XX съезд КПСС поставил задачу—широко развивать электрификацию, комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов. В связи с этим на первый план выдвигается автоматическое управление промышленными электроприводами, приводящими в движение абсолютное большинство машин и устройств. Высшая школа призвана готовить инженерные кадры, могущие создавать и эксплуатировать современные системы автоматического управления электроприводами.
Настоящая книга по автоматическому управлению электроприводами является учебным пособием для студентов энергетических, электротехнических и политехнических вузов, специализирующихся в области электрификации и автоматизации промышленных предприятий. Книга полезна также для инженеров, работающих на эксплуатации, монтаже и проектировании устройств автоматического управления промышленными электроприводами.
При написании книги автор использовал как личный опыт работы в промышленности и высшей школе, так и отечественную и зарубежную литературу. Были учтены также многочисленные пожелания специалистов, в том числе присланные автору в отзывах на изданные раньше конспекты его лекций,
Автор считает своим долгом выразить искреннюю признательность коллективу кафедры электрооборудования промышленных предприятий Московского ордена Ленина энергетического института за помощь, оказанную при написании И Обсуждении ОУКОПИГ.И КНИГИ R тот иттгчто л^^А
М. Г. Чиликину и проф. А. Т. Головану за ценные советы и указания; канд. техн. наук В. А. Елисееву за помощь в расчете примера, ст. инженерам В. К. Шишкину и Л. А. Садовскому за подбор материала к § 15-8.
' Автор выражает благодарность доц. В. П. Бычкову за труд, вложенный им при редактировании книги, а также проф. А. В. Башарину, доцентам Г. П. Хализеву и Г. М. Каспржаку за труд по рецензированию рукописи
книги.
Замечания и пожелания по книге просьба направлять по адресу: Москва, Ж-П4, Шлюзовая набережная, д. Ю,
Госэнергоиздат.
Автор
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие .......................... 3
Введение............................ 11
Глава первая. Функции, выполняемые устройствами автоматического управления................. 17
1-1. Постановка задачи.................. 17
1-2. Шесть основны'х функций, выполняемых устройствами
автоматического управления ............. 18
1-3. Второстепенные функции, выполняемые устройствами
автоматического управления ............. 23
Глава вторая. Основные элементы устройств (систем) автоматического управления................. 24
2-1. Общие замечания................... 24
v 2-2. Постановка задачи расчета сопротивлений по перегреву ........................ 29
2-3. Ход расчета и выбора сопротивления по перегреву . . 31 2-4. Вывод расчетной формулы для тока, эквивалентного
по перегреву в перемежающемся режиме...... 34
2-5. Вывод расчетных формул для тока, эквивалентного по перегреву для повторно-кратковременного, кратковременного и длительного режимов работы сопротивления г~>...................... 35
Глава третья. Способы начертания схем автоматического
управления...... . .............. 41
• ': 3-1. Изображения электрических машин, аппаратов, приборов и их элементов................ 41
v 3-2. Начертание схем автоматического управления. Элементные (развернутые или принципиальные) и монтажные схемы...................... 42
ч" 3-3. Примеры элементной и монтажной схем автоматического управления. Порядок изложения работы схем . 44
Глава четвертая. Основные требования, предъявляемые
к системам автоматического управления ........ 46
'J 4-1. Простота управления................ 46
4-2. Надежность управления . ,............. 47
4-3. Гибкость системы и удобство управления ..... 48
4-4. Контроль исправности системы и удобство нахождения повреждений.................. 50
4-5. Четкость действия системы при нормальных и аварийных режимах работы.......... 51
. 4-6. Правильное применение машин, аппаратуры, приборов и устройств автоматики „...., ...... 52
4-7. Удобство монтажа, эксплуатации и ремонта систем
автоматического управления и регулирования .... 53
4-8. Минимальные габаритные размеры, минимальная площадь, необходимая для обслуживания, и минимальная стоимость • ............. 55
4-9. Общие вопросы разработки релеГшо-контактных схем, удовлетворяю цих требованиям простоты, надежности и минимальных габаритных размеров...... 56
4-10. Пример состаления релейно-контактной схемы ... 58
Глава пятая. Принципы управления пуском, торможением
и реверсом электродвигателей.............. 59
5-1. Общие положения.................. 59
5-2. Управление по принципу времени ..-..-.... 61
5-3. Управление по принципу скорости.......... 70
5-4. Управление по принципу тока и пути . . •..... 79
5-5. Автоматическое реверсирование электродвигателей . . 83 5-6. Сравнительные показатели систем автоматического
управления, выполненных по принципам t, п и / . . 85
Глава шестая. Схемы автоматического управления асинхронными двигателями.................. 88
6-1. Схемы пуска и реверса короткозамкнутых двигателей
с магнитными пускателями............ • • • 88
6-2. Схемы автоматического пуска короткозамкнутых двигателей с ограничением пусковых токов и моментов . 91
6-3. Схемы пуска, торможения и реверса короткозамкнутых двигателей...................< 97
6-4. Схемы управления многоскоростными''двигателями . . 104
6-5. Схемы соединения пусковых сопротивлений для асинхронных двигателей с контактными кольцами .... 106
6-6. Схемы управления асинхронными двигателями с контактными кольцами.................108
Глава седьмая. Схемы автоматического управления синхронными двигателями.................115
7-1. Общие замечания..................115
7-2 Схемы автоматического управления пуском синхронных двигателей низкого напряжения.........122
7-3. Схема прямого пуска синхронного двигателя высокого
напряжения.....................126
7-4. Схема реакторного пуска синхронного двигателя высокого напряжения..................130
Глава восьмая. Схемы автоматического управления двигателями постоянного тока...............134
8-1. Общие замечания......,............134
8-2. Схемы управления двигателями постоянного тока малой мощности....................135
8-3. Схемы соединения пусковых сопротивлений для двигателей средней и большой мощности........139
8-4. Схема автоматического управления двигателем независимого возбуждения средней мощности......141
$-5. Схема автоматического управления двигателем смешанного возбуждения................145
8-6. Схема автоматического управления системой генератор— двигатель.............•.....147
О .
Глава девятая. Некоторые вопросы теории и работы замкнутых систем автоматического управления..... i5o
- 9-1. Основные определения . . .............. 150
9-2. Типовые динамические звенья САР.......... 154
9-3. Измерительные элементы и преобразователи..... 166
9-4. Усилители...................... \jj
9-5. Двигатели........................ 198
9-6. Краткая методика составления дифференциальных уравнений, передаточных функций и построения переходных процессов линейных САР.......... 203
9-7. Устойчивость САР.................. 209
Глава десятая. Системы автоматического регулирования,
включающие электромашинные усилители (ЭМУ). . . . 218
10-1. Общие сведения по ЭМУ..............218
v 10-2. Общие положения по расчету статических характеристик двигателя независимого возбуждения, работающего в САР, обеспечивающей поддержание заданной скорости . . ,-Л..............219
10-3. Статика САР с жесткой отрицательной обратной
связью по скорости................220
'•- 10-4. Статика САР с жесткой положительной обратной
связью по току.................224
• 10-5. Распространение уравнений скоростных характери-
стик на ряд САР и соображения о выборе коэффициентов усиления и обратных связей ........ 226
10-6. Оценка изложенной методики расчета статических
характеристик........•.........227
10-7. Составление дифференциальных уравнений и передаточных функций для САР с отрицательной обратной связью по скорости . •..............232
10-8. Составление упрощенных дифференциальных уравнений и передаточных функций САР с различными обратными связями............... 240
10-9. Корректирующие цепи САР, содержащих машинные
усилители........ . .......244
v 10-10. Исследование на устойчивость и построение переходного процесса САР методами операционного
исчисления...................249
'- 10-11. Пример расчета статической характеристики двигателя САР и построения переходного процесса частотным методом........."........253
Глава одиннадцатая. Системы автоматического поддержания скорости вращения двигателя, включающие дроссели и магнитные усилители ..............260
11-1. Общие вопросы........-...........260
11-2. Системы, содержащие асинхронные двигатели с колебательными контурами в роторе.........262
Н-3. Технические данные выпускаемых магнитных усилителей.......................2<зд
11-4. Расчет характеристик магнитных усилителей. . . . 270
11-5. Внешние и внутренние токовые" обратные связи
магнитных усилителей .............. 279
П-6. Переходные режимы магнитного усилителя, рябо-
тающего на активную и индуктивную нагрузки в цепи выпрямленного тока.............283
11-7. Магнитный усилитель, работающий через полупроводниковый выпрямитель на якорь двигателя постоянного тока (рис. 11-13,а)..............288
11-8. Схемы соединения двухтактных магнитных усилителей.......................293
11-9. Выбор принципиальной схемы САР с двигателем постоянного тока для обеспечения максимальной жесткости статических скоростных характеристик 298 11-10. Построение статических характеристик САР с асинхронным двигателем на выходе и двумя каскадами
магнитных усилителей . . ,\............301
11-11. Соображения по расчету переходных процессов
в САР с магнитными усилителями.........307
глава двенадцатая. Системы автоматического поддержания скорости вращения двигателя, включающие электронно-ионные устройства....................308
12-1. Общие вопросы................... 308
12-2. Краткие сведения по электронным лампам, тиратронам и ртутным выпрямителям, имеющим наибольшее применение в установках автоматического управления ......•..................310
12-3. Германиевые диоды и триоды............312
12-4. Выбор и расчет схемы усилительного каскада на
полупроводниковом триоде..............320
12-5. Электронно-ионные системы малой мощности с двигателями независимого возбуждения........331
12-6. Вывод дифференциального уравнения тока двигателя, работающего в режиме прерывистых токов . . 335
12-7. Расчет индуктивного мостового фазорегулятора . . 337
12-8. Современные схемы электропривода с ртутными
выпрямителями (РВ)................341
12-9. Работа ртутных выпрямителей на активно-индуктивную нагрузку..................347
12-10. Работа ртутных выпрямителей на якорь двигателя
независимого возбуждения ..........350
12-11. САР с управляемыми ртутными выпрямителями и двигателем независимого возбуждения большой мощности .................354
12-12. Расчет статических характеристик двигателя, питаемого от ртутного выпрямителя ......... 359
Глава тринадцатая. Следящие электроприводы......363
13-1. Общие замечания ...............363
13-2. Элементарная теория следящего электропривода с
пропорциональным регулированием . .... 364
13-3. Элементарная теория следящего электропривода с обратными связями по первой и второй производным от выходного угла, регулированием, пропорциональным ошибке, ее производной и интегралу......370
13-4. Основные показатели, характеризующие работу следящих электроприводов. Уравнения следящих электроприводов ,.....,............ 378
8
13-5. Амплитудная и фазовая логарифмические частотные
характеристики разомкнутой системы .... 381
13-6. Элементы синтеза корректирующих цепей следящих
систем........... . . •......... 387
13-7. Следящие электроприводы релейного действия . . . 403
Глава четырнадцатая. Способы учета нелинейностей . . . 408
- 14-1. Типовые нелинейности...............,. 408
14-2. Метод гармонического баланса..........'. 410
14-3. Метод, основанный на теореме запаздывания операционного исчисления................ 425
14-4. Метод фазовой плоскости.............. 432
14-5. Метод фазовых семейств.............. 440
Глава пятнадцатая. Программные системы автоматического
управления электроприводами.............. 449
15-1. Область применения и основные устройства систем
программного управления .............. 449
15-2. Простейшие устройства программного управления . . 453
15-3. Устройства задания программы. Система программного управления, работающая по чертежу....... 457
15-4. Принципы построения электронных вычислительных
устройств непрерывного действия.......... 462
15-5. Принципы построения электронных вычислительных
устройств дискретного действия .......... 466
15-6. Примеры программного управления металлорежущими
станками...................... 472
15-7. Программное управление станом холодной прокатки 475
15-8. Система программного управления вертикально-фрезерным станком с шаговыми двигателями...... 482
Глава шестнадцатая. Программное управление с автоматическим выберем наиболее рациональных режимов . . . 489
16-1. Общие замечания.................. 489
1о-2. Система самолетного автоштурмана......... 490
16-3. Возможность применения вычислительных устройств
(машин) в доменном производстве.......... 492
Литература.......................... 495
Приложение 1......................... 497
Приложение 2...............•......... 508
Приложение 3......................... 509
Приложение 4......................... 510
Приложение 5......................... 511
Приложение 6......................... 512
Приложение 7......................... 514
Приложение 8......................... 515
Приложение 9......................... 516
Приложение 10......................... 517
Приложение 11........................• 518
Приложение 12........•................ 518
Приложение 13.........•............... 519
Приложение 14.................. ....... 521
Приложение 15......................... 524
Приложение 16 (вклейки в конце книги)
Алфавитный указатель..................... 526
Цена: 150руб.
