Електрозадвижване обзор

1.Увод
Определение

ж|Електрозадвижването представлява електромеханична система, състояща се от електрическа част ( електрически двигател ), механична част и система за управление. Управлението ЕЗ включва изпълнението на следните задачи: пускане, спиране, реверсиране и регулиране на променливите_ скорост, път, момент, ток, напрежение. Обект на управлението в ЕЗ е електродвигателят с устройствата за захранване и обратни връзки.

Структура на ЕЗ т|Съвкупността от управляващите устройства и обекта на управлението в електрозадвижванията се нарича система за управление на електрозадвижванията.СУЕЗ.
 * -Електрически двигател
 * -Силов електронен преобразувател
 * -Управляващо устройство

СУЕЗ предоставя организация на процесите на преобразуване на енергията, която осигурява динамичен и статичен режим на работа на задвижваните механизми. Една от основните функции на САУЕЗ е подържането на постоянен регулируем параметър.

Съвкупността от автоматично управляващо устройство и обекта на управление образуват системата за автоматично управление (САУ).

приложение и основни функции

1.Пускане, спиране и реверсиране ( преходни режими на управление).

Скоростта изцяло зависи от естествената механична характеристика на двигателя. Такава функция на системата за управление е напълно достатъчна за ЕЗ на голям брой машини и механизми - вентилатори, помпи, компресори и др.

2.Автоматично регулиране на скоростта на ЕЗ с малка точност

Точността на поддържане на зададената скорост намалява при ниски работни скорости и зависи от твърдостта на механичните характеристики (естествена и регулировъчни). Такива системи се използват в подемни машини.

3.Автоматично поддържане на зададената скорост (стабилизация) и др, (ток, момент, ускорение и др.)

Тази фукция се изпълнява от системи за автоматична стабилизация. Прилага се при задвижвания с високи изисквания в технологичния процес.

4. Автоматично следене

Системите осигуряващи автоматично следене на входния сигнал, се наричат следящи електрозадвижвания. Прилага се при задвижвания с високи изисквания в технологичния процес където позицията на изпълнителния механизъм е от ключово значение.

5.Програмно автоматично управление.

Системата електрозадвижвания осигурява определена последователност на операциите по предварително зададена програма със съответствие към технологичния процес. Такива системи могат да бъдат отворени и затворени за управлението на отделна машина или група машини.

6. Управление на ЕЗ с автоматично избиране на най- целесъобразния режим на работа

Такива функции изпълняват адаптивните системи за автоматично управление. Тези системи освобождават оператора на машината от сложни операции свързани с логически решения и математически операции. Те съдържат елементи и устройства на изчислителната техника

(Допълнителни функции) функционална схема на СУЕЗ-управление
 * Защита от претоварване, къси съединения и др.
 * Блокировки
 * Сигнализация
 * пренос на данни (аналогови или цифрови)

Включва :

_ източник на ел. енергия

– управляващо устройство (контролер)

– силов преобразувател

– ел. двигател

– задвижван механизъм

Класификации> Според наличие на обратна връзка

- Отворена система

- Затворена система

Класификации> В зависимост от степента на автоматизация СУЕЗ се разделят на :

 * Неавтоматични- ( с пряко и с косвено управление )
 * полуавтоматични
 * автоматични

При неавтоматичното пряко управление всички операции свързани с управлението на електрозадвижването се изпълняват с помощта на някакъв електрически апарат- прекъсвач, контактор, реостат и др управлявани от човек оператор. Такива системи е възможно да са неефективни поради лоша преценка или умора на оператора при продължителен производствен процес.

При неавтоматичното косвено управление, операторът задейства управляващи апарати или контролери ,които управляват силовата верига. Това подобрява точността на управлението.

При полуавтоматичното управление на ЕЗ операторът първоначално задейства управляващите апарати или контролер,  които управляват силовата верига, като по нататъчното управление се извършва автоматично във функция от скоростта, момента, пътя, тока ъи др.

Системата за управление е автоматична когато човекът не участва непосредствено в процеса на управлението, а само следи работата на системата.

Класификация >В зависимост от управляваната величина (координата)

Управление по:
 * скорост - еднозонно ,двузонно
 * Момент- Въртящ или съпротивителен
 * Път- позиционно, следящо

Класификация> В зависимост от промяната на изходнана величина

Управление по:
 * по отклонение --(от заданите параметри)
 * по смущение

2.Типове статични моменти
Статична характеристика се нарича графичното изображение на зависимостта на регулираната променлива в системата от основното смущаващо въздействие в установен режим. При затворените системи за управление често регулируем параметър е скоростта, а основното смущаващо въздействие е статичния съпротивителен момент.

Статичният момент е сума от триенето, съпротивлението от магнитни и други сили включително и енерцията на механизмите. Статичният момент е най-често съпротивителен. Други видове са:
 * Пасивни - противопоставящи се на движението и зависи от скоростта, пътя.
 * Активни - опън, еластичност
 * Динамични - Проявяват се при преходни процеси, т.е. те се промянят във времето.

3. Регулатори -типове (Динамични звена)
Предназначение на типовите регулатори в СУЕЗ.

Типовете динамични звена са основните градивни елементи на системите за автоматично управление и рагулиране. Те са най-простите съставни части, на които може да са разложи една сложна система на ЕЗ.

Звената са математически модели, получени от разлагането на предавателната функция на САУ и САР. Реалните обекти може да имат сходни свойства с тези на типовете звена за определен честотен диапазон спрямо входното въздействие и изходната реакция. Това позволява математическото описание и подобрение на реални системи за управление.

Типовете динамични звена се описват с предавателните си функции ( вид математически функции). Динамичните характеристики представляват реакцията на звенота при определено входно въздействие. Реалните типове динамични звена имат ограничен честотен диапазон, входно изходно въздействие и краен коефициент на предаване.
 * Импулсна характеристика
 * Преходна характеристика - Използва се по-често в практическите опитни изследвания.

За да може експериментално да се изследва поведението и характеристиките на динамичните звена, се използват електронни аналогови модели изградени от Операционни усилватели. Това позволява да се изследват типове звена чиито входно-изходни сигнали са електрически напрежения.

Блокова схема на типов регулатор.

Блоковата схема се състои от операционен инвертиращ усилвател, входен импеданс и изходен импеданс. В зависимост от характера на импедансите се получават различните предавателни функции.

Видове типови регулатори (звена)–
 * пропорционален - резистори
 * интегриращ - кондензатори
 * идеален диференциращ - идеален кондензатор
 * реален диференциращ - подобен на апериодичния. Ограничава се коефициента на усилване при високите честоти, за да се филтрират шумовете.
 * апериодичен - RC верига
 * колебателно звено - Трептящи кръгове, RC и RLC вериги
 * пропорционално-интегрален- състои се от съставните елементи на другите два.
 * пропорционално-диференциален-интегрален

'''Честотни характеристики на типовите регулатори. ЛАЧХ и ЛФЧХ на регулаторите.'''

Честотноте характеристики представляват геометрична интерпретация на чистотната характеристика на динамичните звена. При системите с линейни амплитудни честотни характеристики при подаване на входен синусоидален сигнал, изходния сигнал също е ще бъде синусоидален , но с друга амплитуда и фазово изместен.

Отношението на ефективната стойност на изходният сигнал към тази на входния се нарича ''амплитудно честотна характеристика. ''АЧХ показва как звеното пропуска сигналите с различна честота.

с|Фазовото отместване на изходния сигнал спрямо входния се нарича Фазово-честотна характеристика.

с|Фазовото отместване се променя за различните честоти.

Характеристиките се използват за опитно изследване на системи от звена с неизвестни свойства. В практиката се използват логаритмичните честотни характеристики.

4. Системи за управление на момент, скорост и път.
Управление на момент

Регулирането на моментът при ПТД става чрез регулиране на тока в котвената верига.

Управлевие на скорост
 * механично
 * електронно
 * еднозонно и двузонно

При ПТД скоростта се регулира чрез изменение на котвеното напрежение при максималния магнитен поток на възбухдане. Това включва регулиране в първа зона. Във втора зона възбудителният ток се регулира във функция от котвеното напрежение.

Управление на път Управлението по път най-често се осъществява от различни видове датчици (сензори). Датчиците могат да използват при работата си поредици от електрични или светлинни импулси, а също и фазово изместени сигнали.
 * системи с позициониране
 * системи със следящо управление

5. Векторно и честотно управление на променливотокови електрически двигатели и АД.
При векторното управление, освен честотата може да се изменя и дефазирането между отделните фази на системата вектори. ☀http://www.engineering-review.bg/bg/chestotni-invertori/2/1008/

> https://bg.wikipedia.org/wiki/Асинхронен_двигател

> https://www.blog.vikiwat.com/senzorno-i-bezsenzorno-opredelyane-na/

В системите за електрозадвижване на производствени механизми, които изискват две или три изкуствени регулировъчни механични характеристики, се използват непосредствени преобразуватели, при които се получава квазичестотно регулиране на скоростта на АД.

Непосредствен преобразувател на честота е преобразувател, който не използва предварително междинно звено за  токоизправяне на входната честота.

6. Управление на ПТД. Преобразуватели.
Класическият ПТД се захранва с колекторен комутатор в котвената верига. Комутотор се използва и при асинхронния двигател с навит ротор.

☀https://bg.wikipedia.org/w/index.php?title=Колекторна_комутация&summary=%2F%2A+top+%2A%2F+#Източници

> https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.elimex.bg/userfiles/editor/file/techspecificationspdf/5/55326.pdf&ved=2ahUKEwiHm_2ggITgAhUJjqQKHTZmCZ4QFjAJegQICRAB&usg=AOvVaw0ejYlhSQtWPK2OpuyvWt4J

> http://www.engineering-review.bg/bg/koncepcii-za-upravlenie-na-elektrodvigateli/2/1730/ ( включва и раздел векторно управление)

Класификация на електронните регулатори за електрозадвижвания според работния режим -
 * едноквадрантни

При едноквадрантното управление двигателят работи само в двигателен режим без да променя посоката си на въртене (реверсиране) и без да преминава в генераторен режим. Съответно механичните характеристики се изобразяват само в 1-ви квадрант на координатната система.
 * четириквадрантни

При четириквадрантното управление двигателят може да работи както в двигателен така и в генераторен режим включително и да бъде реверсиран. Съответно и механичните характеристики се изобразяват в 4 -те квадранта на координатната система.

Работния режим на управление зависи както от схемата на регулатора, така и от вида на двигателя.

7. Управление на стъпкови и реактивни двигатели.
> http://www.engineering-review.bg/bg/upravlenie-na-stapkovi-elektrodvigateli/2/1877/

> http://m.bg.bowellmagnet.com/info/small-stepper-motor-knowledge-22962379.html

Видове стъпкови двитатели Предимства на стъпковите двигатели
 * С активен ратор от постоянен магнит
 * С реактивен ротор от мека стомана
 * параметричен
 * голяма точност при позициониране
 * лесно регулиране на скоростта в широк диапазон
 * възможност за изграждане на качествени отворени системи, без специални датчици за ОВ.

За реверсиране на стъпковите двигатели е необходимо зъбите на ротора и статора да са симетрични. Реверсирането на стъпковите двигатели се извършва чрез промяна на фазовия ред.

Трифазните стъпкови двигатели с активен ротор при шесттактна комутация имат по-добри динамични характеристики и равномерно движение. Благодарение на постоянния магнит в ротора, притежават статичен съпротивителен момент в границите 5 -10% от максималния, който фиксира устойчиво ротора при липса на захранване.