Електрозадвижване обзор

## 1.Увод

**Определение**

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**

* -Електрически двигател
* -Силов електронен преобразувател
* -Управляващо устройство

Съвкупността от управляващите устройства и обекта на управлението в електрозадвижванията се нарича система за управление на електрозадвижванията.СУЕЗ.

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***)

* Защита от претоварване, къси съединения и др.
* Блокировки
* Сигнализация
* пренос на данни (аналогови или цифрови)

**функционална схема на СУЕЗ-управление**

*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
* *Момен*т- 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.

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

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**

* системи с позициониране
* системи със следящо управление

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.

## 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*

* *четириквадрантни*

 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.

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**

* С активен ратор от постоянен магнит
* С реактивен ротор от мека стомана
* параметричен

**Предимства на стъпковите двигатели**

* 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.