Тема 7.9. Схема управления электроприводом главного движения продольно-строгального станка по системе ТУВ-ДПТ.

Схема (рис.58) предназначена для автоматического регулирования скорости вращения приводного двигателя стола, а также автоматического ограничения тока двигателя в режиме пуска, торможения и реверса.

В автоматическом режиме работа станка осуществляется в функции пути, то есть в функции передвижения стола относительно путевых выключателей ПХВ (ход вперед) и ПХН (ход назад), которые устанавливаются на станине станка (рис.56).

Для ЭП по системе Г-Д используются также путевые выключатели скорости ПС1 и ПС2 (для системы ТУВ-ДПТ не применяются).

Для нормальной работы САР предварительно, в зависимости от длины детали, на столе в нужных положениях расставляются специальные упоры а и б, которые во время движения стола будет воздействовать на путевые выключатели, установленные на станине: упор а – на ПХН, упор б – на ПХВ.

Предположим, что стол станка передвигается в направлении рабочего хода и на пониженной скорости резец входит в изделие (точка А), а затем упором б переключается ПХВ и его контакт 1 размыкается, а контакт 2 замыкается (точка Б). По этому сигналу угловая скорость двигателя возрастает до заданного значения и происходит снятие стружки резцом по всей длине детали (точка Б - В). Перед окончанием рабочего хода упор а переключает ПХН, его контакт 1 размыкается, а контакт 2 замыкается. Скорость стола перед выходом резца из изделия снижается до значения (точка В - точка Г). После выхода резца из детали происходит реверс двигателя с прямого хода на обратный (точка Г -точка Д), а затем и его разгон в обратном направлении до скорости (точка Д - точка Д¹).

В начале обратного хода упор а воздействует на ПХН, возвращая его контакты в прежнее положение (1 – замкнут, 2 – разомкнут). При этом стол на скорости быстро возвращается в исходное положение (точка Д¹ - точка Е). В конце обратного хода упор б воздействует на ПХВ, возвращая его контакты в прежнее положение. Скорость двигателя при этом снижается (точка Е - точка Ж). Происходит реверс двигателя (точка Ж - точка А) и цикл работы станка повторяется.

Для лучшего понимания схемы на рис. 58 рассмотрим упрощенную схему на рис. 57.

Питание тиристорного управляемого выпрямителя (ТУВ), состоящего из двух групп тиристоров (ТВВ – ход стола вперед, ТВН - ход стола назад), осуществляется через токоограничивающий реактор ТОР и автоматический выключатель QF. Выходное напряжение ТУВ через уравнительные дроссели УД и автоматический выключатель QF2, а также сглаживающий дроссель СД, подается на обмотку якоря двигателя М, с валом двигателя механически связан датчик скорости BR (тахогенератор), а в цепь обмотки якоря двигателя включается чувствительный элемент датчика тока ДТ – шунт .

Узел управления пуском, торможением и реверсом двигателя выполнен на линейном контакторе KЛ и контакторах реверса КН и КВ. KЛ получает питание при нажатии кнопки «Пуск», а КН и КВ – при коммутации контактов конечных выключателей ПХВ и ПХН (релейно-контакторная часть схемы не рассматривается – Зимин, стр.294).

Узел задания скорости стола получает питание от источника стабилизированного напряжения и выполнен на двух переменных резисторах:

а) Переменный резистор , с верхнего ползунка которого снимается напряжение задания по скорости рабочего хода , а с левого нижнего ползунка - напряжение задания по скорости обратного хода (толчковой режим работы не рассматривается).

б) Переменный резистор устанавливает пониженную скорость при входе и выходе резца из изделия и .

Реверс стола осуществляется путем изменения полярности напряжения задания переключением контактов контакторов КН (назад) и КВ (вперед).

Сигнал задания по скорости подается на вход регулятора скорости РС через резистор . В эту же точку через резистор подается напряжение обратной связи по скорости , которое снимается с тахогенератора BR. В результате на входе регулятора действует сигнал

Напряжением задания по току двигателя является выходной сигнал регулятора скорости, поступающий на вход РТ через резистор . Кроме этого на вход РТ через резистор поступает сигнал обратной связи по току . Он снимается с шунта и усиливается датчиком тока ДТ (операционный усилитель постоянного тока). Поэтому на входе регулятора РТ присутствует сигнал

.

Регуляторы РС и РТ построены на базе операционных усилителей с местной отрицательной обратной связью на элементах и + , поэтому РС представляет собой пропорциональный регулятор (П-регулятор), а РТ – пропорционально-интегральным регулятором (ПИ-регулятор).

Выходное напряжение РС пропорционально входному, а выходное напряжение РТ имеет две составляющие: одна из которых пропорционально входному сигналу, а вторая – интегралу по времени входного сигнала. Данная САР является системой подчиненного регулирования, т.к. выходной сигнал РС является заданием для РТ.

Работа контура регулирования тока двигателя.

При пуске двигателя на холостом ходу скорость вращения двигателя и тахогенератора мала, а значит напряжение обратной связи по скорости минимально, поэтому , а значит . Это напряжение превышает напряжение пробоя одного из стабилитронов VD1 или VD2. В зависимости от полярности пробивается один из двух стабилитронов, что вызывает возникновение перемычки между входом и выходом регулятора скорости РС. При этом контур регулирования скорости отключен на момент разгона двигателя, а значит

Через шунт течет большой пусковой ток, а значит напряжение обратной связи по току максимально, следовательно, сигнал на входе регулятора тока мал:

.

Усилившись в регуляторе тока этот относительно небольшой сигнал подается в качестве на один из СИФУ, в зависимости от полярности этого сигнала. Поскольку также невелико, то угол на выходе СИФУ увеличивается, а выходное напряжение выпрямителя уменьшается. Это вызывает ограничение пускового тока двигателя: .

При торможении и реверсе двигателя, также возникают большие токи, аналогичные пусковым, в этом случае регулятор тока также ограничивает их (см. выше).

Работа контура регулирования скорости двигателя.

По мере разгона двигателя уменьшается, а увеличивается, поэтому напряжение на входе регулятора скорости уменьшается: . Как только становится меньше напряжения пробоя стабилитрона (, пробой в стабилитроне прекращается и перемычка между входом и выходом РС исчезает. С этого момента вступает в действие контур регулирования скорости.

Предположим, что стол станка передвигается в направлении рабочего хода и на пониженной скорости резец входит в изделие. Релейная часть схемы подключает на вход РС ползунок резистора . При этом СИФУ-В вырабатывает угол , при котором ТВВ обеспечивает выходное напряжение , соответствующее скорости .

При входе резца в изделие переключается ПХВ, по этому сигналу угловая скорость двигателя возрастает до заданного значения Момент сопротивления на валу двигателя резко увеличится, а значит его скорость стремится резко уменьшиться (в первый момент времени), а значит и также резко уменьшится, следовательно напряжение на входе регулятора скорости резко увеличивается: . Последовательно усилившись в РС и РТ этот большой сигнал в качестве поступает на СИФУ-В, угол . Этот процесс будет проходить до тех пор, пока скорость двигателя вновь не станет при этом САР приходит в равновесие, и на скорости резец снимает стружку по всей длине изделия.

При выходе резца за пределы изделия нагрузка резко уменьшается, а скорость резко увеличивается. увеличивается, а уменьшается.

После этого путевой выключатель ПХВ отключает контакты КВ и включает контакты КН. Это приводит к смене полярности напряжения задания также меняет полярность, теперь вступает в работу СИФУ-Н и ТВН. Происходит торможение двигателя противовключением, его скорость уменьшается до нуля, и начинает разгон в обратном направлении. При этом релейная часть схемы отключает верхний ползунок (напряжение задания рабочего хода) и подключает нижний ползунок (напряжение задания обратного хода) резко увеличивается, а скорость двигателя также увеличивается, и стол на повышенной скорости возвращается в исходное положение. По окончании обратного хода срабатывает путевой выключатель ПХВ, по этой команде релейная часть схемы вновь подключает на вход РС ползунок резистора и скорость стола уменьшается до значения Цикл работы станка повторяется.

Для остановки стола (при ходе вперед) кнопкой «Стоп» отключается контактор КВ, при этом становится равным нулю, а напряжение на входе РС приобретает отрицательный знак: (двигатель по инерции продолжает вращаться, а значит тахогенератор BR вырабатывает ). Напряжение управления приобретает отрицательное значение, на короткое время включаются СИФУ-Н и ТВН, происходит торможение противовключением до момента, когда , при этом двигатель остановится, т.к. .

При увеличении тока двигателя до значения большего, чем уставка датчика максимального тока ДТМ, срабатывает блок защиты Б3, отключая силовую часть схемы от сети с помощью независимого расцепителя автоматического выключателя QF1.