Игумнов Н. П. Типовые элементы и устройства систем автоматического управления (стр. 26 из 33)
На рисунке 7.4 представлена нереверсивная схема управления электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения ИМ. Управление величиной тока в цепи якоря электродвигателя осуществляется тиристором Т.
Обмотка возбуждения электродвигателя ОВ включена непосредственно в сеть постоянного тока и напряжение Uв. Значение тока через тиристор регулируют по принципу фазового управления тиристором. Сущность этого способа управления основана на изменении времени момента отпирания тиристора. С этой целью в схеме применена фазосдвигающая цепочка r1C, где r1 – резистор переменного сопротивления. Значение управляющего сигнала Uу и его фазовый сдвиг относительно напряжения U1 зависят от сопротивления резистора r1. При полностью введенном сопротивлении r1 значительная часть напряжения U2 падает на переменном резисторе, так что падение напряжения на конденсаторе Uс = Uу оказывается недостаточным для создания напряжения управления, требуемого для отпирания тиристора. С уменьшением сопротивления r напряжение Uу возрастает и достигает значения, достаточного для отпирания тиристора при положительной полуволне напряжения U2. однако управляющее напряжение Uу оказывается сдвинутым по фазе относительно напряжения U2, так что отпирание тиристора происходит в конце положительной полуволны напряжения U2. поэтому действующее значение тока Iа в цепи якоря электродвигателя ИМ невелико и якорь электродвигателя вращается с небольшой частотой.
Рисунок 7.4 – Управление электродвигателем постоянного тока тиристором
При дальнейшем уменьшении сопротивления электродвигателя r1 фаза напряжения на управляющем электроде тиристора Uу меняется таким образом, что отпирание тиристора происходит в более ранний момент времени, когда положительная полуволна напряжения U2 проходит свой максимум или же еще не достигла этого значения. При этом действующее значение тока якоря Iа электродвигателя возрастает, что ведет к увеличению электромагнитного момента, а следовательно, и частоты вращения электродвигателя.
Назначение диода в цепи управления тиристора состоит в том, чтобы исключить попадание отрицательного потенциала на управляющий электрод.
Тиристорное коммутирующее устройство: пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М предназначен для бесконтактного управления электрическим исполнительным механизмом по ГОСТ 7192 с однофазным конденсаторным электродвигателем и имеет две модификации: ПБР-2М и ПБР-2М1. Пускатель ПБР-2М – для механизмов, имеющих электромагнитный тормоз, ПБР-2М1 – для механизмов, имеющих механический тормоз.
Схема пускателя приведена на рисунке 7.5 и состоит из схемы управления бесконтактными ключами, силовой схемы, коммутирующей напряжение питания механизма, источника питания для дистанционного управления пускателем.
В схеме управления резисторы R1, R2 задают входное сопротивление пускателя при малом уровне входного сигнала. Резистор R3 ограничивает бросок входного тока при подаче сигнала управления на вход пускателя. Конденсаторы С1, С2 и диоды V2, V3 сглаживают пульсацию управляющего сигнала. Транзистор V8, резисторы R4, R5 и выпрямительный мост V9 исключает включение блокинг-генератора при подаче сигнала управления на оба входа.
Стабилитроны V6, V7 предназначены для защиты транзистора V8 от пробоя при перегрузке пускателя по входному сигналу.
Блокинг-генераторы, формирующие импульсы управления триаками, состоят из транзисторов V15, V16, диодов V10 – V13, V18, V19; трансформаторов Т1,Т2; конденсаторов С4, С5; резисторов R8 – R16.
В силовой схеме триаки V21, V22 коммутируют напряжение, от которого осуществляется электрическое питание механизма, а конденсаторы С8, С9 и резисторы R18, R19 улучшают условия коммутации. Дроссели L1, L2 ограничивают величину ударного тока при аварийных перегрузках триаков.
Источник питания цепи дистанционного управления состоит из трансформатора Т4 и выпрямительного моста V1. Вывод источника с отрицательным потенциалом соединен с клеммой 10 (выход «Д»), а с положительным – с клеммой 8 (выход «Ср»).
Входной сигнал управления пускателем – постоянное напряжение (24±6) В – подается на клеммы 8 – 7 или 8 – 9. На клемму 8 (вход «Ср») подается положительный потенциал, на клеммы 7 (вход «М») или 9 (вход «Б») – отрицательный потенциал сигнала управления.
Обозначения «М» (меньше) и «Б» (больше) приняты условно.
В исходном состоянии (входные сигналы отсутствуют) напряжение питания на схеме управления нет, триаки закрыты.
При подаче управляющего сигнала на клеммы 8 – 7 (8 - 9) заряжаются конденсаторыС1 (С2) и С3.
Напряжение с конденсатора С3 через выпрямительный мост V9 подается на вход эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе V8.
Напряжение с выхода эмиттерного повторителя подается на блокинг-генераторы, выполненные на транзисторах V15, V16 и трансформаторах Т1, Т2. Блокинг-генераторы формируют импульсы, отпирающие триаки V21, V22. питающее напряжение с клеммы 1 через открытые триаки V21, V22 подается на вход пускателя клемму 5.
Замыкание клемм 7 – 8 и 8 – 9 производится выходными ключами регулирующих приборов, либо блоком ручного управления.
К задающим элементам относятся устройства ввода задания (задатчики скорости, силы тока и т.д.) и задатчики интенсивности. По виду сигналов задающие элементы делятся на аналоговые и цифровые.
В электрических программных и следящих регуляторах носители программ, как правило, выполняют в виде функциональных потенциометров.
По способу реализации заданной функции потенциометры подразделяют на профильные; ступенчатые (частный случай профильных); с некруглым винтовым каркасом; с переменным шагом намотки; с секциями, выполненными из провода различного сечения; с дополнительными постоянными резисторами, шунтирующие обмотку, имеющую отводы, рисунок 7.7.
а – профильный; б – ступенчатый; в – с некруглым каркасом; г – с переменным шагом намотки; д – с секциями, выполненными из провода различного сечения; е – с шунтирующими резисторами
Рисунок 7.7 Функциональные потенциометры
Для автоматических устройств с малым диапазоном регулирования параметров (например, скорости или частоты вращения) используется один потенциометр, рисунок 7.8, большим – два, рисунок 7.9.
 |
Рисунок 7.8 – Потенциометрический задатчик скорости
Потенциометр R1 служит для грубого задания скорости, R2 – для точного. Для повышения точности задания скорости, задающие элементы питаются стабилизированным напряжением ±Uпит. Как правило, Uпит = ±10 В.
 |
Рисунок 7.9 – Потенциометрический задатчик скорости с точным заданием
Вместо потенциометров со скользящим контактом в системах автоматического управления используется бесконтактные задатчики скорости. Основой их являются бесконтактные сельсины и вращающиеся трансформаторы, выходное напряжение которых пропорционально углу поворота вала на требуемый угол.
В качестве цифровых задатчиков используются многопозиционные переключатели. Они представляют собой десятипозиционные (или более)переключатели сегментного типа с барабанным толкателем. На цилиндрической поверхности барабана нанесены номера сегментных ламелей, с которыми поочередно замыкается общий круговой вывод переключателя при переводе барабана из одного механически фиксируемого положения в другое. Многопозиционные плоские переключатели позволяют при наборе обычного десятичного числа получать на выходе то же число, но в двоичном либо двоично-десятичном коде.
В качестве бесконтактного цифрового задатчика используется фотоэлектрический преобразователь перемещения, число импульсов, на выходе которого пропорционально углу поворота вала на требуемый угол.
Задатчики интенсивности служат для получения линейного (в большинстве случаев) закона изменения во времени задающего сигнала, в частности сигнала задания скорости. Функциональная схема аналогового задатчика интенсивности представлена на рисунке 7,10 и состоит из компаратора А1 и интегратора А2, охваченных обратной связью, При ступенчатом изменении входного сигнала u1, компаратор А1 входит в состояние насыщения с напряжением u2, а интегратор А2 начинает интегрировать напряжение u2. Интегрирование продолжается до момента равенства напряжений u1 и u3, С этого момента входное напряжение u3 интегратора А2 устанавливается на уровне u1. Скорость изменения во времени напряжения u3 на выходе задатчика интенсивности.
где U2max – напряжение насыщения компаратора А1.
 |
Рисунок 7.10 – Функциональная схема задатчика интенсивности