Laboratoare electrotehnică

Schema bloc a unui sistem de acţionare electric este cea din figura 10.1.

Figura 10.1. Schema structurală a unui sistem de acţionare electric

Definiţie: Se numeşte sistem un ansamblu de componente interconectate care, operând împreună, obţin performanţe superioare sumei performanţelor individuale ale elementelor componente.

Detaliind primele 2 blocuri din schema din figura 10.1 se ajunge la schema din figura 10.3.

În această schemă blocul denumit electronica de putere (EP), reprezintă blocul convertor de energie din schema precedentă. Acest bloc electronic se realizează în următoarele variante:

Figura 10.3. Detalierea schemei structurale.

1.Pentru MCC: un redresor complet (sau semi) comandat sau chopper cu tranzistoare de putere. În ultimii ani, datorită dezvoltării tranzistoarelor de putere de curenţi mari şi foarte mari – de tip DMOS sau IGBT – se lucrează numai cu chopper cu tranzistoare de putere comandate PWM.

2. Pentru MCA: electronica de putere constă dintr-un bloc compus dintr-un redresor comandat şi un invertor (numit şi convertor static de frecvenţă) sau, mai modern, un redresor necomandat şi invertor cu tranzistoare comandate PWM (o punte cu trei braţe comandată cu impulsuri modulate în durată).

Observaţie: Sistemul PWM (cu modulare în durată MD) este cel mai modern sistem de comandă pentru choppere şi invertoare cu tranzistoare şi se aplică în cvasitotalitatea sistemelor de acţionare fabricate după 1990.

3. Pentru MPP: Electronica de putere se compune din cheile cu tranzistoare care comută succesiv curentul de alimentare prin înfăşurările motorului.

Circuitul de comandă din schema din figura 10.1 apare în schema din figura 10.3 prin două blocuri:

a). circuit de comandă nemijlocită a circuitului de putere: are numai rolul de a furniza impulsurile cu care se comandă tiristoarele sau tranzistoarele de putere; este un bloc realizat cu circuite clasice (CMOS);

b). circuite de reglare şi protecţie: preiau mărimile de prescriere (de la SIS) şi mărimile atinse în realitate (de la traductoare) precum şi informaţii cu privire la variaţia anumitor curenţi sau tensiuni din EP şi, pe baza acestor informaţii culese, stabileşte mărimi de comandă pentru electronica de putere care comandă apoi motorul.

Observaţie: În schema din figura 10.3 nu s-a reprezentat un sistem de acţionare (SA) complet pentru că s-au omis (din motive didactice) motorul, transmisia mecanică şi traductoarele.

10.4. Circuitul de comandă.

Asigură conducerea întregului sistem de acţionare (figura 10.1.) şi trebuie să îndeplinească următoarele funcţii:

• (F0) - comandă convertorul de energie (adică închiderea sau deschiderea diferitelor căi de curent) pentru a se asigura o funcţionare corectă a acestuia (vezi linia L. com);

• (F1) - funcţionează în sincronism cu evenimentele din convertorul de energie (vezi L. sincro);

• (F2) - asigură supravegherea şi protecţia convertorului de energie (vezi linia i(u));

• (F3) - se află în dialog permanent cu un sistem ierarhic superior (SIS); sistemul ierarhic superior poate fi: operatorul uman (OU), care comandă sistemul de acţionare de la butoanele panoului operator sau un calculator mai mare, care conduce şi coordonează mai multe sisteme de acţionare (cazul maşinilor cu comandă numerică sau a roboţilor). De la SIS se preiau comenzi de tipul start, stop, sens şi valorile prescrise pentru parametrii cinematici ce trebuie atinşi în mişcare (poziţie, viteză, acceleraţie). Către SIS se transmit răspunsuri de tip: atins prescrierea, stare de avarie, stare curentă de mişcare etc.;

• (F4) - citeşte şi interpretează informaţiile primite de la traductoarele fixate pe sistemul mecanic (vezi TPOZ; TVIT) stabilind valorile curente (obţinute în realitate) pentru parametrii cinematici ai mişcării.

• (F5) - ia decizii şi aplică, în funcţie de acestea, comenzile necesare, cu scopul final de a anula abaterea dintre mărimile de prescriere şi cele realizate de fapt.

10.2. Convertorul de energie.

Este de fapt un convertor de formă a energiei electrice disponibile de la sursă.

Observaţie: Sursa de energie este de cele mai multe ori reţeaua de curent alternativ mono sau trifazată sau, mai rar, o sursă autonomă de energie electrică (generator local sau acumulator).

Pentru MCC, la ieşirile convertorului de formă a energiei se obţine o tensiune continuă cu valoarea reglabilă (figura 10.2).

Pentru MPP, la ieşirea convertorului de energie se obţine un tren de impulsuri cu frecvenţă variabilă.

Pentru MCA, la ieşirea convertorului de formă de energie se obţine un sistem trifazat de tensiuni, cu amplitudinea şi frecvenţa reglabile.