приводы. Объемное регулирование
 Скачать 4.09 Mb.
|
|
1) Объемное регулирование Данный способ регулирования основан на изменении объема рабочих камер гидромашин - насосов и гидромоторов. Получается, что изменения объем рабочей камеры насоса, можно регулировать расход жидкости, подаваемой в напорный трубопровод при постоянной частоте вращения. Достаточно часто используется схема объемного регулирования с одновременным использованием регулируемых насоса и гидромотора. Наибоольшее распространение получили регулируемые аксиально-поршневые моторы. Регулируемым называют гидромотор, в конструкции которого предусмотрена возможность изменения объема рабочей камеры. Наиболее часто используются регулируемые аксиально- поршневые моторы, существуют конструкции регулируемых пластинчатых и радиально- поршневых гидромоторов. Преимущества объемного регулирования высокий КПД ; Отсутствие нагрева жидкости в результате дросселирования ; Недостатки объемного регулирования высокая стоимость сложность конструкции регулируемых машин медленное срабатывание Дроссельное регулирование Суть дроссельного регулирования заключаются в отводе части жидкости, подаваемой насосом. Подача насоса при дроссельном регулировании делится на два потока. Изменяя соотношение этих расходов можно менять скорость движения исполнительных механизмов. В зависимости от схемы установки регулируемого гидравлического сопротивления - дросселя , различают три типовых схемы дроссельного регулирования гидропривода: Последовательное o в линии нагнетания o в линии слива Параллельное Гидропривод с дроссельным регулированием скорости при параллельном включении дросселя. Q — расход жидкости; р — давление; Sдр — площадь проходного сечения гидродросселя; ρ — плотность рабочей жидкости; F — внешняя преодолеваемая нагрузка на штоке гидроцилиндра; V — скорости движения поршня гидроцилиндра; μ — коэффициент расхода гидродросселя; Последовательное включение дросселя осуществляется на входе в гидродвигатель, на выходе гидродвигателя, на входе и выходе гидродвигателя. При этом во всех трех случаях система регулирования скорости строится на принципе поддержания постоянного значения давления P H на выходе нерегулируемого насоса за счет слива части рабочей жидкости через переливной клапан. Поэтому система дроссельного регулирования с последовательным включением дросселей получила название система с постоянным давлением. По рисунку я думаю, что это расход, т.к. выше сказано о постоянстве давления. Параметры в формулах: V - Объём жидкости в поршне, Q - расход для поршня, S – поперечное сечение поршня, МЮ – без понятия, На характеристиках видим зависимость скорости выходного звена от нагрузки на нем. Гидропривод имеет «нежесткую» нагрузочную характеристику. Повысить «жесткость» нагрузочной характеристики (уменьшить степень зависимости скорости выходного звена от нагрузки на нем) гидропривода с дроссельным регулированием можно использовав систему стабилизации скорости. Принцип действия всех систем стабилизации заключается в обеспечении независимости перепада давления на регулируемом гидродросселе от нагрузки на выходном звене гидропривода. Эта задача решается при помощи дроссельных регуляторов расхода. Принцип работы дроссельного регулятора расхода состоит в следующем. На гидродросселе при заданном расходе образуется перепад давлений. В случае увеличения или уменьшения расхода, соответственно, увеличивается или уменьшается перепад давлений. Один из каналов, управляющих движением запорно-регулирующего клапана, подключается ко входу дросселя, а второй канал — к выходу дросселя. При изменении перепада давлений на дросселе также изменяется и разница давлений в управляющих каналах клапана. При изменении разницы давлений запорно-регулирующий элемент смещается в ту или иную сторону, увеличивая или уменьшая проходное сечение клапана, и тем самым восстанавливая величину расхода. Работа гидродемпфера происходит следующим образом. В момент торможения упор 1, взаимодействующий со штоком пневмодвигателя, утопляет подвижную часть демпфера – поршень 2 гидроцилиндра 3. За счет вытеснения масла через коническую щель 4 в полость 5 и происходит торможение поршня 2. Плавность торможения обеспечивается за счет выбора параметров демпфера: размеров конической щели 4, параметров дросселя 8 и пружины 7 аккумулятора 6. В механических демпферах энергия движущихся элементов привода и груза преобразуется в энергию сжатой пружины. Конструктивное оформление механического демпфера производится в виде цилиндрической пружины, заключенной в корпус. Пружинные демпферы применяются для приводов с грузоподъемностью до 1 кг., поскольку параметры пружины зависят от массы перемещаемых объектов манипулирования, а также от скорости. Пневмораспределитель 5 переключается в другое положение (влево) и сжатый воздух из магистрали питания попадает в правую полость пневмоцилиндра. Давление в обоих полостях начинает выравниваться до р1=р2. Из-за разности площадей левой и правой частей поршня F1 и F2 на поршень действует сила Р= р1 (F1 – F2), под действием которой поршень будет двигаться с меньшей скоростью. Для создания равновесия сил на поршне пневмораспределитель 2 должен переключиться одновременно с пневмораспределителем 5 и перекрыть доступ сжатого воздуха в левую полость цилиндра, которая будет представлять собой замкнутый объем V, для которого можно принять pV=const. Распределителем сжатого воздуха питания является струйный механизм, при отклонении которого вправо или влево пропорционально меняется расход воздуха в левую или правую полость цилиндра через сопла приемника. На оси струнника расположен якорь электромагнитного преобразователя (ЭМП) (на рисунке не указан). При равенстве токов управления i у в обмотках управления наступает равновесие сил, действующих на якорь, при этом якорь и струйник находятся в среднем положении. При наличии разности токов управления равновесие сил нарушается, якорь и струйник поворачиваются на угол α, пропорциональный разности токов. Датчиком положения штока цилиндра является потенциометр обратной связи, где напряжение между средней точкой и одним из выводов питания определяет напряжение обратной связи u о.с , пропорциональное положению штока. На рис. 3.10, б представлена структурная схема привода. Следящие пневмоприводы относятся к системам дроссельного управления, поскольку изменять расход на привод за счет изменения производительности компрессора неперспективно из-за высокой сжимаемости газа. При параллельном включении. Регулирующий параметр – давление и площадь сечения дросселя. Регулируемый параметр – скорость. Смотри самый первый билет 5.3. дроссельное регулирование с последовательным включением дросселя (кривая 1а) и дроссельное регулирование с параллельным включением дросселя (кривая 2а). Недостатком всех рассмотренных вариантов гидроприводов с дроссельным регулированием является зависимость скорости выходного звена от нагрузки на нем. В таких случаях говорят о том, что гидропривод имеет «нежесткую» нагрузочную характеристику. Повысить «жесткость» нагрузочной характеристики (уменьшить степень зависимости скорости выходного звена от нагрузки на нем) гидропривода с дроссельным регулированием можно за счет использования так называемых систем стабилизации скорости. Принцип действия всех систем стабилизации заключается в обеспечении независимости перепада давления на регулируемом гидродросселе от нагрузки на выходном звене гидропривода. Эта задача решается при помощи дроссельных регуляторов расхода. Я без понятия, что надо рассказать, но наверно принцип действий напишу. А) Закрываем ключ КЛ, затем работу будут регулировать плавкие предохранители РТ1-2, которые при достижении определённого тока оборвут цепь Б) РМ1-3 это температурные реле (автоматы) которые тоже обрывают цепь но только (вроде) переключаются. На схема мы замыкаем КЛ – автомат замыкает и начинает течь ток. Если РМ срабатывает, то в цепи он разрывает ключ РМ1-3, в зависимости от той линии гда был скачёк тока. Задания Управление при помощи пускового реостата Управление двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением при помощи пускового реостата показано на рис. 2.1 Включение реостата при пуске необходимо для ограничения пускового тока согласно уравнению: I я = (U - E)/Rя - Rp . По мере разгона двигателя реостат должен постепенно выключаться, так как с увеличением скорости вращения растет ЭДС якоря, уравновешивающая подведенное к двигателю напряжение. Диаграмма пуска показана на рисунке 2-1. Участок 0 - 1 соответствует включению двигателя в сеть при полностью включённом сопротивлении пускового реостата. Ломаная 1 - 2- 3 - 4- 5 - 6- 7 показывает разгон двигателя по искусственным характеристикам при постепенном выключении ступеней (секций) реостата. Участок 7-8 соответствует разгону двигателя по естественной характеристике. В точке 8 при Мпуск = Mc разгон заканчивается. Точка 8 соответствует установившемуся режиму работы двигателя. Остановка двигателя при помощи свободного выбега осуществляется простым отключением его от сети и отразится на рисунке линиями 8 - 9 - отключение от сети и 9 - 0 - свободный выбег. Диаграмма останова двигателя введением реостата показана ломанной 8 - 10 - 11 - ... - 20 - 21. Если двигатель работал в точке 8, то, включая сопротивление, мы уменьшаем его момент вращения (точка 10), благодаря чему скорость уменьшается. Постепенным увеличением сопротивления, скорость двигателя доводится до нуля (точка 21). Торможение противовключением возможно в следующих вариантах: 1. Двигатель не переключается, но благодаря активному статическому моменту, ставшему большим, чем вращающий момент двигателя, скорость уменьшается до нуля, а затем меняется на противоположную. На рис. 2.1 ломаной 8 - 10 - 11 - . - 20 - 21 - 22 изображен переход с двигательного режима на противовключение путём включения сопротивления. Точка 21 является граничной точкой между двигательным режимом и режимом противовключения. Для того чтобы перейти от торможения противовключением снова к двигательному режиму необходимо постепенно выключать сопротивления реостата, что показано на рис. ломаной линией 22 - 23 - 24 - 25 - 1 - ... - 8. 2. Двигатель переключается на торможение противовключением при неизменном направлении вращения якоря. Этот случай на рис. 2.1 изображается ломаной 8 - 27 - 28 - 29 - 30. Динамическое торможение для остановки привода показано линией 38 - 39 - 40 - 41 - 42 - 43. В точке 43, когда применение этого режима становится неэффективным из-за уменьшения тормозного момента, возможно применение механического тормоза (линия 43 - 45 - 0) или режима противовключения (линия 43 - 44 - 29 - 30). Рекуперативное торможение показано для случая активного 4 статического момента в период установившегося движения (рабочая точка 46). Переход в этот вид торможения может быть осуществлен двумя способами: 1. Участок 8 - 9 - отключение двигателя, 9 - 0 - 47 - свободный разгон системы под действием активного момента Mc до - ю0, 47 - 46 - включение двигателя и увеличение скорости по естественной характеристике до точки 46, где статический момент уравновешивается тормозным. 2. Через торможение противовключением (8 - 27 - 28 - 29 - 30), двигательный режим с измененным направлением вращения (30 - 31 - . - 36- 37), а затем режим рекуперативного торможения (47 - 46). Управление при помощи изменения подводимого напряжения Диаграмма управления двигателем при ия = var при пуске и торможении приведена на рис 2.2. Пуску соответствует ломаная линия 0 - 1 - 2 - 3, переходу с двигательного режима на рекуперативное торможение - линия 3 - 4, рекуперативному торможению - линия 4 - 5, переходу на торможение противовключением - линия 5 - 6, торможению противовключением - линия 6 -7 - 8 - 9, остановке двигателя - линия 9 - 0. Изменение направления вращения двигателя осуществляется изменением полярности напряжения якоря или направления магнитного потока. Реверсирование двигателя показано ломаной линией 9 -10 - 11. Преимуществом рассматриваемого способа пуска и торможения является возможность применения рекуперативного торможения для систем как с потенциальным, так и реактивным моментами статического сопротивления для режимов установившегося движения и торможения. Пуск и торможение асинхронного двигателя Асинхронные двигатели с фазным ротором Пуск в ход АД с фазным ротором при номинальном напряжении и номинальной частоте производится при помощи пускового реостата, включенного в цепь ротора. Диаграмма пуска представлена на рис. 2.3 ломаной линией 0 - 1 - ... - 2 - 8. Плавность пуска зависит от числа ступеней реостата. Останов двигателя при помощи свободного выбега изобразится ломаной линией 3 - 9 - 0, останов при помощи реостатного замедления - линией 3 - 4 - ... - 5 - 0. В случае активного Мс , если двигатель не будет отключен в точке 5, он перейдёт в режим торможения противовключением; скорость его будет повышаться до тех пор, пока тормозной момент не станет равным активному Мс (точка 6). Возвращение из режима торможения противовключением в двигательный режим достигается уменьшением включенного сопротивления пускового реостата (линия 6 - 7 - 8 - 1 и т. д.). Останов двигателя при помощи торможения противовключением (с переключением двух фаз статора и изменением направления вращения магнитного поля) представлен ломаной линией 3 - 10 - 11 или полностью характеристикой 10 - 12, причем в точке 12 двигатель должен быть отключён. Включение двигателя на торможение противовключением без дополнительного сопротивления сопровождается большим броском тока (линия 3 - 13 - 14 - 3’). Реверсирование двигателя осуществляется переключением двух фаз обмоток статора. Реверсирование может быть проведено с промежуточным остановом двигателя (3 - 9 - 0) и последующим пуском с переключенными фазами (0 - 1’ - 2’ - ... - 3’) или на ходу с использованием, например, торможения противовключением (3 - 10- 11 - 1’- ... - 3’). Для осуществления рекуперативного торможения, например, при спуске груза, машина включается в двигательный режим, разгоняется до естественной характеристики, после чего под действием груза автоматически переходит с двигательного режима на рекуперативный (0 - 1’ - 2’ - 3’ - 15). Введение при рекуперативном торможении добавочного сопротивления в цепь ротора вызывает повышение скорости спуска при той же величине тормозного момента (точка 16 вместо 15). Для остановки привода из режима рекуперативного торможения необходимо либо перейти на режим противовключения (15 - 17 - 1 - 0), либо применить механическое торможение Лекция II-1 ТИПОВЫЕ УЗЛЫ СХЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.1.Управление пуском ДПТ с помощью РКА Рассмотрим ряд типовых узлов схем управления электроприводами, реализующими известные принципы автоматического управления пуском. На рис. 1, а приведен узел электрической схемы, обеспечивающий автоматический пуск в функции времени двигателя М (ДПТ)с двумя ступенями добавочного пускового сопротивления (вид возбуждения двигателя может быть любым, на рисунке показано независимое возбуждение). Алгоритм работы приведенного узла схемы следующий. Сразу же после подачи напряжения на главные цепи и цепи управления включается реле времени первой ступени РУ1 и открывает свой размыкающий контакт, не давая возможности преждевременно включиться контакторам ускорения КУ 1 и КУ 2. Рис. 1. Схема реостатного пуска двигателя постоянного тока в функции времени Нажатие на кнопку КнП («Пуск») приводит к включению линейного контактора КЛ, который замыкает свой главный контакт в цепи якоря двигателя, замыкающим блок-контактом шунтирует кнопку КнП (тем самым контактор КЛ становится на самопитание), а размыкающим блок-контактом разрывает цепь катушки реле РУ1. Двигатель начинает разгоняться по реостатной механической характеристике первой ступени пуска (рис. 1, б) При протекании по добавочному сопротивлению пускового тока мгновенно срабатывает реле времени второй ступени РУ2, так как к его катушке прикладывается достаточное по величине напряжение, равное падению напряжения на сопротивлении R доб.п.1 . Размыкающий контакт реле РУ2 открывается в цепи катушки контактора КУ2. Реле РУ1,начавшее отсчет выдержки времени, соответствующей времени t 1 разгона двигателя на первой ступени пуска, по истечении ее замыкает свой контакт. Включается контактор КУ1, который своим силовым контактомзакорачивает сопротивление R доб.п.1 и вместе с ним катушку реле РУ2. Начинается разгон двигателя согласно реостатной характеристике 2 второй ступени пуска. Реле РУ2 отсчитывает выдержку времени, соответствующую времени (t 2 – t 1 ) двигателя на второй ступени, и затем замыкает свой контакт. Включается контактор КУ2 и закорачивает сопротивление R доб.п.2 Двигатель выходит на естественную характеристику 3 и разгоняется до установившейся скорости ω с , соот- ветствующей моменту М с . На этом пуск заканчивается. На рис. 1, впоказаны зависимости момента и скорости двигателя от времени, которые дополнительно иллюстрируют работу описанного узла схемы управления. Уставка реле времени РУ1 определится как разность между временем t 1 и собственным временем включения контактора КУ1: . Аналогично определится и уставка реле времени РУ2: . При этом t 1 = Δt 1 и t 2 – t 1 = Δt 2 — расчетные значения времени разгона двигателя на первой и второй ступенях (см. формулу (2.1)). Достоинством принципа управления в функции времени – это простота и надежность реле времени, удобство регулировки их уставок, возможность применения однотипных реле для двигателей различной мощности. Кроме того, при изменениях статического момента, момента инерции привода, напряжения сети и т.д. время пуска практически не изменяется. Например, при увеличении М с до значения М’ с (рис. 1, б)при сохранении той же выдержки времени реле РУ1 двигатель на первой ступени разгонится до меньшей скорости, но бросок момента при переключении будет большим. В результате процесс разгона пойдет в соответствии с графиком, показанным на рис. 1, б штрихпунктирными линиями, таким образом, что средний динамический момент при пуске останется приблизительно тем же. Поэтому почти не изменится и общее время пуска. Если же бросок момента (тока якоря) превысит допустимое значение, то двигатель отключится максимально-токовой защитой. При управлении в функции времени (в отличие от управления в функции скорости или тока) полностью устраняется опасность «застревания» двигателя на первой ступени пуска при М’ с > М 2 . Все это и обусловило широкое применение способа управления. |