Описание принципиальной электрической схемы управления электромеханической системой

В схеме реверсивного тиристорного электропривода используется 11 интегральных микросхем. Схема силовой части содержит силовой трансформатор и два блока тиристоров, собранных по трехфазной мостовой схеме. Электродвигатель постоянного тока питается от блока тиристорного преобразователя ТП1. Для осуществления реверса используется второй блок ТП2. Для управления углом зажигания тиристоров имеется два блока систем импульсно-фазового управления СИФУ1, СИФУ2, формирующих требуемый угол открытия . На блок регулирования подается разность напряжений задатчика скорости и тахогенератора. В цепи которых предусмотрены корректирующие звенья, служащие для улучшения формы переходных процессов привода.

На вход УП поступает два напряжения, разность которых подается через резисторы R53 и R54 на вход первого операционного усилителя А11. Вход усилителя шунтирован защитными диодами V76 и V77. Цепи W(p)крс и W(p)крт служат для коррекции системы регулирования.

Операционные усилители питаются от блока питания через цепи двойной стабилизации питающего напряжения. УП содержит цепь упреждающего токоограничения, состоящую из резисторов R55, R56 и диодов V70… V75. резисторы R55 и R56 образуют делитель напряжения тахогенератора. К диодам V70… V75 приложено выходное напряжение усилителя А10 и напряжение, идущее от тахогенератора G. При пуске и торможении двигателя разность приложенных напряжений превышает пороговое напряжение диодов. Одна из ветвей диодов открывается, шунтируя вход СИФУ. Силовые тиристоры прикрываются, уменьшая ток нагрузки.

Диоды V68, V69 и делители напряжения, образованные резисторами R40, R41, R59, R62, предназначены для ограничения выходного усилителя А10 до величины, допускающей смещение управляющего импульса не более чем на 60⁰. если выходное напряжение превышает норму, то диод V68 или V69 открывается, шунтируя выход усилителя А10.

ТП представляет собой тиристоры V32, V36, V40, V44, V48, V52, собранные по трехфазной мостовой схеме. Тиристоры отпираются импульсами положительной полярности, подаваемыми на управляющие электроды с вторичных обмоток импульсных трансформаторов Т2… Т7. первичные обмотки трансформаторов питаются от СИФУ. Вентили V34… V54 предназначены для защиты электродов тиристоров от отрицательных импульсов. Конденсаторы С7… С12 шунтируют входы тиристоров по высокочастотным составляющим помех.

СИФУ работает по вертикальному принципу сравнения управляющего напряжения постоянного тока и развертывающего синусоидального напряжения. СИФУ состоит из трех идентичных каналов, каждый из которых формирует импульсы управления тиристорами.

Канал управления состоит из узла суммирования, нуль-органа на операционном усилителе А2, инвертора А1 и усилителя мощности D1. На вход каждого канала подаются из блока питания развертывающие синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе на 120⁰ относительно друг друга. Их амплитуда регулируется переменными резисторами R19, R29, R39. Цепи R16, C15, C16 являются частью фазосдвигающей и помехозащищающей цепи. Они предназначены для установки начального угла управления тиристорами.

На входах операционных усилителей А2, А4, А6 происходит суммирование синусоид с постоянной составляющей, получаемой с выхода УП. Работа каналов идентична: суммарный сигнал, состоящий из напряжения синусоиды и напряжения постоянной составляющей, с выхода УП подается на вход А2. В зависимости от величины и знака постоянной составляющей исходного сигнала А2 будет отпираться положительной и отрицательной полуволной напряжения, и на его выходе ширина прямоугольного импульса будет изменяться.

Через диоды V58… V63 замыканием выключателя S1 может быть подано запирающее напряжение для отключения привода. Чтобы получить достаточную крутизну переднего фронта импульсов, резистор R12 охватывает усилитель А2 положительной обратной связью. Обмотка возбуждения двигателя питается от выпрямителя, образованного диодами V22, V23, обратным диодом V24 и резистором R8. О правильности чередования фаз питающей сети сигнализирует лампа Н.

Схема привода представляет собой автоматическую замкнутую систему регулирования частоты вращения с отрицательной обратной связью по частоте вращения двигателя. Система, снабженная корректирующим устройством, создает необходимую жесткость механических характеристик двигателя во всем диапазоне частот вращения и обеспечивает устойчивость и требуемое качество переходных процессов.

Заключение

В результате проектирования была разработана система управления приводом руки манипулятора робота. Для данной электромеханической системы выбран электродвигатель постоянного тока и одноступенчатый цилиндрический редуктор, обеспечив требуемую скорость и момент на выходе исполнительного механизма. По заданию был спроектирован тиристорный преобразователь и к нему рассчитана схема управления. Данная система также была проанализирована со стороны динамических показателей. Рассмотрены контуры тока и скорости, что сделало систему авторегулируемой по току и по скорости. При замыкании системы обратными связями переходной процесс отрегулирован так, чтобы обеспечивать в системе допустимое значение перерегулирования и удовлетворительное время переходного процесса.