перемещая токосъемник по контактному полю. В качестве примера использования шагового распределителя на рис. 58 приведена схема управления установкой для выбивки форм, показанной на рис. 55.
Замыкание каждого конечного выключателя вызывает поворот распределителя на один шаг и подключение электромагнитов в определенной последовательности непосредственно после окончания движения механизма или через некоторое время, заданное реле времени РВ1. Свободные контакты поля управления подключаются последовательно с контактом самопитания шагового распределителя.
Применение командоаппарата шагового типа позволяет упростить системы управления машин со сложными циклами. По существу в этом случае объединяются рефлексная и программная системы управления. Переключение на следующую операцию происходит по сигналу о завершении предыдущей, порядок операций определяется подключением аппаратов к распределителю, т. е. заранее заданной программой. Это позволяет не только упростить схему управления, но и сократить (по отношению к жесткому программному управлению) непроизводительные простои механизмов из-за системы управления.
К недостаткам шаговых распределителей относятся сложность получения наладочных и полуавтоматических режимов и значительное время перехода с позиции на позицию (около 0,2 сек). Однако проведенные исследования показывают, что потери производительности автоматических машин и линий за счет времени срабатывания системы управления при применении шаговых распределителей значительно меньше, чем при применении жесткого программного управления, и приближаются к потерям производительности за счет времени срабатывания аппаратуры рефлексных релейно-контакторных систем.
§ 7. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ РАЗГОНА И ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
Управление процессами разгона и торможения двигателей можно вести в функции времени, скорости и тока. Для управления в функции времени в литейных машинах обычно применяются электромагнитные реле времени, а иногда и программные многоцепные реле времени и командоаппараты. При управлении процессами разгона и торможения в функции скорости используют реле контроля скорости или косвенные методы контроля скорости.
При постоянном магнитном потоке э. д. с. якоря двигателя постоянного тока пропорциональна скорости его вращения, благодаря чему скорость двигателя можно контролировать по э. д. с. его якоря. При включении обмотки реле или контактора параллельно якорю к ней будет приложено напряжение, отличающееся от э. д. с. якоря только на величину падения напряжения в нем.
В качестве примера рассмотрим схему разгона и торможения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, приведенную на рис. 59. Схема обеспечивает пуск двигателя с двумя пусковыми сопротивлениями Rn в цепи якоря. Управление пуском ведется в функции времени с помощью электромагнитных реле времени, называемых в этом случае реле ускорения.
При подаче напряжения к цепям управления срабатывает реле ускорения РУ1, которое открывает свой нормально закрытый контакт и тем самым не дает возможности преждевременно включиться контакторам КУ1 и КУ2, замыкающим пусковые сопротивления и поэтому называемым контакторами ускорения.
Нажатием кнопки КнП включается контактор К1, который замыкает свой главный контакт К1 в цепи якоря двигателя, шунтирует блок-контактом К1 пусковую кнопку и вторым блок-контактом размыкает цепь питания обмотки РУ1. Двигатель начинает разгоняться по первой искусственной механической характеристике, а реле РУ1 – отсчитывать время работы по ней. Реле времени РУ2 при этом сработает и разомкнет свой нормально закрытый контакт РУ2 в цепи контактора КУ2 (подготовка к отсчету времени). По истечении заданного времени реле ускорения РУ1 замкнет свой контакт РУ1, включив контактор КУ1, шунтирующий первую ступень пускового реостата. Начинается разгон двигателя по второй искусственной механической характеристике и отсчет времени вторым реле ускорения РУ2, обмотка которого оказывается шунтированной контактом КУ1, т. е. обесточенной.
Отсчитав заданную выдержку времени, реле РУ2 замкнет свой контакт, включится второй контактор ускорения КУ2, который шунтирует вторую ступень пускового сопротивления. Двигатель переходит на работу по естественной характеристике.
Рассматриваемая схема обеспечивает динамическое торможение двигателя. Управление процессом торможения ведется в функции скорости по напряжению на якоре двигателя.
При нажатии кнопки КнС отключается контактор K1 подключая своим нормально закрытым контактом К1 обмотку реле торможения Р1 к якорю двигателя. Срабатывая, реле Р1 включает контактор торможения КТ, который замыкает якорь двигателя на сопротивление торможения . Начинается динамическое торможение.
При уменьшении скорости до определенного предела э. д. с. якоря становится равной напряжению отпускания реле торможения P1 Последнее, размыкая свой контакт Р1, отключает контактор торможения КТ. Дальнейшее торможение двигателя будет происходить под действием статического момента сопротивления.
При управлении процессами разгона и торможения асинхронных двигателей в функции скорости наиболее целесообразно использовать реле контроля скорости типа РКС, состоящее из постоянного магнита 1, вращающегося вместе с валом электродвигателя, и короткозамкнутого ротора 2 в виде беличьей клетки (рис. 60, б). Ротор 2 несет рычаг, переключающий контактную группу 3. Реле контроля скорости работает на принципе динамического торможения. Если вращать магнит 1, то ротор будет испытывать момент, приводящий к замыканию контактов при определенной скорости. Скорость, при которой замыкаются контакты реле, регулируется изменением натяжения пружин 4.
Применение реле контроля скорости рассмотрим на примере динамического торможения короткозамкнутого асинхронного двигателя дробеметной головки очистного барабана (рис. 60, а).
Пуск двигателя в рассматриваемой схеме производится без ограничения пусковых токов и никаких особенностей не имеет.
При нажатии кнопки КнС разрывается цепь питания обмотки контактора К1, он отключается и отсоединяет двигатель от сети. Одновременно его блокировочный контакт К1 включает контактор торможения КТ (контакт РКС реле контроля скорости при вращении двигателя замкнут). Контактор КТ своими контактами подключает трансформатор Тр к сети и выпрямленное напряжение к двум фазовым выводам двигателя. Начинается процесс динамического торможения. При достаточном снижении скорости реле контроля скорости разрывает свой контакт и отключает контактор торможения КТ. Последний отключает трансформатор Тр от сети и выпрямитель Вп от двигателя.
Реле контроля скорости является надежным и простым аппаратом, хорошо зарекомендовавшим себя на практике. В литейных машинах оно часто применяется при торможении противовключением двигателей дробеметных головок очистных камер и барабанов. Это реле с успехом может использоваться, например, для автоматической блокировки последовательно работающих конвейеров с целью предотвращения завалов при обрывах лент и других аварийных остановках какого-либо конвейера системы.
Процессы управления разгоном и торможением асинхронного двигателя с фазовым ротором в функции времени с дополнительным контролем по току рассмотрим на примере привода центробежной машины для отливки труб (мощность двигателя 215 кВт). Разгон и торможение двигателя (рис. 61) производится с ограничением пусковых токов введением сопротивлений в цепь ротора. Управление процессами разгона и торможения осуществляется с помощью командоэлектроаппарата.
Для начала работы необходимо нажатием кнопки КнЗ включить цепь подготовки управления. При этом срабатывает реле напряжения РН, блокируя своим контактом РН кнопку КнЗ и подключая двумя другими контактами напряжение к цепям управления. В цепь подготовки управления (нулевой защиты) включен контакт КЭП-2, замкнутый в исходном положении командоаппарата, что исключает возможность пуска двигателя без ограничения пусковых токов. В эту же цепь включены нормально закрытые контакты реле максимального тока РМ1, РМ2, РМЗ (максимальной защиты двигателя),
Командоаппарат КЭП начинает работать после замыкания цепи его электромагнита КЭП-Эм кнопкой КнП (электромагнит КЭП-Эм включает контакт КЭП-1 в цепи двигателя КЭП-М). Если командоаппарат не был в исходном положении, например, после срабатывания нулевой или максимальной защиты, то цепь подготовки пуска не замкнется (контакт КЭП-2 разомкнут), а КЭП начнет работать, переключая свои контакты согласно циклограмме. Закончив цикл и придя в исходное положение, двигатель КЭП-М отключится, так как разомкнется контакт КЭП-1. Замыкание и размыкание контактов КЭП в этом случае не приводит к срабатыванию других аппаратов, так как напряжение к ним не подводится.
После включения цепей подготовки пуска и начала работы КЭП замыкается контакт КЭП-5, включая обмотку промежуточного реле РП2. Через контакт реле РП2 включаются обмотки контакторов К1 и К.Т. Контактами контактора К1 статор двигателя подключается к сети, а контактами контактора КТ закорачиваются сопротивления противовключения в цепи ротора на все время включения двигателя. Начинается разгон двигателя по искусственной характеристике с полностью включенными в цепь ротора пусковыми сопротивлениями.
Затем замыкается контакт КЭП-6, включая промежуточное реле РПЗ. Один его нормально открытый контакт включает контактор ускорения КУ1, шунтирующий первую ступень пускового реостата, а второй подготавливает цепь включения обмотки следующего промежуточного реле РП4. Двигатель переходит на следующую искусственную механическую характеристику. Аналогично шунтируются остальные четыре ступени пусковых сопротивлений в цепи ротора после замыкания контактов КЭП-7… КЭП-10 и включения контакторов ускорения КУ2…КУ5. Двигатель выходит на естественную механическую характеристику.
Для ограничения тока при шунтировании пусковых сопротивлений в схеме предусмотрено трехобмоточное реле контроля тока РКТ, включенное через трансформаторы тока ТрТ1 и ТрТ2. При недопустимой величине пускового тока реле РКТ разорвет свой нормально закрытый контакт РКТ в цепи питания двигателя КЭП-М и отключит его, т. е. прекратит шунтирование пусковых сопротивлений, пока ток не уменьшится до допустимой величины.
С помощью переключателя скоростей В1 можно последовательно отключить промежуточные реле РП4…РП7. При этом разгон двигателя будет заканчиваться на соответствующей реостатной характеристике, а двигатель будет работать с сопротивлениями в цепи ротора, т. е. с пониженной скоростью.
По истечении установленного времени работы двигателя контакты КЭП-5…КЭП-10 размыкаются. Обмотки контакторов К1 и КТ отключаются. Статор двигателя отключается от сети, а в цепь ротора вводятся все сопротивления, в том числе и сопротивления противовключения. Почти одновременно с размыканием контакта КЭП-5 замыкается контакт КЭП-4, включающий промежуточное реле РП1. Своим нормально открытым контактом оно замыкает цепь питания контактора К2, благодаря чему двигатель подключается к сети на торможение противовключением. Длительность противовключения определяется временем замыкания контакта КЭП-4 и должна быть отрегулирована при наладке. По окончании торможения размыкается контакт КЭП-1 и двигатель КЭП-М отключается. Цикл работы закончен.
Для аварийной остановки машины используется кнопка Кн2. При ее нажатии обесточивается цепь подготовки пуска. Нормально открытый контакт реле напряжения РН отключает схему переключения пусковых сопротивлений, вследствие чего все сопротивления включаются в цепь ротора. Одновременно замыкается цепь питания реле РП1, которое включает контактор К2. Двигатель переключается на торможение противовключением. Торможение длится столько времени, сколько оператор воздей ствует на кнопку Кн2.
Отключение цепей управления осуществляется с помощью кнопки Кн1. Для наблюдения за нагрузкой двигателя во время работы используется амперметр А.