Параметры двигателя постоянного тока GMRSO 0814-430
| Номинальное напряжение, Uн, В | |
| Номинальная мощность, Pн, кВт | |
| Номинальная скорость вращения, nн, об/мин | |
| Максимальная скорость вращения, nmax, об/мин | |
| Коэффициент полезного действия, h, | 90 % |
| Номинальная ЭДС двигателя, Ен, В | |
| Номинальный магнитный поток, Фн, Вб | 0.0105 |
| Сопротивление якоря, Rя, Ом | 0.00537 |
| Сопротивление добавочных полюсов, Rдп, Ом | 0.003305 |
| Число проводников обмотки якоря, N, | |
| Число пар полюсов, 2p, | |
| Число параллельных ветвей обмотки якоря, А, | |
| Номинальный ток якоря, Iя, А | |
| Сопротивление обмотки возбуждения, Rв, Ом | 3.62 |
| Напряжение возбуждения, Uв, В | 200 (18 А) |
| Число витков обмотки возбуждения на полюс, Wов, | |
| Маховый момент электродвигателя, GD2, кг2 /м2 | 200 |
| Индуктивность токоограничивающего реактора, Lр, Гн | 0.04·10-3 |
| Сопротивление токоограничивающего реактора, Rр, Ом | 0.74·10-3 |
На рис. 6.1 изображена функциональная схема регулирования для одного из двигателей, где:
1. Рычаг управления лебедкой по ЛБ
2. Рычаг управления лебедкой по ПБ
3. Уставка заданного значения скорости вращения с помощью кнопочных выключателей (пост управления)
4. Уставка заданного значения скорости вращения с помощью кнопочных выключателей (обобщенный ПУ)
5. Уставка заданного значения скорости вращения для автоматического режима
6. Уставка Fmax ваеров
7. Уставка Pmax
8. Кодирование цифровых значений Fmax
9. Кодирование цифровых значений Pmax
10а. Фильтр ПБ
10б. Фильтр ЛБ
11а. Кодирование цифровых значений скорости вращения ПБ
11б. Кодирование цифровых значений скорости вращения ЛБ
12. Определение диапазона заданных значений скорости вращения n
13. Запоминание диапазона заданных значений скорости вращения n
14. Переключение режимов работы
15. Компаратор для согласования положения рычагов управления
16а. Выходной каскад для цифрового заданного значения скорости вращения ПБ
16б. Выходной каскад для цифрового заданного значения скорости вращения ПБ
17а. Кодирование цифрового заданного значения скорости вращения ПБ
17б. Кодирование цифрового заданного значения скорости вращения ПБ
18. ЦАП для заданного значения скорости
19. Интегратор для заданного значения скорости
20. Фазоинверсный усилитель
21. Компаратор заданного и фактического значения скорости вращения
22. ЦАП для Fmax
23. Регулятор для Fmax
24. Суммирующий усилитель
25. Настройки Fmin
26. Регулятор для Fmin
27. ЦАП Pmax
28. Предельный регулятор заданного значения Iя
29. Фазоинверсный усилитель
30. Компаратор скорости вращения
31. Компаратор скорости вращения
32. Компаратор тока якоря
33. Компаратор тока якоря
34. Компаратор F зацепа трала
35. Компаратор F прилегания траловых досок
36. Логическая функция "и"
37. Логическая функция "и"
38. Логическая функция "или"
39. Регулятор скорости вращения
40. Фазоинверсный усилитель
41. Регулятор тока якоря
42. Блок управления
43. Тиристорный преобразователь для цепи тока якоря
44. Логическое переключающее устройство (ЛПУ)
45. Делитель фактического значения скорости вращения
46. Компаратор 1 якорного тока (I я > I я ном)
47. Измерительное звено тока якоря
48. Компаратор 2 якорного тока (I я=0)
49. Ступень запуска
50. Уставка заданного значения ЭДС
51. Регулятор ЭДС
52. Регулятор тока возбуждения
53. Блок управления
54. Тиристорный реверсивный преобразователь
55. Компаратор 1 тока возбуждения (Iв < Iв min)
56. Измеритель тока возбуждения I в
57. Контактор
58. Защитные резисторы
59. Обмотка возбуждения электродвигателя
60. Формирователь ЭДС
61. Согласователь (Электрическая развязка)
62. ЛПУ
63. Компаратор 2 тока возбуждения (I в=0)
64. Измерительное звено I в
65. Ступень запуска
66. Трансформатор тока возбуждения
67. Коммутационный дроссель
68. Контактор возбуждения
69. Тахогенератор
70. Сглаживающий дроссель
71. Быстродействующий выключатель постоянного тока
72. Трансформатор тока
73. Коммутационный дроссель
74. Силовой автомат
75. Ваерная лебедка
76. Чувствительный элемент датчика замера вытравленной длины ваера l.ваера
77. Чувствительный элемент замера F
78. Устройство замера вытравленной длины ваеров
79. Устройство замера F ваеров
80. Дополнительная логика для устройства замера вытравленной длины ваеров
81. Блок управления регулятором ЭДС.
По цепи тока якоря осуществляется регулировка скорости вращения, включая регулировку тока якоря, а в цепи возбуждения – регулировка ЭДС ,включая регулировку тока возбуждения. В диапазоне основной скорости вращения (300 ¸ 470 об/мин)число оборотов регулируется напряжением якоря, а ток возбуждения электродвигателя при этом максимальный. Диапазон скорости вращения от 470 об/мин до 1200 об/мин обеспечивается ослаблением магнитного потока, следовательно характеристика крутящего момента и скорости вращения ограничивается гиперболой (характеристика постоянства мощности).
Дополнительно регулируются тяговые усилия ваеров и равная длина ваеров на заданных значениях частоты вращения и тока якоря. Настройка заданных значений, для скорости вращения, максимального тягового усилия, а также максимальной мощности осуществляется цифровым способом. Таким образом задатчики заданного значения являются некритическими относительно неисправностей или помех.
Заданные значения частоты вращения устанавливаются: рычагом управления в посту управления лебедками на 27 ступеней; кнопочными выключателями на обобщенном пульте управления судном, а также автоматикой при особых режимах работы, как зацепление трала; прилегание траловых досок; аварийная остановка.
Для обработки заданных различными элементами ступеней заданных значений скорости вращения служит функциональный узел "Цифровая установка заданных значений скорости вращения ДДС 27", размещенная в посту управления лебедками.
Настраиваемая рычагом управления 2 по ПБ ступень скорости вращения поступает через фильтр 10а в кодирующий функциональный узел 11а, в котором для заданной
скорости вращения определяется цифровое значение скорости вращения. В функциональном узле 12 данное значение будет упорядочено по одному из пяти диапазонов заданных значений скоростей вращения и запоминается в памяти 13 заданных значений скорости вращения. В режиме работы "Работа рычагом управления" заданное значение скорости вращения через выходную ступень 16а поступает в функциональный узел ЛТ 500, в котором осуществляется дальнейшая обработка заданного значения скорости вращения относительно дополнительных регулировок.
Для переключения с "Режима управления кнопочными выключателями "на "Режим работы рычагами управления", необходимо одинаковое положение рычагов управления по левому и правому бортам. Для этого в компараторе 15 сравниваются оба настраиваемые значения, а в случае совпадения подается сигнал в последующую схему у правления. Если настройка скорости вращения осуществляется кнопочными выключателями 3 или 4 , то выбранная ступень скорости вращения запоминается в памяти 13, а в функциональных узлах 17а и 17б преобразуется в цифровую величину.
Цифровое заданное значение скорости вращения поступает в цифро-аналоговый преобразователь 18 и дальше через интегратор заданных значений 19 в суммирующий усилитель 24. Если не превышены ни максимальная величина тягового усилия ваера, ни понижены его минимальная величина, то никаких дополнительных сигналов не поступает на вход суммирующего усилителя, выходной сигнал которого вместе с фактической величиной скорости вращения подается на регулятор скорости вращения 39. Фактическая величина скорости вращения снимается с соединенного с валом электромотора тахогенератора 69. Регулятор скорости вращения 39 представляет собой ПИ-регулятор, входной сигнал которого в зависимости от требуемого направления крутящего момента поступает непосредственно, или через фазоинверсный усилитель 40 в качестве заданного значения тока якоря в регулятор тока якоря 41.
Фактическая величина тока якоря снижается со стороны переменного тока с помощью преобразователя 72 и токоизмерительного звена 47 и подается к регулятору тока 41. Регулятор тока работает с адаптацией. Если ток якоря отличается от нуля, то регулятор тока имеет ПИ-характеристику. Провалы тока воспринимаются компараторм 48 и вызывают переключение регулятора на И-характеристику. В блоке 42 формируются импульсы зажигания для тиристорного преобразователя 43.
При пуске(включении) ступень 49 блокирует импульсы зажигания. Регулировка тока якоря контролируемая также компаратором 46. Если ток якоря превышает заданную предельную величину, то срабатывает компаратор и регулятор тока понижает ток якоря. Направление крутящего момента определяется знаком разности между заданным и фактическим значениями скорости вращения, которая охватывается компаратором 21 .Логическая схема 44 переключения тока якоря обеспечивает взаимодействие с логической схемой 62 цепи возбуждения для надежного реверсирования привода. Ограничения и настройка максимальной мощности электродвигателя лебедки осуществляется ограничением тока якоря, то есть ограничением заданного тока якоря (сигнала регулятора скорости вращения 39).
Максимальная мощность во всех четырех квадратах задается с помощью выключателя 7 и ЦАП 27 через блок 28 предельного значения тока якоря. Если в режиме выбирания превышается максимальное тяговое усилие ваеров, то на вход регулятора предельной величины тока якоря воздействует уменьшающий заданную величину сигнал от Fmax -регулятора 23, в связи с чем дополнительно уменьшается мощность и снижается или устраняется превышение тягового усилия.
Регулятор 23 служит для ограничения максимального тягового усилия. Настраиваемая выключателем в предельное значение его с помощью ЦАП 22 в качестве заданной величины продается в регулятор 23 тягового усилия. Если отсутствует превышение тягового усилия, то регулятор не выдает выходного сигнала. В случае превышения, выходной сигнал в режиме выбирания вызывает снижение мощности на регуляторе 28, а в режиме травления вызывает повышение скорости вращения на суммирующем усилителе 24.
Контроль за Fmin осуществляется только в режиме травления, если уже вытравлена определенная длина ваера. Fmin задается задатчиком 25 в качестве заданного значения регулятора 26 тягового усилия. Устройство замера 79 тягового усилия ваеров, включая чувствительные элементы датчика 77 подает аналоговую фактическую величину F для обоих регуляторов 23 и 26. Если меняется настраиваемая Fmin, то на суммирующий усилитель 24 воздействует сигнал, снижающий скорость вращения. С целью реализации регулировки равномерной длины в случае возникновения разностей между вытравленными длинами ваеров уменьшается скорость вращения, а также мощность той лебедки, которая с целью достижения одинаковых вытравленных ваеров должна вращаться медленнее на 10-20%.
Цепь тока возбуждения также построена по принципу каскадной регулировки. Регулировкой ЭДС диапазон уставки скорости вращения со сниженным крутящим моментом при непрерывной мощности увеличивается в сторону большего числа оборотов. Жестко установленная потенциометром 50 заданная величина ЭДС определяет точку возникновения ослабления тока возбуждения.
Фактическая величина ЭДС электродвигателя лебедки измеряется узлом измерения ЭДС 60 и с помощью потенциальной развязки 61 подается к регулятору ЭДС 51. Выходной сигнал регулятора ЭДС представляет собой заданное значение для регулирования тока возбуждения. Фактическая величина тока снимается с трансформатора постоянного тока 56. Регулятор тока возбуждения - адаптивный, который в случае провалов тока вместо ПИ-характеристики принимает И-характеристику. Регистрация провалов тока со стороны переменного тока осуществляется трансформатором тока 66, токоизмерительным звеном 64 и компаратором 63.
Выходной сигнал регулятора тока 52 поступает в блок 53, формирующий импульсы зажигания для тиристорного реверсивного преобразователя 54. В зависимости от требуемого направления крутящего момента логической схемой 62 обеспечивается управлением одного из встречно включенных тиристорных преобразователей.
Задание на исследование:
1. Изучить по функциональной схеме регулирования электропривода ваерной лебедки 1TKW 480 работу системы управления.
2. По аналогии с лабораторной работой N 4 составить математическое описание тиристорного электропривода.
3. По математическому описанию составить структурную схему на языке передаточных функций, указать возможные пути упрощения.
4. Проанализировать отдельные части системы регулирования электропривода с учетом ограничений и режимов работы.