Разработка автоматизированной системы управления многоступенчатых, регенеративных прогревателей питательной воды
1 ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМЫ
ДПТ в настоящее время основной тип двигателя, используемый в автоматизированных системах управления. Обмотки этой машины, образующие цепь якоря и возбуждения, получают питание от источника постоянного тока. Необходимым условием непрерывного процесса электромеханического преобразования является протекание по части обмотки машины переменного тока. Выполнение этого условия в МПТ обеспечивается работой коллектора, коммутирующего постоянный ток, поступающего в якорную цепь со стороны источника питания, равной частоте вращения ротора.
Принципиальная схема МПТ имеет следующий вид:
Рисунок 1
Двигатель постоянного тока состоит из двух частей: неподвижной - статора, на котором размещается индуктор с обмоткой возбуждения, и якоря с якорной обмоткой, напряжение на которую подводится через контроллер. Якорь ДПТ имеет момент инерции JД. Присоединяемые к якорю рабочие органы машины с моментом инерции JР увеличивают суммарный момент
Механическая часть схемы:
Рисунок 2
Тогда эквивалентная схема выглядит так:
Рисунок 3
инерции на валу якоря ДПТ: J= JД+ JР. Со стороны рабочей машины на якорь действует момент сопротивления МС.
Подаваемое на обмотку возбуждения постоянное напряжение обеспечивает создание магнитного потока Ф. В результате взаимодействия тока якоря, возникающего в результате подключения к цепи якоря источника постоянного напряжения, и этого магнитного потока на валу двигателя образуется двигательный момент М. Под разностью моментов М-МС якорь ДПТ вращается с угловой скоростью щ. При вращении якоря в магнитном поле, создаваемом обмоткой возбуждения, в цепи якоря наводится электродвижущая сила, уравновешивающая прикладываемое к нему напряжение.
Обмотки якоря и возбуждения намотаны медным проводом и обладают активными сопротивлениями и индуктивностями.
Энергетическая диаграмма ДПТ:
Рисунок 4
Электрическая машина постоянного тока, работающая в двигательном режиме, преобразует электрическую энергию Р1, потребляемую от источника постоянного напряжения, в механическую на валу двигателя Р2. При этом часть мощности Р1 идет на возбуждение, а часть теряется в виде электрических потерь в цепи якоря. Оставшаяся мощность составляет электромагнитную мощность якоря, которая преобразуется в механическую мощность. Потери магнитные, добавочные и механические покрываются за счет механической мощности. Оставшаяся часть мощности представляет полезную механическую мощность, которая обычно указывается в справочниках.
Непосредственный преобразователь электрической энергии - статическая система с полупроводниковыми переключающими устройствами, преобразующая параметры электрической энергии (количество фаз, частоту, амплитудное и действующее значение напряжения, фазовый сдвиг) путем формирования выходного напряжения каждой фазы непосредственно из отдельных участков входного напряжения без промежуточного преобразования параметров электрической энергии.
Непосредственный преобразователь электрической энергии как объект управления в соответствии с предлагаемым подходом представляет собой дискретную нелинейную систему, выходными координатами которой являются величина, фаза, частота и форма выходного напряжения, входного и выходного тока, возмущающие воздействия - изменения параметров входного напряжения, управляющие воздействия - системы двух переключающих функций: амплитуды и фазы.
Все функции по управлению в ВЭМС можно разделить на две группы:
· управление по отработке НПЭ внешних управляющих воздействий;
· управление преобразованием электрической энергии.
Вентильный преобразователь независимо от принципа управления и выполняемых функций обеспечивает управление ТО путем воздействия на процесс преобразования параметром электрической энергии. Для удовлетворения всех требований при организации управления процессом преобразования энергии в электромеханических системах вентильные преобразователи должны обеспечивать с помощью управляющих воздействий управление формой, амплитудой, частотой и фазой напряжений на выходе силового блока преобразователя электрической энергии.
Такие воздействия в соответствии с предлагаемым подходом и ММ НПЭ могут быть обеспечены по двум каналам путем задания переключающих функций.
В основе рассмотренного ВП положена тиристорная шестипуьсная мостовая схема.
Принципиальная схема системы ВП-МПТ имеет следующий вид:
Рисунок 5
Здесь СУ - система управления, Р - регулятор, ЗУ - задающее устройство.