книги из ГПНТБ / Рабинович, В. Б. Наладка унифицированных блоков систем автоматического регулирования электроприводов

JiiiiimiiiiiUK

'. ■ -»Oí-

з⅝99

УБСР. Рекомендованы приборы, осциллографы, испытательные схе­ мы. Даны объемы, нормы, изложен порядок испытаний элементов. Приведена схема портативного стенда для наладки блоков УБСР.

Брошюра предназначена для электриков промышленных предприя­ тий — эксплуатационников и работников лабораторий, обслуживаю­ щих автоматизированные электроприводы.

УДК 62—83—53

Cj Ленинградская организация общ. «Знание» РСФСР. ЛДНТП, 1974.

і

ВВЕДЕНИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану разви­ тия народного хозяйства СССР на 1971 — 1975 гг. предусматрива­ ется завершить создание и освоить производство полного комплек­ са унифицированных устройств с повышенными эксплуатационны­ ми показателями и высокой надежностью, входящих в государст­ венную систему промышленных приборов.

Системы автоматического управления современным электропри­

водом строятся по агрегатному принципу, т. е. на основе сравни­

тельно небольшого числа типов стандартных элементов. Одни и те же элементы служат для управления прокатными станами и экска­

ваторами, бумагоделательными машинами и станками. Из этих элементов могут быть составлены системы управления электропри­ водов постоянного и переменного тока, работающие в режимах регулирования скорости, натяжения, пути или положения. Совокуп­ ность таких элементов называется унифицированной блочной си­ стемой регуляторов (УБСР). Кроме собственно регуляторов — операционных усилителей, в систему входят датчики регулируемых параметров, источники питания, функциональные преобразователи и вычислительные устройства, разнообразные вспомогательные эле­ менты (фазочувствительные выпрямители, задатчики интенсивно­ сти, блоки связи, ограничения, реле, бесконтактных ключей и т. д.) Схемы, описания элементов УБСР и их технические данные приве­ дены в работе [ 1 ], аналогичные данные об элементах системы APX (прежнее название УБСР-Х) содержатся в работе [2]. Системы УБСР и АРХ. имея много общего в ассортименте элементов и их

схемных решениях, резко различаются по конструктивному испол­

нению. Элементы УБСР изготовлены в виде блоков, которые встав­ ляются в кассеты шкафа управления. Элементы APX выполнены в виде ячеек, которые вставляются в блок, образуя законченный функциональный узел системы, например, регулятор со всеми не­ обходимыми датчиками, потенциальными разделителями, устрой­ ствами ограничения и вспомогательными элементами. Такие блоки

вставляются в кассеты шкафа управления. Подобное конструктив­ ное исполнение является прогрессивным решением. Аналогично бу­

3

дут устроены регуляторы новых систем УБСР-А и УБСР-АИ (на

интегральных схемах), которые готовятся к серийному производст­ ву. Принципы устройства систем на основе унифицированных эле­ ментов (блоков — в системе УБСР и ячеек — в системе АРХ), ос­ новы теории их расчета и оптимизации изложены в работе (3].

В существующей литературе не нашел освещения вопрос о на­ стройке и испытаниях унифицированных элементов. Предлагаемая работа отражает опыт треста Севзапэлектромонтаж и других орга­ низаций Главэлектромонтажа Минмонтажспецстроя СССР по на­ ладке электроприводов с унифицированными блочными системами регуляторов.

Завод-изготовитель осуществляет контроль и настройку каждо­ го элемента, однако после транспортировки или длительного хра­

нения требует проверить его работоспособность и соответствие тех­ ническим данным. Такие испытания, проводимые при вводе элект­ ропривода в эксплуатацию, называются приемо-сдаточными. Если элемент не выдерживает испытания, то его подвергают повторной настройке. Испытывают и настраивают элементы также в процес­

се эксплуатации после ремонта, связанного с нарушениями в их работе.

Указанные операции выполняют электрики со средним и выс­ шим образованием, прошедшие соответствующее обучение.

ПРИБОРЫ И СТЕНДЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ И НАСТРОЙКИ ЭЛЕМЕНТОВ УБСР

Испытания и настройку элементов унифицированных блочных систем при вводе в эксплуатацию проводит специализированная

пуско-наладочная организация, а в процессе эксплуатации — соот­

ветствующая лаборатория предприятия. Такую лабораторию, целе­ сообразно создать заблаговременно с тем, чтобы приемо-сдаточ­ ные испытания также производились в ней. Это позволит избе­ жать лишних затрат на организацию временной лаборатории на строящемся объекте. Участие работников лаборатории предприя­ тия в наладке дает им возможность, своевременно приобрести опыт,

необходимый для испытаний и настройки элементов в процессе экс­ плуатации.

Лаборатория'должна иметь необходимые приборы, осциллогра­ фы, испытательные стенды, стелляжи для хранения элементов, подлежащих проверке и готовых к эксплуатации, а также распола­ гать необходимыми запасными частями для ремонта элементов.

Влажность воздуха в помещении не должна превышать 80%.

Измерительные приборы и осциллографы

В процессе испытаний или настройки следует применять изме­ рительные приборы класса 1,0 или 1,5. Вольтметры должны иметь

ВХОДНОе Сопротивление НЄ Менее 10 кОм/B. Этому УСЛОВИЮ COOT-

4

ветствуют комбинированные приборы (тестеры) типа Ц4313 и

Ц435. Они могут использоваться также для измерения токов (посто янных и переменных) и сопротивлений. Применение цифровых при­ боров с высоким входным сопротивлением (IMOm) повышает про­ изводительность труда, способствует меньшей утомляемости налад­ чиков. Рекомендуются также цифровые частотомеры типа 43-33 (взамен можно использовать стрелочный транзисторный часто­ томер типа Ф433/3). Лаборатория должна располагать также ис­ пытателями транзисторов' малой мощности типа Ф434 или Л2-1 и магазином сопротивлений типа РЗЗ.

Среди электроннолучевых лучшими являются осциллографы ти­ па Cl — 19Б и Cl—48Б. Кроме того, можно использовать любой ос­ циллограф с полосой пропускания от О Гц, имеющий калибров­ ку по амплитуде.

Испытательные стенды

Применение испытательных стендов повышает производитель­

ность труда и качество работ при массовых испытаниях и настрой­

ке элементов унифицированных блочных систем регуляторов. Стен­

ды бывают:

универсальные (для всех типов элементов) и специализирован­ ные (для отдельных типов), стационарные и переносные, серийные и изготовленные непосредственно на объекте.

На любом стенде проверка элементов производится по схемам и программам, приведенным ниже, различие заключается лишь в способах сборки испытательной схемы (коммутации). Стационар­ ный испытательный стенд может включать в себя отдельные испы­ тательные схемы для всех типов проверяемых элементов; каждо­

му элементу соответствует свой штепсельный разъем и свои орга­ ны управления, регулирования и контроля (переключатели, по­

тенциометры, реостаты, измерительные приборы и т. д.) Такие

стенды наиболее просты в обслуживании, однако имеют большие размеры и высокую стоимость.

Имеются стенды, включающие в себя набор деталей, аппаратов

и приборов, необходимых для монтажа испытательных схем. Сбор­ ка их осуществляется либо с помощью наборного поля и штеккеров

(по таблице или перфокарте), либо с помощью разъемов с заранее напаянными перемычками, устанавливаемых в гнездо, соответст­ вующее типу элемента.

Наиболее распространены стенды, испытательная схема которых собирается из таких типовых узлов, как узел задания управ­ ляющего напряжения, обеспечивающий грубое и плавное регули­ рование, изменение полярности и измерение напряжения, узел ре­ шающих цепей операционного усилителя и т. д. Кроме типовых уз­ лов в состав стенда входят дополнительные детали, аппараты и

приборы, необходимые для проверки заданного ассортимента эле­ ментов. Коммутацию осуществляют также с помощью наборного поля. C целью упрощения коммутации используют отдельные штеп-

5

сельные разъемы для всех проверяемых элементов; каждый такой разъем связан с соответствующими типовыми узлами п источни­ ками питания. Испытуемый элемент соединяют с соответствующий! разъемом стенда при помощи переходного кабеля. В качестве ис­

точника питания применяют обычно стандартные источники унифи­

цированной системы.

Заводы — изготовители УБСР необходимые испытательные стенды обычно поставляют комплектно с оборудованием для круп­

блоков УБСР, включая стенд для автоматической проверки блоков

на соответствие их параметров техническим условиям [4].

Уральским политехническим институтом им. С. Μ. Кирова сов­ местно с пуско-наладочным управлением треста Уралэлектромон-

таж предложена методика массовой проверки элементов аналого­ вых систем управления, основанная на применении контрольных сигналов прямоугольной и треугольной формы и компенсационном методе измерения.

Переменное напряжение прямоугольной формы от генератора инфранизкой частоты (ГИНЧ) используют для измерения коэффи­ циентов передачи операционных усилителей, датчиков тока, напря­

жения, настройки необходимого темпа отработки задатчиков интен­ сивности. Напряжение треугольной формы, также получаемое от ГИНЧ, используется для визуального наблюдения на экране осцил­ лографа характеристик элементов всех типов, причем синхрониза­ цию осциллографа осуществляют прямоугольным напряжением той же частоты с соответствующего выхода ГИНЧ. Компенсаци­ онный метод измерений путем сравнения характеристик проверяе­ мого и эталонного элементов позволяет выделить на шкале прибо­

ра измерительного устройства сектор допустимых отклонений па­ раметров, осуществляя таким образом быструю сортировку эле­ ментов по принципу «годен — не годен».

Для испытания и настройки аппаратуры на сравнительно не­ больших объектах в Ленинградском пуско-наладочном управлении треста Севзапэлектромонтаж разработан и внедрен портативный испытательный стенд [5], предназначенный для основных элемен­ тов УБСР и APX — операционных усилителей, датчиков тока и напряжения. Стенд включает в себя узел задания входного напря­ жения, узел решающих цепей и узел коммутации (рис. 1). Ком­ мутация производится с помощью малогабаритных переключа­ телей, подключающих испытательную схему к проверяемому эле­ менту согласно маркировке контактов его разъема. Для каждой цепи имеется два переключателя: на три положения (а, в, с) и на 11 положений (выкл., О — 9). Так, например, для подключения пи­ тания 24 В к операционному усилителю типа УПТ-4 следует поста­ вить переключатель 5П в положение «а», 5ДП — в положение 3, пе-

6

реключатели 4∏ — в положение «а», 4ДП — в положение 4. Про­

цесс перехода с одного типа элементов на другой занимает не бо­

лее одной минуты.

Рис. 1. Принципиальная упрощенная схема портативного испытательного стенда

Положения переключателей 1ДП — 7ДП и 1П — 7П для про­ верки основных блоков УБСР показаны в табл. 1.

Таблица ɪ

Переход от одной операции проверки к другой осуществляется с помощью единственного переключателя — избирателя режимов ИР, который имеет следующие положения:

I

1. Проверка диапазонов установки «нуля» УПТ-2, УПТ-3, УПТ-4 при входном сопротивлении 10 кОм.

2.То же, при сопротивлении 100 кОм.

3.Проверка максимального напряжения выхода УПТ-2, УПТ-3,

УПТ-4 при различных полярностях сигнала.

5.То же, при í/вьтх = 20 В.

6.Проверка устойчивости УПТ-2, УПТ-3, УПТ-4 при закорочен­

ной цепи обратной связи.

7.Установка «нуля» датчика тока типа УПТ-6 по входу 1.

8.То же, по входу 2.

9.Проверка коэффициента усиления УПТ-6 по входу 1. .

10.То же, по входу 2.

11.Проверка датчика напряжения типа ДН-2.

Питание стенда производится от стандартного источника пита­

ния типа ИП-7. Измерения осуществляются с помощью двух циф­

ровых вольтметров, подключаемых к гнездам Í7BS и t∕libτx.

Благодаря простоте набора испытательной схемы и перехода от одной испытательной операции к другой стенд особенно удобен для

эксплуатационных проверок и ремонта неисправных блоков.

В системе APX помимо испытаний и настройки элементов, вы­ полненных в виде ячеек, на стенде проверяют и скомплектованные

из них блоки, представляющие собой законченные функциональ­ ные узлы системы управления. При этом к блоку подводят пита­

ние и необходимые вспомогательные напряжения (например, для цепей ограничения). Сначала целесообразно придать всем регуля­ торам пропорциональные характеристики, желательно с коэффици­ ентом передачи, равным единице; уровень ограничения выхода ре­ гулятора устанавливают максимальным. Потенциометрами «уст.О» добиваются отсутствия напряжения на выходах операционных уси­ лителей. На входы блока подают контрольные сигналы, проверяя их прохождение и преобразование по всем участкам канала регу­

лирования. Например, для блока регулирования тока на вход дат­ чика тока подают напряжение 75 мВ, затем поочередно контроли­ руют напряжения на выходе датчика тока (должно быть 330— 380 мВ), на выходе согласующего операционного усилителя (дол­ жно быть 6—10 В в зависимости от установленного коэффициента передачи), на выходах регулятора тока и потенциального раздели­

рам придают необходимые для работы в реальной системе харак­

теристики и параметры установкой соответствующих резисторов и конденсаторов в решающих цепях и проверяют переходные функ­ ции регуляторов при ступенчатом входном сигнале с помощью ос­ циллографа. Осциллографом измеряют также и коэффициент пуль­ сации сигналов в различных точках блока. Затем при подаче на-.

8

пряжения заведомо достаточной величины на вход регулятора ус­

танавливают уровень ограничения напряжения выхода.

Для выполнения указанных испытаний и настройки блоков

стенд должен включать в себя необходимые источники питания и вспомогательных напряжений, резисторы и потенциометры, а так­ же переключатели для задания контрольных сигналов и комму­ тационные элементы, обеспечивающие набор испытательной схе­ мы (например, коммутационное поле со штеккерами). Стенд дол­ жен быть укомплектован осциллографом и измерительными прибо­ рами. желательно цифровыми, а также инструкциями (технологи­ чески ми картами) по проверке и настройке каждого типа блоков АРХ.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И НАСТРОЙКИ ЭЛЕМЕНТОВ УНИФИЦИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Испытания элементов УБСР и APX начинают с проверки их изо­ ляции. Цепи в блоках (ячейках), которые в рабочей схеме связа­ ны с питающей сетью или с якорной цепью электропривода, испы­ тывают напряжением 1500 В, 50 Гц. К этим цепям относятся пер­ вичные обмотки трансформаторов в блоках питания и ограничения,

катушки электромагнитных реле в соответствующих блоках (ячей­ ках), входные цепи датчиков тока и напряжения, делители напря­ жения в блоках связи типа С4, источники 24 В постоянного тока в блоках питания типа ИП-7 и т. д. Для испытания изоляции соеди­

няют между собой контакты разъема блока (ячейки), потенциально

связанные с испытуемой цепью. Остальные контакты разъема так­ же соединяют между собой и с корпусом блока.

К клеммам подводят испытательное напряжение сначала скач­ ком' до 250 В, затем плавно в течение 10 с его повышают до 1500 В

и выдерживают в течение 1 мин. Снижение напряжения производят плавно до 250 В, а затем скачком до нуля. После испытания изме­

ряют сопротивление изоляции между теми же цепями мегомметром

1000В (оно не должно быть менее 20 МОм).

Сопротивление изоляции измеряют мегомметром на 100 В для узлов, содержащих транзисторы, и 500 В •— для остальных узлов. C целью измерения один из проводов мегомметра подключают к испытуемому узлу, выводы которого на разъем перемыкают между собой, а другой провод подключают ко всем остальным контактам

разъема и к корпусу. Величина сопротивления должна быть не ме­ нее 100 МОм.

Операционные усилители

Проверяемый усилитель подключают к испытательной схеме

(рис. 2), которая может быть собрана на столе наладчика (времен­ ная схема) или входить в состав испытательного стенда. При ис­ пользовании временной схемы источник питания (ИП) предвари­ тельно настраивают.

9