Układy sterowania napędem elektrycznym
Funkcje układów sterowania napędami elektrycznymi, ich klasyfikacja i wymagania wobec nich
Zadania zarządzania napędy elektryczne są: uruchomienie, regulacja prędkości, zatrzymanie, cofnięcie pracującej maszyny, utrzymanie jej trybu pracy zgodnie z wymaganiami procesu technologicznego, sterowanie położeniem korpusu roboczego maszyny. Jednocześnie musi być zapewniona najwyższa produktywność maszyny lub mechanizmu, najniższe koszty kapitałowe i energochłonne.
Konstrukcja maszyny roboczej, rodzaj napędu elektrycznego i jego układ sterowania są ze sobą powiązane. Dlatego dobór, projektowanie i badania układu sterowania napędem elektrycznym powinny być prowadzone z uwzględnieniem budowy maszyny roboczej, jej przeznaczenia, charakterystyki oraz warunków pracy.
Układy sterowania napędami elektrycznymi poza podstawowymi funkcjami mogą pełnić dodatkowe funkcje, do których należą sygnalizacja, zabezpieczenia, blokowanie itp. Systemy sterowania zwykle wykonują kilka funkcji jednocześnie.
Systemy sterowania napędem elektrycznym dzielą się na różne grupy w zależności od głównej cechy leżącej u podstaw klasyfikacji.
Zgodnie z metodą sterowania rozróżnia ręczne, półautomatyczne (zautomatyzowane) i automatyczne systemy sterowania.
Naprowadzanie nazywa się sterowaniem, w którym operator ma bezpośredni wpływ na najprostsze urządzenia sterujące. Wadami takiego sterowania są konieczność lokalizowania urządzeń w pobliżu napędu elektrycznego, obowiązkowa obecność operatora, mała dokładność i szybkość działania układu sterowania. Dlatego sterowanie ręczne ma ograniczone zastosowanie.
Biuro nazywa się półautomatycznym, jeśli jest wykonywane przez operatora, wpływając na różne automatyczne urządzenia, które wykonują oddzielne operacje. Jednocześnie zapewniona jest wysoka dokładność sterowania, zmniejszona jest możliwość zdalnego sterowania oraz zmęczenie operatora. Jednak przy takim sterowaniu wydajność jest ograniczona, ponieważ operator może potrzebować czasu na podjęcie decyzji o wymaganym trybie sterowania w zależności od zmienionych warunków pracy.
Biuro nazywa się zautomatyzowanym, jeśli wszystkie operacje kontrolne są wykonywane przez automatyczne urządzenia bez bezpośredniego udziału człowieka.W tym przypadku zapewniona jest największa szybkość i dokładność sterowania systemem automatycznego sterowania, ponieważ rozwój środków automatyzacji staje się coraz bardziej powszechny.
Ze względu na główne funkcje realizowane w procesie produkcyjnym systemy półautomatycznego i automatycznego sterowania napędami elektrycznymi można podzielić na kilka grup.
Pierwsza grupa obejmuje systemy, które zapewniają automatyczne uruchamianie, zatrzymywanie i cofanie napędu elektrycznego. Prędkość tych urządzeń nie jest zmienna, dlatego nazywane są urządzeniami stałymi. Układy takie stosowane są w napędach elektrycznych pomp, wentylatorów, sprężarek, przenośników, wciągarek maszyn pomocniczych itp.
Do drugiej grupy należą układy sterowania, które oprócz realizacji funkcji zapewnianych przez układy z pierwszej grupy umożliwiają regulację prędkości napędów elektrycznych.Elektryczne układy napędowe tego typu nazywane są regulowanymi i znajdują zastosowanie w urządzeniach dźwigowych, pojazdach itp.
Trzecia grupa obejmuje systemy sterowania, które oprócz powyższych funkcji zapewniają możliwość regulacji i utrzymania określonej dokładności, stałości różnych parametrów (prędkość, przyspieszenie, prąd, moc itp.) w zmieniających się warunkach produkcji. Takie automatyczne systemy sterowania, zwykle zawierające sprzężenie zwrotne, nazywane są automatycznymi systemami stabilizacji.
Czwarta grupa obejmuje systemy, które zapewniają śledzenie sygnału sterującego, którego prawo zmian nie jest z góry znane.Takie systemy sterowania napędami elektrycznymi nazywane są układami śledzącymi… Parametry, które są zwykle monitorowane, to ruchy liniowe, temperatura, ilość wody lub powietrza itp.
Do piątej grupy należą systemy sterowania, które zapewniają działanie poszczególnych maszyn i mechanizmów lub całych zespołów według z góry ustalonego programu, tzw. systemy oprogramowania.
Pierwsze cztery grupy systemów sterowania napędem elektrycznym są zwykle włączane jako komponenty do systemu piątej grupy. Ponadto systemy te są wyposażone w oprogramowanie urządzeń, czujników i innych elementów.
Szósta grupa obejmuje układy sterowania, które zapewniają nie tylko automatyczne sterowanie napędami elektrycznymi, w tym układy z pierwszych pięciu grup, ale także automatyczny dobór najbardziej racjonalnych trybów pracy maszyn. Takie systemy nazywane są optymalnymi układami sterowania lub układami samoregulującymi... Zwykle zawierają komputery, które analizują przebieg procesu technologicznego i generują sygnały sterujące, które zapewniają najbardziej optymalny tryb działania.
Czasami dokonuje się klasyfikacji systemów automatycznego sterowania według rodzaju zastosowanej aparatury... Istnieją więc układy przekaźnikowo-stycznikowe, elektryczne, magnetyczne, półprzewodnikowe. Najważniejszą dodatkową funkcją sterowania jest zabezpieczenie napędu elektrycznego.
Układom automatycznej regulacji stawiane są następujące podstawowe wymagania: zapewnienie trybów pracy niezbędnych do realizacji procesu technologicznego przez maszynę lub mechanizm, prostota układu sterowania, niezawodność układu sterowania, ekonomiczność układu sterowania, określona przez koszt sprzętu, koszty energii, a także niezawodność, elastyczność i łatwość zarządzania, łatwość instalacji, obsługi i naprawy systemów sterowania...
W razie potrzeby nakładane są dodatkowe wymagania: bezpieczeństwo wybuchowe, iskrobezpieczeństwo, bezgłośność, odporność na wibracje, znaczne przyspieszenia itp.