Тиристорный электропривод монорельсовой дороги

Тиристорный электропривод монорельсовой дороги

Тиристорный электропривод

Для большей части механизмов с тиристорным электроприводом Тэ ( 2 — j — 5) стт, поэтому на практике чаще контур тока настраивают на МО.

Схема управления двигателем постоянного тока с тиристорным преобразователем ( а и диаграмма ЭДС ( б.

В настоящее время наблюдается тенденция распространения тиристорного электропривода как постоянного, так и переменного тока.

На рис. 20.8 приведена структурная схема тиристорного электропривода центрифуги . Тиристорный преобразователь, нереверсивный, выполнен по трехфазной мостовой полностью управляемой схеме.

На рис. 12.9 приведена структурная схема тиристорного электропривода экскаватора ЭКГ-46 по системе ТП-Д. На экскаваторе ЭКГ-46 вместо пятимашинного преобразовательного агрегата ( Г — Д) установлен тиристорный преобразователь.

На рис. 9.2 показана блок-схема входного устройства тиристорного электропривода с экстремальным регулятором. Цепь задания комплектного реверсивного тиристорного электропривода серии ЭТЗР подключена к выходу экстремального регулятора ЭР.

Зависимости тока подпитки и параметра Оя, от коэффициента трансформации асинхронного двигателя.

Рассмотрим расчет характеристик асинхронных двигателей в системах тиристорного электропривода , нашедших практическое применение для крановых механизмов.

Все регулируемые электроприводы производственных установок завода укомплектованы тиристорными электроприводами и системами автоматического управления. Мощность преобразователей в системах электропривода постоянного тока составляет 0 1 — 100 кВт и 20 — 2000 юВ — А в источниках питания устройств гальваники, электрофореза и других установок.

Наибольшее распространение в СССР и за рубежом получают многодвигательные тиристорные электроприводы с последовательной коррекцией и подчиненным регулированием переменных. На рис. 31 показаны унифицированные структуры электроприводов секций и периферических накатов. Возможность накопления информации и удобство подключения к ЦВМ позволяют использовать цифровые регуляторы и для контроля различного рода технологических величин. Основной структурой секционных электроприводов остается ти-ристорная автоматическая система регулирования ( АСР) скорости с подчиненным контуром тока. Появляются системы, в которых используется и дополнительная коррекция АСР скорости по натяжению вырабатываемого полотна. Контур натяжения позволяет существенно уменьшить статическую ошибку по натяжению, однако на динамической ошибке его наличие практически не сказывается. Поэтому в дальнейшем исследование динамики и оптимизация секционных электроприводов выполнялись применительно к основному, ныне существующему варианту — двухконтурной АСР скорости с подчиненным контуром тока.

Электротехническая промышленность за короткое время освоила и выпускает серийно тиристорные электроприводы для многих отраслей нашей промышленности. Для примера в табл. 9.2 приведены серии регулируемых тиристорных электроприводов для металлорежущих станков.

В качестве главного электропривода на сферошлифовальном станке использован тиристорный электропривод переменного тока с преобразователем частоты и напряжения, позволяющий регулировать скорость двигателя с постоянством мощности. Для электропривода подачи применяют тиристорный электропривод постоянного тока с двигателем и преобразователем напряжения, обеспечивающий диапазон регулирования при постоянстве момента на валу.

Установка буровая БУ 3200 / 200 ЭУК-ЗМА с тиристорным электроприводом , оснащенная комплексом механизмов АСП и устройствами обогрева, предназначена для кустового бурения скважин в условиях умеренного климата.

Функциональная схема системы управления тиристорным электроприводом буровой лебедки с реверсом поля двигателя.

На рис. 4.6 приведена функциональная схема системы управления тиристорным электроприводом буровой лебедки с реверсом поля двигателя. Силовая часть электропривода с реверсом поля двигателя строится на основе нереверсивного ТП, унифицированного с силовыми преобразователями для других главных электроприводов, и реверсивного тиристорного возбудителя. Последний может выполняться как с раздельным, так и с совместным управлением группами вентилей. С учетом специфики работы электропривода с реверсом поля двигателя в систему управления дополнительно введены следующие компоненты.

КРАНОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С ТИРИСТОРНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСТОТЫ

Крановые электроприводы с НПЧ и ПЧИ применяются для механизмов с высокими требованиями к регулированию или производительности, в которых по условиям эксплуатации необходима или экономически оправдана целесообразность установки асинхронных короткозамкнутых двигателей. Электроприводы с НПЧ обеспечивают однозонное регулирование скорости и в зависимости от режима работы и требований к регулировочным показателям выполняются в системе с полюсно-переключаемыми (обычно двухскоростными) или односкоростными двигателями. Электроприводы с ПЧИ выполняются с односкоростными двигателями и обеспечивают двухзонное регулирование скорости. Применение НПЧ с полюсно-переключаемыми двигателями позволяет значительно увеличить мощность двигателя в тех же габаритах при одновременном увеличении диапазона регулирования скорости. В таких системах осуществляется комбинированное управление с частотным регулированием в области малых скоростей и переключением обмоток двигателя, а также переводом питания на напряжение сети в остальной зоне регулирования. В соответствии с этим в зависимости от функций, возлагаемых на НПЧ, применяются два варианта построения электропривода:
с использованием НПЧ только для получения малых скоростей и с использованием НПЧ также в качестве бестокового коммутатора. В первом варианте целесообразно использование наиболее простых НПЧ типов ТТС-16 и ТТС-40, выполненных по нулевой схеме с программным управлением группами тиристоров, простой САР и с согласующим трансформатором. При этом, однако, значительно усложняется релейно-контакторная схема электропривода, выполняющая необходимые переключения в силовых цепях двигателя.
Во втором варианте НПЧ должен быть рассчитан на полную мощность двигателя, усложняются также требования к схеме управления преобразователя и САР электропривода. Однако релейно-контакторная часть системы становится проще и надежнее. Для таких электроприводов используются НПЧ типа ТТС-100, выполненные по мостовой 18-тиристорной схеме с раздельным управлением группами тиристоров и токоограничивающими реакторами. Поскольку в настоящее время и в ближайшем будущем в краностроении будут широко применяться различные системы импульсно-ключевого регулирования, системы с тиристорными преобразователями постоянного тока и тиристорными преобразователями частоты непосредственного типа, в последующих параграфах книги рассматриваются именно эти системы электроприводов.

  • Назад
  • Вперёд

Тиристорный электропривод

Использование: в электротехнике, для приводов постоянного и переменного тока. Сущность: улучшение динамических и статических характеристик достигается тем, что в тиристорный электропривод, содержащий преобразователь, соединенный с электродвигателем, датчиком тока, системой импульсно-фазового управления, соединенной с регулятором тока, регулятор скорости, соединенный с задатчиком и датчиком скорости, введены токовый детектор и сумматор импульсов управления тиристорами. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам, и может найти применение в электроприводах постоянного и переменного тока.

Известен тиристорный электропривод постоянного тока (Динамика вентильного электропривода постоянного тока./Под редакцией канд.техн.наук А.Д.Поздеева. Энергия, 1975, с.158,159 168-178, 201-216), содержащий тиристорный преобразователь, систему импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорами, двигатель с тахогенератором, устройство линеаризации характеристик (УЛХ) преобразователя в режиме прерывистого тока (РПТ), регуляторы тока и скорости двигателя, задатчик скорости и датчик тока. Электропривод в своей основе выполнен на классической структуре подчиненного регулирования скорости двигателя, уровень которой определяется задатчиком скорости.

УЛХ преобразователя в РПТ осуществляет поддержание постоянства коэффициента передачи преобразователя в зависимости от длительности тока, обеспечивая тем самым высокие динамические качества и устойчивость системы электропривода. Однако УЛХ не может устранить недостаток, обусловленный исчезновением регулирующего воздействия в цепи обратной связи по току в РПТ при безинерционном регуляторе тока, например, пропорциональном (П-регуляторе). Аналогичные недостатки имеют место в системах с дополнительной жесткой обратной связью по току на вход СИФУ, а также в случае применения П-регулятора тока, в котором в РПТ исчезает отработка пропорциональной составляющей обратной связи по току (см.указанную выше литературу, с.158,159, 168-178). Это приводит к ухудшению динамических характеристик электропривода как постоянного, так и переменного тока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электропривод серии ЭПУ1-2 (Донской Н.В. Иванов А.Г. и др. Электроприводы постоянного тока для станков, роботов и других промышленных механизмов. Электротехника, N 2, 1988, с.5-10). Электропривод содержит тиристорный преобразователь, двигатель, датчик тока, датчик скорости (тахогенератор), СИФУ, УЛХ, регулятор скорости (РС) и задатчик скорости. УЛХ состоит из двух нелинейных звеньев (НЗ): в цепи РС и в цепи обратной связи по скорости. На вход управляющего органа СИФУ поступает сигнал НЗ и сигнал жесткой отрицательной обратной связи по току. В этом случае управляющий орган с обратной связью по току представляет собой как бы пропорциональный (безинерционный) П-регулятор тока. В РПТ в момент паузы в токе контур тока размыкается, т.е. в прерывистом режиме регулятор тока не работает, а осуществляет свои функции только в режиме непрерывного тока (когда обратная связь по току не прерывается).

Данный электропривод имеет следующие недостатки. Размыкание контура тока в РПТ приводит к тому, что нет регулирующего воздействия обратной связи по току и заданное значение тока не обрабатывается, в системе регулирования появляется ошибка. Особенно это негативно сказывается в однофазных тиристорных электроприводах, а также в электроприводах с малоиндуктивными высокомоментными двигателями, где большая зона РПТ, которая доходит до номинального тока двигателя. Следствием этого является также недостаток, выражающийся в изменении уровня токоограничения при изменении напряжения питающей сети и температуры окружающей среды, что влияет на статические и динамические характеристики электропривода.

Читайте также  Stm8. настройки среды st visual develop

Технический результат заявляемого решения улучшение статических и динамических характеристик электропривода.

Технический результат достигается тем, что в тиристорный электропривод, содержащий тиристорный преобразователь, выход которого предназначен для подключения к электродвигателю, а вход соединен с СИФУ, подключенной к регулятору тока, соединенному с датчиком тока и РС, входы которого подключены к задатчику и датчику скорости, введены пиковый детектор и сумматор импульсов управления тиристорами, при этом основной вход пикового детектора соединен с датчиком тока, управляющий вход с сумматором импульсов управления, вход которого соединен с выходом СИФУ, выход пикового детектора соединен с регулятором тока.

Сущность изобретения заключается в том, что улучшение характеристик электропривода достигается за счет исключения эффекта исчезновения регулирующего воздействия обратной связи по току в РПТ при сохранении высокого быстродействия системы. Это реализуется введением в канал обратной связи по току пикового детектора, основной вход которого соединен с выходом датчика тока, управляющий вход подключен к введенному сумматору импульсов управления, а выход к входу регулятора тока.

На фиг. 1 приведена схема заявляемого электропривода, где 1 тиристорный преобразователь, 2 электродвигатель, 3 датчик тока, 4 датчик скорости (тахогенератор), 5 СИФУ тиристорами, 6 регулятор тока, 7 РС, 8 задатчик скорости, 9 пиковый детектор, 10 сумматор импульсов управления; на фиг.2 приведена схема пикового детектора (см. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. М: Мир, 1985, с. 233-234), где 11, 16 усилители, 12, 13 диоды, 14 конденсатор, 15 ключ сброса, 17 резистор; на фиг.3 приведены диаграммы сигналов на выходах элементов 3,9,10.

Тиристорный преобразователь 1 соединен с двигателем 2 и датчиком 3 тока, с двигателем сочленен датчик 4 скорости, к преобразователю подключена СИФУ 5, вход которой соединен с регулятором 6 тока, первый вход которого подключен к РС 7. Входы РС 7 соединены с задатчиком 8 и датчиком 4 скорости, второй вход регулятора 6 тока соединен с пиковым детектором 9, основной вход которого подключен к датчику 3 тока, а управляющий вход к сумматору 10 импульсов, подключенному к выходу СИФУ 5.

Электропривод работает следующим образом.

В соответствии с уpовнем задающего сигнала задатчика 8 скорости и нагрузкой двигателя 2 на выходах регуляторов 7 и 6 устанавливаются сигналы, которые определяют угол регулирования СИФУ 5 тиристорного преобразователя 1. На выходе датчика 3 тока в РПТ имеют сигнал, изображенный на фиг.3, 3. Этот сигнал поступает на основной вход пикового детектора 9 и в нем превращается в сигнал, изображенный на фиг.3, 9. На управляющий вход детектора 9 поступают импульсы с выхода сумматора 10, изображенные на фиг.3, 10. Таким образом, прерывистая форма тока при помощи детектора 9 и сумматора 10 превращается в непрерывную и информация по току в РПТ не исчезает, обеспечивая нормальную работу регулятора тока с любой передаточной функцией (П, ПИ, ПИД). В моменты появления импульса управления пиковый детектор 9 кратковременно обнуляется и в него производится запись новой информации по току нового амплитудного значения тока im1 (im2), которое запоминается на интервале периода дискретности тиристорного преобразователя T где о динамическая частота сети; m фазность преобразователя; f частота сети.

Преимуществом предлагаемого электропривода по сравнению с прототипом является улучшение характеристик в РПТ. Характеристики улучшаются за счет действия регулятора тока в прерывистом режиме и обеспечением точности отработки и поддержания тока (в прототипе П-регулятор тока в РПТ не работает). Следует заметить, что включение в цепь датчика тока вместо пикового детектора 9 и сумматора 10 известного RC-фильтра оптимально не решает указанную проблему, так как такой фильтр вносит инерционность в канал регулирования, ухудшая динамические характеристики и устойчивость электропривода. Большую эффективность можно получить в однофазных электроприводах, которые работают в основном в РПТ.

Испытания заявляемого электропривода, проведенные во ВНИИР, дали положительный результат.

Использование заявляемого решения планируется с 1993-1994 г. в новой серии однофазных электроприводов на Харьковском заводе «Электромашина».

ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий тиристорный преобразователь, выход которого предназначен для подключения электродвигателя, а вход соединен с системой импульсно-фазового управления, подключенной к регулятору тока, соединенному с датчиком тока и регулятором скорости, входы которого подключены к задатчику и датчику скорости, отличающийся тем, что в него введены пиковый детектор и сумматор импульсов управления тиристорами, при этом основной вход пикового детектора соединен с датчиком тока, управляющий вход с сумматором импульсов управления, вход которого соединен с выходом системы импульсно-фазового управления, выход пикового детектора соединен с регулятором тока.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

  • главная
  • инфо
  • блог
  • словарь электромеханика
  • электроника
  • крюинговые компании
    • Одесса/Odessa
    • Николаев/Nikolaev
  • Обучение
    • Предметы по специальности
      • АГЭУ
      • АСЭЭС
      • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
      • Мехатронные системы
      • Микропроцессоры
      • Моделирование электромеханических систем
      • МПСУ
      • САЭП
      • САЭЭС
      • СДВС
      • СИВС
      • Силовая электроника
      • Судовые компьютерные ceти
      • СУЭ и ОСУ
      • ТАУ
      • Технология судоремонта
      • ТЭП
      • ТЭЭО и АС
    • Общие предметы
      • Безопасность жизнедеятельности
      • Высшая математика
      • Ділова українська мова
      • Интеллектуальная собственность
      • Культурология
      • Материаловедение
      • Охрана труда
      • Политология
      • Системы технологий
      • Судовые вспомогательные механизмы
      • Судовые холодильные установки
    • I курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • II курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • III курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • IV курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • V курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
  • Теория
    • английский
    • интернет-ресурсы
    • литература
    • тематические статьи
  • Практика
    • типы судов
    • пиратство
    • видеоуроки
  • мануалы
  • морской словарь
  • технический словарь
  • история
  • новости науки и техники
    • авиация
    • автомобили
    • военная техника
    • робототехника

21.10.2015

Схема тиристорного управления электроприводом шпиля

Схемы электроприводов, построенные по системе генератор — двигатель, обладают хорошими регулировочными характеристиками. Однако для обеспечения работы исполнительных электродвигателей приходится устанавливать приводной двигатель, генератор и возбудитель. Построечная стоимость схемы электропривода растет, обслуживание усложняется.

На рис. 1, а показана тиристорная схема электропривода шпиля, на рис. 1, б — таблица замыканий контактов пульта управления ПУ. Трехфазное питание переменного тока автоматическим выключателем АВ подается на управляемый выпрямительный мост, состоящий из неуправляемых силовых вентилей B1, В2, ВЗ и управляемых вентилей — тиристоров T1, Т2, Т3. Релаксационный генератор (генератор периодических импульсов несинусоидальной формы) управляет степенью открытия тиристоров T1, Т2, Т3, изменяя величину напряжения постоянного тока, подведенного к компаундному электродвигателю.

Рукоятка пульта управления связана с контактами пульта ПУ1—ПУ5 и бесконтактным сельсином управления БС. Управление релаксационным генератором осуществляется через магнитный усилитель МУ и трансформатор питания ТрП.

Работа схемы «Вперед»

В первом положении пульта управления замыкаются контакты ПУ1, ПУ2: включается цепь питания сельсина БС, срабатывает контактор тормоза Т, его контакт КТ подает питание на магнитный тормоз МТ. Контакторы направления В и Н еще не сработали, на якорь электродвигателя М напряжение не подается, и он замкнут на резистор Rт. Через трансформатор Тр и выпрямитель В7 получает питание независимая обмотка электродвигателя НОВ.

Следовательно, в первом положении пульта управления электродвигатель в ход сам не пойдет, но его якорь может вращаться под действием внешних сил. Якорь будет пересекать магнитный поток обмотки НОВ, и в нем возникнет электродвижущая сила. В контуре М—R потечет тормозной ток. Происходит работа в тормозном режиме.

Стоит внешним силам прекратить раскручивание якоря электродвигателя, и он остановится. Бесконтактный сельсин БС находится в исходном положении, поэтому в обмотке управления ОУ тока нет (это не имеет никакого значения, так как двигатель М не подключен к выпрямительному мосту).

В следующих положениях рукоятки ПУ замыкается контакт ПУ4. Срабатывает контактор направления В, включая двигатель в цепь питания и отключая его от тормозного резистора Rт. Ротор сельсина БС поворачивается незначительно, поэтому ток в обмотке управления ОУ очень мал. Начиная с третьего положения рукоятки ПУ, контакты ПУ1—ПУ5 не переключаются, а все больше поворачивается ротор сельсина БС, работающего в трансформаторном режиме. Происходит постоянное увеличение тока в обмотке ОУ.

Читайте также  Обмен опытом: типовые неисправности телевизоров

В каждой фазе питания С, В, А синусоиды напряжений смещены относительно друг друга на 120°, это можно сказать и относительно напряжений, подведенных к тиристорам Т3, Т2, Т1. Значит, управление тиристорами нужно осуществлять со сдвигом на 120°. Напряжения на первичных обмотках АТр, ВТр, СТр трансформатора питания ТрП тоже смещены на 120° относительно друг друга. Значит, каждый колебательный контур релаксационного генератора будет работать со смещением на 120 эл. град.

Работа колебательного контура одной фазы

Достаточно рассмотреть работу колебательного контура одной фазы. На низких скоростях ротор сельсина БС повернут на малый угол, по обмотке управления ОУ течет небольшой ток и железо магнитного усилителя МУ не насыщено. В этом случае индуктивное сопротивление рабочих обмоток ОРС, ОРВ, ОРА высокое. На этих обмотках повышенное падение напряжения, а на первичных обмотках АТр, ВТр, СТр трансформатора ТрП напряжение небольшое. Конденсатор С1, получающий питание от вторичной обмотки трансформатора ТрП, заряжается медленно. Напряжение с конденсатора через В4 и резистор R1 подводится положительным полюсом на управляющий электрод У вспомогательного тиристора Т4. Этот тиристор откроется только тогда, когда на его электроде У напряжение достигнет 15—20 В.

Так как напряжение трансформатора ТрП невысокое, то относительно напряжения фазы А (оно подведено к тиристору Т1) конденсатор будет заряжаться долго. Наконец, с отставанием на угол α (рис. 2) на электроде У появляется напряжение 15—20 В. Открывается тиристор Т4 (см. рис. 1), и конденсатор через В4, Т4 и первичную обмотку импульсного трансформатора ИТр1 разряжается. На электрод У1 тиристора Т1 поступает импульс напряжения управления Uy. С этого момента тиристор Т1 открыт. Выпрямляется часть синусоиды напряжения положительного полупериода (на рис. 2 заштрихована).

Присутствие сигнала управления на электроде У1 после открытия тиристора не обязательно — он будет открыт до тех пор, пока через тиристор протекает ток. Однако положительный полупериод заканчивается, тиристор закрывается. В следующий положительный полупериод для открытия тиристора Т1 релаксационный генератор выработает новый импульс управления Uy. На низких скоростях открытие тиристоров происходит с большим углом зажигания а, т. е. открытие позднее. Величина выпрямленного среднего напряжения Uc невелика.

На высоких скоростях угол поворота БС большой, сельсин подает большое напряжение на обмотку ОУ, железо магнитного усилителя МУ насыщено, следовательно, сопротивление рабочих обмоток низкое. На обмотках ОРС, ОРВ, ОРА маленькое падение напряжения, а на трансформатор ТрП поступает повышенное напряжение. Конденсатор С1 заряжается быстро; открытие вспомогательного тиристора Т4, разряд конденсатора через ИТр1, подача импульса на электрод У1 и открытие тиристора будут ранними (под углом α1). Пропускается почти вся положительная полуволна напряжения. Выпрямленное напряжение Ucl высокое, электродвигатель работает с большой частотой вращения.

Схема симметрична, и работа «Назад» происходит аналогично. Теперь включаются контакты Н, изменяя полярность подведенного напряжения к якорю двигателя.

При недопустимых перегрузках или коротких замыканиях в силовой цепи срабатывает защита установочного автомата АВ и привод отключается.

При некоторых допустимых перегрузках в цепи работает защита, выполненная шунтом Ш, стабилитроном СТ и обмоткой ОЗ усилителя.

Падение напряжения на шунте Ш пропорционально току нагрузки; в нормальных условиях это напряжение недостаточно для пробоя стабилитрона СТ и по обмотке защиты ОЗ ток не проходит. При перегрузках падение напряжения на шунте Ш становится достаточным для пробоя СТ, по обмотке ОЗ течет ток, размагничивающий усилитель, сопротивление его рабочих обмоток растет, на них большое падение напряжения, а на трансформаторе ТрП напряжение понижается.

Заряд конденсаторов C1, С2, С3 происходит медленно, что соответствует позднему открытию тиристоров T1, Т2, Т3. Двигатель получает низкое напряжение, его ток и частота вращения уменьшаются. Так достигается разгрузка.

При уменьшении напряжения на шунте Ш до величины, ниже, пробойной, стабилитрон СТ снова запирается, переходя в нормальное состояние.

Рассмотренная схема по широте и плавности регулирования равнозначна схеме генератор—двигатель, но здесь нет трехмашинного агрегата, его заменяет блок статических выпрямителей. Такая схема имеет более низкую построечную стоимость, менее громоздка и не требует систематического ухода.

6.2. Электроприводы по системе тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока

Принцип работы и конструкция

Для преобразования нагрузки может использоваться тиристорный или транзисторный высоковольтный преобразователь на базе IGBT. Тиристорный частотный преобразователь (ТП, ТПР или ТПЧ) – это электрическое устройство для преобразования переменного тока в постоянный, регулирования его уровня и прочих характеристик. С его помощью можно уравнивать различные параметры электрических редукторов: скорость вращения в момент пуска, угол и прочие.


Фото — тиристорный уравнитель

Тиристорный преобразователь применяется для двигателя постоянного тока (ДПТ) вместе с системой автоматического регулирования (FR A700 в Mitsubishi Electric, Siemens Simoreg DC Master, Omron Yaskawa). Он имеет очень широкую область применения благодаря своим достоинствам:

  1. Высокий показатель КПД – до 95 % (к примеру, у модели ПН-500);
  2. Широкий спектр контроля. Его можно использовать для двигателя с мощностью от десятых киловатта до нескольких мегакиловатт;
  3. Способность выдерживать сильные импульсные нагрузки при включении электродвигателя в сеть;
  4. Высокие показатели надежности и долговечности;
  5. Точность в работе.

Но у такой системы есть определенные недостатки. В первую очередь – это низкий коэффициент мощности, который проявляется при глубоком регулировании производственных процессов. Компенсировать его можно при помощи дополнительных устройств. Кроме этого, мощный преобразователь вызывает помехи в электрической сети, что сказывается на работе чувствительного электро- и радиооборудования.

  1. Трансформатор или реактор;
  2. Выпрямительные блоки;
  3. Дополнительный реактор, сглаживающий преобразование;
  4. Система защиты оборудования от перенапряжений.

Большинство современных преобразователей подключаются к трансформатору через реактор. Трансформатор в этой схеме является согласующим звеном между входящим и выходным напряжением, он уравновешивает разницу между ними. Помимо него, электросхема также включает в себя специальный сглаживающий реактор. Этот прибор необходим для нейтрализации определенных пульсаций, возникающих при выпрямлении и изменении типа тока. Но система не всегда включает в себя реактор, т. к. при достаточной индуктивности асинхронного двигателя в нем нет необходимости.

Агрегат пропускает через автономный инвертор (расположенный во входящем звене) первичную нагрузку. Они попадают в выпрямляющие блоки, установленные в выходном звене. Для подключения других индукционных потребителей используются специальные шины, которые помогают выравнивать питание в целой группе устройств.

Такой преобразователь бывает низкочастотный и высокочастотный. В зависимости от потребных частот и имеющихся параметров электричества подбирается нужная модель. Нужно отметить, что в станках, где используется трехфазный ток, применяется другой тип подключения. Однофазный переносит воздействия и преобразования, в то время как на преобразовании трехфазного тока теряется КПД.


Фото — преобразовательный пункт

Система используется в плавке металлов, сварочных работах, контроле кранового механизма и многих других производственных и технологических процессах. Применение такого принципа работы позволяет реализовать систему генератор-двигатель без использования генератора. Благодаря этому производится широкая регулировка частот вращения шпинделя даже на самых малых скоростях, настраиваются механические и другие характеристики электропривода и прочие параметры.

Тиристорный регулятор двигателя

Тиристорный регулятор двигателя чтобы можно было изменять частоту вращения вала электродвигателя переменного тока, его подключают к тиристорному регулятору мощности. При этом электродвигатель включают либо в разрыв сетевого провода, либо после выпрямительного моста, питающего анодную цепь тринистора. Если в цепи нагрузки контакт не нарушается, тиристорный регулятор двигателя работает надежно. При подключении же коллекторного электродвигателя характер нагрузки изменяется — ток через нее течет как бы импульсами, в результате чего на коллекторных щетках наблюдается искрение. Тиристорный регулятор с такой нагрузкой работает неустойчиво.

Предлагаемый тиристорный регулятор мощности, специально предназначенный для управления коллекторным электродвигателем (электродрель, вентилятор и т. д.), имеет некоторые особенности. Во-первых, электродвигатель с силовым тиристором включены в одну из диагоналей выпрямительного моста, а на другую подано сетевое напряжение. Кроме того, этот тринистор управляется не короткими импульсами, как в традиционных устройствах, а более широкими, благодаря чему кратковременные отключения нагрузки, характерные для работающего коллекторного электродвигателя, не сказываются на стабильности работы регулятора.

Читайте также  Программатор avr микроконтроллеров

На однопереходном транзисторе VT1 собран генератор коротких (доли миллисекунд) положительных импульсов, используемых для управления вспомогательным тиристором VS1. Питается генератор трапецеидальным напряжением, получаемым благодаря ограничению стабилитроном VD1 положительных полуволн синусоидального напряжения, следующих с частотой 100 Гц. С появлением каждой полуволны такого напряжения конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь из резисторов R1—R3. Скорость зарядки конденсатора можно регулировать в некоторых пределах переменным резистором R1.

Как только напряжение на конденсаторе достигает порога открывания транзистора (он зависит от напряжения на базах транзистора и может регулироваться резисторами R4 и R5), на резисторе R5 появляется положительный импульс, поступающий затем на управляющий электрод тринистора VS1. Этот тринистор открывается и появляющийся на резисторе R6 более длительный (по сравнению с управляющим) импульс включает силовой тринистор VS2. Через него напряжение питания поступает на электродвигатель M1.

Момент открывания управляющего и силового тиристоров, а значит, мощность на нагрузке (иначе говоря, частоту вращения вала электродвигателя) регулируют переменным резистором R1. Поскольку в анодную цепь тринистора VS2 включена индуктивная нагрузка, может наблюдаться самопроизвольное открывание тринистора даже без сигнала на управляющем электроде. Чтобы избежать этого, параллельно обмотке возбуждения LB электродвигателя включен диод VD2.

Кроме указанного на схеме тиристорный регулятор двигателя, вспомогательный тиристор VS1 может быть другой маломощный, с допустимым прямым напряжением не менее 100 В; тринистор VS2 — КУ202М, КУ201К, КУ201Л; стабилитрон — с напряжением стабилизации 27…36 В; диод VD2 — любой выпрямительный с током не менее 0,3 А и обратным напряжением более 400 В; диоды VD3—VD6 — рассчитанные на выпрямленный ток более пускового тока электродвигателя и обратное напряжение не менее 400 В. Переменный резистор — СП-1, постоянные — МЛТ-0,25 (R2—R6) и МЛТ-2 (R7), конденсатор — КМ-6.

Детали тиристорный регулятор двигателя, кроме переменного резистора и диода VD2 (его устанавливают на электродвигателе), монтируют на плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита. В местах точек 1—3 на плате устанавливают пустотелые заклепки (они видны на рис. 3), к которым в дальнейшем припаивают проводники от переменного резистора и электродвигателя. Плату с переменным резистором размещают в подходящем по габаритам корпусе, на стенке которого можно установить розетку для подключения электродвигателя.

При налаживании тиристорный регулятор двигателя пользуются стробоскопом, измеряющим частоту вращения патрона электродрели либо крыльчатки вентилятора, или вольтметром переменного тока (желательно электромагнитной или электродинамической системы), подключенным параллельно нагрузке. Сначала резистор R2 ставят сопротивлением 30 кОм, а вместо R3 включают переменный резистор сопротивлением 220 ком. Перемещая движок резистора R1 из одного крайнего положения в другое, отмечают изменение напряжения на нагрузке. С помощью резистора R3 устанавливают диапазон регулировки этого напряжения 90…220 В, после чего измеряют получившееся сопротивление резистора R3 и впаивают в регулятор постоянный резистор такого же или возможно близкого номинала. Если при минимальном питающем напряжении электродвигатель работает неустойчиво, устанавливают резистор R2 с меньшим сопротивлением.

Разработка

Электрическая схема тиристорный преобразователь-двигатель (к примеру, КТЭ) для плавного переключения может быть двух видов:

  1. Однофазной;
  2. Многофазной.

В зависимости от типа исполнения варьируются соотношения расчетных единиц и принципы работы преобразователя.

Фото — нулевая схема трехфазного преобразования

На этом чертеже схематически показано изменение электрической энергии при работе тиристорного преобразователя в режиме выпрямителя и инвертора. В то же время, для мостовой схемы можно сделать такую же диаграмму, но только состоящую из двух нулевых. Именно она наиболее часто используется при проектировании преобразователя для станочного оборудования. Это происходит из-за того, что исходное фазовое напряжение в ней в два раза превышает фазовой напряжение (Udo) в нулевой схеме работы.


Фото — питание

Однофазная схема используется для контроля питания и работы привода машин с высоким индуктивным сопротивлением. Она работает в пределах мощности от 10 кВт до 20, намного реже – при больших мощностях. К примеру, подойдет для электрической печи, домашнего станка.


Фото — однолинейная схема

Трехфазная используется для оборудования, где требуется от 20 кВт для работы. К примеру, для синхронных приводов, двигателя крана и экскаватора. Еще одной популярной многофазной схемой контроля является шестифазная (Кемрон). Её проект предусматривает использование в конструкции уравнительного реактора, который направлен на контроль низкого напряжения и высокого тока. Этот силовой электрический прибор пропускает и преобразовывает электрическую энергию параллельным путем, а не последовательным (как большая часть аналогичных устройств). Его более сложно разработать своими руками, но степень надежности и эффективности значительно больше, нежели у однофазного тиристорного преобразователя. Но такой реверсивный контроллер имеет серьезный недостаток – его КПД менее 70 %.

Своими руками можно сделать собственный преобразователь, но многое зависит от используемой базы. Внизу дана схема, разработанная на основе Micro-Cap 9. Главной особенностью этой модели является необходимость в совместном моделировании различных узлов.


Фото — Схема тиристорного уравнителя

Видео: как работают тиристорные преобразователи

Тиристорные электроприводы

Тиристорные электроприводы – промышленный вид двигателей, управляемый полупроводниковыми вентилями. Максимальная сила тока в данных установках может превышать 100 А, а напряжение 1000В.

Преимущества тиристорных электроприводов:

  • повышенный КПД и быстродействие;
  • компактные габариты;
  • устойчивость к перепадам температуры (можно эксплуатировать в диапазоне от -60 до +60 о С);
  • малая инерционность;
  • отсутствие вращающихся элементов.

Тиристор включается при подаче определенного потенциала на контролирующий электрод, отключается при принудительном разрыве цепи тока, при отключении напряжения, его перехода через 0 или подаче гасящего U с обратным знаком.

Для регулировки скорости двигателя корректируется момент подачи управляющей энергии.

Без настройки среднее значение выпрямленного напряжения зависит от схемы включения преобразователя – мост или нулевой вывод.

Для оборудования с мощностью выше средней применяют первый вид тиристорных двигателей. В мостовых схемах каждый преобразователь характеризуется меньшим значением напряжения, а по обмоткам трансформатора проходит ток без постоянного компонента.

Схемы, основа которых тиристорные электроприводы, отличаются количеством фаз – 1 для маломощных установок и до 12-24-х.

Недостатков у данного вида преобразователей 3:

  • строгий коннект с сетью питания – колебания напряжения отражаются на работе привода и наоборот;
  • со снижением напряжения уменьшается мощность;
  • при генерации высших гармонических составляющих сеть перегружается.

Комплектные тиристорные электроприводы в широком диапазоне мощностей и возможностью настройки частоты вращения (1:20/1:200), корректировкой напряжения, реверсивные и без данной функциональной возможности, с электроторможением.

Тиристорные электроприводы постоянного тока и интегрированные защитные системы

Двигатели с преобразователями на промышленных установках обеспечивают выполнение таких задач, как регулировка скорости и ЭДС двигателя, настройка координат движения под конкретные требования технологического процесса.

Силовой компонент элетропривода – трехфазная мостовая схема выпрямления (вентильная составляющая – встречно параллельная и используется для раздельного управления реверсивными группами).

Электропривод состоит из:

  • силового трансформатора (сетевого реактора);
  • выпрямителя;
  • линейного контактора;
  • защитных и сигнализационных систем, отвечающих за индикацию сбоев;
  • ИП для обмотки возбуждения мотора;
  • систем автоматизации и самодиагностики.

Корпус для данного вида оборудования имеет вид каркасного шкафа или нескольких, предназначенных для одностороннего обслуживания.

На входе питания AC инсталлируют компенсаторы или другие установки для амортизации перенапряжений от сети или трансформатора. Установки высокой мощности отдельно оборудуются системами кондиционирования.

Системы защиты и сигнализации на тиристорных приводах

Системы защиты и сигнализации на тиристорных приводах регламентируются правилами безопасности на производствах, охраны труда и автоматизируют эксплуатацию за счет заранее предусмотренных реакций на:

  • превышение мгновенным током предельно допустимого значения;
  • аварийные перегрузки преобразователей и двигателя в целом;
  • исчезновение напряжения питания силовых цепей и собственных нужд;
  • недопустимое снижение показателей силы тока возбуждения.

Установка сообщает оператору о готовности к работе, аварийных отключениях и появлении напряжения в силовых цепях через выделенный канал передачи сигналов.

Больше о тиристорных электроприводах постоянного тока и защитных системах можно узнать на выставке «Электро».