Электрические схемы СУЭП и предъявляемые к ним требования

Электрической схемой СУЭП называется схема электрических цепей, входящих в нее электрических машин, преобразователей, аппаратов и устройств.

Механические детали и связи, как правило, не показываются. Иногда изображаются эти связи для понимания принципа работы схемы.

Электрические цепи, входящие в схемы, составляются из условных изображений машин, аппаратов приборов и устройств, в большинстве своем в соответствии с ГОСТ или принятых в практике проектными организациями. Электрические машины, преобразователи, аппараты, приборы и устройства СУЭП разнообразны. Они, в свою очередь, состоят из отдельных деталей (элементов). Например, к составным элементам контактора относятся: катушка, главные и блокировочные контакты, система дугогашения.

Несмотря на многообразие машин, преобразователей, аппаратов, приборов и устройств СУЭП, их элементы обладают значительной общностью. Различные электромагнитные реле имеют в качестве основных элементов только катушки и контакты. Введение условных изображений только для катушек контактов позволяет изображать многочисленные по назначению и разнообразные по конструктивному исполнению реле в электрических схемах. Благодаря общности элементов в схемах СУЭП применяется относительно небольшое количество условно-графических изображений этих элементов.

В электрических схемах все контакты аппаратов изображаются в нормальном положении, за которое принимается состояние элементов аппарата, к которым не приложено каких-либо электрических, электромагнитных или механических усилий и воздействий.

Электрические соединения между изображениями машин, аппаратов приборов и устройств в схемах СУЭП выполняются толстыми и тонкими линиями. Толстыми линиями изображаются силовые цепи, в том числе цепи якорей, статоров и роторов ЭМ, выходные цепи силовых преобразователей электроэнергии, цепи силовых трансформаторов. Тонкими линиями выполняются все цепи управления, в том числе цепи катушек реле напряжения, обмоток управления ЭМУ, МУ, сельсинов, тахогенераторов. В местах соединения ставятся точки. Каждой ЭМ, преобразователю, аппарату и устройству в электрической схеме присваивается свое буквенное обозначение.

Проектирование СУЭП начинается с составления технического задания. Техническое задание следует увязывать с технологией работы объекта автоматизации и его конструкцией. Наилучшее решение с точки зрения производительности получаются тогда, когда для автоматизации принимается лучший вариант электрооборудования, технологии и конструкции, оцененный совместно. Каждая электрическая схема должна создаваться по определенному техническому заданию. Техническое задание определяет основные функции, которые должна выполнять данная СУЭП, и как следствие, предварительно определяет её блок-схему и основные узлы. Техническое задание должно дать возможность выбора рода тока, напряжения, типа машин и преобразователей согласно теории электропривода. Техническое задание задает технологические режимы работы объекта управления, а следовательно режимы работы машин и устройств системы управления, которые необходимо выполнять. Техническое задание задает значение допустимых статических и динамических ошибок при автоматическом регулировании скорости, отработке заданных перемещений рабочего органа, которое необходимо выдерживать при заданных возмущениях. Выполнение этого требования приводит к необходимости правильного выбора параметров и характеристик электрических машин, аппаратов, приборов и устройств и определении необходимых режимов работы. В связи с этим возникают задачи синтеза всей СУЭП или отдельных её частей и узлов, в результате которого уточняется предварительно выбранная структурная схема, вводятся узлы, корректирующие переходные процессы и процессы установившегося движения. Электрическая схема, призванная выполнять определенное задание по автоматическому управлению тем или иным объектом, может быть составлена в большом количестве вариантов. Следует выбирать лучшие варианты с учетом требований:

1. Простота и надежность управления. Наибольшая простота достигается минимальным количеством машин, аппаратов приборов и устройств, а также минимальным количеством элементов, из которых они состоят (контактов, катушек, транзисторов, тиристоров и др.). Наибольшая простота достигается использованием простых и однотипных машин, аппаратов приборов и устройств.

Максимальная надежность электрической схемы достигается её простотой, применением безотказно работающих машин, аппаратов приборов и устройств, обеспечивающих высокую прочность и долговечность, большое число включений до полного износа незаменимых частей, неизменность характеристик и параметров машин и других компонентов.

Надежность схемы существенно зависит от принятого принципа действия схемы и ее монтажа (предусматривается защита, монтаж на панелях следует осуществлять жестким проводом и т.д.), а также повышается за счет применения бесконтактных элементов, применения целесообразных электрических и механических блокировок .

2. Гибкость и удобство управления.

Облегчает и ускоряет работу операторов, позволяя быстро изменять режимы работы и устранять повреждения. Система автоматического управления является гибкой, если она позволяет быстрые и простые переходы от управления одними механизмами к управлению другими, от автоматического управления одними производственными процессами к управлению другими производственными процессами.

3. Простой контроль исправности схемы и удобства нахождения повреждений.

Для контроля исправности отдельных узлов и нахождения повреждений сложные электрические схемы секционируются, и отдельные секции питаются через свои предохранители и выключатели. Применяется сигнализация для показа состояния той или иной машины, аппарата, появление или исчезновение напряжения на отдельных участках схемы. Для быстрого нахождения неисправности необходимо проводить маркировку цепей схемы, монтаж выполнять разноцветными проводами и окрашивать шины в соответствующие цвета.

4. Четкость действия при нормальных и аварийных режимах.

СУЭП при любых режимах работы должна обеспечить строгую последовательность работы машин, аппаратов и должны отсутствовать ложные цепи (возникающие при сгорании катушек, приваривании контактов и др.). Любое из этих повреждений не должно вызывать развития аварии.

5. Удобство монтажа, эксплуатации и ремонта.

Монтаж сложных СУЭП делят на ряд промежуточных операций: монтировать отдельно узлы, блоки, настраивать их и настроенными доставлять на место монтажа, плановые ремонты (средний и капитальный) сложных устройств проводятся в специальных цехах, мастерских, лабораториях. В процессе эксплуатации требуется переналадка, чистка и замена отдельных деталей, контроль за работой системы с помощью встроенных в неё и переносных контрольно-измерительных приборов, производства некоторых операций вручную. В этом случае система должна предусматривать удобство проведения всех этих операций. Все аппараты и машины должны быть доступны как для замены отдельных элементов, так и аппаратов, а также должны иметь наладочные переключатели, детали настройки реле и других аппаратов, подстроечные потенциометры.

6. Минимальные размеры и стоимость устройств управления.

7. Безопасность обслуживания и другие требования (они определены в ПУЭ, ПТЭ и ПТБ, правилах пожарной безопасности, правилах обслуживания взрывоопасных установок).