Типовой электропривод производственных механизмов: Методические указания к лабораторным работам

Министерство образования Российской Федерации Ульяновский государственный технический университет

Г.М. Юдин

типовой

ЭЛЕКТРОПРИБОР

ПРОИЗ&ООСТ&ЕННЫХ

Методические указания к лабораторным

работам

Ульяновск 2000

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г.М.Юдин

ТИПОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ Методические указания к лабораторным работам

Ульяновск 2000

УДК 612.3(076) ББК31.291я7

Ю16 Юдин Г.М. Ю16

Типовой Методические

электропривод указания

к

производственных лабораторным

механизмов:

работам

/

Сост.

Г.М.Юдин. -Ульяновск: УлГТУ, 2000.-64 с. Данные методические указания написаны в соответствии с учебными программами курса «Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов» для студентов специальности 1804 «Электропривод и автоматизация промышленных установок». Даются общие сведения о технологических установках, приводятся описания лабораторных установок, программы выполнения лабораторных работ, расчетные соотношения и ряд справочных данных.

некоторые

Приведенный материал может быть использован для выполнения лабораторных работ по курсу «Автоматизированный электропривод» и «Типовой электропривод промышленных установок» студентами специальности 1004 «Электроснабжение промышленных предприятий» энергетического факультета. Работа подготовлена на кафедре Э и АПУ.

Рецензент канд. техн.наук

Одобрено секцией методических

Крончев Г.И.

пособий научно-методического совета университета

Учебное издание ЮДИН Георгий Михайлович Типовой электропривод производственных механизмов Методические указания к лабораторным работам Редактор Н.А.Евдокимова

Подписано в печать 15.03.00. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл.печ.л. 3,72. Уч.-изд.л. 3,50. Тираж 150 экз. Заказ

Ульяновский государственный технический университет 432027, Ульяновск, Северный Венец, 32. Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Северный Венец, 32.

3 Содержание Правила по технике безопасности

3

1. Лабораторная работа №1

4

2. Лабораторная работа №2

15

3. Лабораторная работа №3

25

4. Лабораторная работа №4

36

5. Лабораторная работа №5

43

6. Лабораторная работа №6

49

7. Лабораторная работа №7

59

ПРАВИЛА по технике безопасности в лабораториях кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» К

работе

следующие

допускаются

студенты,

ознакомившиеся

и

соблюдающие

правила:

1. Приступая

к

работе,

студент

должен

убедиться,

что

все

электрооборудование на лабораторном стенде обесточено. 2. Запрещено выполнять работу одному. В каждой бригаде должно быть 2-3 студента, 4-5 бригад на преподавателя. 3. Собранную

схему

можно

включать

в

сеть

только

после

проверки преподавателем и его разрешением. 4. Составление, разработка и выполнение каких-либо измерений в схеме

можно только

в

отключенном

состоянии

схемы

по

разрешению преподавателя. 5. Все операции рекомендуется производить одной При

этом

не

рекомендуется

только

рукой (правой).

прикасаться

какой-либо

частью тела к окружающим предметам. 6. Перед

включением

напряжения

следует

убедиться

в

том,

что

регулирующие аппараты находятся в исходном положении. 7. Перед

включением

участников.

напряжения

Включение

необходимо

производить

предупредить решительно,

всех без

суетливости. 8. Устранять неисправности

студентам

не разрешается,

необходимо

отключить напряжение и доложить преподавателю. 9. Во

избежание

приступить

к

травм

от

выполнению

вращающихся работы,

частей,

надо

прежде

заправить

застегнуть рукава, убрать волосы под головной убор.

чем

одежду,

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПОДЪЕМНОГО КРАНА НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ. МАГНИТНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ТИПА П 1. Цель работы Целью лабораторной работы является изучение автоматизированного электропривода

постоянного

тока,

применяемого

для

механизмов

передвижения подъемных кранов. 2. Сведения о типовом автоматизированном электроприводе крановых механизмов с симметричной нагрузкой К

крановым

механизмы

механизмам

передвижения

и

с

симметричной

поворота.

Их

нагрузкой

момент

относятся

сопротивления

не

зависит от направления движения, электродвигатели при движении вперед и

назад

на

одинаковых

характеристиках.

Последнее

обеспечивается

применением в схемах управления контроллеров и командоконтроллеров с симметричной диаграммой замыкания контактов. Управление (ручных)

крановыми

контроллеров

электроприводами

по

существу

с

применение

является

ручным

силовых

управлением.

Поэтому управление двигателями механизмов высокопроизводительных кранов с напряженным режимом работы осуществляется при

помощи

магнитных контроллеров. Магнитный к0нти/70лл£р-система, состоящая из командоконтроллера, контактов

и

производит

реле.

В

этой

переключения

коммутируют

силовые

осуществляет

защиту

системе

в

цепях

цепи и

командоконтроллер контакторов.

двигателей.

контроль

(к.к.)

Контакторы

Релейная

аппаратура

автоматического

пуска

и

торможения. Командоконтроллер контакторная

расположен

аппаратура - на

в

панелях

кабине шкафов,

оператора,

а

вынесенных

релейнона

ферму

или платформу крана. По сравнению

с силовыми контроллерами магнитные контроллеры

более надежны, так как контакторы допускают большее число включений в час.

Автоматизация процессов

магнитного

контроллера

пуска и торможения

позволяет

полнее

с

применением

использовать

двигатель,

существенно снизить толчки тока в системе электроснабжения, облегчить работу оператора и уменьшить возможность аварий, так

как

система реле

контролирует в определенной степени действия оператора. Для

управления

магнитные

двигателями

контроллеры

типа

П

постоянного и

ПС.

Причем

тока для

применяются механизмов

с

симметричной нагрузкой используют магнитные контроллеры типа П и с

симметричной последовательностью «вперед»

и

включения

аппаратуры

при

работе

«назад».

Магнитный контроллер типа П (рис. 1.1). Его схема предусматривает возможность

работы

двигателя

в

двигательном

режиме

и

в

режиме

противовключения. В

цепь

якоря

двигателя

включена

катушка

тормозного

магнита

ЭмТ, растормаживающего двигатель при подаче питания к его якорю. Пуск

двигателя

осуществляется

выведением

сопротивления

якоря в функции независимой выдержки времени.

в

цепи

Выдержка времени

обеспечивается работой реле ускорения РУ1, РУ2, РУЗ. Максимальная токовая цепь

защита

двигателя

главного тока.

осуществляется

Схема

реле

предусматривает

РМ,

включенным

автоматический

в

контроль

тока якоря при торможении противовключением. Для этого к главной цепи

подключены

реле

противовключения

противовключения

хода

назад

контакты

конечных

(РГШ).

выключателей

В

хода

вперед

цепях

ВКВ

и

(РПВ)

управления

ВКН,

и

реле

включены

размыкающиеся

в

предельных положениях механизма перемещения. Первое служит

положение для

командоконтроллера при

осуществления

противовключения. На замыкаются получают

питание

торможения

первом

контакты

и

в

КЛ

в

и

КВ1, КВ2;

подключают двигатель к сети

тока.

блок-контакта

замыкании

противовключения хода вперед РПВ, большое

напряжение

подготавливая тока

через

схему

пусковые

и

замыкается

к

дальнейшей

так

КВ1

сопротивления

работе.

постоянного

в

катушке цепи

Вследствие

получают

главные

включается

как к его

контакт РПВ

вперед

командоконтроллера;

контакты этих контакторов При

назад

режиме

направлении

КК7-КК8

контроллеров

вперед или

двигателя

положении

ККЗ-КК4

катушки

ходе

реле

подается

управления, прохождения

питание

катушки

реле

ускорения РУ1, РУЗ, включенные на падение напряжения на ступенях пускового

сопротивления.

Контакты

РУ1-РУЗ

мгновенно

размыкаются

в цепях контакторов ускорения КУ1-КУЗ. Механическая

характеристика

двигателя

при

полном

введенном

сопротивлении приведена на рис. 1.2 под индексом П. Разгон двигателя по характеристикам

1-4 для случая медленного перемещения рукоятки

командоконтроллера показан в I квадранте, при быстром перемещении - в III квадранте. Для

быстрой

торможение

остановки

противовключением.

направлении

вперед

командоконтроллер главного

тока

замыкаются

механизма

на

для

любое

размыкаются

КН1,

КН2.

его

.При

передвижения движении

остановки

положение под

механизма

необходимо

назад.

При

контакты , контакторов

Двигатель

применяется

действием

поставить

этом КВ1,

инерции

в

в

цепи

КВ2

и

механизма

продолжает

вращаться

в

направлении

вперед,

работая

в

режиме

противовключения и создавая большой тормозной момент (см. рис. 1.2, квадрант II). Для ограничения тока в цепи якоря двигателя вводится полное сопротивление. Контакторы КП, КУ1, КУ2, КУЗ не получают питание вследствие того,

что

несмотря

реле на

противовключения

замкнутую

хода

контактором

назад

КН1

РПН

цепь

не

включено,

питания

реле,

и

контакты РПН в цепи управления разомкнуты.

КВ1

\

п U

кт>

В1

КВ1

РПВ

i1 КП ЭмТ

РМ

сIB 1 —I Y > Г Л _ Ч\ — \\ 1

/и

п U РПН

КН1

г,

В1

КУ2 КУЗ _^--1

Г2

\

РМ - \ 1 — Ч И А/7 1—1

г

-DJ'У7,— | РУЗ р У2\_\

ICR

КН1

-\j КУ1

п U

2 V г .. |_ J 77р7

р Р2 L

назад вперед j ^ 101 23 i л т КК2 /Ж7 t yр/л 1 it-' , ккз Г" ВКН t ' ' ' : | : > Ц КК4

П

Pf U

рм

1^4-

Г-}

КЛ

ккб г~| кт ^К5\\\ , , , ^ЙГ//2Г~] "— ' вкв \ 1 — 1 ,— ' ' Т Т РПН LJ j^-r J^*J^*7' \^КК7, i : 4+ю-* , , п^7 о 1 1 ! ! ^-РПВ кв2 \ 1 ' — ' 1 и 1 КК10 П КП JOW Ц 1 . 1 1 1 1 ! РУ1 V л-у/П 1 ! Т UU U кки Т 1 1 1 1 1 1 v, ^ /sryj п 1 1 A7ST72

П

Рис. 1.1. Магнитный контроллер П При

достижении

скорости

включается,

контакты

КУ1,

КУЗ,

КУ2,

командоконтроллера

реле

и,

если в

двигателя

замыкают в

этот

нулевое

близкой

цепь

нулю,

питания

момент

положение,

автоматический пуск в направлении назад.

к

не

контакторов

перевести

будет

реле

РПН КП,

рукоятку

осуществляться

Для

повышения

безопасной

эффективности

эксплуатации

торможения,

а

механизмов,

также

в

схема

целях

снабжена

электромеханическим тормозным устройством. Катушка электромагнита тормоза включена последовательно с якорем электродвигателя. С

учетом

режима

работы

механизмов

различного

назначения

тормозной момент, развиваемый тормозом, должен быть равен MT=k3-MTP,

(1.1)

.

k3 - коэффициент заноса, величина, зависящая от режима работы механизма^ МТР - расчетный тормозной момент, определяемый по выражениям: а) для механизма подъема:

(• Сгр + Сгз) Ун -п ; /1 i\ (Опт ' U-A) б) для механизмов передвижения:

МТР=

. . , со , FnV МТР- J -- h - -77 ; tr со '

GD2nmVH

Здесь

Огр,Сгз-в&с

усилие тяги и

9,75 -G-VH

соответственно

вес

(л ON (1.3)

.

груза,

перемещаемого

грузозахвата

механизма

скорость частота вращения тормозного

шкива

[ Н- м ]; Fn,G-

[ Н- м ] ; со , п - угловая [ 1/с ]

и

[об/мин];/,

GD - момент инерции и маховые массы, приваренные к валу тормоза [ кг- м ] > [ кг- м2 ]; VH - начальная, в большинстве случаев, номинальная скорость подъема груза или перемещения механизма; ^-тормозной путь механизма. Магнитный следующие

контроллер

особенности.

предусмотрен

свободный

типа П в

На

тропическом

нулевом

выбег,

положении

что

уменьшить толчки и раскачку грузов. питание

тормозного

получения

электромагнита

пониженных

скоростей

исполнении

имеет

командоконтроллера

позволяет

при

торможении

В схеме применено независимое

с

форсировкой

и

более

включения.

плавного

Для

торможения

используется схема с шунтированием якоря. Несколько изменен также и

узел

реле

противовключения,

обеспечивающий

более

надежный

контроль и стабильность торможения. В

лабораторной

работе

принят

за

основу

обычный

вариант

магнитного контроллера типа П. 3. Сведения о лабораторной установке Электрооборудование магнитного

контроллера

лабораторной типа

П

обычного

установки

состоит

из

исполнения, управляемого

электродвигателя,

пускорегулирующего

сопротивления,

контрольно-

измерительной аппаратуры и ламп сигнализации. Аппараты

магнитного

контроллера,

контрольно-измерительные

приборы и сигнальные лампы расположены на основной и дополнительной (слева) панелях. Электродвигатель и пускорегулирующее сопротивление установлены за панелями. Лабораторная установка 1.

В

качестве

имеет следующие особенности.

управляемого

электродвигателя

электродвигатель независимого возбуждения. схемах,

наиболее

крановых

типичным

механизмов

Применение

является

двигателей

электродвигателя

соображениями

техники

Вместе

с тем

применение

безопасности,

так

в

для

последовательного

независимого

применен привода

возбуждения.

возбуждения

как

типовых

вызвано

электродвигатель

при

выполнении лабораторной работы практически работает без нагрузки. Техническая характеристика электродвигателя: Тип-П32

Рн = 2,2 кВт UH = 220 В /н=12,1 А сон = 157 1/с ( 1500 об/мин) Возб. независ. Однако

в

отличие

от

технической

характеристики

для

питания

главных цепей электродвигателя (цепей якоря и обмотки возбуждения) используется вызвано

напряжение

110 В.

Применение

этого

напряжения

соображениями увеличения тока якоря для удобства отсчета,

безопасности и наличия имеющейся аппаратуры. Для цепей же управления применяется напряжение 220 вольт. Наличие загоранием

напряжений сигнальных

НО

и

220

В

на

панелей

контролируется

ламп.

2. Применение электродвигателя независимого возбуждения вызвало необходимость применения реле наличия тока в обмотке возбуждения РНТ. Оно расположено на дополнительной панели. 3. При переводе командоконтроллера в третью позицию происходит автоматический

разгон

электродвигателя

в

две

ступени

ускорения,

а

не в три, как в типовой схеме магнитного контроллера. 4.

В

качестве

конечных

выключателей

применены

кнопочные

элементы. 5.

В главных цепях используется выключатель В1

с самовозвратом

(автоматический выключатель). 6.

В

качестве

командоконтроллера

переключатель типа ПТТТ.

используется

щеточный

7.

Контакты

командоконтроллера

выведены

на

плату,

расположенную на дополнительной панели. В каждом горизонтальном ряду платы: - средние зажимы - выводы контакта командоконтроллера; - крайние

зажимы - выводы

цепей,

коммутируемых

контактом

командоконтроллера. Выводы контакта с выводами цепей соединены на лицевой стороне платы

перемычками.

Схема

платы

выводов

для

контактов

командоконтроллера представлена на рис. 1.3. 8. Тормоз с электромагнитным приводом отсутствует. 9. Лабораторная установка не требует сборки схемы. 4. Программа работы 1. Изучить

электрическую

принципиальную

схему

типового

магнитного контроллера типа П. 2. Изучить сопоставляя

электрооборудование

его

с

электрической

магнитного контроллера 3. Составить

лабораторной

принципиальной

установки,

схемой

типового

типа П.

электрическую

принципиальную

схему

магнитного

контроллера типа П лабораторной установки. 4. Практически

проанализировать

работу

магнитного

контроллера.

Произвести регулировочные работы. 5. Построить

пусковую

диаграмму

электродвигателя

на

основе

показаний приборов. 6. Построить

типовые

электродвигателя

механические

независимого

возбуждения,

характеристики

управляемого

магнитным

контроллером типа П. 7. Произвести

маркировку

контактов

командоконтроллера

в

соответствии с принципиальной схемой. 8. Произвести механизма,

расчет

указанного

тормозного

момента

преподавателем,

в

и

выбрать

соответствии

тормоз с

для

данными

таблиц 1.1 и 1.2. 5. Методические указания по выполнению лабораторной работы 1. Изучая магнитного

электрическую

контроллера типа П,

позициях командоконтроллера, быстром

перемещении

режиме

противовключения.

магнитного

принципиальную проанализировать

начиная с нулевой,

рукоятки

контроллера

схему

в

одном

Электрическая

приведена

на

типового

ее работу при

направлении,

на всех

медленном а

также

принципиальная

панели

и

в

в

схема

руководстве

лабораторной работе. В руководстве дано и ее краткое описание.

и

к

10

2. Сопоставляя

электрооборудование

электрической

принципиальной

П,

внимание

обратить

несоответствия

схемой

на

отмечены

лабораторной магнитного

элементы

в

установки

контроллера

несоответствия.

разделе

«Сведения

о

с

типа

Элементы

лабораторной

установке» данного руководства. 3. Принципиальная лабораторной установки.

схема

установки

Эти

лабораторной

составляется

особенности

установке».

контроллера

магнитного

лабораторной

отмечены

контроллера с

учетом

в

разделе

типа

П

особенностей «Сведения

Следует

иметь

в

виду,

установки

имеет

некоторое

что

о

схема

отличие

от

типовой схемы. 4. Практически обратить

анализируя

внимание

соответствии рукоятки

с

на

работу

последовательность

принципиальной

командоконтроллера

противовключения

и

последовательно,

с

магнитного

схемой.

в

При

крайнее

контакторы выдержкой

работы

контроллера, аппаратуры

быстром

переводе

положение,

ускорения времени.

должны

При

в

контактор включаться

отсутствии

этого

произвести регулировку установок реле ускорения. 5. Для

построения

достаточно

знать

напряжение

пусковой

номинальные

питания

диаграммы

данные

главных цепей

электродвигателя

электродвигателя,

(указаны

в

фактическое

разделе

«Сведения

о

лабораторной установке»), а также величину тока якоря и напряжения на якоре при установившейся работе на каждой электромеханической характеристике. Построение следующем.

диаграммы

Электромеханические

независимого

возбуждения

-

может

быть

характеристики

прямые

основано

на

электродвигателя

линии.

При

реостатном

регулировании они представляют семейство характеристик, сходящихся в

точке

быть

идеального

построена

холостого

по

двум

хода.

точка:

Каждая

из

первая - точка

характеристик идеального

может

холостого

хода, вторая-точка установившейся работы. Скорость каждой из этих точек

может

коэффициент равным

быть С=КФ

половине

найдена может

по

быть

значения

уравнению взят

при

скорости.

отсутствии

коэффициента,

Причем

насыщения

определенного

по

номинальным данным опять же из уравнения скорости. Сопротивление якоря вычисляется по приближенной формуле, полагая, что половина потерь

при

номинальных

условиях

приходится

на

потери

в

якоре

двигателя. Все эти вопросы рассматривались в теории электропривода. 6. Построение электродвигателя

типовых независимого

механических возбуждения

характеристик при

управлении

магнитным контроллером типа П должно быть осуществлено на основе одноименных ' характеристик возбуждения

(см.

рис.

для

1.2).

электродвигателя Следует

так

последовательного

построить

семейство

11

механических

характеристик,

при номинальной нагрузке что на рис. 1.2. типовые

их

пусковые

моменты

были одинаковыми или

и

скорости

близкими

с теми,

Построение вести в относительных единицах. Построив :

характеристики,

реализовать

чтобы

в

становится

очевидной

лабораторной установке:

при

столь

невозможность малой

нагрузке

скорости на всех характеристиках были бы весьма близкими.

sot

в> ерео

60\\

140

\

со 100 80 60 20

то

14-

180

М%

60

10,

\

161

Рис. 1.2.

назад

KKl

кк

КК5

вперед

3 2 1 0 1 2 3

Перемычки / КК

I

I ККЗ

кк

Рис. 1.3. Плата выводов контактов кк.

12

7. Маркировка следующем

контактов

порядке.

командоконтроллера. состояние

во

разомкнут). Выключив Включив

командоконтроллера

Изображается Для

всех

каждого

позициях

Состояние

выключатель

при

контакта

командоконтроллера. и

нанести

ее

на

левую

определяется

с

его

(замкнут

(правую) В1

в

контактов

следующим

включенном

работу аппаратуры в соответствии позициях

контактов

определяется

снять

В2, В2,

из

выводов

командоконтроллера

контакта

выключатель

плата

производится

или

образом.

перемычку.

проанализировать

принципиальной схемой на всех

Сделать

заключение

изображенную

плату.

о

маркировке

Пример

нанесения

маркировки контакта на плате выводов приведен на рис. 1.3. Промаркировав место

и

контакт, при

аналогичным

образом

включенном

В2,

ставят

перемычки

приступают к маркировке

на

следующего

контакта. При снятии и постановке перемычек следует соблюдать особую осторожность:

нельзя

выполнять

эти

операции

при

включенном

выводы.

Основой для

выключателе В2. По

проделанной

работе

необходимо

сделать

выводов должен быть анализ собственной деятельности в ходе выполнения работы. Умение анализировать свою деятельность в ходе исследования, заметить малейшие нюансы в работе электрооборудования - совершенно необходимое качество для инженера-электрика, как эксплуатационника, так и конструктора. 6. Содержание отчета 1. Электрическая

принципиальная

схема

магнитного

контроллера

типа П лабораторной установки. 2. Электромеханические

характеристики

электродвигателя,

построенные по показаниям приборов. Таблица показаний приборов и вычисленных Формулы

скоростей

вычисления

для

различных

скоростей

и

позиций

внутреннего

командоконтроллера. сопротивления

якоря

электродвигателя. Техническая характеристика электродвигателя. 3. Типовые независимого

механические возбуждения

при

характеристики управлении

электродвигателя

магнитным

контроллером

типа П. 4. Схема

платы

выводов

для

контактов

командоконтроллера

с

их

маркировкой. 5. Расчет

тормозного

момента

и

электротормоза. 6. Выводы по проделанной работе.

указание

марки

выбранного

13

Контрольные вопросы 1. Где оптимальное положение на пускорегулирующем сопротивлении точки присоединения реле противовключения? Чему должно быть равно напряжение включения реле противовключения для надежной его работы? 2. Какими

соображениями

руководствоваться

при

выборе

реле

ускорения по напряжению отключения (отпускания)? 3. Каким

образом

осуществляется

торможение

электропривода

в

схеме с контроллером П? 4. Почему

в

лабораторной

установке

тормоз,

указанный

на

принципиальной схеме, отсутствует? 5. Чем объяснить применение в схеме контроллера П электротормоза постоянного, а не переменного тока?

Таблица 1.1 Рабочий механизм

1. 2.

Маховые массы (приведен-

шкива

ные)

об/мин

кг-м2

0,8

1000

-

-

1

0,7

1000

-

-

2

1

0,8

1500

2,5

од

с

6

1

0,8

1500

8

од

с

10

1

0,8

1500

10

од

с

20

1

0,8

1500

25

0,1

Вес груза или всей конструк.

Скорость

КПД

подъема движения

механизма

т

м/с

С

1

1

С

5

С

работы кранов

Подъема

Подъема

Точность

Частота вращ. тормози,

Режим

остановки

Пере3.

мещ. тележки

Пере4.

5.

мещ. тележки

Перемещ. моста

Пере6.

мещ. моста

Данные возбуждением.

приведены

для

электромагнитов

с

последовательным

14

Таблица 1.2

Тип тормоза

Тормоз, момент

ткп200

1.

2.

Н-м 160 100 54 240 145 80 500 340 420 250 1500 1200 550 2500 1900 1000 5000 3550 2050 1550 8000 5750 3250 2500

ТКП200/300

3.

4.

5.

6.

7.

ТКП300

ткп400 ткп500

ТКП600

ткп700

Расчеты . ход мм

Д шкива мм

2,0

200

Тип эл. магн.

Режим работы ПВ

МП201

%

Тяговое усилие при 60% Н

25 40

900 600

Тяговое усилие при 40%

Н

300 300

2,0

2,5

300

мп201

25 40 40 25 25 40 40 25 40 40 25 40 40 25 40 40 100 25 40 40 100

мп301

1,5

400

500

1,7

600

2,0

2,2

700

900 600 300 2000

1350 1650 1050 9600 7800 3700 12900 9800 5400 21500 15200 12000 6900 29400 21100 12000 10300

Список литературы 1. Дранников

В.Г.,

Звягин

И.Е.

Автоматизированный

электропривод

подъемно-транспортных машин. М., 1973. 2. Борисов

Ю.М.,

Соколов

М.М.

Электрооборудование

подъемно-

транспортных машин. М., 1971. 3. Капунцов

Ю.Д.,

Электрооборудование М.,

Елисеев и

В.А.,

электропривод

Ильященко

промышленных

Л.А.

установок.

1979.

4. Крановое

электрооборудование:

Справочник / Ред. Рабинович А.А.

М., 1979.

(Продолжительность лабораторного занятия 4 часа. Домашняя работа 2 часа).

15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПОДЪЕМНОГО КРАНА НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ. МАГНИТНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ТИПА П 1. Цель работы Целью лабораторной работы является изучение автоматизированного электропривода

переменного

тока,

применяемого

для

механизмов

подъемных кранов. 2. Сведения о типовом автоматизированном электроприводе крановых механизмов с симметричной нагрузкой К

крановым

механизмы зависит

передвижения

от

работают

механизмам и

направления движении

характеристиках.

Последнее

контроллеров

диаграммой

замыкания

Управление (ручных)

симметричной

поворота.

Их

движения.

при

управления

с

момент

и

не

электродвигатели

назад

обеспечивается

относятся

сопротивления

Приводные

вперед

и

нагрузкой

на

одинаковых

применением

командоконтроллеров

с

в

схемах

симметричной

контактов.

крановыми

контроллеров

электроприводами

по

существу

с

применение

является

ручным

силовых

управлением.

Поэтому управление двигателями механизмов высокопроизводительных кранов

с

напряженным режимом работы

осуществляется

при

помощи

магнитных контроллеров. Магнитная

состоит

контроллер-система

из

командоконтроллера,

контактов и реле. В этой системе командоконтроллер (к.к.) производит переключения в цепях контакторов. Контакторы коммутируют силовые цепи двигателей. Релейная аппаратура осуществляет защиту и контроль автоматического пуска и торможения. Командоконтроллер контакторная

расположен

аппаратура - на

в

панелях

кабине

оператора,

шкафов,

а

вынесенных

релейнона

ферму

или платформу крана. По сравнению с силовыми контроллерами магнитные более

надежны,

включений

в

применением двигатель,

так

час.

как

контакторы

Автоматизация

процессов

магнитного

контроллера

существенно

снизить

электроснабжения, возможность

облегчить

аварий,

так

допускают

позволяет толчки

работу как

пуска

большее и

число

торможения

с

полнее

использовать

тока

в

оператора

система

контроллеры

реле

и

системе уменьшить

контролирует

в

определенной степени действия оператора. Для

управления

магнитные механизмов

двигателями

контроллеры с

типа Т,

симметричной

переменного

К,

ТА,

ТС,

нагрузкой

КС,

тока ТСА.

используют

применяются Причем

для

магнитные

16

контроллеры

первых

трех типов с

симметричной

включения аппаратуры при работе «вперед» Магнитный

контроллер

характеристики

типа

электродвигателя

ТА

и

«назад».

(рис.

при

последовательностью Механические

2.1).

управлении

контроллером

ТА

приведены на рис. 2.1. Пуск

электродвигателя

командоконтроллера с превышает

50%

положении

остается

производится

нулевого

положения.

номинального

момента,

неподвижным,

так

перемещением

Если

то

как

момент

механизм

момент

нагрузки

на

первом

электродвигателя

недостаточен для передвижения механизма. Обычно первое положение командоконтроллера

служит

для

торможения

электродвигателя

противовключением. При

медленном

достигает

перемещении

установившейся

командоконтроллера,

скорости,

разгон

если

двигатель

происходит

по

характеристикам 2-4 (штриховая линия, см. рис.2.2). После срабатывания последнего

контактора

небольшое

КУЗ

сопротивление.

в

Оно

цепи

ротора

остается

смягчает естественную

включенным

характеристику

двигателя и уменьшает броски тока при переключении ступеней. Для увеличения рукоятку этом

производительности

командоконтроллера

случае

контакторы

с

крана

оператор

нулевого

ускорений

на

быстро

крайнее

включаются

переводит

положение.

друг

за

В

другом в

функции независимой выдержки времени, соответствующей установкам реле при

РУ1-РУЗ. Переход быстром

двигателя

перемещении

по

механическим

командоконтроллера

характеристикам

показан

сплошными

линиями. Для

быстрой

торможение при

остановки

двигателя

движении

механизма

противовключением.

механизма,

командоконтроллер

в

в В

например,

первое

положение

схеме этом

предусмотрено случае

«Вперед» хода

оператор

устанавливает

«Назад».

При

этом

положении включается контактор КН, подключается статор двигателя в

направлении

обратного

вращения.

В

начальный

момент

противовключения скольжение двигателя значительно больше единицы. При

таком

скольжении

значителен

ток

в

роторе.

В

результате

срабатывает реле РП, размыкающее цепь питания контакторов КП

и

КУ1-КУЗ,

В

момент

и

в

цепи

перехода

кратковременно сопротивление.

ротора

включается

командоконтроллера отключается

В

реле

сопротивление.

нулевое

положение

шунтирующее

добавочное

момент перехода командоконтроллера через нулевое

кратковременно

добавочное

сопротивление

в

напряжение

на

повышает

из

через

РБ,

положение

Двигатель

полное

реле точки

РП «а»

и

отключается цепи

переходит

реле

реле

РБ,

РП.

Это

надежность в

точку

шунтирующее

его

«б»

увеличивает срабатывания.

характеристики

17

противовключения

(см.

рис.2.2).

При

полной

остановке

механизма

рукоятка командоконтроллера переводится в нулевое положение.

Назад

В2 \

Вперед

В2

\

4321 0 1234

КН

РП

Рис.2.1. Магнитный контроллер ТА В цепи реле РН находятся контакты конечных выключателей

ВКВ

и ВКН, размыкающиеся в предельно крайних положениях механизма. Магнитные

контроллеры других типов

следующие особенности.

по

сравнению

с

ТА

имеют

18

Т - нет

электромагнитных

реле,

обеспечивающих

дополнительную

выдержку времени на пусковых ступенях (пуск не автоматизирован). К - релейно-контакторная катушками

аппаратура

постоянного

тока,

выполнена

с

допускающими

включающими

большее

число

включений. ТАЗ - модификация защиты

установлена

отсутствует.

Для

типа на

этой

модификации

управления,

отключения

для

В

панели

оператора устанавливаются Предлагаемый

ТА.

и

электропривода

аппаратура

защитная крана

в

панель кабине

автоматы.

изучения

магнитный

контроллер

по существу

является типом ТАЗ. Одним из важнейших вопросов, возникающих при проектировании крановых электроприборов, из

основных

который

методов

учитывает

наилучшее

является

выбора степень

использование

выбор

электродвигателей.

является

«метод

нагрузочных

загрузки

крана

К

двигателя

и

при

Одним рядов»,

предполагает

соответствующей

продолжительности включения ПВ. Выбор мощности

мощности

производится

нагрузки

механизма,

по

по

наибольшей

продолжительности

статической включения

и

степени загрузки в соответствии с таблицей 2.1. Таблица 2.1

Мощ-

Режим работы кранового механизма

Мощность двигателя при к<1

ность двигате-

ля при к=1

(ПВ)

к=0,9

к=0,8

к=0,7

к=0,6

Кратковременный

PI

PI

PI

PI

PI

PI 0,52(P,i+P,,i)

PI 0,56(РП+ Рш)

PI Рп

0,52(РШ+ PIV)

0,56(Рщ+ PIV)

Рш

15%

Рп

25%

PIII

Ри 0,47(Р„+РШ)

40%

PIV

0,47(РШ+ PIV)

3. Сведения о лабораторной установке Электрооборудование магнитного

контроллера

пускорегулирующего аппаратуры и ламп Аппараты приборы

лабораторной

и

типа

управляемого

сопротивления,

состоит

из

электродвигателя,

контрольно-измерительной

сигнализации.

магнитного сигнальные

дополнительной

ТА,

установки

(справа)

контроллера, лампы

контрольно-измерительные

расположены

панелях.

на

основной

Электродвигатель

пускорегулирующее сопротивление установлены за панелями.

и и

19

Лабораторная установка 1. В

качестве

электродвигатель

имеет следующие особенности:

управляемого

общепромышленной

электродвигателя

применен

серии.

Техническая характеристика электродвигателя: Тип-АК61-4 Ри-10кВт Ш-3 80/220 В /н-21,5/37А ft» н-148 1/с (1400об/мин) г/н -83,5% cos

<^>н-0,85 Ротор:

Е2н -207 В

/2„ -32 А Обмотка статора электродвигателя соединена по схеме «звезда» при напряжении частота

вращения

меньшие в

питания

220 В.

В

холостого

пускорегулирующие

отсчете

частоты

результате хода.

снижены

Первое

позволило

сопротивления,

вращения

пусковой

второе

холостого

ток

и

использовать

создало

удобство

при

работе

хода

электродвигателя на различных механических характеристиках. Электродвигатель в установке работает без нагрузки (вхолостую). На основной панели расположен указатель скорости, подключенный к тахогенератору на валу электродвигателя. 2. В силовой цепи электродвигателя перед катушками максимальных реле установлены

плавкие предохранители, не предусмотренные типовой

схемой магнитного контроллера. 3.

Наличие напряжений

контролируется

на цепях электродвигателя

сигнальными

лампами,

и управления

включенными

на

выход

включателей. 4. Ток в цепях статора и ротора контролируется

установленными

на

основной панели амперметрами. 5.

В

элементы.

качестве

В

выключателей

Кнопочный элемент используется

выключателя 6.

конечных

применены и в качестве

кнопочные аварийного

ВА.

качестве

командоконтроллера

используется

контроллер

типа

НТ-51. 7. При переводе

контроллера

в

четвертую

автоматический разгон электродвигателя

в

одну

позицию

происходит

ступень ускорения,

не в две, как в типовой схеме магнитного контроллера. 8.

Тормоз с электромагнитным приводом отсутствует.

9.

Лабораторная установка не требует сборки схемы.

а

20

10.

Выбор

мощности

произвести

для

группы

механизмов,

данные

для которых приведены в таблице 2.2. Каталожные данные для электродвигателей серий МТ и Д приведены в таблице 2.3. Таблица 2.2

1. 2. Л

Наименование механизма

Наибольшая стати-

Привод на перем. токе Подъема Перемещения тележки Перемещения моста

ческая нагрузка

Коэффициент загрузки

Продолжит, включения, %

15 5 7

1 0,8 0,6

40 25 25

10 5 5

0,9 0,7 0,6

25 25 15

6 2,5 3

1 0,7 0,8

25 25 25

20 7,5 10

0,7 0,7 0,7

40 25 15

Привод на постоян. токе 1. 2. 3.

Подъема Перемещения тележки Перемещения моста Привод на перемен, токе

1. 2. 3.

Подъема Перемещения тележки Перемещения моста Привод на постоян. токе

1. 2. 3.

Подъема Перемещения тележки Перемещения моста

4. Программа работы 1. Изучить электрическую принципиальную схему

типового

магнитного

контроллера типа ТА. 2. Изучить его

с

электрооборудование

электрической

лабораторной

принципиальной

установки,

сопоставляя

типового

магнитного

схемой

контроллера ТА. 3. Составить

электрическую

принципиальную

схему

магнитного

контроллера типа ТА лабораторной установки. 4. Практически

проанализировать

работу

магнитного

контроллера.

Произвести регулировочные работы. 5. Вычислить

величины

для электродвигателя

ступеней

пускорегулирующего

сопротивления

лабораторной установки при управлении типовым

магнитным контроллером типа ТА и ПВ%=25%. 6. Изучить групповое максимальное реле. 7. Изучить силовой контроллер типа ККТ-61. Дать его электрическую схему и диаграмму замыкания контактов. Произвести выбор электродвигателей для приводов крана в соответствии с заданием преподавателя.

21

4. Методические указания по выполнению лабораторной работы 1. Изучая магнитного

электрическую контроллера

принципиальную

ТА,

проанализировать

схему ее

типового

работу

на

всех

позициях, начиная с нулевой, при медленном и быстром перемещении рукоятки в одном направлении, а также в режиме противовключения. Электрическая приведена

принципиальная

на

панели

и

в

схема

магнитного

руководстве

к

контроллера

лабораторной

работе.

В

установки

с

руководстве дано ее краткое описание. 2.

Сопоставляя

электрической ТА,

электрооборудование

принципиальной

обратить

внимание

на

несоответствия

отмечены

в

лабораторной

схемой

магнитного

элементы разделе

контроллера

несоответствия. «Сведения

о

типа

Элементы

лабораторной

установке» данного руководства. 3. Принципиальная лабораторной установки.

схема

установки Эти

лабораторной контроллера

магнитного

составляется

особенности

установке».

отмечены

Следует

лабораторной

контроллера с

учетом

в

разделе

иметь

установки

в

имеет

типа

ТА

особенностей «Сведения

виду,

что

некоторое

о

схема

отличие

от

типовой схемы. 4. Практически анализируя работу магнитного контроллера, обратить внимание на последовательность работы аппаратуры в соответствии с принципиальной схемой. В должно

проходить

Следовательно, скорости

реле

частности,

при

полном

торможение противовключением

сопротивлении

в

противовключения РП должно

электродвигателя,

близкой

к

нулю.

цепи

ротора.

отключаться

При

отсутствии

при этого

произвести регулировку установки напряжения реле РП. Схема магнитного контроллера допускает при нулевом положении рукоятки свободный выбег привода или его механическое торможение. Выбор

того

или

иного

режима

производится

ключом

ВЗ.

Проанализировать состояние аппаратуры в обоих этих режимах. 5. При

вычислении

необходимые

данные

ступеней

по

пускорегулирующего

электродвигателю

взять

из

сопротивления

его

технической

характеристики - см. раздел «Сведения о лабораторной установке». Так как электродвигатель общепромышленной серии, то данные приведены для

ПВ%=100%.

электродвигателя

при

Типовые

механические

ПВ%=25%

с

магнитным

характеристики контроллером

ТА

приведены на рис. 2.2. Ступени графическим механических Mi<0,75MK).

пускорегулирующего методом,

применяемым

характеристик (для В

этом

сопротивления

случае

в

случае

асинхронных

величина

определяются прямолинейных

электродвигателей

ступеней

графически

при равна

22

соответствующим

отрезкам

на

вертикальной

прямой,

проведенной

через точку номинального момента (см. рис. 2.2). Для

определения

масштаба

сопротивлений

необходимо

сопротивление ротора электродвигателя. Оно берется либо из

знать

каталога,

либо приближенно определяется по формуле:

(2.1) где Крн - номинальное сопротивление ротора двигателя, Ом; SH% - номинальное скольжение двигателя. Ем

RPH=

;

*н%= ^-^^ -100%

После этого масштаб сопротивлений будет

/4= - - ; Здесь 8н2 s % - номинальное при определении его учесть:

скольжение

двигателя

при

ПВ%=25%,

квадраты номинальных скольжений

при

разных ПВ% обратно пропорциональны этим ПВ%. Следует

учесть,

выключаемого

что

отрезок

сопротивления

и

«ав»

графически

собственного

равен

сумме

сопротивления

не-

фазы

ротора. Величины

ступеней

пускорегулирующего

сопротивления

и

его

не-

выключаемой части свести в таблицу. Данный

пункт

сопротивления

на

электродвигателя, Однако

для

программы основе

типовых

который

этого

нетипичным.

знакомит

кратковременной

весьма

серии,

расчета

механических

предлагаемый

работы

общепромышленной

методом

предварительно

метода

Во-первых,

с

выбран пример

мощности.

расчета

является

для

использовать на

характеристик по

нецелесообразно

выпускаемые

ступеней

повторно

электродвигатели ПВ=100%.

Во-вторых,

применяя такой электродвигатель и желая его полнее использовать по нагреву,

приходиться

в

значительной

мере

увеличивать

его

номинальный момент при новой ПВ%. А это приводит к уменьшению его

кратности

Mi=0,75MK.

максимального

Последнее

момента

и

нарушению

делает невозможным

условия,

применение

когда

графического

метода. Так, в нашем примере номинальный момент электродвигателя при ПВ%=25% возрастает в 2 раза по сравнению с тем же моментом при

ПВ=100%.

(Квадраты

моментов

при

различных

ПВ%

обратно

пропорциональны этим ПВ%). Так

как

ПВ%=25%,

типовые то

механические

применение

данного'

характеристики метода

по

задаются

расчету

для

ступеней

23

целесообразно

для

электродвигателей

с

режимом

работы

при

ПВ%=25% или ближайших стандартных ПВ%. 6. Изучая на

общую

групповое реле

контактную

контактной

системы

предпочтительном максимальных

максимального тока,

систему для делает

по

реле.

всех

В

катушек.

применение

сравнению

обратить

с

Такое

группового схемах

исполнение реле

использованием

электрических

внимание более

отдельных

групповое

реле

максимального тока преображается как многокатушечное реле. Силовой

контроллер

контактов.

Однако

располагать

контактную

типа ККТ-61

на

его

имеет двухрядное

электрической

систему

в

один

схеме

ряд.

расположение рекомендуется

Электрическую

контроллера и диаграмму замыкания контактов

схему

следует выполнить

по

типу рис.2.3. Назад Вперед 54321 0 12345 М И к} М М ! ! ! И ; »•••• kk».k ; MM; , ;Mi I!i ; AJ?! 1» »1 •1 »И• ,9 M M ltd M J I I •?ff i 1 i i i i м%

!!!!*# ••»i i i »•1 M i •, iMi M i i *foi

Контакт Kl K2 КЗ K4 K5 Кб K7 K8 К9 К10 КЛ К12

!!11! i i •** M ! »» i; 1 • 1 ; и i«

1 i и i ft» M M f i l l ; i i i 1 i*

M j A r; f•f •f f: i •" i i i MI i iAi/J ••••• • i 1 : i i M i i LAl/2|! i Ц Рис.2.2. Механические характеристики электродвигателя

Состояние на поз. Назад Вперед 5 4 3 2 1 0 ; 2 3 4 5 X Xххх ЛЛ ЛЛЛ XXXXX XуX хX XX X X хххх Xх х XXX XУ XX х X \ X х XххXX X X X хX х х

Рис.2.3. Эл. схема и диаграмма замыкания контактов контроллера типа НТ-51

6. Содержание отчета 1. Электрическая принципиальная схема магнитного контроллера типа ТА лабораторной установки. 2. Типовые трехфазного

механические

тока

с

фазным

характеристики ротором

при

электродвигателя

управлении

магнитным

контроллером типа ТА. 3. Вычисление лабораторной расчетных

ступеней

установки формул.

пускорегулирующего

сопротивления

при

работе

Сводная

сопротивления.

с

таблица

для

электродвигателей

ПВ%=25%.

Пояснение

величин

ступеней

24

4. Условное

графическое

изображение

группового

реле

максимального тока на электрических схемах. 5. Электрическая

схема

и

диаграмма

замыкания

контактов

для

силового контроллера типа ККТ-61. 6.

Выбор и проверка выбранных электродвигателей. Контрольные вопросы

1. Каково назначение реле РБ (назначение всех его контактов)? 2. Каково назначение размыкающих блок контактов КТ? 3. Какова роль не-выключаемой части сопротивления? 4. Обязательно ли при торможении противовключением переводить рукоятку

командоконтроллера

в

первую

позицию

противоположного

движения? 5. Как осуществляется торможение электропривода при отключении напряжения сети? Таблица 2.3 Тип двигателя 1

Д12 послед, возбужд.

2

М мах.

Мощность при ПВ% 15%

25%

40%

86

3,4

3,0

12,4

191

5,3

4,5

3,6

3

Д21 д22

— " — "

270

7,0

6,0

4,8

4

Д31

— " —

382

10

8,5

6,8

5

Д32

— " —

675

14,5

12,0

9,5

6

Д41

— " —

930

20,0

17,0

13,0

Д21 парал. возбужд.

7

103

5,2

4,5

3,6

8

Д22

"

127

7,2

6,0

4,8

9

Д31 Д12

— " — — " —

230

10,5

8,5

6,8

57

3,6

3,0

2,4

26,0

22,0

17,0

зд 4,6

2,7

2,4 3,8

10 11

Д806 послед, возбужд.

1420

12

МТ 012-6

56

13

МТ 111-6

85

14

МТ 112-6

137

6,5

4,1 5,8

15

МТ 211-6

191

10,5

9,0

7,6

16

МТ 311-6

314

14,0

13,0

11,0

17

МТ 011-6

39

2,0

18

МТ 311-8

265

10,5

1,7 9,0

1Д 7,6

19

МТ 312-8

422

15,0

18,0

11,0

20

МТ 411-8

569

22,0

18,0

15,0

21

МТН111-6

83

3,5

3,0

2,5

22

МТН112-6

118

5,3

4,5

3,6

•

5,2

Номинальная скорость вращения электродвигателей серии Д 1000 об/мин;

МТ

и

МТН - 1000 об/мин.

25

Список литературы 1. Дранников В.Г., Звягин И.Е. Автоматизированный электропривод подъемно-транспортных машин. 2. Борисов

Ю.М.,

Соколов

М., 1973.

М.М.

Электрооборудование

подъемно-

транспортных машин. М., 1971. 3. Капунцов

Ю.Д.,

Елисеев

Электрооборудование установок. 4. Крановое А.А.

и

В.А.,

Ильященко

электропривод

Л.А.

промышленных

М.,1979. электрооборудование:

Справочник / Ред.

Рабинович

М. 1979.

(Продолжительность лабораторного занятия 4 часа. Домашняя работа - 2 часа).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ 1. Цель работы 1.

Изучение

обеспечивающего

электрооборудования автоматическое

компрессорной

включение

и

станции, отключение

синхронного электродвигателя в зависимости от давления в воздушной магистрали. 2.

Изучение

схемы

возбуждения

синхронных

электродвигателей

и способов контроля подсинхронной скорости. 2. Сведения о способах управления синхронными электродвигателями Из элементов управления синхронным электродвигателем наиболее ответственным является его пуск. По

величине

напряжения

на

статоре

в

начальный

период

пуска

различают прямой пуск и пуск при пониженном напряжении. Наиболее включается требует

предпочтителен на

полное

минимального

прямой

напряжение количества

пуск, сети.

при

Схема

аппаратов.

котором проста,

Однако

статор

надежна,

применение

такого пуска ограничено прочностью лобовых частей обмоток статора, мощностью напряжения.

питающей

сети

'и

допускаемым

пределом

снижения

26

Питание

цепи

электродвигателя возбудителя

ротора. (СД)

Обмотка

при

возбуждения

пуске

непосредственно,

может

через

(о.в.)

быть

синхронного

замкнута

добавочное

на

якорь

сопротивление

или

может замыкаться на разрядное сопротивление. При

замыкание

обмотки

ротора

во

время

пуска

на

разрядное

сопротивление пуск и синхронизация СД проходят наиболее спокойно. Сопротивление выполняет три функции: улучшает пусковую характеристику СД; -

ограничивает напряжение на о.в.;

-

гасит энергию поля, возникающую при коротком замыкании

в

цепях статора. Величина

разрядного

сопротивления

принимается

равной

десятикратной величине сопротивления о.в. Возбудитель

может

быть

присоединен

постоянно

(наглухо)

к

о.в.

СД или присоединяться к ней в момент синхронизации. При прямом пуске СД с постоянно подключенным возбудителем схемы управления более

надежны,

возбудителем,

просты

и

дешевы.

установленным

на

Они

валу

выполняются

СД,

так

и

с

как

с

возбудителем,

имеющим отдельный приводной электродвигатель. При схеме пуска с постоянно кривой

подключенным

вращающего

полу синхронной,

возбудителем

момента:

второй

-

СД

один -

в

имеет

при

области

два

провала

в

скорости, близкой

подсинхронных

к

скоростей.

Первый провал практически не сказывается при пуске СД (во всяком случае редко), момента

а второй существенно

СД.

Схему

с

понижает

постоянно

величину вращающего

подключенным

рекомендуется применять для приводов с моментом конце

пуска

применяется отдельном условия:

не

более

схема

с

приводном

возбудительного

агрегата. когда

момент

номинального

момента

управления,

которых

в

СД

СД,

меньше

то или

сопротивления применяются

возбудитель

сопротивления

момента

подключенным

электродвигателе,

разгона

случаях,

номинального

постоянно

время

В

40%

возбудителем СД.

равно при

Если

возбудителем

необходимо

пуске

подключается

разгона

больше

сложные до

при

выполнение

времени

более

в

40%

схемы

подсинхронной

скорости к кольцам ротора СД через добавочное сопротивление. При таком

включении

скоростях

заметно

возбудителей, отдельный

в

кривой

уменьшается. установленных

момента

Подобные на

при

схемы

валу

СД,

подсинхронных применяются для

так

и

имеющих

привод.

Контроль может

как

провал

подсинхронной

осуществляться

скорости

при

асинхронном

косвенным путем: либо через

токов в роторе, либо через ток в цепи статора.

пуске

частоту

ЭДС

СД и

27

Контроль

частоты

частотным

реле,

демпфирующей

в

роторе

или

может

обычным

гильзой.

Реле

вестись

или специальным

электромагнитным

настраиваются

так,

реле

с

чтобы

их

отключение происходило при подсинхронной скорости. Возможность

контроля

подсинхронной

скорости

через

ток

статора

становится очевидной из следующего графика г

*- *

Зона подсинхронных / скоростей

Рис. 3.1. Ток статора Если взять уставку выключения реле по току, равную току статора при

подсинхронной

скорости,

реле

будет

отключаться

при

этой

скорости. Обычно для этой цепи используется реле тока типа ЭТ-521 с установкой по току около

1,5-кратного номинального тока статора

(уставка может быть и выше). При

пуске

через реактор

или

автотрансформатор

возбуждение

СД

подается или до включения его на полное напряжение (легкий пуск), или после этого (тяжелый пуск). Форсировка

возбуждения

приходит

в

действие

автоматически

при

снижении напряжения на 15-20% номинального.

3. Схема управления синхронным электродвигателем компрессорной установки Компрессор - машина для производства сжатого воздуха или другого газа. Основной развиваемого Они

характеристикой номера

даются

Н

обычно

производительность

от в

компрессоров

является

производительности виде

компрессора

этих

зависимость механизмов

графиков

(рис.3.2).

определяют

мощность

Номер

Q. и

приводного

электродвигателя причем оба параметра являются функциями частоты вращения двигателя:

Q = Crco ; где

С 1

и

С 2

-

Н = С2ш2

коэффициенты,

(3.1)

, зависящие

от

передаточного устройства газопровода, а также рода газа.

параметров

28

Я/Я„

Q/Q»

Рис.3.2. Основные характеристики Для

привода

применение

компрессоров

синхронных

большой

мощности

высоковольтных

предпочтительно

электродвигателей.

Такой

электродвигатель показан в схеме управления на рис.3.1. Коммутация цепи

статора

осуществляется этим

мощного масляным

выключателем

высоковольтного

выключателем.

ведется

отключающего электромагнитов.

с

электродвигателя

Дистанционное

помощью

управление

включающего

и

Контроль тока и напряжения в

цепи

статора требует применения измерительных трансформаторов. Однако в лабораторной работе из понятных соображений использован низковольтный

синхронный

Следовательно,

отпала

трансформаторов.

электродвигатель

необходимость

Вместе

с

тем,

в

из

комплекта

применении

стало

ЖЭС-9.

измерительных

возможным

имитировать

выключатель ЭЛ (выключатель линейный) контактором в сочетании с реле РЗ (реле

защиты). Причем РЗ

электромагнита

масляного

выполняет

выключателя.

В

функции

отключающего

остальном

использование

низковольтного электродвигателя не вносит в схему управления какихлибо принципиальных и функциональных изменений - схема остается такой же, как при мощном высоковольтном СД. Компрессор магистраль

с

в

лабораторной

часто

меняющимся расходом,

меняющимся

давлением

воздуха

магистрали

и

манометра. (2

2

кгс/см )

поднятия

установке

в

магистрали. ведется

синхронный

давления

до

нижнего

При

воздушную

контроль

с

часто

давления

электроконтактного предельного

должен

верхнем

на

следовательно,

шкале

электродвигатель

в магистрали.

а,

Визуально

по

При падении давления

работает

быть

значения

включен

предельном

для

значении

давления он должен быть отключен. В

схеме

включать

зависимости

от

автоматически. электродвигателя

и

отключать

давления Режим

в

синхронный

магистрали

управления

(автоматический

переключателем управления ПУ1.

или

электродвигатель

можно

пуском ручной)

вручную и

в и

остановом

устанавливается

29

При

ручном

режиме

управления

пуском останов

электродвигателя

осуществляется кнопками управления, а при автоматическом режиме контактами электроконтактного манометра РДН и РДВ. РДН - контакт электроконтактного

манометра

(или

реле

давления)

по контролю нижнего предела давления; замыкается при достижении этого предела. РДВ - контакт электроконтактного манометра по контролю верхнего предела давления. Схема

управления

синхронным

позволяет

электродвигателем

реализовать следующие схемы его возбуждения: 1. Схема

с

замыканием

сопротивление;

при

подача

с

пуске

о.в.

возбуждением

СД в

на

разрядное

функции

частоты

токов в роторе. 2. Схема

с

замыканием

о.в.

СД

при

пуске

на

разрядное

сопротивление; подача возбуждения в функции тока статора. 3.

Схема

с

постоянно

подключенным

подача

возбуждения

шунтированием

к

о.в.

СД

добавочного

возбудителем; сопротивления

(СП) в функции тока в статоре. Выбор

схемы

возбуждения

осуществляется

переключателем

управления ПУ2. В соответствии со схемой его рукоятка может быть поставлена в позиции «Частота», «Ток», «Постоянно». Основные

элементы,

реализующие

различные

схемы

возбуждения

синхронного электродвигателя: В - возбудитель, установленный на валу СД. СР - сопротивление разрядное для схем «Частота»

и «Ток».

СП — сопротивление добавочное (пусковое) для схемы «Постоянно». РУ4 - реле

управления

подачей

возбуждения

в

функции

частоты

токов в роторе. РУТ - реле управления

подачей

возбуждения

в

функции

тока

статора. М - контактор подачи возбуждения синхронного электродвигателя. Его СП,

а

назначение: в схемах

синхронного

в

схеме

«Частота»

«Постоянно» и

электродвигателя

«Ток» и

шунтировать

подключать

отключать

сопротивление

возбудитель

сопротивление

к

СР

о.в. при

подсинхронной скорости. Особенность контактора М: размыкающим

контактом

при

включении

встает

на

защелку,

и

защелки МЗ снимается напряжение с его

катушки. При отключении контактора подается

напряжение на катушку

защелки и кратковременно через ее закрытый замыкающий контакт на катушку

М.

Такое

кратковременное

включение

контактора

при

его

отключении необходимо для подтягивания подвижной части контактора с целью более свободного выхода защелки.

30

РВ1,

PB2

-

реле

времени;

поочередно

срабатывая,

исключают

преждевременное включение М в начальный момент пуска, когда реле РУ4 или РУТ (в зависимости от схемы) еще не втянулось. Кроме того, реле РВ1

создает паузу перед включением контактора

М после отпадания реле РУ4 или РУТ, а реле РВ2 создает выдержку времени

после

включения

М

для

надежной

постановки

этого

контактора на защелку. РФ,

КФ

-

соответственно

реле

и

контактор

форсировки

возбуждения. Схема управления

синхронным

электродвигателем

предусматривает

несколько видов его защиты. Все они реализуются через реле защиты РЗ контактором ВЛ. 1. Максимальная токовая защита. Выполнена на максимальных реле РМ1

и РМ2, установленных в двух

фазах электродвигателя. 2. Защита от затяжного пуска. Выполняется РКП2

в

на

реле

сочетании

контроля с

электродвигателя РНТ. возврате

создают

контактора

В Л,

реле

продолжительности наличия

Контакты

суммарную

РКП1

и

выдержку

необходимую

для

тока

в

РКП2

регистрации

о. в. с

времени

пуска

РКП1

синхронного

замедлением после

тока

в

и

при

включения о. в., которая

фиксируется срабатыванием размыкающего контакта реле РНТ. Если в течение выдержки времени реле РНТ не включается, то есть тока

в

о.в.

СД не будет - включится реле РЗ. 3. Защита от потери возбуждения при работе. Контроль

наличия

Исчезновение размыкающего приводит

тока

тока

в

на

контакта

о. в.

СД

время, с

осуществляется

больше

замедлением

реле

выдержки

при

возврате

РНТ.

времени реле

РНТ,

к включению реле РЗ.

4. Защита от асинхронного режима работы СД при выпадении из синхронизма. Регистрация

асинхронного режима достигается токовым

РТА.

выпадании

При

СД

из

синхронизма,

реле

например,

в

защиты случае

перегрузки, включается реле РТА, что влечет включение реле времени РВЗ. Контакт РВЗ с замедлением при срабатывании включает реле РЗ. Временная

уставка

реле

РВЗ

должна

быть

больше

суммы

уставок

реле РКП1 и РКП2. Наличие

напряжения

в

цепях

схемы

и

срабатывание

контролируется сигнальными лампами и блинкерными реле РВ.

защит

31

4. Сведения о лабораторной установке Электрооборудование синхронного

лабораторной

низковольтного

возбудителем,

аппаратов

установки

электродвигателя, управления,

состоит

из

сочлененного

с

контрольно-измерительных

приборов и сигнальных ламп. Электродвигатель зале лаборатории.

с

возбудителем

установлены

на

постаменте

Остальная часть электрооборудования

в

смонтирована

на двух панелях. Причем все сопротивления, трансформатор тока для РТА, вентили

и

выключатель

в

цепи

статора

В1 — на

обратной

стороне

панелей. Монтаж схемы выполнен на обратной стороне панелей. Напряжение на входе выключателей В1 и В2 220В. На

панелях

приведена

управления

синхронным

компрессорной

установки.

разъединитель лабораторной

электрическая

высоковольтным На

этой

(позиционное установки

принципиальная

схеме

в

обозначение

вместо

него

схема

электродвигателем цепи

В1).

статора В

используется

показан

схеме

выключатель

же с

автоматическим возвратом (автомат). В лабораторной установке электроконтактный манометр имитирован кулисным кулисой

механизмом

перемещается

положений

кулисы

с

приводом

показывающая

замыкается

контакт РДВ. Микродвигатель

РДН,

от

микродвигателя.

стрелка. в

подключен

В

другом к

одном

Вместе из

с

крайних

крайнем положении -

выходу

выключателя

В2

через тумблер. Включенное состояние тумблера соответствует надписи на панели «Работа на магистраль». Лабораторная установка не требует сборки схемы. 5. Программа работы Программу

работы

следует

выполнять

в

соответствии

с

методическими указаниями раздела 5. 1. Изучить синхронным

электрическую высоковольтным

принципиальную

схему

электродвигателем

управления

компрессорной

установки. 2. Изучить

электрооборудование

лабораторной

установки,

сопоставляя его с электрической принципиальной схемой управления синхронным

высоковольтным

электродвигателем

компрессорной

установки. 3. Составить

электрическую

принципиальную

схему

синхронным электродвигателем лабораторной установки.

управления

{

.1

РМ1 1 ,„

РМ2

РУТ

7Р_Н

постоянно частота ток

Эл. схема переключателя управления ПУ2 Рис.3.3. Автоматизация компрессорной установки

33

4. Практически

проанализировать

работу

схемы

автоматизации

компрессорной установки. Произвести регулировочные работы 5. Построить

характеристики

для

QH

компрессора

скоростях вращения, если характеристика для

при

различных

со < шн задана.

6. Составление отчета. 6. Методические указания по выполнению лабораторной работы 1. Изучая

электрическую

принципиальную

схему

управления

СД

высокого напряжения компрессорной установки, необходимо: а)

уяснить

назначение

всех

аппаратов,

контактов

контакторов

и

реле; б)

четко

управления

представлять пуском

и

работы

аппаратов

остановом

при

различных

синхронного

режимах

электродвигателя,

а

также при различных схемах его возбуждения; в)

составить

останове

последовательность

СД

в

различных

действий

режимах

оператора

при

управления

-

пуске

и

ручном

и

автоматическом. Электрическая

принципиальная

высоковольтным

схема

электродвигателем

управления

синхронным

компрессорной

установки

приведена на панели и в руководстве к лабораторной работе. Изучая эту

схему,

способах

необходимо управления

ознакомиться синхронным

с

разделами:

«Сведения

электродвигателем»

и

о

«Схема

управления СД компрессорной установки». Следует

заметить,

синхронного режима

его

что

применение

многих

облегчает

выявление

электродвигателя работы.

Вместе

иногда идут на упрощение

с

тем,

защиты.

они При

видов

защиты

ненормального

усложняют

схему.

этом учитывается

Поэтому тот

факт,

что при затяжном пуске и при потере возбуждения, и при выпадении из

синхронизма

ток

в

статоре

либо

пиковый,

либо

подсинхронный

(См. график в разделе «Сведения о способах управления синхронным электродвигателем»). максимального

Следовательно,

тока,

электродвигателе

и

которое с

и

РМ2

использованы

они

настроены

т.е.

от

тока

на

мгновенно

выдержками

подсинхронном токе статора. РМ1

применить срабатывает

времени

при

такое при

реле

к.з.

пиковом

в и

Именно такие реле максимального тока

в

схеме

выполнение

короткого

можно

лишь

замыкания

лабораторной

установки.

максимальной и

токов,

Однако

токовой

защиты,

значительно

больше

пикового тока статора. 2.

Сопоставляя

электрооборудование

лабораторной

установки

с

электрической принципиальной схемой управления СД компрессорной установки, учесть элементы

несоответствия.

Как отмечается

в

начале

34

раздела

«Схема

связаны

с

управления

использованием

синхронного

СД

в

компрессорной

лабораторной

электродвигателя.

Кроме

установки»,

установке

того,

вместо

они

низковольтного

разъединителя

в

цепи статора использован выключатель с автоматическим возвратом. 3. Электрическая электродвигателем лабораторной приводимой

принципиальная компрессорной

работе на

составляется

панели

и

в

схема

управления

установки по

типу

руководстве

синхронным

применительно

принципиальной к

данной

к

схемы,

лабораторной

работе. Однако учитываются те несоответствия, о которых упоминалось в предыдущем пункте. 4. Практически компрессорной

анализируя

установки,

работу

обратить

схемы

внимание

на

автоматизации последовательной

работы аппаратуры в соответствии с принципиальной схемой. Анализ работы

схемы

произвести

при

ручном

и

автоматическом

управлении

пуском и остановом с различными схемами возбуждения СД. Осуществляя

пуск

электродвигателя,

придерживаться

следующей

последовательности: а)

включается

преподавателем

выключатель и

В1.

лаборантом.

контролируется сигнальной лампой

Включение

Включенное «Сеть».

При

производится состояние

В1

исправной установке

выключатель остается включенным в течение всего занятия; б) переключателем ПУ1 устанавливается ручной режим у прав лени; в) переключателем

ПУ2

выбирается

одна

из

схем

возбуждения

электродвигателя; г) включается выключатель В2; д) кнопкой

«Пуск»

осуществляется

включение

электродвигателя,

а

кнопкой «Стоп» - его останов; е) для

перевода

переключатель останова

ПУ1

схемы

в

переводится

электродвигателя

автоматический в

режим

соответствующее

необходимо

управления

цоложение.

прежде

Для

произвести

переключение его управления на ручной режим. Для

работы

с

другими

схемами

возбуждения

последовательность

действий та же. При

необходимости

произвести

регулировочные

работы

(по

согласованию с преподавателем). При

выполнении

находится

работы

под

электродвигателе,

соблюдать

напряжением если

горит

особую даже

сигнальная

осторожность. при

лампа

Схема

неработающем «Сеть».

Работа

аппаратов сопровождается сильным звуковым эффектом, искрением и даже горением малой дуги в контактных системах. Держаться следует на некотором удалении от панелей, тем более не приближать лицо к аппаратам.

35

Принудительное включение аппаратов недопустимо. При чередующихся с большей частотой включениях и отключениях контактора системах

ВЛ

и

реле

перевести

РЗ

(«стрельба»),

управление

на

искрении

ручной

в

их

режим

контактных

и

отключить

электродвигатель. Если это не удается, выключить выключатель В2. Выключатель

В2

выключать

всякий

раз

при

продолжительном

не

более трех пусков

перерыве в работе. По

правилам

подряд

с

эксплуатации

перерывом

автоматического

между

режима

СД

допускается

ними

в

управления

одну

минуту.

Поэтому

продолжительность

для

работы

не

должна превышать 6 минут. Т.Содержание отчета 1. Электрическая электродвигателем лабораторной

принципиальная компрессорной

установке).

схема

управления

установки

Перечень

аппаратов

синхронным

(применительно с

указанием

к их

наименования и назначения в схеме. 2. Принципы контроля

косвенным

путем

подсинхронной

скорости

при асинхронном пуске СД с приведением графиков. 3. Схемы

возбуждения

синхронных

электродвигателей,

их

сущность. Контрольные вопросы 1.

Как

настроить

электромагнитное

реле

с

демпфером

на

отключение при подсинхронной скорости? 2.

Какова

необходимость

подключения

реле

РТА

через

трансформатор тока? 3.

Какому

режиму

работы

синхронного

двигателя

соответствует

упрощенная векторная диаграмма? /с А

4.

Какую

частоту

имеет

ток

ротора

при

входе

двигателя

в

синхронизм? 5.

На

какую

синхронный предприятия?

продолжительность

двигатель

для

включения

привода

должен

быть

компрессора

выбран

крупного

36

Список литературы Капунцов

Ю.Д.,

Елисеев

Электрооборудование

и

В.А.,

Ильященко

электропривод

П.А.

промышленных

установок. М.,1979. Соколов

М.М.

Автоматизированный

электропривод

общепромышленных установок. М., 1975. Сиротин А.А. Автоматическое управление электроприводами. М., 1969.

(Продолжительность лабораторного занятия 4 часа. Домашняя работа - 2 часа).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ БЫСТРОХОДНОГО

ЛИФТА

1. Цель работы Изучение

основных

принципов

построения

и

функционирования

схем электрооборудования грузовых и пассажирских подъемников. 2.Сведения о типовых схемах электрооборудования лифтов Подъемники или

в

применяются

вертикальном

горизонтальном осуществляется

для

транспортировки

направлении

направлениях в

специальных

или

в

грузов

при

людей

вертикальном

одновременно. кабинах

и

и

Перемещение

помощи

грузонесущих

устройств. К указанным механизмам относят грузовые и пассажирские лифты, шахтные подъемные машины, фуникулеры и т.п. Наибольшее распространение получили транспорта - пассажирские лифты. уровень

автоматизации,

требованиями

к

что

Эти

механизмы установки

объясняется

комфортабельности,

вертикального

имеют

высокий

довольно

доступности

и

жесткими

безопасности

использования. Основными канаты,

частями

противовес,

лифта

являются:

электродвигатель,

кабина,

подъемная

электромеханическое

лебедка,

тормозное

устройство, аппаратура управления. Главные требования, которым должен удовлетворять электропривод и

электроавтоматика

заданного

уровня,

лифта:

обеспечение

точная

остановка

минимального

кабины

времени

против

переходных

37

процессов,

ограниченные

величины

ускорений

и

производной

от

ускорений (рывка). Система электропривода и схема управления определяется в основном скоростью

движения

кабины,

которая

существенным

образом

влияет

на производительность лифта. Увеличение

скорости

производительность

движения

лифта,

однако

кабины

вместе

с

позволяет этим

повысить

увеличивается

и

сложность системы управления лифтом. Лифты подразделяются по скорости движения на: 1) тихоходные (0,5 - 0,65 м/с); 2) быстроходные (1,0 - 1,5 м/с); 3) скоростные (2,0 - 2,5 м/с); 4) высокоскоростные (3,5 - 5,0 м/с). В

соответствии

с

такой

классификацией

выпускаются

типовые

схемы электрооборудования. При

скорости

должен

быть

движения

от

регулируемым,

1 м/с

и

лифтах

на

этаже

с

применяется

который

при

необходимой кабины

к

снижение

с тем,

точностью.

двухскоростной

подходе

электропривод

обеспечивающим

кабины при подходе к адресному этажу остановку

выше

скорости

чтобы обеспечить Так

асинхронный

этажу

лифта

в

ее

быстроходных

электродвигатель,

переводится

на

пониженную

частоту вращения. В

скоростных

регулируемый

и

высокоскоростных

электропривод

лифтах

постоянного

тока,

применяется

построенный

по

системе Г - Д^ли статический вентильный преобразователь - двигатель. Перевод

двигателя

на

соответствующей

пониженную

аппаратурой

частоту

по

вращения

сигналу,

осуществляется

снимаемому

со

специального устройства - датчика точной остановки. Во

всех

случаях

независимо

от

скорости

кабины

схема

должна

предотвращать возникновение аварийных ситуаций при обрыве каната, обеспечивать тормозов

при

отключение

электропривода

неправильном

и

использовании

наложение лифта

механических

(открытие

двери,

кабины, шахты, ослабление канатов и т.п.), поэтому лифт оборудуется соответствующей аппаратурой контроля блокировки и защитами. Все современные системы управления лифтами предназначены для работы

в

содержат

автоматическом элементы,

режиме

(без

обеспечивающие

лифтеров), попадание

поэтому

схемы

пассажиров

по

выбранному адресу (этажные реле, переключатели) после нажатия ими кнопок вызова или адреса. Кроме

того, предусматриваются устройства

сигнализации,

указателя

направления движения и номера этажа, которые проходит кабина.

38

Все

электрооборудование

расположено

в

шахте,

кабине

и

машинных помещениях. 3. Основные расчетные соотношения Производительность пассажирских лифтов может быть определена по формуле [2]: Q=

3600-у-Е Ж + У - 1, ' ^-i вСП V

(4Л)

'

/~» где Е - вместимость кабины (чел);

Е=

G - грузоподъемность кабины (кГ); у- коэффициент загрузки кабины

у= 0,8 -1,0;

//-высота подъема кабины (м); V — скорость движения (м/с); tecn - время? затрачиваемое на вспомогательные операции (с); Ztecn = t!+ t2+ t3+ t4n+ t4c+ t5n+ t5c+ t6t где tj - время разгона от 0 до V; t2 — время торможения; ts — время открывания и закрывания дверей; t4n,t4c— время входа пассажиров при подъеме и спуске; tsn,tsc- время выхода при подъеме и спуске; ?5 — время на случайные задержки. С

целью

сокращать могут

увеличения

время

разгона

оказать

пассажиров, зависимости

и

торможения,

неприятные

поэтому от

производительности

производительность при

однако

физиологические

принят ряд

скорости

лифта

оптимальных

движения,

целесообразно

большие

ускорения

воздействия

значений

ускорений

обеспечивающих

на в

наибольшую

благоприятном самочувствии людей

в

кабине

[2] (табл.ХТ.З.). В зависимости от загрузки путь,

пройденный

кабины все

кабиной

при

величины от которых

торможении

ее

до

зависит

остановки.,

изменяются, поэтому и путь S изменяется тоже. Неточность остановки кабины от заданной отметки определяется следующим выражением [1] ЛУ

At

,

тоУо.-АУ

,

Дт

, AF

где VQ - средняя скорость движения перед торможением (м/с); AV — отклонение скорости кабины от среднего значения; £ t0 t A t- суммарное время отклонения

срабатывания

при срабатывании;

аппаратуры

и

возможные

39

— средняя

величина усилия

тормоза

и

статическое

усилие

при торможении, приведенные к скорости кабины; т0

Л т - среднее

значение

массы

кабины

с

грузом

и

возможное

отклонение ее. Задаваясь значениями VQ и Л8доп и пользуясь уравнением находят, отношение

AV / V0 ,

становится

известными

обеспечению вращения

а

затем

и

требования

необходимого

двигателя

отклонение к

системе

диапазона

( Д = AV / V0 )

и

Следовательно,

AV.

электропривода

регулирования к

жесткости

по

частоты

механических

характеристик. Задаваясь

значениями V0? нужно

иметь ввиду,

что

уравнение

(4.2)

имеет смысл, т.е. справедливо, лишь в пределах: — <0,5 , V0

0<

т.е. отклонение скорости AV не должно превышать 50% от скорости движения перед остановкой. 4. Сведения о лабораторной установке Лабораторная

установка

-

это

макет

быстроходного

лифта,

предназначенного для обслуживания 4 - этажного здания гражданского назначения. Она содержит все необходимые элементы конструкции и оборудования лифта: кабину, противовес, систему тросов, подъемную лебедку,

электротормоз,

выполнен

на

базе

Управление

необходимые блокировки и защиты.

асинхронного

электроприводом

электроаппаратуры,

2 - скоростного

электродвигателя.

осуществляется

расположенной

в

машинном

Привод

при

помощи

помещении, шахте,

кабине и этажных площадках. Вызов кабины на этом осуществляется при помощи кнопок вызова, расположенных в левой части кнопочной станции (КВ1, КВ2 и т.д.), а задание адреса кнопками -все в правой части (КП1,КП2 и т.д.). Панель

с

воздушный

аппаратурой

управления

подключается

к

сети

через

автомат.

Безопасность

эксплуатации

ДШ, ДК,

разрешающими

Датчики

ДШ

и

ДК

лифта

работу

обеспечивается

только

выполнены

в

при

виде

закрытой

блокировками двери

шахты.

микропереключателей,

на

которые воздействуют ручки запирания дверей соответственно шахты и кабины. Отличиями лабораторной установки от типовых схем являются: 1. Отсутствие обеспечивающих

датчиков остановки

лифта и обрыве канатов.

натяжения кабины

при

канатов

и

недопустимой

ловителей, перегрузке

40

2. Отсутствие пустая).

датчиков

Типовые

схемы

состояния

кабины

оборудуются

(загружена

устройствами

она

или

подобного

рода

для исключения возможности вызова кабины на этаж при занятом ее состоянии. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис.4.1. 5. Программа работы 1. Изучить

электрическую

принципиальную

схему

электрооборудования быстроходного лифта. 2. Изучить

расположение

электрооборудования

связи

элементов

лабораторной установки. 3. Включить макет лифта. Проверить его работу во всех режимах (работу

на подъем

и

спуск кабины,

движение

на большой

и

малой

скоростях). 4. Проанализировать

работу

электрооборудования

и

составить

описание работы схемы для цикла, указанного преподавателем. 5. Произвести

расчет

параметров

лифта

в

соответствии

с

исходными данными и данными таблиц 4.1 и 4.2. 6. Методические указания по выполнению лабораторной работы Главной описания

задачей, стоящей работы

принципиальная подобного

студентами, является

электрооборудования

схема

рода

перед

установки

очень

часто

и

ее

лифта,

действующий

встречаются

в

составление когда

есть

макет.

Задачи

производственной

деятельности инженера-электроприводчика. 1. Изучение начинать с между

электрической

принципиальной

схемы

целесообразно

вычерчивания этой схемы. При этом Вам станет ясна связь

отдельными

цепями

функционирования. принципиальная

Для

и

элементами

улучшения

схемы

в

условий

схема электрооборудования

процессе

Вашей

ее

работы

приведена в руководстве,

а также вычерчена и закреплена на дверце шахты. 2. Изучение электрооборудования заключается в расположения срабатывание, конструкцию,

его

элементов,

назначение места

этих

уяснения элементов.

расположения

и

определении мест

причин,

вызывающих

Обратите

внимание

причины

его на

срабатывания

блокировок и переключателей скорости. 3. Этот

пункт

программы

выполняется

лабораторной установке и перекликается надо

соблюдать

особую

с п. 2.

осторожность

при При

и

включенной

выполнении быть

его

предельно

внимательным, так как аппаратура находится под напряжением, и не

41

исключена

возможность

попадания

под

напряжение

студентов,

выполняющих работу. 4. Анализируя

работу

схемы,

надо

выяснить

последовательность

срабатывания аппаратуры и соответствие работы электрооборудования принципиальной кабина

схеме.

находилась

на

Преподаватель задает цикл работы, 4

этаже,

вызов

пришел

с

1-го

например:

этажа,

после

достижения кабиной 1-го этажа она загружается и отправляется на 3 этаж.

/

> 11 11 11

11 11 11

11

1 Г

\ эт

в \ \

) Тр 220/110 В н

\я \я L

1

г|~|

(т 1 ьI р4сJ 1 J *

на этажных. \ площадках. Рис. 4.1. Схема электрооборудования быстроходного лифта

42

5. Расчетная часть работы включает в себя определение производительности лифта при заданных параметрах движения и размерах кабины, а также расчет диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя исходя из заданной точности остановки, который влияет на выбор системы электропривода. Исходные данные для расчета Лифт предназначен для эксплуатации в

12 - этажном жилом доме.

Высота подъема лифта - 40 м. Кинематическая схема лифта содержит противовес, выполнен

электротормоз

как

канатоведущего

на

с

усилием

переменном,

шкива

так

300 мм,

и

Fmop. Привод

на

постоянном

передаточное

число

может токе.

быть

Диаметр

редуктора

z'=50,

время срабатывания аппаратуры управления 0,25 с. Остальные величины берутся из таблиц 4.1 и 4.2 или рассчитываются по формулам [1,2]. 6. Содержание отчета 1. Принципиальная

электрическая

схема

электрооборудования

лабораторной установки, перечень элементов и их назначение. 2. Описание работы электрооборудования для указанного цикла. 3. Расчеты частоты

производительности

вращения

лифта,

электродвигателя

диапазона

и

регулирования

необходимой

жесткости

механических характеристик электропривода. 4. Выводы по проделанной работе. 7. Контрольные вопросы 1. Для

какой

цели

в

схему

включены

последовательно

соединенные размыкающие контакты В и Н? 2. Поясните цель постановки реле PL 3. Какие защиты и блокировки введены в схему управления лифтом? 4. От каких факторов зависит точность остановки кабины лифта? 5. Как

рассчитать

массу

движущихся

частей,

кабине, соответствующее ей отклонение (то и

приведенную

к

Am)! Таблица 4.1

Параметры

Скорость лифта Максимальное ускорение Среднее расчетное ускорение

Ед.изм. Переменный ток

Постоянный ток

м/с

0,5

0,75

1,0

1,5

2,5

3,5

м/с2

1,0

1,00

1,5

1,5

2,0

2,0

м/с2

0,5

0,80

0,8

1,0

1,5

1,5

43

Таблица 4.2

Скорость лифта V

Вес кабины GK

Номин. вес гр.

Gr

Тормозное усилие

At/ Zto

КПД редуктора

Точность остановки

Л

Маховый момент двиг. и ред. ОВ2ДВ+002Р

AS м/с

КГ

кг

1

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,5 0,75 2,5 3,5 0,75

600 1000 600 1000 600 1000 1000 600 600 1000

400 600 400 600 400 600 600 400 400 600

1,0 1,5 2,5 3,5

Н 1000 1000 1000 1000 1000 2000 2000 2000 2000 2000

о.е.

%

мм

кг-м2

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

75 75 75 75 75 75 75 75 75 75

15 25 10 15 25 10 15 25 10 15

10 15 10 20 10 15 20 20 10 15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. РАЗРАБОТКА ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СКОРОСТНОГО ЛИФТА 1. Цель работы 1.

Исследование

электроприводе

динамических

скоростного

режимов

пассажирского

в

автоматизированном

лифта,

построенного

по

принципу подчиненного регулирования. 2.Развитие навыков по конструированию элементов и узлов современных электроприводов. 2. Общие положения Для

увеличения

определяющей

его

средней

скорости

производительность,

движения необходимо

кабины

лифта,

сокращать

время

пуска и торможения электропривода, т.е. увеличивать производные от скорости

движения.

Однако

большие

ускорения

и

рывок

(скорость

нарастания ускорения) могут оказать неблагоприятное физиологическое воздействие на пассажира, поэтому эти параметры движения ограничены следующими значениями: максимальное ускорение

2

аиак =2 м/с ,

44

рмак = 20 м/с3 .

максимальный рывок В

связи

с

этим

принято

считать

оптимальным

график

скорости

движения кабины, показанный на рис.5.1. На определенных участках этого графика величины ускорений и рывок в начале и конце движения кабины поддерживаются

постоянными,

равными

предельно

допустимым

значениям [амак],[Рмак]. На графике разгона можно выделить три характерных участка: 1) QA. Время разгона от 0 до поддерживается закону,

О

=

О

рывок,

скорость

' d ~ О

t l . На этом участке постоянным

ускорение

движения

изменяется

кабины

по

по

линейному

параболе,

т.е.

, т/ Рты** Т' V •—

/С 1 4 (J I )

В конце этого участка движение характеризуется следующими ,2 2 параметрами: РА = О; аА = Pmj; VA =

Ртйх

' = ^— 2 2рты

(5.2)

Время движения на 1-м участке от 0 до г, составит:

(5.3)

Т}=^А"^тах 2) АБ.

Время

разгона

от

до

t{

/2.

На

этом

участке

движение

осуществляется с постоянным ускорением, скорость изменяется по линейному закону, а рывок отсутствует, т.е. р2 = 0; а2 = a m a x ; V2 = VA + am^t

(5.4)

Время движения на этом участке и скорость в конце этого участка зависят

Отсюда

от

величины

/ 2 - /, = Т2 = " ~ max

3) БВ. Время разгона от t2 максимальное закону до

0,

значение,

номинальной

A

скорости

кабины:

-_^ л"тах

до

(5.6)

гъ. На этом участке рывок имеет

ускорение

снижается

скорость достигает номинального t

по

линейному

значения,

Рз = "Ртах i аг = «шах ~ Яшах 'i Уг=УБ~ \u,dt О

т.е.

(5.7)

Здесь t отсчитывается от момента t2. В конце участка получаем установившееся движение, т.е.

рв = 0; ав = 0; VB = VH .

45

Процесс

пуска

на

этом

закончен.

Дальше

кабина

движется

с

номинальной скоростью, а при подходе к адресному этажу начинается участок торможения. Практическая реализация приведенного графика движения кабины возможна

путем

этому графику построенной

формирования

и подаваемому

по

принципу

формирования

задающего

сигнала,

соответствующего

на вход системы стабилизации скорости,

подчиненного

задающего

сигнала

регулирования.

носит

Устройство

название

задатчика

интенсивности и является по сути аналоговым устройством программного управления скоростью движения. Структурная

схема

задатчика

указанный алгоритм формирования

интенсивности, задающего

обеспечивающего

сигнала,

приведена на

рис. 5.2.

Параметры задатчика интенсивности могут быть рассчитаны исходя из следующих соображений: а)

в

точке

В

графика

ускорение

отсутствует

становится номинальной, VB - VH, тогда иъ - kocV^ = о

а = 0;

скорость

koc = —' г\

(5.8)

б) в точке Б графика ускорение имеет максимальное значение, а = а т а х ; скорость кабины - значение

УБ, а рывок должен изменять знак, тогда

уравнение для напряжений на входе задатчика интенсивности: (5.9)

ocl

U3 - напряжение на входе задатчика интенсивности; иатк - напряжение, соответствующее максимальному ускорению; V^ - напряжение на выходе задатчика интенсивности.

Исходные данные для работы приведены в таблице 5.1 и выбираются по указанию преподавателя.

Таблица 5.1 Параметр

Единица

движения

измерения

Р

Вариант 1

2

3

4

5

6

7

8

3

10

10

20

20

15

15

5

5

2

м/с

А

м/с

1,0

1,5

2,0

1,0

1,5

2,0

1,0

1,5

V

м/с

3,5

4,0

5,0

5,0

4,0

4,0

3,5

3,5

46

Рис. 5.1. Тахограмма и графики изменения ускорения и рывка

(U)

иа U.(p)

1 р

Рис. 5.2. Структурная схема ЗИ

ROI

и

R,

R,

R3

R4

Рис. 5.3. Функциональная схема ЗИ

V3(p)

47

U - напряжение на входе задатчика интенсивности. U3

напряжение

-

на

выходе

задатчика

интенсивности

(входное

напряжение для системы электропривода). R, - резисторы входных цепей микросхем ЗИ. C0i,R0i - емкости и сопротивления цепей обратных связей. А, - операционные усилители (в интегральном исполнении).

3. Программа работы 1.

Рассчитать

параметры

движения

кабины

на

всех

участках

тахограммы. 2.

По

рассчитанным

величинам

рывков

и

интервалам ускорений

времени, построить

скорости эпюры

движения,

напряжений,

соответствующих этим параметрам движения. 3. схемы

Выбрать необходимую элементарную базу задатчика интенсивности

(на

основе

для принципиальной

заданной

принципиальной

схемы). 4.

Составить принципиальную схему задатчика.

5.

Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы. 4. Методические указания по выполнению работы

Выполнение движения

работы

кабины

характерных

лифта,

точках

А,

необходимо т.е. Б,

начать

определить

В,

где

с

расчета

тахограммы

значение

скорости

место

изменение

имеет

кабины

в

характера

движения. Расчеты производить по выражениям (5.1 - 5.7). Далее от графика изменения скорости кабины переходят к графику изменения входного для системы электропривода напряжения задания частоты

вращения

двигателя.

При

этом

имеем

в

виду,

что

между

скоростью движения кабины и частотой вращения двигателя существует прямая

зависимость;

что

между

частотой

вращения

двигателя

и

напряжением задания на входе системы электропривода также прямая зависимость, т.е.

V = w, w = U3.

Тогда каждой точке тахограммы будет соответствовать точка графика выходного напряжения задатчика интенсивности, подключенного ко входу электропривода,

т.е.

тахограмма

движения

кабины

в

определенном

масштабе будет является графиком изменения напряжения задания для СЭП. Масштаб можно найти из соотношения: где U3H номинально

U3H = -JL = juVH ,

- напряжение задания для электропривода, соответствующее частоте вращения двигателя WH ;

48

k? - коэффициент передачи СЭП; VH - номинальная скорость движения кабины между этажами. 5. Содержание отчета 1.

Структурная

схема

задатчика

интенсивности

и

полная

принципиальная схема сконструированного узла, временные диаграммы изменения напряжения. 2.

Исходные

данные

для

расчета

тахограммы

движения

кабины,

системы уравнений для задатчика интенсивности и система уравнений для расчета параметров схемы. 3.

Расчетные

выражения

и

рассчитанные

величины

параметров

элементов принципиальной схемы. 6. Контрольные вопросы 1. Каков порядок задатчика интенсивности? Для данного ЭП. 2. Что лежит в основе синтеза задатчика интенсивности? 3. Какую

схему

имеет

устройство

с

ограничением

выходного

сигнала? 4. Как осуществляется

компенсация

дрейфа нуля

операционных

усилителей? 5. Цель постановки задатчика интенсивности. Список литературы 1. Ключев

В.И.,

Терехов

В.М.

Электропривод

и

автоматизация

общепромышленных механизмов. М.:Энергия, 1980. 300 с. 2.

Чутчиков

П.И.

Электрооборудование

лифтов

массового

применения. М. Машиностроение, 1983. 168 с. 3. Титце У. Шенк П. Полупроводниковая схемотехника. 1982.512с.

(Продолжительность лабораторного занятия 8 часов. Домашняя работа - 4 часа)

М.:Мир,

49

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ 1. Цель работы Целью

настоящей

работы

способов

построения

сигналов,

применяемых

управления

является

и

схемной в

а

действия,

преобразователей

системах

установками,

управления

принципов

реализации

современных

технологическими

микропроцессорного

изучение

программного

также

технологическими

в

системах

установками

и

процессами. 2. Сведения о преобразователях сигналов Управление

технологическим

переработкой

информации,

оборудованием

которая

связано

представляется

в

с

различных

формах. Информация, поступающая с технологического оборудования, представлена,

как

правило,

информация

может

в

быть

непрерывной в

виде

(аналоговой)

механических

форме.

Эта

перемещений,

амплитуды и фазы напряжения, частоты и временного интервала и т.д. Вместе

с

этим

эффективна

практика

обработка

использовании

средств

свидетельствует

информации

в

вычислительной

о

том,

что

цифровом

техники,

наиболее

виде

поэтому

при

возникает

необходимость преобразования аналоговой информации в цифровую. Формирование

управляющих

исполнительные

органы

осуществляется

на

сигналов,

технологических

основе

подаваемых установок,

переработанной

цифровой

на

которое

информации,

требует обратного преобразования цифрового сигнала в аналоговый. В

замкнутых

управления

с

системах

исполнительными

переменного

тока

управляющих

сигналов,

непрерывный этому

числу.

обратных виду,

цифрового

сигнал,

возникает

Обратная

связей,

удобному

когда для

задача

необходимость числовую

которого

в

постоянного

в бы

при

форму,

в

пропорциональна

сигнал

ЧПУ,

и

преобразовании

обработке

аналоговый системе

программного

дискретную

была

решается

необходимо

обработки

числового

электроприводами

имеющих

амплитуда

и

т.е.

сигналов

привести

к

преобразовать

аналоговый сигнал в цифровой код. Указанные

преобразования

аналого-цифровыми

выполняются

преобразователями

(ЦАП

цифро-аналоговыми и

АЦП),

и

которые

являются одним из функциональных блоков устройств связи системы ЧПУ с объектами управления и, в частности, с электроприводами.

50

АЦП и ПАП оказываются в большинстве случаев необходимыми и в

любых

других

системах

с

цифровыми

устройствами

управления,

в

том числе и при управлении от ЭВМ. 1. Цифро-аналоговые преобразователи Принцип

работы

ЦАП

состоит

в

суммировании

аналоговых

сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с

коэффициентами,

равными

нулю

или

единице

в

зависимости

от

значения соответствующего разряда кода. Большинство современных ЦАП преобразуют входной двоичный код в сумму

эталонных

соответствующими

токов

//

разрядам

преобразованием

суммы

с

весовыми

двоичного

токов

в

коэффициентами,

кода,

и

последующим

напряжение

с

помощью

операционного усилителя (ОУ). При п разрядах входного кода максимальное выходное напряжение ОУ

Umax

будет

определяться

суммой

токов

соответствующих числу,

т.е.

Umax=R0clo- Z i=0

(6.1)

где Roc - сопротивление обратной связи ОУ. Ток,

соответствующий / - му разряду числа, будет равен

R02n

где

R0

-

сопротивление,

соответствующего

обеспечивающее

протекание

тока,

старшему разряду числового кода.

Анализ формулы показывает, что точность ЦАП будет в основном определяться разрядные

разбросом

токи /,.

величин

сопротивлений,

Диапазон требуемых

формирующих

сопротивлений

зависит

сокращается,

если

от

п

числа разрядов числового кода и равен 2 . Диапазон формирования типа

сопротивлений разрядных

R - 2R. На

рис.6.1

токов

резко

применить

приведена

использованием этой матрицы.

структура

матрицу ЦАП,

для

сопротивлений построенного

с

51

XI

X2

X3

L С 1

i

1

xn

r

^_. T^

J> sr

n-1

n-2

0

Рис. 6.1. Структурная схема ЦАП В такой схеме напряжение в узлах 0—U будет возрастать пропорционально 2', поэтому разрядные токи в ветвях 2R равны:

/г Обычно

иэг n-i+l R-2

иэг

величина R

разрядов не более

(6.2)

2R-2" принимается

равной

10 — 20 кОм

и

число

10-12, при этом время преобразования составляет

0,5 - 5 мкс. Из(6.2) видно, что и в этой схеме высокая точность преобразования будет

достигнута

сопротивлений. получаются

только

Существуют

при

ЦАП

в

которых

прецизионных разрядные

высококачественных

каскадов,

точные

использовании

ЦАП,

помощи

дифференциальных таких

при

выполненных

резисторы

на

необходимы

токи

транзисторных

одном

кристалле.

лишь

в

В

источнике

эталонного тока и в обратной связи ОУ. Различают

ЦАП

последовательного сложностью

последовательного, типов.

Они

аналоговой

параллельного,

отличаются

части

и

параллельно-

схемными

быстродействием.

решениями, Наивысшим

быстродействием обладают ЦАП параллельного действия, поэтому они получили наибольшее распространение. Основными параметрами ЦАП являются: 1. Разрешающая разрядов

способность, определяемая

входного

кода

и

количеством

характеризующаяся

двоичных

количеством

уровней

аналогового сигнала. 2. Точность, аналогового половины разряду.

определяемая

сигнала уровня

Суммарная

от

наибольшим

расчетного.

сигнала, ошибка,

Она

обычно

соответствующего вносимая

превышать указанную погрешность.

значением

отклонения

выражается

младшему

элементами

ЦАП,

в

виде

значащему не

должна

52

3. Нелинейность,

характеризующаяся

линейно-нарастающего

выходного

максимальным

напряжения

от

отклонением

прямой

линии,

соединяющей точки нуля и максимального выходного сигнала. 4. Время

преобразования,

определяемое

интервалом

времени

от

момента подачи цифрового сигнала до момента достижения выходным сигналом установившегося значения. 2. Аналого-цифровые преобразователи В

аналого-цифровых

напряжение

или

цифрового АЦП.

ток,

(обычно

Состав

значительной

преобразователях

в

степени

реализации.

основных

метода

кода.

отличие

в

способа

сигналом

выходным - соответствующее

двоичного)

АЦП

входным

Существуют

от

ЦАП

зависимости

Наибольшее

от

типы

изменяться

в

преобразования

и

распространение

преобразования:

значение

различные

может

метода

ему

является

получили

последовательного

три счета,

поразрядного кодирования и считывания. Метод входной

последовательного

величины

эталонов.

Момент

суммой

счета

одинаковых

уравновешивания

сравнивающего устройства,

основан и

на

уравновешивании

минимальных

определяется

с

по

величине

помощью

одного

а количество эталонов, уравновешивающих

входную величину, пересчитывается с помощью счетчика. Метод

поразрядного

предусматривает

кодирования

наличие

нескольких эталонов, обычно пропорциональных по величине степеням числа

2,

и

Сравнение Если

сравнение

начинается

эталон

этих

с

больше

эталонов

эталона

входной

с

старшего величины,

аналоговой разряда то

величиной.

выходного

в

старшем

кода.

разряде

ставится 0 и далее производится уравновешивание входной величины следующим

по

значению

эталоном.

Если

эталон

равен

или меньше

входной величины, то в старшем разряде выходного кода ставится дальнейшем

производится

уравновешивание

разности

между

1

и в

входной

величиной и первым эталоном. Метод

подразумевает

считывания

разрядном

двоичном

сравнивается

со

всеми

коде.

Входная

эталонами.

получается параллельный код

в

наличие

виде

В

2-1

эталонов

величина результате

сигналов

на

при

72-

одновременно преобразования

выходах

2-1

схем

сравнения. Основные зависящая узлами

от

АЦП,

параметры шага а

АЦП:

разрядность,

квантования

также

время

и

точность

ошибок,

преобразования,

вносимых

преобразования,

основными

необходимое

для

представления мгновенного значения аналогового сигнала в цифровой код.

53

На

рис.6.2

приведена

структурная

схема

АЦП

последовательного

счета, а на рис. 6.3 - АЦП, построенная по методу считывания. ГС

С4

1

Г числа

1

г

/-п

ЦАП

Рис.6.2. Структурная схема АЦП последовательного счета

код числа

Рис. 6.3. Структурная схема АЦП по методу считывания В приведенных преобразователях показаны следящие блоки: СС -

схема

тактовых

сравнения;

С4 - реверсивный

счетчик;

Г - генератор

импульсов; Ш - шифратор; Т1 — Т5 -триггеры

с

R - S

выходами; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь и сигналы: входной

аналоговый

сигнал; fm - частота

тактовых

Uex —

импульсов; ицап -

выходное напряжение цифро-аналогового преобразователя. 3. Описание лабораторной установки Лабораторная

установка

информационных

сигналов

цифро-аналоговый выключатели аналогового формой

с

и

по

исследованию

включает

в

преобразователи, переключатели,

сигнала,

блок

параметрами

на

аналого-цифровой

устройство

устройства

питания.

сигналов

себя

преобразователей

Для

различных

индикации,

изменения

визуального

и

входного

наблюдения

элементах

за

установки

предусматривается использование электронного осциллографа. Структурная

схема

лабораторной

Описание ее дается на стенде.

установки

приведена

на

рис.

54

Подача напряжения на стенд осуществляется при помощи пакетного выключателя

переводом

рукоятки из положения «Откл» в положение

«Вкл», при этом должна включаться сигнальная лампа «Сеть». Включение блока питания производится тумблерами «+15В» , «-15В». Контроль

напряжения

питания

осуществляется

вольтметром

переносным прибором подключаемым к клеммам «Корпус» +5В.

Подрегулировка

питания,

может

величин

быть

произведена

переменных резисторов, частоты

тактовых

напряжений,

движки

импульсов

при

которых

или

115; -15В;

снимаемых

помощи

с

блока

соответствующих

выведены

производится

и

V2

на

стенд.

переводом

в

Выбор

одно

из

четырех положений переключателя III. Для определения параметров входного сигнала служит вольтметр V\ и контрольное гнездо K!. Форму и параметры других сигналов наблюдают при помощи осциллографа, подключаемого к контрольным гнездам К2 (импульсы тактового генератора), К 3 (выходное напряжение с ЦАП), TI Tg

(сигналы

счетчика).

с

соответствующих

Тумблер В1

служит

разрядов

реверсивного

двоичного

для включения и выключения блока

задержки, разрешающего или запрещающего при этом

подачу

тактовых

импульсов на вход счетчика. Тумблер В2 предназначен для включения блока индикации

разрядов

реверсивного

счетчика,

а

тумблер

ВЗ

осуществляет разрыв или замыкание цепи подачи напряжения ицап на вход Uex=U3

схемы

сравнения

можно

изменять

(компаратора). в

пределах

Величину от

0

до

входного 14 В

при

сигнала помощи

потенциометра ВЗ. 4. Программа работы В ходе выполнения работы необходимо выполнить следующее: 1. Изучить структурную схему лабораторной установки и принципы работы устройств ЦАП и АЦП. 2. Ознакомиться и разобраться с принципиальными схемами основных блоков ЦАП и АЦП. 3. Ознакомиться с методикой выполнения работы. 4. Включить измерения

установку,

параметров

произвести

входных

и

необходимые

выходных

настройки

сигналов:

и

частоты

тактовых импульсов генераторов fz; величины входного напряжения U3, выходного напряжения ицап. 5. Рассчитать способность,

основные

точность

и

параметры время

преобразования отдельных элементов.

ЦАП

и

АЦП;

преобразования,

разрешающую коэффициенты

55

5. Методические указания по выполнению лабораторной работы Для

правильного

выполнения

работы

необходимы

осциллограф

и

вольтметр постоянного тока с пределами измерения 0 - 1 , 5 В и 0 - 1 5 В . Осциллографирование

сигналов

и

измерения

их

параметров,

производимые при помощи осциллографа, можно делать только после 5-10 -минутного

прогрева,

синхронизации калибровки.

его

должны

Подача

специальным

«Корпус»

со и

сигналов должны быть

ручки

быть

измеряемого

кабелем

обозначения

причем

штекерами,

достаточны

усиления

установлены

сигнала

«Сигнал».

блоков должна

их

положения

осуществляться

имеющими

Амплитуда

для

в

и

и

специальные

время

фиксации

с

развертки

минимальной

погрешностью измерения. При

выполнении

пользоваться

пунктов

литературой

1,2,5

1,2,3

программы и

работы

настоящими

необходимо

методическими

указаниями. После блока при

подачи

питания

необходимо

помощи

напряжение

напряжения

на

лабораторной

проверить

вольтметра

F/

(он

стенд

величину должен

Un = 30 В). Переносным

и

включения

напряжения

показывать

вольтметром

питания

суммарное

надо

проверить

частоту

тактовых

отсутствие «перекоса» напряжений ±15 В и 5В. Установив импульсов

(по

указанию

генератора

и

преподавателя)

велечину

входного

напряжения,

привести

лабораторную установку в исходное состояние для измерения частоты тактовых

импульсов

входного

сигнала.

следующее

и

Для

состояния:

времени

этого

преобразования

тумблеры

В1,В2,ВЗ -

должны

включены.

максимального

быть

переведены

Кабель

в

осциллографа

подключить к контрольному гнезду К2 - для имерения частоты fz, и к гнезду

Т6 - для

осциллографа импульсов

и

приблизительно

измерения замерить

период будет

времени

период

ступенчатой равен

преобразования.

частоты

следования

пилообразной

времени

При

кривой,

преобразования

помощи тактовых который

максимального

входного сигнала. Для

нескольких

зафиксировать

величин

входного

соответствующие

им

аналогового цифровые

напряжения на выходе ПАП. При этом тумблеры В2,

сигнала

значения

ВЗ

кода,

должны быть

включены, а В1 включается и выключается для фиксации измеряемого напряжения. Полученные результаты ввести в таблицу 6.1.

56

Таблица 6.1 Амплитуда входного сигнала Двоичный код сигнала Десятичный код сигнала Выходное напряжение ЦАП Коэффициент преобразования АЦП Коэффициент преобразования ЦАП Разрешающая способность ЦАП Разрешающая способность АЦП Точность

преобразования

ЦАП/АЦП По снятым данным произвести необходимые расчеты.

S* RI

С

\ Г.1

Блок генераторов

\Г.2_

\JT.3 I

Г.4

Рис. 6.4. Схема блока генератора

К553УД-2 R3 От ДМ А26

12

& 1 В1.4|

\ ^ А"

R2 R1

К553УД-2 Рис.6.5. Схема компаратора

& [s 1_1 B1.3J ТО к pt ?версивному счетчику 9

57

— —1—

&

12 JJL-Ц-

10 12—

-LL. +Unum - 14 общий - Т

Unam-5,

R S J С

Т

+и„и„

Q

& К S +Unum-14 общий - Т

Рис. 6.6. Схемы включения элементов преобразователя

R34

R14

R=lk24

Рис. 6.7. Делитель напряжений

+200

I а «о «а, а

А'2

1

--

Сеть 220В Рис.6.8. Блок индикации

Б'2

R5

R12

_s_

S

+

4&

^& 5_ 1_ 9_ 1 -K

R13 +

R20

S

S

& / c&

&

\^K

ЧК 2

^K

+

R32 +

S

I*-.

&

w& 5_ J_ 9_ L.

R25

+

A. +& j_ 9_ 7 i_L & J-K

ТБ' T? l_ Al

л;

i

Al

3.

2-

Bl

32 6

-B2

и

Al

П Al\

At

k

Б'

и

~frs'

Al

Тт

^ Рис.6.9. Реверсивный счетчик

59

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ БЕСКОНТАКТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ И ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ 1. Цель работы Целью работы является изучение принципов действия, особенностей работы

бесконтактных логических элементов,

способов

расчета схем управления производственными объектами,

построения

и

выполненными

на логических, аналоговых и цифровых микросхемах. 2. Сведения о логических, аналоговых и цифровых устройствах в интегральном исполнении, принципах их действия и применения При работе автоматических устройств управления промышленными или какими-либо другими объектами большое количество операций носит характер

логического

решения.

Для

формирования

такого

решения

необходима информация (сведения) о работе объекта и о логических связях, которые надо реализовать. Сведения

о

работе

объекта

получают

от

датчиков.

Сведения

о

логических связях — это по существу логические выводы из анализа условий работы объекта, записанные в виде логических выражений или операций. Датчики

являются

устройствами,

которые

измеряют

параметры

объекта (технологического процесса), имеющие различную физическую сущность, и преобразуют их в сигналы двух значений: сигнал «есть» - (1), и сигнал «нет» - (0). Логические

операции

выполняются

логическими

элементами,

работающими в режиме переключения. Сигналы на их входах и выходах могут принимать также два значения «1» и «О». Если логические устройства соединены в схему, на входы которой подать сигналы от датчиков или устройств управления, то в зависимости от сочетания этих сигналов, а также от заданной программы (условий составления управляемого схеме

схемы),

выдается

объекта.

заключается

в

команда

Основное том,

чтобы

для

назначения выбрать

исполнительного логических правильную

органа

элементов

в

команду

в

зависимости от сочетания сигналов, поступающих с датчиков. Указанные

операции

содержащем узлы: 1 - датчик, 2

-

логическая

схема,

могут

быть

осуществлены

в

устройстве,

формирующий сигналы дискретной формы;

вырабатывающая

заданную

команду

в

виде

60

соответствующего сигнала;

3 - исполнительный орган,

служащий для

управления объектом. Устройство управления

2

3

Логические элементы, •W ^• реализующие •w логические операций

Исполнительный ^ орган

1 Датчики источники

г> информации

Устройство управления ^ —

Рис. 7.1. Функциональная схема системы управления Проектирование

схем

управления

на

бесконтактных

элементах

осуществляется в три этапа: 1) Составление описание

структурных

схемы,

формул,

которое

если

есть

математическое

предусматривает

установление

логических связей между входными и выходными переменными. 2) Минимизация логических функций, полученных на первом этапе, путем применения известных законов алгебры логики, а также методов минимизации. 3) По

полученным

функций

выражениям

производится

минимизированных

построение

логических

функциональной

схемы

управления объектом и далее разработка принципиальной схемы устройства на базе имеющихся логических элементов. Наиболее ответственным является первый этап — это этап составления структурных логических формул, которые должны учитывать все возможные состояния устройств управления, датчиков и исполнительных органов, а также состояния объекта управления. Структурные

логические

формулы

могут

быть

получены

двумя

различными способами: 1. Составлением варианту

структурных

схемы

распоряжении проверенная

формул

управления.

При

проектировщика и

по

этом

предполагается,

имеется

зарекомендовавшая

релейно-контактному раннее

себя

что

в

разработанная, на

практике

работоспособной релейно-контактная схема управления объектом. 2. Составление структурных формул на основе логического синтеза схемы по заданным условиям технологического процесса. При этом проектировщик должен располагать исчерпывающей информацией о технологическом

процессе,

детальным

описанием

операций,

их

1

61

последовательности.

Проектировщик

должен

определить

необходимые задержки в работе отдельных элементов, установить параметры,

подлежащие

контролю

в

ходе

процесса,

выбрать

датчики, определить условия появления и исчезновения входных сигналов. Программа работы 1)

На установке, содержащей логические элементы, выпускаемые отечественной

промышленностью,

проверить

работоспособность

имеющихся в наличии элементов. Для этого необходимо подключить стенд к сети с Uc « 2205, далее путем подачи на входы элементов пробных сигналов («О» и «1») составить таблицы истинности для каждой группы

элементов

(блока).

Входные

сигналы

подаются

с

помощью коммутирующих проводников со штекерами с клемм «0-1», переключения тумблеров.

состояний

Зафиксировать

которых

осуществляется

результаты

проверки

в

с

помощью

таблице

по

координатной сетке. 1

4

2.

0

Ъ

1

11 --

9

•}о

Рис.7.2. Вид лабораторного стенда 2)

По заданному чертежу релейно-контактной преподавателем

варианту

объекта

САУ (по

заданному

управления)

произвести

составление структурных формул. Для этого проанализировать схему, ознакомиться с информацией об особенностях ее работы. Релейноконтакторная

схема

управления

содержит

контакты,

катушки

электрических магнитов, контакторов, реле, обмотки электрических машин.

На

выходные,

заданной а

также

схеме

необходимо

промежуточные

выделить

переменные.

входные К

и

входным

62

элементам

и

сигналам

выключатели,

путевые

технический процесс. контакторы

относятся

кнопки

переключатели,

К выходным

электромагниты,

управления,

датчики,

концевые

контролирующие

сигналам и элементам

электрические

машины

и

относят другие

исполнительные устройства. К промежуточным сигналам относятся те, которые получаются при срабатывании промежуточных элементов схемы. Это контакты реле различного назначения, которые находятся в цепях включения выходных элементов или других промежуточных элементов.

Произвести

обозначение

входных,

выходных

и

промежуточных элементов. Обычно входные переменные обозначают буквами а, Ь, с, d, e, f, ..., выходные и промежуточные переменные X, Y, Z,W,

...

соединений

. Далее в соответствии с релейно-контактной схемой и

принятым

обозначением

составляем

структурные

формулы для каждого из выходных и промежуточных сигналов в виде дизъюнкции,

конъюнкции

входных

элементов.

При

этом

последовательное соединение контактов входных и промежуточных переменных в форму записывается как конъюнкция этих переменных, а параллельные — как дизъюнкция; если контакт замыкающийся, то в формулу соответствующая ему переменная входит в прямом виде, если контакт размыкающийся, то переменная должна быть взята с инверсией. Например: С

тг

™,г

КН

Входные переменные: а-кнопка С;

,КВ

b - кнопка П; с - реле РМ; d - конечный выключатель КН. Выходные переменные: X - катушка электромагнитного тормоза КТ Y - катушка контактора

Рис.7.3. Релейно-контактная схема

«Вперед»

Рис. 7.4. Функциональная релейно-контактная схема

3)

По

составленной

принципиальной собирается

по

структурной схемы

формуле

управления.

структурной

формуле

произвести

разработку

Принципиальная непосредственно,

схема если

в

63

распоряжении

проектировщика достаточное

количество

элементов,

способных выполнить непосредственно все операции, описываемые структурной

формулой.

Если

в

распоряжении

проектировщика

ограниченное количество элементов, непосредственно реализующих операции,

записанные

в

структурную

формулу,

возникает

необходимость преобразования структурной логической формулы с целью

приведения

ее

к

виду,

удобному

для

реализации.

Преобразования осуществляются на основе закона алгебры логики (в частности,закон де Моргана).

Ь+у

У

&

Рис. 7.5. Функциональная схема, 1 вариант Допустим, операцию

у

«или».

проектировщика Используя

отсутствуют элементы,

правило

де

Моргана,

реализующие осуществляем

преобразование структурной формулы. /(х) = а(Ъ + у)с = а(Ь + у)с = а(Ь • у)с

Функциональная

(принципиальная)

схема,

реализующая

полученную структурную формулу, приведена на рис. 7.6.

а(Ъ • у)с

ГП> ъ-у

Рис. 7.6. Функциональная схема, 2 вариант

новую

64

На

лабораторном

логических

элементов,

реализующей

стенде,

содержащем

произвести

структурные

набор

логические

определенный

принципиальной

формулы,

набор схемы,

составленные

для

релейно-контактной схемы управления. Для набора схемы использовать проводники со специальными штекерами. Проверить работоспособность схемы набора, добиться реализации собранной схемой всех состояний, обеспечиваемых исходных релейно-контактной схемой.

Содержание отчета В отчете по лабораторной работе должна быть указана цель работы, исходная релейно-контактная схема, представлены результаты работы с лабораторной установкой в виде таблиц истинности,

приведены входные

и выходные переменные, составленные структурные логические формулы, их преобразования, а также функциональные и принципиальные схемы набора разработанной бесконтактной схемой управления.

Контрольные вопросы 1. Основные операции алгебры логики. 2. Закон де Моргана для конъюнктивной и дизъюнктивной форм записи. 3. Закон склеивания и обобщенного склеивания. 4. Порядок составления структурных логических формул по релейноконтактной схеме управления. 5. Основные

типы

логических

элементов,

выпускаемые

отечественной промышленностью.

Список литературы 1. Грейнер Г.Р., Ильяшенко В.П. и др. Проектирование бесконтактных логических схем автоматического управления. М.:Энергия, 1975. 184с.

(Продолжительность лабораторного занятия 4 часа. Самостоятельная работа - 4 часа.)