Застосування мікропроцесорної техніки в електронних пристроях автоматики йде за наступними напрямками:

– Використання мікропроцесорів як основного функціонального логічного елемента пристрою, що виконує обробку вступників сигналів До них

відносять електронно-цифрові керуючі пристрої електроприводів, автономних джерел електроживлення, термо-і светорегулятори, реле захисту, потужності, напряму потужності, фази і т п Мікропроцесорна реалізація дозволяє найкращим чином узгодити времятоковие характеристики пристроїв і захищається

– Застосування мікропроцесорів, повязане зі збором інформації про стан комплектних пристроїв систем автоматичного управління виробничими установками Стан апаратури, насамперед захисної, свідчить як про поточні режимах, так і про виникнення і розвитку аварійних ситуацій Ця інформація повинна бути використана для управління пристроями і для її індикації обслуговуючому персоналу Мікропроцесорні системи збору інформації витісняють традиційні пульти управління

Силові обєкти електрообладнання, в тому числі і поліграфічного, повинні бути захищені від перевантажень, що викликають їх перегрів, що призводить до передчасного виходу з ладу Однак пристрої захисту не повинні реагувати на нетривалі струми перевантаження, не нагрівається обєкт понад допустимої температури Пристрої такого захисту будувалися на основі фізичної подібності теплових процесів нагріву захищається, і процесів в апараті захисту В якості фізично подібних приймалися теплові процеси (нагрівання біметалічної пластини або плавкою вставки) і електромеханічні процеси (електромагнітні і індукційні системи) Конструкція таких апаратів не дозволяла досягти високих точностних параметрів настроювання на времято-ковую характеристику обєкта Використання мікропроцесора в пристрої захисту дало можливість застосування математичного моделювання нагріву захищається, що підвищує їх функціональність і забезпечує надійну роботу електрообладнання

Як приклад розглянемо використання мікропроцесора в пристрої захисту від перевантажень (тепловий захист), рис 173 Пристрій впливає розмикальним контактом КА на стандартну ланцюг включення електродвигуна, що складається з кнопок пуску SB \ і зупинки SB2, котушки пускача КМ Інформація про значення струму в кожній фазі двигуна знімається трансформаторами струму ΊΆ1, 7142, ТАЗ і подається в пристрій контролю його нагрівання Крім цієї основної функції трансформатори струму здійснюють гальванічну розвязку силових ланцюгів живлення двигуна і вимірювальних ланцюгів пристрою захисту

Рис 173 Структурна схема захисту асинхронного двигуна з мікро

Напруга на виході трансформаторів струму містить інформацію про втрати теплоти в обєкті захисту – асинхронному двигуні Дійсно, можна записати, що миттєва потужність, що виділяється у вигляді тепла, дорівнює:

де г, 1, i-в, ic ~ струми в фазах двигуна г, = гв = Гз – Активні опори фазних обмоток електродвигуна, еквівалентні їх струмів Ця потужність втрат за час роботи двигуна визначає температуру його нагрівання щодо температури навколишнього середовища Виділяється теплова

енергія йде частково на нагрів двигуна пропорційно його еквівалентної теплоємності і частково – у навколишнє середовище Рівняння балансу теплової енергії має вигляд

Тут Ст – Теплоємність електродвигуна

Sохл – площа поверхні охолодження

Дот – Коефіцієнт тепловіддачі

Для кожного електродвигуна або іншого електротехнічного вироби за допустимій температурі нагріву /доп можна визначити допустимий тривалого-

ний струм фази / дол-Притемпература Θ прагне до

г не перевищуєТоді

З іншого боку потужність Рдоп можна виразити через перегрів обєкта в сталому режимі 0ДОП:

Підставивши (4) в (3), отримуємо

Після підстановки (1) в (2) і ділення правої і лівої частини виразу відповідно на квадрат правої і квадрат лівій частині виразу (5) і введення позначень

отримаємо наступне вираз, що відображає нагрів двигуна,

Введемо постійну часу нагріву обєкта ττ:

тоді маємо

З (7) видно, що відносне значення температури нагріву визначається інтеграцією суми відносних значень фазних струмів двигуна Вирішуючи (7) мікропроцесорними засобами щодо ξ, можна стежити за функцією

і реагувати на ситуацію коли,За

кільки обчислення функції ξ (ί) ведеться чисельними методами, слід в програму коректно ввести значення постійної часу нагріву, відповідної захищаємий електродвигуну Пристрої подібного роду забезпечуються світловою індикацією режимів роботи, цифровою індикацією значень струмів у фазах і т п Вихідним елементів є реле КА, що впливає на схему управління електродвигуном Для узгодження роботи вимірювального вузла струмів, що мають аналоговий характер зміни, з мікропроцесором в пристрій введений аналого-цифровий перетворювач, який цифровим комутатором (мультиплексором) підключається до напруги, що знімається з трансформаторів струму Точність спрацьовування пристрою залежить від частоти зчитування інформації про фазних токах, тому рекомендується виконувати більш 50 вимірювань за напівперіод їх зміни З метою введення різних значень постійної часу нагріву ττ передбачений набір вагових резисторів, що перемикаються вимикачами SAl .. SA4 У процесі роботи пристрій порівнює допустиме значення струму кожної фази / допг з його діючим значенням /деїст, Яке обчислюється за виразом

де Т – період змінного струму

Якщо порушується умова /дейст < /доп Ь спалахує світлодіод, сигналізуючи про перевантаження і можливе спрацьовуванні пристрою Якщо за якийсь проміжок часу перевантаження не припиниться, то пристрій не спрацює, і двигун буде продовжувати роботу В іншому випадку двигун нагрівається до /Доп і пристрій відключає його Обчислення діючих значень струмів в обмотках двигуна розширює використання мікропроцесора в галузі контролю ненормативних режимів роботи двигуна По-перше, можна виконати контроль несиметрії фазних струмів, через що виникає додатковий нагрів машини Програмно виробляється обчислення різниці значень фазних струмів і, якщо вона перевищує на 15% середнє значення струму фази, то виконавче реле КА відключає двигун По-друге, аналогічно визначається обрив однієї з фаз (крайній випадок несиметрії) У цьому випадку двигун не повинен включатися або повинен відразу бути відключений, якщо перебував у робочому стані Відключення двигуна при ξ> 1 або через несиметрії фаз сигналізується світлодіодом «Реле спрацювало» Після зясування причин відключення двигуна кнопкою SB4 «Повернення» реле КА встановлюється в робочий стан У неробочому стані пристрою натисненням кнопки SB5 «Контроль» викликається тест-програма, що перевіряє працездатність реле Уставка на заданий допустимий струм двигуна виконується резистором RycT

Наведемо приклад використання мікропроцесора в пристрої плавного пуску електродвигуна змінного струму – в напівпровідниковому регуляторі напруги У таких регуляторах (тиристорних або транзисторних) використовується параметричне зміна напруги живлення двигуна від нульового значення до номінального з певною інтенсивністю, що дозволяє формувати при пуску необхідне значення струму в обмотках двигуна (що не перевищує нормативні пускові струми) Схема пристрою плавного пуску трифазного двигуна з мікропроцесорним управлінням приведена на рис 174

Пристрій містить регулятор напруги з силовими транзисторними ключами VT1 ​​.. 173 систему керування силовими ключами датчик швидкості двигуна BV мікропроцесорну систему з паралельними інтерфейсами введення / виводу три лічильника, які спільно з датчики нульового значення синусоїдальної напруги харчування, формують кут керування силовими ключами генератор тактової частоти управління лічильниками органи управління регулятором напруги SB 1 – Пуск і SB2 – Стоп вихідний каскад для включення пускача КМ, шунтирующего своїми контактами КМ 1 силові ключі VTI .. 173 регулятора напруги Мікропроцесор з паралельного інтерфейсу виведення виставляє лічильникам певні що змінюються відповідно з програмою пуску двигуна числа передустановки на кожному напівперіод живлячої напруги Від відповідного датчика напруги та за участю генератора тактової частоти кожен лічильник починає рахунок по сигналу, який формується в момент переходу синусоїдальної напруги через нуль Після досягнення лічильником значення предуставкі на його виході формується імпульс для системи управління силовими ключами, а сам лічильник обнуляється і чекає наступний імпульс від датчика напруги Закон зміни кута управління регулятором, а отже і характер зміни напруги на обмотках двигуна, може бути детермінованим, незалежних від того, як відбуватиметься реальне збільшення частоти обертання двигуна При можливих відхиленнях моменту статичного опору механізму в процесі пуску (пуск при низькій температурі навколишнього середовища, загустівання мастила в підшипниках, забруднення підшипників і т п) можуть виникати струмові перевантаження двигуна Для дотримання заданої інтенсивності розгону двигуна необхідне введення зворотного звязку по швидкості, що виконується датчиком швидкості BV Він індивідуальним лічильником через паралельний інтерфейс введення коректує роботу мікропроцесора з формування кута управління напругою, підтримуючи задане його зміну Програмуванням мікропроцесора можна виконувати пуск двигуна не тільки до характеристики, що відповідає її номінальній напрузі, а й до будь-якої регулювальної характеристики ((/да < UH0M), Чим досягається певний діапазон регулювання швидкості двигуна Якщо наприкінці пуску двигун працює з номінальною напругою (кут управління регулятором напруги дорівнює нулю), то доцільно з метою полегшення роботи регулятора в сталому режимі зашунтувати його силові ключі контактами пускача

Джерело: Бєляєв В П, Шуляк Р І, «Електронні пристрої поліграфічного обладнання», Білоруський державний Технологічний університет, Мінськ, 2011 р