Автоматизація електромеханічних систем в будіндустрії ЕСАс

Робоча програма навчальної дисципліни

Тема 1. Загальні особливості електромеханічних систем автоматичного керування  та електроприводів

1.     Електромеханічні системи автоматизації

    2. Електропривод як складова електромеханічної системи автоматичного керування

     3. Види електромеханічних систем автоматичного керування та електроприводів

    4. Методичні питання вивчення та особливості термінології електромеханічних систем автоматичного керування й електропривода

Розрахунок та вибір потужності двигунів

Тема 2. Регулятори

1. Визначення і класифікація регуляторів

2. Пропорційні регулятори

3. Пропорційно-інтегральні регулятори

4. Пропорційно-інтегрально-диференцІйні регулятори

5. Позиційні регулятори

6. Імпульсні регулятори

Лаб. робота №2

Тема 3. Контрольно-вимірювальні засоби АТК

1. Загальна інформація про датчики

2. Датчики електромагнітних змінних електроприводу

2.1. Датчики струму

2.2. Датчики потоку

2.3. Датчики напруги

2.4. Датчики ЕРС двигуна постійного струму

3. Датчики механічних змінних електроприводу

3.1. Датчики швидкості

3.2. Датчики лінійних і кутових переміщень

4. Датчики технологічних параметрів

4.1. Датчики сили (натягу), тиску, маси

4.2. Датчики лінійних розмірів

4.3. Датчики витрати

4.4. Датчики рівня

4.5. Датчики температури

5. Комутаційна і захисна аппаратура

5.1. Електромагнітні контактори

5.2. Електромагнітні пускачі

5.3. Реле

5.4. Автоматичні вимикачі

5.5. Вимикачі (рубильники) і перемикачі для силових ланцюгів

5.6. Кнопки і перемикачі управління

5.7. Запобіжники

Тема 4. Узгоджувальні елементи

1. Цифрові вимірювачі неелектричних величин

2. Емітерний повторювач

3. Фазовий детектор 

4. Аналого-цифрові перетворювачі

4.1. Характеристика і вимоги до АЦП

4.2. Класифікація АЦП

4.3. Найбільш поширені типи АЦП

4.4. Інтегруючі АЦП

4.5. Багатоканальні АЦП

4.6. Структурні методи покращення характеристик АЦП

5. Цифро-аналогові перетворювачі

5.1. Характеристика і вимоги до ЦАП

5.2. Основні типи електронних ЦАП

5.2.1. Широтно-імпульсний модулятор 

5.2.2. ЦАП передискретизації

5.2.3. ЦАП зважування

5.2.4. Сегментний ЦАП

5.2.5. Гібридні ЦАП

Тема 5. Задавальні елементи

1. Визначення

2. Контролери і командо
контролери
3. Сельсини
4. Енкодери
5. Потенціометричний задавач
6. Задавач інтенсивності

Тема 6. Класифікація систем керування електроприводом

1. Електромеханічні системи автоматизації

2. Основні поняття і терміни систем автоматичного керування електроприводом

3. Електропривод як складова електромеханічної системи автоматичного керування

4. Види електромеханічних систем керування та електроприводів

Тема 7. Розімкнені системи керування

1. Визначення і класифікація розімкнених систем

2. Основні групи розімкнених систем

3. Типові вузли схем керування 

3.1. Керування пуском і динамічним гальмуванням у функції часу

3.2. Керування пуском у функції струму

3.3. Керування у функції швидкості або ЕРС двигуна

3.4. Керування електроприводом у функції шляху переміщення або кута повороту

3.5. Керування збудженням при втягуванні синхронного двигуна в синхронізм

Тема 8. Типові розімкнені схеми керування пуско-гальмівними режимами електроприводів з двигунами постійного струму

1. Схема керування пуском ДПС гальмуванням у функції ЕРС двигуна

2. Схема керування пуском ДПС у функції часу з противмиканням і динамічним гальмуванням у функції ЕРС двигуна

3. Схема керування пуском ДПС з послідовним збудженням у функції струму і динамічним гальмуванням у функції ЕРС двигуна

Тема 9. Типові релейно-контакторні схеми керування пускогальмівними режимами електроприводів з двигунами змінного струму

Тема 10. Замкнені системи стабілізації вихідних координат електроприводів

Електропривід ТП-Д, керований двоконтурною СПР. Формування статичних СПР. Розрахунок контурів струму і швидкості. Одноразово інтегрувальна система. Визначення параметрів регуляторів. Статична точність і діапазон регулювання. Формування пуско-гальмівних характеристик. Задавачі інтенсивності. Двоконтурні астатичні СПР. Вибір типу і розрахунок параметрів регуляторів за умови «симетричного оптимуму». Динамічні і статичні характеристики. Системи двозонного регулювання координат системи електропривода ТП-Д. Розрахунок параметрів і вибір типу регуляторів струму збудження і ЕРС. Системи з зовнішнім зворотним зв’язком за напругою двигуна. Статичні і динамічні характеристики. Системи з регулюванням швидкості в другій зоні. Призначення контурів регулювання. Характеристики. Системи, які забезпечують реверс швидкості реверсом струму збудження двигуна. Статичні і динамічні характеристики. Зона неперервності і шляхи зменшення цієї зони. Підпорядковане регулювання координат електропривода за системою Г-Д з тиристорними збудниками електричних машин. Вибір кількості контурів регулювання. Розрахунок параметрів регуляторів. Використання зовнішніх зворотних зв’язків за напругою. Системи з паралельним регулюванням координат. Вибір типу регуляторів і розрахунок їх параметрів. Статичні і динамічні характеристики. Системи електроприводів з широтно-імпульсними перетворювачами. (ШІП). Застосування зворотних зв’язків за вихідними координатами і принципами побудови ШІП-ДПС. Динамічні і статичні характеристики. Комбіновані системи стабілізації вихідних координат.

Тема 11. Замкнені системи стабілізації з двигунами постійного струму

Електропривід ТП-Д, керований
двоконтурною СПР. Формування статичних СПР. Розрахунок контурів струму і
швидкості. Одноразово інтегрувальна система. Визначення параметрів регуляторів.
Статична точність і діапазон регулювання. Формування пуско-гальмівних
характеристик. Задавачі інтенсивності. Двоконтурні астатичні СПР. Вибір типу і
розрахунок параметрів регуляторів за умови «симетричного оптимуму». Динамічні і
статичні характеристики. Системи двозонного регулювання координат системи
електропривода ТП-Д. Розрахунок параметрів і вибір типу регуляторів струму
збудження і ЕРС. Системи з зовнішнім зворотним зв’язком за напругою двигуна.
Статичні і динамічні характеристики. Системи з регулюванням швидкості в другій
зоні. Призначення контурів регулювання. Характеристики. Системи, які
забезпечують реверс швидкості реверсом струму збудження двигуна. Статичні і
динамічні характеристики. Зона неперервності і шляхи зменшення цієї зони.
Підпорядковане регулювання координат електропривода за системою Г-Д з
тиристорними збудниками електричних машин. Вибір кількості контурів
регулювання. Розрахунок параметрів регуляторів. Використання зовнішніх
зворотних зв’язків за напругою. Системи з паралельним регулюванням координат.
Вибір типу регуляторів і розрахунок їх параметрів. Статичні і динамічні
характеристики. Системи електроприводів з широтно-імпульсними перетворювачами.
(ШІП). Застосування зворотних зв’язків за вихідними координатами і принципами
побудови ШІП-ДПС. Динамічні і статичні характеристики. Комбіновані системи
стабілізації вихідних координат.

Лабораторна робота 6

Тема 12. Замкнені системи стабілізації вихідних координат електроприводів з двигунами змінного струму

Основні положення побудови замкнених систем змінного струму. Формування статичних і динамічних характеристик. Скалярне, частотно-струмове, векторне керування двигунами змінного струму. Векторне керування з орієнтацією за потоком ротора. Пряме керування моментом. Давачі та естіматори змінних стану машин змінного струму. Системи, які здійснюють регулювання вихідних координат асинхронних двигунів змінної напруги статора. Система ТРН-АД. Схеми, характеристики. Системи з частотним керуванням електроприводами. Електроприводи з ланкою постійного струму і без ланки постійного струму – циклоконвертори. Системи з інверторами напруги і струму (АІН, АШС). Типові схеми. Системи з широтно-імпульсною модуляцією, реалізовані на транзисторах і тиристорах. Формування механічних характеристик. Системи дискретним керуванням в коло ротора асинхронного двигуна (ШІП в роторі АД). Схеми. Механічні характеристики. Системи приводів з подвійним живленням двигунів. Машинно-вентильні і асинхронно-вентильні каскади. Схеми замкнених систем. Механічні характеристики.

Лабораторна робота 7

Тема 13. Позиційний і стежний електропривод − 2 год.

Особливості роботи. Типові схеми керування. Робота системи керування положенням у разі малих, середніх та значних переміщень. Розрахунок параметрів регуляторів. Регулятор з параболічною характеристикою. Типові вузли адаптації. Безпошукові і пошукові системи адаптації. Особливості роботи. Основні структури адаптивних електроприводів.

Принцип частотного регулювання швидкості асинхронного двигуна

Сучасний частотно-регульований електропривід широкого застосування складається з асинхронного короткозамкнутого електродвигуна, статичного перетворювача частоти (СПЧ) з ланкою постійного струму. Перетворювач частоти з постійної напруги ланки постійного струму формує напругу, змінну по частоті і амплітуді. Зміна частоти і його амплітуди напруги призводить до зміни частоти обертання магнітного поля статора і до зміни швидкості обертання валу електродвигуна. В даний час відомі такі закони частотного управління асинхронним короткозамкненим двигуном:

 скалярне управління;

 векторне управління (FOC);

 пряме керування моментом (DTC).

Скалярне керування асинхронним двигуном

Тема 15. Векторне керування асинхронними двигунами

1. Розвиток асинхронного електроприводу з векторним керуванням

2. Векторна модель асинхронного двигуна

2.1. Поняття узагальненого вектора

2.2. Основні співвідношення між струмами і потокозчеплення АД

2.3. Індуктивність складової нульової послідовності

2.4. Рівняння статора і ротора в векторній формі

Векторне керування

Тема 16. Питання енергозбереження в автоматизованих електромеханічних системах

 1. Загальні положення

2. Енергозбереження в EMC із некерованими електроприводами

3. Електромеханічні перетворювачі

4. Енергозбереження в EMC із керованими електродвигунами

5. Енергозбереження системи ЕП з асинхронними двигунами, керованими за напругою статора

6. Енергозберігаюча екстремальна система при частотному керуванні електродвигуном

7. Енергозбереження В ЕМСА при  врахуванні зміни ККД об′єкта автоматизації

8. Насосні  установки

8.1. Системи автоматизації насосних установок

8.2. Споживання енергії насосними установками

9. Деякі особливості побудови енергозберігаючих екстремальних ЕМСАК