УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТРОЙСТВ
4.1 Устройство управления.
Устройство управления серии БТУ 3601 является основным элементом электропривода, в котором происходит преобразование переменного напряжения 3-фазной питающей сети в постоянное напряжение, подаваемое на якорь электродвигателя, и в котором осуществляются все необходимые функции по управлению поступающим к якорю потоком энергии с целью регулирования его частоты вращения в функции сигналов задатчика частоты вращения.
Функциональная схема устройства управления серии БТУ 3601, отражающая также его взаимосвязь с другими элементами электропривода, приведена на рисунке 1.2а.
Силовая часть устройства, выполненная в виде реверсивного 3-фазного мостового тиристорного управляемого выпрямителя, работающего по принципу раздельного управления силовыми комплектами тиристоров КТ «В» и КГ «Н» с запиранием неработающего комплекта (без уравнительных токов), подключается к питающей сети через согласующий трансформатор Т5 и автоматический выключатель F6, осуществляющий защиту комплектных устройств от токов короткого замыкания и длительных перегрузок выпрямителя.
Якорь электродвигателя М подключается к зажимам постоянного тока силовых вентильных комплектов через сглаживающий дроссель или непосредственно.
Схема управления устройством выполнена по принципу 2-контурной системы подчиненного регулирования параметров с ПИ-регуляторами тока и скорости и конструктивно размещена на двух выемных печатных платах Е1 и Е2.
|
|
|
Первая плата Е1 содержит элементы, необходимые для управления нереверсивным электроприводом, а именно:
а) систему импульсно-фазового управления – СИФУ;
б) регуляторы скорости и тока – РС и РТ;
в) функциональный преобразователь э.д.с. двигателя – ФПЕ;
г) нелинейное звено – НЗ;
д) блок питания – БП;
е) датчик тока – ДТ;
ж) узел защиты и сигнализации.
Для устройств с диапазоном регулирования 1 : 1000 в плате Е1 необходимо установить перемычки между лепестками 6 и 7; с диапазоном 1 : 10000 –установить перемычки 2–3, 6–7 и выпаять резисторы R10; R14.
Вторая плата Е2 имеет две модификации, соответственно, для исполнений устройств с диапазоном регулирования скорости 1 : 1000 и 1 : 10000.
Плата Е2 для исполнения устройства с диапазоном 1 : 10000 имеет следующие функциональные узлы:
а) логическое устройство системы раздельного управления УЛ с переключателем характеристик ПХ и датчиком проводимости вентилей ДПВ;
б) узел зависимоготокоограничения УЗТ;
в) предварительный усилитель регулятора скорости ПУРС, выполненный по схеме модулятор-усилитель-демодулятор.
Плата для исполнения с диапазоном 1 : 1000 отличается отсутствием узла ПУРС.
|
|
|
В плате Е2 для исполнения с диапазоном 1 : 1000 необходимо установить перемычки 51–54 и 52–53.
Пропорционально-интегральные регуляторы скорости и тока выполнены соответственно на операционных усилителях А1 и А2. Параметры регуляторов в усилителях определяются величинами сопротивления резисторов и емкостей конденсаторов в цепи обратной связи (выбор параметров коррекции см. ниже).
Выходной сигнал регулятора скорости (сигнал заданного значения тока) Uрс является задающим для внутреннего токового контура, поэтому ограничение максимальной величины Uрс с помощью резистора R17 приводит и к ограничению максимально возможного тока якоря двигателя в переходных режимах пуска и торможения или при перегрузках.
Регулятор скорости для исполнений устройства с диапазоном регулирования 1 : 10000, как уже отмечалось выше, содержит предварительный усилитель ПУРС с двойным преобразованием сигнала (модулятор-усилитель-демодулятор) с коэффициентом усиления около 100 и высокой термостабильностью. ПУРС выполнен на двух инвертирующих операционных усилителях А4, А5 (рис. 3). Входной сигнал подается на указанные усилители через модуляторы (транзисторы V10, V11).
|
|
|
Усиленный сигнал через демодуляторы (транзисторы V14, V15) подается на входы усилителя постоянного тока А1 платы Е1 (зажимы Х1.17 и Х1.19)
Модулятор и демодулятор работают на частоте 2-3 кГц, вырабатываемой генератором прямоугольных импульсов (усилитель АЗ платы Е2).
В исполнении устройства с диапазоном регулирования 1 : 1000 ПУРС на плате Е2 не устанавливается, а вместо него устанавливаются перемычки 52–53 и 54–51, благодаря которым сигнал от задатчика частоты вращения ЗЧВ, подаваемый на зажимы 21 или 29 внешнего клеммника, поступает непосредственно на входы усилителя А1 платы Е1. Усилитель А1 в этом случае охватывается корректирующей цепочкой обратной связи R10, С4, а конденсатор СЗ отключается (перемычка 2–3 снимается).
В устройствах с диапазоном регулирования 1:10000 роль корректирующей цепочки обратной связи RС выполняет цепь R18, С11 платы Е2.
Для обеспечения постоянства коэффициента усиления управляемого выпрямителя в режиме непрерывного и прерывистого токов в канал регулирования введено нелинейное звено (НЗ) с характеристикой, обратной регулировочной характеристике управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока.
Нелинейное звено выполнено на операционном усилителе А4 платы Е1 с нелинейной обратной связью.
|
|
|
Управляющее напряжение Uу на входе НЗ представляет сумму сигналов, пропорциональных величине тока и э.д.с. двигателя
Uу = Uрт + Uе
Сигнал, пропорциональный э.д.с. двигателя Uе, формируется с помощью функционального преобразователя э.д.с. (ФПЕ), имеющего арксинусную характеристику и выполненного на операционном усилителе АЗ платы Е1.
Величина сигнала Uе (единичная положительная связь поэ.д.с. двигателя) выставляется с помощью переменного резистора R16 при номинальной частоте вращения двигателя и холостом ходе таким образом, чтобы среднее значение выходного напряжения регулятора тока Uрт было равно нулю.
При такой настройке сигнал Uрт становится пропорциональным только току двигателя, и поэтому ограничение его максимального уровня с помощью резистора RЗЗ обеспечивает также ограничение максимальной величины составляющей выпрямленного напряжения Ud-E = Id·Rэ, которая непосредственно определяет ток якоря двигателя. Таким образом осуществляется дополнительное ограничение максимально возможного тока двигателя (так называемое упреждающее токоограничение).
Но так как в устройстве основное ограничение тока осуществляется путем ограничения максимальной величины сигнала задания тока (Uрс) с помощью резистора R17 платы Е1, то дополнительное токоограничение. как менее точное, используется лишь для ограничения величины первого выброса тока, которого основное токоограничение не исключает.
Для согласования однополярной регулировочной характеристики СИФУ α = f(Uвх) с реверсивным сигналом Uу служит переключатель характеристик ПХ в плате Е2, выполненный на операционном усилителе А1 и транзисторных ключах V1 (рис.3).
Для ограничения углов регулирования в СИФУ, а также выставления начального угла регулирования служит управляющий орган СИФУ, выполненный на операционном усилителе А5 платы Е1 (рис.2).
Начальный угол регулирования αнач. = 120 эл. градусов выставляется с помощью резистора R41, максимальный αмакс. – 150 эл. градусов – с помощью резистора R40, а минимальный угол αмин = 5–10 эл. градусов ограничивается с помощью резистора R50. Величины сопротивления резистора R49, R50 определяются по следующим формулам:
R50 = 
– 3; кОм (1)
где Uпит – напряжение питания «-15» В;
Uпм – максимальное напряжение в генераторе пилообразного напряжения СИФУ (9–10) В;
R49 = 
, кОм. (2)
Для изменения уставкитокоограничения в зависимости от частоты вращения двигателя в соответствии с характеристикой рис.4 (для высокомоментных двигателей) в системе регулирования предусмотрен узел зависимого токоограничения УЗТ. (рис.1).
Принцип действия УЗТ основан на ограничении (по модулю) выходного напряжения регулятора скорости в зависимости от величины напряжения тахогенератора. Максимальное выходное напряжение УЗТ (точки 37, 38) устанавливается резистором R6, минимальное – резистором R5.
Резистором RЗ устанавливается наклон характеристики вход-выход УЗТ.
Сигнал обратной связи по току формируется с помощью датчика тока (ДТ), питающегося от трансформаторов тока Т2...Т4.
Реверсирование сигнала обратной связи по току обеспечивается транзисторными ключами V16 платы Е2.
Управление транзисторными ключами V16, а также подключение выхода СИФУ к необходимому комплекту тиристоров осуществляется логическим устройством раздельного управления УЛ.
УЛ включает в себя, кроме ПХ и ключей V16:
– нуль-орган (НО);
– триггер 1 заданного направления тока;
– триггер 2 истинного направления тока;
– схему совпадения состояний триггеров (СС);
– элемент отсчета выдержки времени;
– датчик проводимости вентилей ДПВ.
При изменении.полярности напряжения (Uу – Uе) на промежуточном выходе нелинейного звена НЗ изменяется сигнал на входе НО.
После исчезновения тока в силовой цепи на выходе датчика проводимости ДПВ формируется сигнал «1», и при отсутствии управляющих импульсов Uб имп= 1 триггер 1 перебрасывается в новое состояние.
Схема совпадения СС фиксирует несоответствие состояний триггеров (Uр = 0). Сигналом Uр = 0 обеспечивается блокировка выдачи управляющих импульсов СИФУ, а также запускается элемент отсчета выдержки времени 1. После отсчета выдержки времени (примерно 1 мс) формируется сигнал «1» на выходе элемента t, и при отсутствии блокирующего сигнала ДПВ триггер 2 перебрасывается в новое состояние.
Если во время отсчета выдержки времени на вход НО поступает команда на включение в первоначальное положение, то триггер 1 возвращается в исходное состояние, соответствующее триггеру 2, и мгновенно разрешается выдача управляющих импульсов на тиристоры первоначально работавшего комплекта. Это позволяет исключить потери информации в системе регулирования тока нагрузки, уменьшить бестоковые паузы и обеспечить тем самым устойчивую работу преобразователя.
Нуль-орган выполнен на усилителе А2 (рис. 3), триггер 1 – на микросхеме Д1, триггер 2 – на микросхеме Д2, а схема совпадения и элемент 1 – на микросхеме ДЗ.
Датчик проводимости вентилей работает по принципу контроля напряжения на тиристорах и состоит из диодных мостов V4…V6, оптронов V7…V9, резисторов R7…R9…R11, установленных в силовой части устройства, и нуль-органа (транзисторы V10, V11).
При наличии напряжения на всех тиристорах вход нуль-органа (переходы эммитер – база транзисторов V10, V11) шунтируется, в результате чего транзисторы V10, V11 закрываются и на выходе ДПВ формируется сигнал «1».
Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения, вырабатываемого системой автоматического регулирования, в последовательность прямоугольных управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов.
СИФУ состоит ид двух идентичных каналов фазосмещения и управляющего органа УО (рис. 2).
Каждый канал СИФУ выполнен по принципу одноканального управления двумя противофазными вентилями выпрямительного моста, что практически исключает асимметрию противофазных управляющих импульсов. Каналы фазосмещения выполнены по принципу «вертикального» управления с линейно возрастающим опорным напряжением.
В целях обеспечения максимального быстродействия реверсивного управляемого выпрямителя при использовании одного комплекта СИФУ каждый канал подготавливается к выдачи управляющих импульсов не только, к началу полупериода синхронизирующего напряжения, но и в любой другой момент времени от специального сигнала (Uр), формируемого логическим устройством раздельного управления в момент отсчета им бестоковой паузы при переключении силовых комплектов вентилей, причем повторные управляющие импульсы появляются после переключения только в тех каналах, где опорное напряжение превышает новое значение управляющего напряжения.
СИФУ включает в себя следующие узлы (рис. 5);
1 Источник синхронизирующего напряжения ИСН.
2 Три формирователя импульсов ФИ (на рис. 5 изображен один формирователь импульсов).
3 Управляющий орган УО.
4 Шесть усилителей импульсов УИ.
5 12 вводных устройств УВ.
Формирователь импульсов состоит в свою очередь из следующих узлов: фильтра Ф, двух пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2, формирователя синхронизирующих импульсов F, генератора пилообразного напряжения Г, нуль-органа НО, RS – триггера Т, формирователя длительности импульсов S.
Схема работает следующим образом:
Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее из ИСН (обмотки WЗ трансформатора Т1 см. рис. 6), сдвигается фильтром Ф на угол 30 эл. градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразуется соответственно в противофазные прямоугольные импульсы.
Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответственно для фазы «а» и «х» и составляет для каждой фазы примерно 176 эл. градусов, что исключает одновременную выдачу управляющих импульсов в двух противофазных вентилях выпрямительного моста.
При сигнале «0» на выходах обоих пороговых элементов на выходе F формируется синхроимпульс (сигнал «1»), которым осуществляется разряд интегрирующей емкости генератора пилообразного напряжения Г до нуля. В момент исчезновения синхроимпульса напряжение на выходе Г начинает снова линейно нарастать от нуля до 10 В. Момент превышения напряжения Г над управляющим напряжением (которое подается от управляющего органа) фиксирует нуль-орган НО, который изменяет свое состояние с «1» на «О». При этом триггер Т переключается и на его выходе появляется сигнал «О», который вызывает появление на выходе S управляющего импульса длительностью 10 – 15 эл. градусов. Этот импульс проходит на вход одного из усилителей (УИ «а» или «х») в соответствии с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2.
После УИ усиленный импульс поступает на вводное устройство УВ комплекта «Вперед» или «Назад», осуществляющее гальваническую развязку цепей управления и силовой цепи. Триггер Т после появления «О» на выходе нуль-органа сохраняет свое состояние до тех пор, пока с F на другой его вход не поступит синхроимпульс, который подготавливает триггер для выдачи очередного управляющего импульса. Триггер Т может подготовиться к выдаче управляющего импульса также и сигналом с блока логики (пропадание и последующее появление напряжения разрешения выдачи импульсов Uр).
Усилитель импульсов УИ собран по схеме составного транзистора, Нагрузкой которого являются вводные устройства УВ. Усилитель импульсов имеет два входа: один для «своего» импульса, другой – для «чужого», идущего с другого формирователя импульсов. Это требуется для получения двух сдвоенных импульсов, необходимых для управления трехфазной мостовой схемой выпрямления.
Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из разделительного трансформатора, защитных и развязывающих диодов, а также резисторов (рис. 6), один из которых ограничивает ток в первичной обмотке трансформатора и защищает таким образом от перегрузки усилители импульсов, а второй шунтирует управляющий переход тиристора, повышая его помехоустойчивость.
В состав функциональных узлов одного канала СИФУ входят следующие элементы принципиальной схемы (рис. 2):
1) фильтр (Ф) – элементы R1, R2, R20, С1;
2) первый пороговый элемент (ПЭ1) – элементы VI, VЗ, RЗ, R5;
3) второй пороговый элемент (ПЭ2) V2, V4, R4, R6;
4) формирователь синхронизирующих импульсов (F) – логические элементы 3, 4 микросхемы Д1, R12;
5) генератор пилообразного напряжения Г – элементы V8, А1, СЗ ... С5, R8, R9, R11, R13, R16;
6) нуль-орган – элементы А2, V9, V10, R17... R19;
7) формирователь длительности импульсов (S) – элементы V6, V7, R10, R14, С2;
8) усилитель импульсов (УИ) – элементы R81, R82, R93, V57, V58, V69, V75;
9) RS – триггер – логические элементы «И-НЕ» 3, 4 микросхемы Д2;
10) управляющий орган (УО) элементы R41…К50, А5, С12, С13, С28, V15, V43.
Резистором R1 устанавливается сдвиг синхронизирующего напряжения по фазе на угол 30 эл. градусов (подбирается требуемая для этого постоянная времени фильтра Ф), а также в процессе наладки устраняется междуфазная асимметрия управляющих импульсов при минимальном угле регулирования (αмин).
С помощью сменного резистора R11 обеспечивается изменение наклона «пилы» генератора опорного напряжения, с целью устранения возможной «полочки» (участка насыщения) в конце «пилы», а также сведения до минимума междуфазной симметрии управляющих импульсов при максимальном угле регулирования (αмакс).
Сдваивание управляющих импульсов осуществляется путем подключения к входам усилителей импульсов через резисторы R81, R82 соответствующих выходов формирователей импульсов.
Узел защиты обеспечивает следующие виды защит:
1) максимально-токовую «сеточную», действующую при аварийных токах;
2) от перегрева двигателя при перегрузках;
3) устранение «ползучей» скорости при отключении задатчика частоты вращения;
4) от понижения напряжения в питающей сети.
Первые два вида защит воздействуют на RS триггер платы Е1 (рис. 1), который при срабатывании переводит угол регулирования α в αмакс (инверторный режим), вызывает зажигание сигнальной лампы срабатывания защиты (Н2, НЗ) и снимает управляющие импульсы через 20 мс. Триггер выполнен на базе логических элементов 3, 4 микросхемы Д2 (рис. 2).
Максимально-токовая защита выполнена на пороговом элементе ПЭЗ (элементе R60, R61, V46, V47, С22 на рис. 2), у которого величина порога срабатывания определяется величиной сопротивления резистора R60.
Защита от перегрева двигателя при перегрузках выполнена на операционном усилителе А6, работающем и режиме интегратора и пороговом элементе ПЭ1 (элемент 2 микросхемы Д2 по рис.2) с порогом срабатывания примерно +8 В.
При токе двигателя, меньшем заданного значения, определяемого уставкой резистора R72, напряжение на выходе А6 отрицательно. При превышении этого значения напряжение на выходе А6 начинает возрастать со скоростью, прямо пропорциональной величине перегрузки и обратно пропорциональной постоянной интегрирования.
По достижении порога срабатывания ПЭ1 происходит переключение RS – триггера.
Устранение ползучей скорости при отключении задатчика частоты вращения (контакты В и Н разомкнуты) осуществляется включением с помощью порогового элемента ПЭ2 (элемент 2 микросхемы Д1) реле К1, которое своими контактами шунтирует цепи обратных связей регуляторов скорости и тока. Благодаря наличию конденсатора на входе ПЭ2 включение реле К1 произойдет спустя определенную выдержку времени после отключения задатчика, определяемую временем разряда конденсатора до уровня порога срабатывания ПЭ2, и необходимую для осуществления электрического торможения привода. Отключение же реле К1 при включении задатчика частоты вращения происходит практически мгновенно, ввиду малой постоянной времени цепи заряда указанного конденсатора. Кроме шунтирования регуляторов тока и скорости, при включении реле К1 происходит также перевод выпрямителя в инверторный режим (увеличение угла регулирования до αмакс) и снятие управляющих импульсов с тиристоров (Uр = 0), что исключает всякую возможность появления тока в якоре двигателя при отключенном задатчике частоты вращения.
Узел защиты от понижения питающей сети осуществляющий также задержку выдачи управляющих импульсов в СИФУ при подключении устройства к питающей сети, выполнен на пороговом элементе ПЭ4 (элемент 1 микросхемы Д1, а также элементы С21, R66, R67, см. рис. 2). В момент подачи через делитель R51, R52 на вход порогового элемента ПЭ4 неотфильтрованного напряжения 24 В из-за наличия конденсатора С21 напряжение на выходе ПЭ4 (точка 47) равно нулю.
По мере заряда конденсатора оно возрастает и через 20 – 50 мс достигает уровня срабатывания логических элементов микросхемы Д1 ,в СИФУ, которые разрешают выдачу управляющих импульсов.
При снижении питающего напряжения всех или одной из фаз более чем на 50% на выходе порогового элемента ПЭ4 появляется нулевой сигнал, конденсатор С21 быстро разряжается, что приводит к снятию управляющих импульсов и прекращению тока в нагрузке.
После восстановления напряжения происходит повторный отсчет выдержки времени, после которой привод может продолжать работу, если задатчик частоты вращения остается подключенным к источнику питания.
4.2 Трансформаторы согласующие трехфазные. Устройства с выпрямленным напряжением 115, 230 В подключаются к сети через согласующие трансформаторы, рекомендуемые типы которых приведены в таблице 3.
Таблица 3
| Номинальные параметры Устройства | Параметры рекомендуемых согласующих трансформаторов | |||||
| Тип | Номинальное напряжение обмоток, В | Номинальный ток вентильной обмотки, А
| Требуемый номинальный ток вентильной обмотки, А
| |||
| Ток, А | Напряжение, В | сетевой | вентильной | |||
| 40 | 115 | ТСП-10/0,7-74 ТС3П-10/0,7-74 | 380 400 415 440
| 105 | 41.0 | ЗЗ,0 – Зб,0 |
| ТС10/0,104 | 104 | 40.0 | ||||
| 230
| ТСП-16/0,7-74 ТСЗП- 16/0,7-74 | 205 | 41,0 | |||
| ТС 16/0,208 | 208 | 35,0 | ||||
| 100 | 115
| ТСП- 16/0,7-74 ТСЗП- 16/0,7-74 | 105 | 82,0 | 82,0 – 90,0 | |
| ТС16/0,104 | 104 | 95.0 | ||||
| 230 | ТСП-25/0,7-74 ТСЗП-25/0,7-74 ТС25/0,208 | 205 | 82,0 | |||
| 200 | 115 | ТСП-25/0,7-74 ТСЗП-25/0.7-74 ТС25/0,104 | 105 | 164 | 164,04 – 180
| |
| 230 | ТСП-63/0,7-74 ТСЗП-63/0,7-74 | 205 | 164 | |||
Примечание: 1. Параметры трансформации указаны для схемы соединения обмоток Y/Y. Для сетей с напряжением 220 В необходимо первичную обмотку соединять в треугольник.
При этом соединения в треугольник обмоток силового трансформатора должно быть следующим: А – Y, В – Z, С – У.
В такой системе вектор вторичного силового фазного напряжения отстает на 30° эл. от соответствующего вектора синхронизирующего напряжения трансформатора системы управления. В результате начало силовой синусоиды совпадает с началом пилообразного напряжения СИФУ. Здесь рекомендуется устанавливать αмин не менее 0° эл., αмакс не более 145° эл. (см. табл. 10).
2. При номинальном токе двигателя, меньше длительно допустимого для устройства, соответственно может быть снижено требуемое значение номинального тока вентильной обмотки, а следовательно, и мощность трансформатора.
3. Нижняя и верхняя границы требуемого значения номинального тока вентильной обмотки соответствуют коэффициентам использования двигателя по току 1 и 0,9, зависящим от индуктивности якорной цепи двигателя.
В качестве согласующих трансформаторов могут быть выбраны другие, имеющие аналогичные параметры. Выбор производится по току и напряжению вентильной обмотки.
Допускается питание от одного трансформатора нескольких (не более 3-х) устройств, но при этом следует иметь в виду, что при реверсе или пуске одного из двигателей с большим (в 3 – 5 и более раз превышающим номинальный) током, у других двигателей могут наблюдаться кратковременные (соответствующие началу и окончанию пуска или реверса) провалы и выбросы в тахограмме частоты вращения, вызванные соответственно понижением и подъемом напряжения на вентильных обмотках общего трансформатора. Величина этих выбросов уменьшается с уменьшением нагрузки двигателей и при работе вхолостую практически незаметна.Мощность группового трансформатора в этом случае определяется аналогично сказанному выше по суммарному току вентильной обмотки.
Устройства с выпрямленным напряжением 460 В на токи 40 Л, 100 А и 200 А могут подключаться к сети через токоограничивающие реакторы. Габаритные и установочные размеры реакторов приведены на рисунках 7 и 8.Технические данные реакторов сведены в таблицу 4.
Таблица 4
| Обозначение | Номинальный ток, А | Исполнение | Индуктивное сопротивление Хр, Ом | Активное сопротивление, Rр, Ом | Примечание |
| 6ЛХ.271.122 | 40 | УХЛ4 | 0,108 | 27,8·10-3 | Индуктивное сопротивление дано для сети частотой 50 Гц
|
| -0,1 | 04 | ||||
| 6ЛХ.271.121 | 100 | УХЛ4 | 0,095 | 21,9·10-3 | |
| -0,1 | 200 | 0,054 | 6,1·10-3 | ||
| -03 | 100 | 04 | 0,095 | 21,9·10-3 | |
| -04 | 200 | 0,054 | 6,1·10-3 |
4.3 Дроссели сглаживающие.
Суммарная индуктивность якорной цепи LΣ, обеспечивающая коэффициент использования двигателей по току 0,9, определяется по формуле:
, мГ,
где: 
– номинальное напряжение вентильной обмотки согласующего трансформатора, В;
ω0 – угловая частота напряжения питающей сети, рад/с;
Iндв – номинальный ток двигателя, А.
Индуктивность сглаживающего дросселя определяется по формуле:
Lдр = LΣ – Lт – Lдв,
где: Lт – индуктивность обмоток силового согласующего трансформатора, определяемая расчетным путем. Обычно Lт составляет 10-40% от LΣ;
Lдв – индуктивность якорной обмотки двигателя, определяемая заказчиком расчетным или экспериментальным путем.
Примечание. Сглаживающие дроссели поставляются по особому заказу при индуктивности двигателя и трансформатора меньше суммарной требуемой.
Сглаживающие дроссели имеют характеристики, приведенные в таблицах 5 и 6.
Таблица 5
| Обозначение типа | Номинальный ток, А | Индуктивность, мГ |
| ДС-25/1,0 | 25 | 1,0 |
| ДС-32/0,75 | 32 | 0,75 |
| ДС-50/0,6 | 50 | 0,6 |
| ДС- 100/0,2 | 100 | 0,2 |
Таблица 6
| Обозначение типоисполнений | А, мм | Д1, мм | В, мм | L, мм | Н, мм | d, мм | Масса, кг не более |
| ДС-25/1,0-УХЛ4 | 68 | 66 | 80 | 90 | 113 | 5,5 + 0,3 | 1,76 |
| ДС-25/1,0-О4 | |||||||
| ДС-32/0,75-УХЛ4 | 8,75 | 74 | 100 | 100 | 119 | 55 + 0,3 | 4,37 |
| ДС-32/0,75-О4 | |||||||
| ДС-50/0,6-УХЛ4 | 118 | 91 | 144 | 120 | 159 | 55 + 0,3 | 8,52 |
| ДС-50/0,6-О4 | |||||||
| ДС-1 00/0,2-УХЛ4 | 118 | 91 | 144 | 120 | 159 | 55 + 0,3 | 9,62 |
| ДС-100/0,2-О4 |
Структура условного обозначения
4.4 Описание конструкции.
Конструктивно тиристорное устройство управления выполнено в открытом исполнении с односторонним обслуживанием и предназначено для встройки в шкаф комплектных устройств или ниши металлорежущих станков и других производственных механизмов.
Система управления выполнена на двух выемных печатных платах габаритом 200×340 мм, размещенных в поворотной рамке, открывающей доступ с лицевой стороны к силовым элементам и остальным узлам устройства.
Для удобства наладки и эксплуатации на печатных платах предусмотрены съемные перемычки и контрольные зажимы.
Для подсоединения к устройству внешних цепей предусмотрены специальные клеммники.
4.5 Блоки питания обмотки возбуждения двигателя.
Для двигателей, используемых с устройствами управления БТУ 3601, применяются блоки питания, приведенные на рисунках 12 и 13 Технического описания устройства.
Блок питания по рисунку 12 выполнен стабилизированным при питании от сетей напряжением 380 – 460 В и обеспечивает изменение напряжения на нагрузке не более ±2% при колебаниях напряжения питающей сети в пределах (0,85 – 1,1) Uн. Кроме того, резистором R2 можно подрегулировать выпрямленное напряжение.
Система управления включена параллельно тиристору V7 и работает по принципу заряда конденсатора С2 до напряжения пробоя порогового элемента – однопереходного транзистора VI7 с последующим разрядом конденсатора на управляющую цепь V7. Уровень срабатывания VI7 определяется напряжением стабилитрона VЗ.
Изменяя ток заряда С2, можно регулировать фазу а управляющего импульса V7. Ток заряда определяется током коллектора транзистора VI5, управление которым осуществляется транзистором V16.
Конденсатор С1 и резистор R4 образуют сглаживающий фильтр.
Резисторы R6 и R1 ограничивают углы регулирования соответственно αmax и αmin. После включения тиристора V7 напряжение на стабилитроне VЗ снижается до нуля.
Для сетей напряжением 220, 230, 240 В используется блок питания (рис. 13). В этом случае выпрямленное напряжение, нерегулируемое, отражено в таблице 7.
УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
5.1 Обслуживание устройств должно проводиться в соответствии с действующими «Правилами устройств электроустановок», «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
5.2 Тиристорное устройство управления, силовой трансформатор и дроссель устройства должны быть заземлены, для чего соответствующие болты заземления необходимо подключить к контуру заземления медным проводом с сечением не менее 2,5 мм2.
5.3 Осмотр, чистка, ремонт аппаратуры, замена вентилей и других элементов должны производиться только после отключения устройства от питающей сети.
5.4 Категорически запрещается вставлять и вынимать панели управления под напряжением.
5.5 Перед подключением панелей управления под напряжение проверить соответствие номера, нанесенного на разъемах панелей управления, заводскому номеру устройства управления, указанному на фирменной табличке. При отсутствии такого соответствия произвести тщательную проверку панелей управления на соответствие принципиальным схемам панелей.
6 Расчет параметров и настройка регуляторов устройств.
Задаваясь быстродействием электропривода (его резонансной частотой в пределах от 50 до 200 рад/с), произвести расчет параметров корректирующих цепочек, обратной связи регуляторов тока и скорости в соответствии со структурной схемой (рис.16) последующим формулам:
, Ф (3)
Ом (4)
Ф (5)
Ом (6)
где: Ri = R64 + R68 = 56 · 103, Ом,
Ri3 = R20 = 47·103 Ом,
Rω = R14 + R9 + R8 Ом
для диапазона регулирования 1 · 1000 (исполнение «П») или Rω = R12 + R14 (см. схему ПVРС) для диапазона регулирования 1 · 10000 (исполнение «Ш»);
Rэ – эквивалентное сопротивление якорной цепи электропривода, определяемое расчетным путем:
Rэ = Rдв + Rдр + Rтр
Rдв, Rдр – активные сопротивления якоря двигателя и сглаживающего дросселя, если последний применяется;
Rтр = 1,75 · R2K + 
Х2К – приведенное активное сопротивление силового трехфазного трансформатора
R2K и Х2К – фазные, активное и индуктивное сопротивления силового трансформатора, приведенные к вторичной обмотке, определяемые по данным опыта короткого замыкания трансформатора
Кос – коэффициент обратной связи, определяемый расчетным путем или из опыта как Кос = 
при работе привода вхолостую;
Кдт – коэффициент передачи датчика тока, определяется как Кдт 
. Для комплектных устройств с номинальным током 40 АКдт = 0,042 В/А; с током 100 А – Кдт = 0,021 В/А; с током 200 А – Кдт = 0,01 В/А.
Тм – электромеханическая постоянная времени привода, Тм = 
, где 
определяется расчетным путем или из опыта при разгоне или реверсе привода вхолостую при любом неизменном значении тока якоря Id по выражению = 
, где Δt – время разгона или реверса, ΔЕ – приращение э.д.с. двигателя за это время: К = Кн.зв.·Кув = 
При обозначенных на рис. 2 значениях регуляторов и максимальной величине пилообразного напряжения в СИФУ Uпм = 10 В, К = 0,223 U2л.
При этом 
·10-6, Ф
U2л – действующее значение линейного напряжения вторичной обмотки силового согласующего трансформатора;
Тэ = 
– электромагнитная постоянная времени якорной цепи привода;
Lэ = Lдв + Lдр + Lт – эквивалентная суммарная индуктивность якорной цени.
Наиболее просто определяется из опыта по формуле:
Lэ = 0,19 
, где
ωо – угловая частота питающей сети, рад/с;
Iм – амплитуда пульсации тока якоря двигателя при его предельно непрерывном значении при Е = 0, А.
Величина сопротивления резистора Rω определяется из выражения:
Rω = Rωз 
,
где Uтгн и Uзн – напряжения тахогенератора и задатчика частоты вращения, соответствующие номинальной частоте вращения электродвигателя.
Rωз = 2,7 кОм. Если Uзн превышает 20 В, то Rωз следует пропорционально увеличить путем включения между зажимом 21 входного клеммника и задатчиком частоты вращения дополнительного резистора.
Произвести расчет параметров подстроечных элементов узла защиты.
Номинал резистора R60 (рис.1,2) по следующей формуле:
R60 = 
, кОм,
где: Uпит – напряжение источника стабильного напряжения «–15 В».
Номиналы элементов R73 и С23 выбираются из условия:
С23 · R73 = 
где I1 – максимальный ток двигателя, определяемый напряжением насыщения регулятора скорости, А;
Δt – допустимое время протекания тока I1 определяемое по перегрузочной характеристике двигателя, с;
Iн – номинальный ток двигателя, А.
Напряжение на движке резистора R72 относительно общего провода определяется и затем выставляется по следующей формуле:
U = 
где: R73 – сопротивление в Ом.
Произвести настройку узла зависимого токоограничения (УЗТ), исходя из допустимой пусковой токовой диаграммы двигателя (рис.4), аппроксимированной характеристикой 2. Характеристику 2 необходимо располагать ниже характеристики 1 и не допускать их пересечения во всем диапазоне частоты вращения двигателя.
Произвести расчет номиналов подстроечных резисторов по следующим формулам;
R6 = 
кОм,
R3 = 
кОм,
R5 = 
кОм,
где: Uтгн – номинальное напряжение тахогенератора;
n1, n2, I1, I2 – координаты характеристики 2 (рис.4);
Uпит – напряжение источника стабильного напряжения «–15 В»;
пн – номинальное значение частоты вращения двигателя, об/мин.
ПОРЯДОК РАБОТЫ
При отключенном силовом автомате F6 произвести следующие операции:
– подключить входные концы осциллографа к контрольным штырям 52, 34 платы Е1 и убедиться в наличии управляющих импульсов при установлении задатчика частоты вращения (ЗЧВ) в одно из положений «Вперед» или «Назад» и в исчезновении их с выдержкой времени при установке задатчика в нейтральное положение («Стоп»); в случае отсутствия управляющих импульсов необходимо
заблокировать датчик проводимости вентилей (кратковременно закоротить контрольный штырь 23 с базой транзистора V10 платы Е2);
– подключить входные концы осциллографа к контрольным штырям 8, 34 ФИ и зафиксировать на экране осциллографа изображение, как показано в таблице на рис.2, при этом при реверсе сигнала задания частоты вращения должно наблюдаться изменение угла регулирования;
– провернуть движок резистора RЗЗ платы по часовой стрелке до упора, что должно соответствовать максимальному изменению угла регулирования при переключении ЗЧВ;
– установить ЗЧВ в положение, соответствующее минимальному углу регулирования, и с помощью поворота движка резистора R41 платы Е1 убедиться в наличии ограничения угла регулирования на уровне αмин 10 эл. градусов;
– аналогичным образом, при установлении ЗЧВ в другое положение, убедиться в наличии ограничения угла регулирования на уровне αмакс 150 эл. градусов;
– повернуть движки резисторов RЗЗ и R17 против часовой стрелки до упора и примерно на 45° по часовой стрелке;
– повернуть движок резистора R41 против часовой стрелки до упора;
– включить автоматический выключатель;
– установить ЗЧВ в любую сторону на малую скорость (n< 0,01 пн), плавно повернуть движок резистора R41 платы Е1 по часовой стрелке до явления высокочастотных колебаний тока двигателя с частотой 50–150 Гц и повернуть движок назад до устранения этих колебаний (в промежуточных положениях движка возможны низкочастотные колебания);
– в случае правильного включения тахогенератора привод должен работать с заданной скоростью, а при неправильном включении тахогенератора частота вращения двигателя должна бесконтрольно возрастать;
– повернуть движок резистора R17 по часовой стрелке и установить на штыре 5 платы Е1 потенциал 
, соответствующий максимальному пусковому току I1 (рис. 4);
– установить резистором R33 значение тока при пуске или реверсе, равное предельно непрерывному и с помощью поворота движка резистора R10 платы Е1 (единичная положительная связь по э д.с. двигателя) добиться при реверсах с любой скоростью симметричной токовой диаграммы, близкой к прямоугольной;
– плавно поворачивая движок резистора RЗЗ.
обеспечить увеличение тока в переходных режимах до тока отсечки I1, определяемого выходным напряжением регулятора скорости в режиме насыщения (верхняя «полочка» в токовой диаграмме при пуске двигателя на номинальную скорость). При этом следить за тем, чтобы не появлялся первый
выброс тока и наблюдалось снижение уставкитокоограничения при повышенных частотах вращения в соответствии с диаграммой по рис. 4.
При неудовлетворительном качестве переходных процессов (величина перерегулирования частоты вращения больше 40%; число колебаний скорости до установившегося значения более двух и т. д.) необходимо скорректировать расчет параметров коррекции регуляторов скорости и тока путем экспериментального определения параметров Rэ, Lэ, Тм, К, Кос, Кдт, согласно методике, изложенной в разделе 6.2.
При наладке устройств, в тех случаях, когда невозможно расчетное или экспериментальное определение параметров электропривода, необходимо руководствоваться методикой настройки, изложенной в приложении 2.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Техническое обслуживание устройств должно производиться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
В устройствах могут быть заменены номиналы и типы отдельных элементов при сохранении общих параметров устройств управления.
Таблица 11 – Характерные неисправности и методы их устранения
| Наименование | Причины неисправности | Методы устранения |
| 1. При отключении устройства выбивает автомат F6 | 1. Короткое замыкание в цепи постоянного тока, пробой тиристора | 1. Проверить неисправность тиристоров. Устранить короткое замыкание |
| 2. Не настроен регулятор тока | 2. Установить необходимые параметры коррекции | |
| 2. При отсутствии управляющего сигнала напряжение на выходе устройства не равно нулю – двигатель вращается | Неправильно установлен начальный угол регулирования | Установить резистором R41 платы Е1 требуемый угол |
| 3. При номинальной величине управляющего напряжения напряжение на выходе устройства не достигает номинального значения | Неправильно установлен минимальный угол регулирования | Установить требуемую величину резистора R50 платы Е1 |
| 4. При любой величине управляющего напряжения двигатель идет в «разнос» | Обрыв щеточного контакта якоря тахогенератора | Проверить щеточные контакты и устранить обрыв |
| 5. Двигатель работает рывками | 1. Выход из строя одного из тиристоров | 1. Заменить неисправный тиристор |
| 2. Не настроен регулятор скорости | 2. Настроить коррекцию | |
| 6. Наличие асимметрии управляющих импульсов – «неровный» ток | Не настроении СИФУ | При углах регулирования αмин устраняются с помощью под-бора резисторов R1, ФИ2,ФИ3; при αмакс – с помощью подбора резисторов R11, ФИ2, ФИ3 |
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1168; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!