Навчальний курс 141БВБ8.1 Системи керування електроприводами

Тема 1. Поняття про керування у електроприводах, загальні вимоги до керування ЕП.

Предмет та структура дисципліни. Види керування електроприводами, основні функції, що виконують СКЕП, класифікація систем керування, принципи автоматичного керування електроприводами.

Тема 2. Керування пуском електроприводів постійного струму. Керування гальмуванням та реверсом електроприводів постійного струму.

Метод типових вузлів будови СКЕП. Типові вузли пуску ДПС у функції часу, швидкості та струму. Побудова пускових характеристик. Поняття гальмування та реверсу у ЕП постійного струму. Типові вузли гальмування та реверсу ДПС. Особливості гальмування противключенням. Побудова гальмівних характеристик .

Тема 3. Захист електроприводів постійного струму.

Види, схеми та засоби захисту ДПС. Позначення на схемах та принцип дії захистів. Розрахунок уставок нульового, максимально - та мінімально - струмового захисту.

Тема 4. Керування пуском електроприводів змінного струму. Пуск АД з КЗ ротором, АД з ФР та багатошвидкісних АД.

Особливості пуску асинхронних двигунів. Прямий пуск. Пуск з резисторами, реакторами та автотрансформатором. Визначення робочих, механічної та швидкісної характеристик АД з КЗ ротором і з ФР. Природні та штучні характеристики АД з КЗ ротором і з ФР. Вплив зміни параметрів живлення на характеристики двигуна. Діапазон регулювання частоти обертання. Пуск багатошвидкісних асинхронних двигунів.

Тема 5. Гальмування та реверс асинхронних електроприводів.

Динамічне та конденсаторне гальмування АД з КЗ ротором. Особливості гальмування АД з КЗ ротором та АД з ФР противключенням. Розрахунок гальмівних резисторів у ланцюзі ротора АД з ФР. Гальмівні характеристики.

Тема 6. Захист асинхронних електроприводів.

Види, схеми та засоби захисту асинхронних двигунів. Позначення на схемах та принцип дії захистів. Розрахунок уставок нульового, максимально-та мінімально-струмового захисту. Пристрої та апарати захисту асинхронних двигунів: конструкція та принцип дії.

Тема 7. Керування рухом синхронних електроприводів. Пуск синхронних двигунів.

Особливості пуску синхронних двигунів. Робота СД на низькій та високій напрузі. Пристрої та апаратура керування для роботи на даних напругах. Схема і принцип роботи масляного високовольтного вимикача.

Тема 8. Види збудження СД. Способи подачі напруги збудження на обмотку СД.

Схеми збудження з глухопідключеним збуджувачем, незалежним живленням обмотки збудження збуджувача та автономним живленням обмотки збудження СД.

Тема 9. Гальмування СД. Захист СД.

Динамічне гальмування СД: ефективність гальмування залежно від способу подачі напруги збудження. Види, схеми та засоби захисту асинхронних двигунів. Позначення на схемах та принцип дії захистів. Розрахунок уставок нульового, максимально-та мінімально-струмового захисту. Пристрої та апарати захисту асинхронних двигунів: конструкція та принцип дії.

Тема 10. Циклові системи програмного керування ЕП. Циклові системи програмного керування ЕП на релейно–контактній апаратурі.

Визначення циклової системи програмного керування ЕП (ЦСПК). Способи програмування ЦСПК: жорсткі незмінні та жорсткі змінні програми. Керування у функції часу, положення та за готовністю об’єкта( робочого органу). Схема керування ЦСПК на релейно–контактній апаратурі: склад, особливості та принцип роботи. Галузь застосування.

Тема 11. Циклові системи програмного керування ЕП на логічних елементах.

Типи логічних елементів, які використовуються у ЦСПК. Устрій, програмування та принцип роботи програмованих логічних матриць( ПЛМ ). Застосування мікросхем. Структурна схема ЦСПК на ПЛМ – призначення модулів логіки «І», «І –НІ», «АБО»; принцип роботи, переваги та недоліки.

Тема 12. Програмувальний контролер. Устрій та принцип роботи. Циклові системи програмного керування ЕП на основі програмувального контролера.

Конструкція, складові частини та принцип роботи ПК. Послідовність виконання команд та режими роботи логічного пристрою. Способи програмування ПК: мова релейно – контактних символів, як найбільш розповсюджена мова. Особливості синтезу ЦСПК на програмованому контролері. Призначення елементів вводу та виводу сигналів, пристроїв узгодження, елементів силової автоматики та схем захисту.

Тема 13. Синтез ЦСПК методом циклограм. Основні положення. Складові частини синтезу.

Визначення циклограми. Незалежні та залежні внутрішні і вихідні змінні.

Вплив однієї змінної на іншу – графічне зображення. Елементи циклограми. Послідовність синтезу ЦСПК методом циклограм: технічне завдання, абстрактний та структурний синтез. Побудова циклограми, як перехід від словесного опису роботи механізму до формалізованого алгоритму - структурних формул.

Тема 14. Побудова циклограми. Послідовність зображення змінних.

Визначення періодів включення вихідних змінних за один цикл роботи виробничого механізму. Позначення незалежних та залежних внутрішніх та зовнішніх змінних на кресленні, визначення впливів та обмежень. Перевірка правильності побудови циклограми.

Тема 15. Структурний синтез. Правила складання структурних формул.

Визначення складових частин структурних формул: функція, прямий та інверсний аргументи, кон'юнкція і диз'юнкція елементів. Закони правильності складання структурних формул. Правила побудови принципової схеми ЦСПК за структурними формулами. Перевірка правильності побудови принципової схеми.

Тема 16. Неперервні системи керування швидкістю ЕП постійного струму. Загальні положення.

Види неперервного керування електроприводами. Вимоги до класів СКЕП, що працюють у неперервному режимі. Визначення систем керування швидкістю ДПС із складальним підсилювачем та підпорядкованим регулюванням координат, переваги і недоліки даних систем. Типи регуляторів, що застосовуються у даних системах.

Тема 17. Керування швидкістю ЕП постійного струму у системах із складальним підсилювачем (модальне керування).

Загальна структурна схема керування ЕП постійного струму із складальним підсилювачем: складові частини та принцип роботи. Призначення блоків нелінійності та корегування у колах зворотного зв’язку. Математичний опис модального регулятора.

Тема 18. Типові промислові схеми керування ДПС із складальним підсилювачем. САК швидкістю ДПС із жорстким від’ємним зворотним зв’язком за напругою та швидкістю.

Схеми функціональні керування швидкістю ДПС із жорстким від’ємним зворотним зв’язком (ЖВЗЗ) за напругою та швидкістю. Дія ЖВЗЗ та принцип роботи схем. Переваги та недоліки даних систем. Галузь застосування.

Тема 19. Типові промислові схеми керування ДПС із складальним підсилювачем. САК швидкістю ДПС із жорстким від’ємним зворотним зв’язком за швидкістю та додатним зворотним зв’язком за струмом.

САК керування швидкістю ДПС із жорстким додатним зворотним зв’язком (ЖДЗЗ) за струмом: схема функціональна та принцип роботи схеми. Використання комбінованих зворотних зв’язків для розширення діапазону регулювання системи. Галузь застосування.

Тема 20. Роль обмежень та відсічок у СКЕП. САК із жорстким від’ємним зворотним зв’язком за швидкістю та жорстким від’ємним зворотним зв’язком за струмом – відсічкою за струмом. САК швидкістю ДПС із окремими відсічками за швидкістю та струмом.

Режими роботи ЕП з обмеженнями за струмом. Схема функціональна керування швидкістю ДПС із відсічкою за струмом: склад та принцип роботи. Методи регулювання уставки по відсічці за струмом. САК керування швидкістю ДПС із окремими відсічками за швидкістю та струмом: склад схеми керування та принцип роботи. Задачі окремих відсічок за швидкістю і струмом. Галузь застосування.

Тема 21. Системи підпорядкованого регулювання координат. Принципи побудови та оптимізації.

Визначення системи підпорядкованого регулювання координат. Основні вимоги до побудови систем підпорядкованого регулювання координат: однакова кількість підсилювачів і регульованих координат; розміщення зовнішнього контуру таким чином, що його вихідний сигнал є одночасно вхідним для внутрішнього контуру. Налагодження контурів на технічний і симетричний оптимуми.

Тема 22. Двоконтурна система підпорядкованого регулювання швидкості ЕП з ПІ-регулятором струму та П-регулятором швидкості.

Схема структурна двоконтурної системи підпорядкованого регулювання швидкості ЕП з ПІ-регулятором струму та П-регулятором швидкості: склад та принцип роботи. Обґрунтування вибору для внутрішнього контуру ПІ-регулятора струму. Порядок розрахунку контурів регулювання.

Тема 23. Система підпорядкованого регулювання моменту ЕП постійного струму.

Необхідність регулювання моменту ДПС. Схема структурна двоконтурної системи підпорядкованого регулювання моменту. Методи регулювання моменту: режим насичення підсилювача, обмеження вихідного сигналу контуру регулювання швидкості стабілітронами у колі зворотного зв’язку та схемою з опорним джерелом живлення.

Тема 24. Неперервне керування електроприводів змінного струму. Загальні відомості та положення.

Види неперервного керування АД: параметричне та частотне керування асинхронними двигунами. Параметричне керування з боку статора і ротора. Пристрої, що використовуються при параметричному та частотному керуванні асинхронними двигунами.

Тема 25. Керування швидкістю АД з тиристорним перетворювачем напруги (ТПН) у ланцюзі статора.

Схема структурна загальна САК швидкістю АД з КЗ ротором з тиристорним перетворювачем напруги (ТПН) у ланцюзі статора: склад та принцип роботи. Характеристики САК з розімкненою структурою. Принцип параметричного керування на прикладі однієї фази обмотки статора. Переваги та недоліки параметричного керування.

Тема 26. Керування швидкістю АД у системах із перетворювачем частоти (ПЧ). ПЧ, які застосовуються у СКЕП. САК швидкістю АД з автономними інверторами напруги і струму у колі статора.

Визначення частотного керування АД. Закони, що визначають співвідношення частоти і напруги живлення для отримання оптимальних експлуатаційних параметрів при різних моментах навантаження на валу двигуна. Загальна структурна схема частотного керування АД з КЗ ротором. Схеми частотних перетворювачів.

Тема 27. Автоматичне керування синхронними двигунами (СД). Системи керування з складальним підсилювачем та з підпорядкованим регулюванням координат.

Вимоги до автоматичного керування СД- підтримка постійної синхронної швидкості двигуна при різних навантаженнях. Робота автоматичного регулятора збудження (АРЗ) при різних видах навантаження. Схеми автоматичного керування СД із складальним підсилювачем та з підпорядкованим регулюванням координат: склад та принцип дії.

Тема 28. Неперервне керування положенням. Загальні відомості про позиційні і слідкуючі системи керування електроприводами.

Визначення позиційних та слідкуючих систем керування електроприводами. Принципи побудови, роботи та особливі відмінності позиційних та слідкуючих систем керування електроприводами. Галузь застосування даних систем.

Тема 29. Аналогова система керування положенням.

Схема функціональна аналогової системи керування положенням: склад та принцип роботи. Види датчиків швидкості і положення, що використовуються у схемі. Робота системи при налагодженні на технічний і симетричний оптимуми. Математичний опис системи.

Тема 30. Аналогова стежача система керування ЕП. Неперервна та релейна стежачі системи керування ЕП.

Принцип побудови стежачих систем керування ЕП. Схеми функціональні неперервної та релейної стежачих систем керування ЕП: склад та принцип роботи. Пристрої, що використовуються у якості вимірювачів розузгодження в стежачих системах. Галузь застосування даних систем.

Тема 31. Цифрові системи керування ЕП. Загальні відомості, пристрої та позначення.

Визначення цифрових системи керування ЕП. Принципи побудови цифрових системи керування, перетворення аналогової функції у цифрову форму подання сигналів: решітчаста та ступінчата функції. Прилади цифрових систем: квантувачі, модулятори, демодулятори, інтерполятори, АЦП, ЦАП.

Тема 32. Цифро-аналогова та цифрова системи керування швидкістю ЕП.

Схема структурна цифро-аналогової системи керування швидкістю ЕП: склад та принцип роботи. Устрій цифрового інтегратора та його характеристика.

Схема структурна цифрової системи керування швидкістю ЕП: склад та принцип роботи. Особливості прямого цифрового керування. Математичний опис систем. Галузь застосування.

Тема 33. Цифро-аналогова та цифрова системи керування положенням ЕП.

Схема структурна цифро-аналогової системи керування положенням ЕП: склад та принцип роботи. Робота цифрового інтегратора у різних режимах. Використання регістрів для запам’ятовування та затримки у часі вихідних сигналів.

Схема структурна цифрової системи керування положенням ЕП: склад та принцип роботи. Переваги прямого цифрового керування та галузь застосування.