Управляющие цепи в электрогенераторных установках

Управляющий цепью называют совокупность задающего и исполнительного устройств, а также дистанционной связи между ними, предназначенную для передачи командных сигналов.

Функцией задающего устройства является преобразование команды, формируемой перемещением органа управления (рукояткой, кнопкой), в пропорциональный по величине или времени подачи выходной сигнал, передаваемый по дистанционной связи (электрический кабель, пневматический трубопровод) к исполнительному устройству. Последнее преобразует получаемый сигнал в перемещение (поворот) выходного звена, связанного, в свою очередь, с управляющим или регулирующим механизмом системы.

Передачу команд можно производить как с усилением, за счет дополнительного источника энергии, так и без него. Использование дополнительного источника энергии позволяет существенно увеличить усилие (мощность) на выходе цепи.

По принципу действия цепи разделяют на позиционные и непозиционные.

К позиционным относят цепи, у которых в равновесных режимах положение органа управления задающего устройства однозначно определяет координату выходного звена исполнительного устройства. При этом закон, по которому изменялось положение органа управления задающего устройства в переходных режимах, не оказывает влияния на конечное положение выходного звена исполнительного.

К непозиционным относят цепи, у которых в равновесных режимах положение органа управления задающего устройства является одним и тем же, а координата выходного звена исполнительного устройства определяется характером и временем воздействия на орган управления задающего устройства в течение переходного режима.

Примером позиционной цепи может служить электрическая цепь с задающим устройством в виде переменного сопротивления (реостата), включаемого последовательно с обмоткой электромагнита (исполнительное устройство). Ход якоря последнего однозначно определяется положением движка реостата (при прочих равных условиях).

Электродвигатель переменного тока, служащий для изменения натяжения измерительной пружины регулятора частоты вращения и включаемый на нужное направление вращения кнопочным переключателем, может служить примером непозиционной цепи. Такой электродвигатель имеет практически постоянную скорость вращения и, следовательно, натяжение упомянутой пружины регулятора скорости зависит только от времени его включения.

Преимуществом позиционных цепей является то, что после установки органа управления задающего устройства в положение требуемого режима, отработка команды протекает без участия оператора, который, таким образом, освобождается от наблюдения за управлением в переходных режимах. К недостаткам позиционных цепей следует отнести усложненность их схемы и конструкции и, как следствие, большую стоимость.

Достоинствами непозиционных цепей являются их простота и невысокая стоимость, недостатком — необходимость воздействия на орган управления задающего устройства в течение всего переходного режима.

В настоящее время непозиционные цепи на газопоршневых электроагрегатах, также как и на таких электростанциях, применяют редко (исключением являются дизельные электроагрегаты малой мощности с ручным управлением и агрегаты., предназначенные для параллельной работы, с установленными на них гидромеханическими регуляторами с устройством подрегулировки частоты вращения).

Позиционные цепи бывают ступенчатыми и бесступенчатыми. Первые из них выполняют двухступенчатыми и многоступенчатыми. Двухступенчатые цепи широко применяют в тех случаях, когда воздействие на исполнительное устройство сводится к его перестановке в одно из крайних положений. Примерами могут служить цепи управления главным пусковым клапаном (при воздушном пуске) и механизмом блокировки включения валоповоротного устройства.

Многоступенчатые цепи, которые в прошлом использовались для управления частотою вращения, в настоящее время, вышли из употребления. Их недостатком является невозможность точной установки (подрегулировки) скорости, что в ряде случаев является неприемлемым.

Бесступенчатые позиционные цепи выполняют разомкнутыми и замкнутыми. У первых отсутствует обратная связь между исполнительным устройством и органом управления задающего, в результате чего точность отработки команды такими цепями зависит только от их мощности.

В замкнутых цепях такая обратная связь имеется и, соответственно, точность отработки команды определяется погрешностью цепи обратной связи. Особенностью таких цепей являются поддержание процесса отработки команды до полного устранения рассогласования между координатами выходного звена исполнительного устройства и органа управления задающего.

В позиционных цепях обратная связь может охватывать как всю цепь, так и ее отдельные звенья. В последнем случае она называется полузамкнутой.

По физической природе различают механические, пневматические, гидравлические, микропроцессорные и комбинированные цепи управления, из которых на газопоршневых электроагрегатах (например, электростанции АД (Россия)) наибольшее распространение получили микропроцессорные.

На агрегатах большой мощности применяют также комбинированные (обычно электронно-пневматические) цепи.

Преимуществами электронных цепей являются:

• неограниченная дальность трансляции сигнала и возможность его усиления;
• легкость введения необходимых блокировок и выдержек времени;
• высокая точность отработки команды;
• малые габариты и масса;
• возможность дублирования основных элементов без существенного увеличения габаритов устройств и осуществления автоматического ввода резервных устройств в работу взамен вышедших из строя.

Недостатки таких цепей сводятся к сравнительной сложности схемы и, как следствие, необходимости высокой квалификации обслуживающего персонала, а также чувствительности к перерывам питания.