ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

В реверсивных электроприводах применяют три способа измене­ния направления мохмента (рис. 7):

А) изменением направления потока возбуждения двигателя без изменения направления тока в цепи якоря двигателя;

7*

i

J*

Ff

T

■11

М

Шш

А)

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 7. Схемы и характеристики реверсивных тиристор­ных электроприводов. А — реверс возбуждения; б — реверсор в цепи якоря: в — две группы вентилей; В — выпрямитель; И — инвертор.

Б) изменением направления тока в цепи якоря двигателя с по­мощью переключателя (реверсора);

В) изменением направления тока в цепи якоря двигателя с по­мощью двух вентильных групп.

В приводах, где допустимое время реверса составляет 0,5—2,5 сек, Возможно применение схемы с реверсом возбуждения. Эта схема проще и дешевле остальных, но уступает им по динамическим пока­зателям вследствие большой постоянной времени обмотки возбуж­дения.

Для приводов, гДе допустимо «мертвое» время около ОД сёЯ И более, можно использовать схему тиристорного электропривода с реверсором в цепи якоря.

Для приводов, где требуется максимальное быстродействие, при­меняется схема с двумя вентильными группами преобразователя, имеющая следующие исполнения:

А) встречно-параллельное включение вентильных групп с питани­ем от трансформатора с одним комплектом вторичных обмоток (рис. 8,а);

Б) встречно-параллельное включение вентильных групп, каждая из которых питается от отдельной вторичной обмотки трансформато­ра. Эта схема получила название «перекрестной» (рис. 8,6);

В) так называемая Н-схема (рис. 8,в). В этой схеме две группы вентилей, обозначенные буквой В и присоединенные к двум комплек­там вторичных обмоток трансформатора, обеспечивают полярность выпрямленного напряжения одного знака, а две группы вентилей, обозначенные буквой //, — полярность выпрямленного напряжения другого знака.

Во всех схемах реверсивных тиристорных электроприводов при работе одной группы тиристоров в выпрямительном режиме другая группа находится в готовности к инверторному режиму.

Применяются два основных метода управления вентильными группами: совместное и раздельное. В свою очередь, совместное управление выполняется согласованным и несогласованным.

При согласованном управлении средние значения напряжений обеих вентильных групп равны друг другу при любых углах регу­лирования и противоположны по знаку, т. е. выполняется соотно­шение

Ав + аи= 180е,

Или

«. = Ри>

Где ав и аи — углы регулирования выпрямительной и инверторной групп; ри=180°—аи— угол опережения инверторной группы.

Однако мгновенные значения напряжений групп не равны друг другу во все моменты времени, вследствие чего в замкнутом контуре (или контурах), образуемом тиристорными группами и обмотками трансформатора, течет уравнительный ток (JI. 13]. В перекрестной схеме (рис. 8,6) имеется один контур уравнительных токов, а во встречно-параллельной (рис. 8,а) и в Н-схеме (рис. 8,в) существуют два контура уравнительных токов, образованные соответственно левыми «(вентили 1Т, ЗТ, 5Т группы В и вентили 2Т, 4Т, 6Т груп­пы Н) или правыми (вентили 2Т, 4Т, 6Т группы В и вентили, ЗТ, 5Т группы II) полумостами.

19

Рассмотрим в качестве примера нашедшую наибольшее рас­пространение встречно-параллельную схему; при этом можно огра­ничиться только одним контуром уравнительных токов, так как оба контура аналогичны. Для определенности примем, что группа В Работает в выпрямительном режиме, а группа Я — в инверторном. На рис. 9,а показаны диаграммы фазных напряжений и моменты коммутации вентилей выпрямительной (В) и инверторной (И) групп при различной величине углов регулирования ав и опережения Ри - Обозначения 1ТВ, 4ТИ и т. д. означают, что тиристор IT работает в выпрямительном режиме, а тиристор — в инверторном. В мо-

2*

МеНТЫ времени /0, t2, it. и т. Д. происходят коммутации вентилей инвертора, а в моменты времени tu /з, h и т. д. — коммутации венти­лей выпрямителя.

В промежутки времени to—tu ^з и т. д. вслед­ствие неодновременного вклю­чения вентилей выпрямитель­ной и инверторной групп, присоединенных к одной фа­зе питающего напряжения, возникает уравнительное на­пряжение иур, представляю­щее собой разность фазных напряжений, и протекает урав« нительный ток /ур. Если при« нять, что контур уравнитель­ного тока имеет только индук­тивное сопротивление, то ток достигнет максимума в мо­мент перехода напряжения иур через нуль и станет равным нулю в момент времени t (или U и т. д.), когда пло­щадь, ограниченная кривой ulv под осью абсцисс, станет рав­ной площади, ограниченной кривой иур над осью абсцисс. При углах <хв и ри<60° урав­нительный ток имеет прерыви­стый характер, а в кривой уравнительного напряжения есть нулевые участки (в отрез­ки времени t—h—U и т. д.) при ав=^ри=60°, и более урав­нительный ток становится не­прерывным.

•Величина уравнительного тока может быть ограничена с помощью уравнительных дросселей, индуктивность кото­рых выбирается такой, чтобы уравнительный ток не превы­сил 10% от номинального тока. Уравнительные дроссели вклю­чаются в контур уравнитель­ного тока по одному или по два на группу (рис. 8).

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Yjt,

Рис. 8. Схемы реверсивных тири

Во встречно-параллельной схеме при включении уравни­тельных дросселей по два на группу (рис. 8,а) они выпол­няются насыщающимися при протекании тока нагрузк-и. На-

АрйМё|э, при работе группы Ё насыщаются уравнительные Дроссёлй УД1 и УД2, а дроссели УДЗ и УД4 остаются ненасыщенными и ограничивают уравнительный ток. В случае включения уравнитель­ных дросселей по одному на группу в этой же схеме они располага­ются согласно рис. 8,а (дроссели УД1 и УДЗ) и не должны насы­щаться при протекании по ним тока нагрузки. Так как индуктив­ность дросселя, необходимая для ограничения уравнительного тока, обычно больше той, которая нужна для ограничения пульсаций выпрямленного тока, то ненасыщающиеся уравнительные дроссели могут одновременно выполнять роль сглаживающих.

В перекрестной схеме уравнительные дроссели располагаются как показано на рис. 8,6. В этом случае они могут быть насыщаю­щимися или ненасыщающимися. При насыщающихся дросселях необходим дополнительный сглаживающий дроссель, показанный на рис. 8,6 пунктиром.

В Н-схеме (рис. 8,в) возможно применение четырех насыщаю­щихся или двух ненасыщающихся уравнительных дросселей, соеди­ненных аналогично дросселям во встречно-параллельной схеме.

Однако наиболее рациональным является включение одного ненасыщающегося уравнительного дросселя между нулевыми точка­ми вторичных обмоток трансформатора, так как по нему наряду с током нагрузки протекают уравнительные токи обоих контуров (рис. 8,в). Этот дроссель одновременно выполняет роль сглаживаю­щего.

В реверсивных тиристорных электроприводах наибольшее рас­пространение получила встречно-параллельная схема соединения вентильных групп, так как она имеет ряд преимуществ перед дру­гими схемами, а именно:

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Сторных преобразователей и расположение в них дросселей.

А) содержит простой двухобмоточный трансформатор, который может быть применен как в реверсивном, так и в нереверсивном электроприводе и имеет наименьшую типовую мощность по срав­нению с трансформаторами в других схемах;

Рис. 9. Уравнительные напря­жения и токи во встречно-па­раллельной схеме.

А — при согласованном управлении; б — при несогласованном управле­нии.

Б) может питаться непосредственно от трехфазной сети через анодные токоограничивающие реакторы;

В) позволяет унифицировать конструкции реверсивного и нере­версивного электроприводов.

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

П3 ЗТВ Яа 1L

* в •/>*'>

Перекрестная схема уступает встречно-параллельной по техни­ческим и весовым показателям, так как она имеет трехобмоточный

Трансформатор, сложный по конструкции и имеющий большую типовую мощность, чем во встречно-параллельной схеме (1,262 от мощности на стороне выпрямленного тока против 1,05 у встречно - но-параллельной схемы). Перекрестная схема не позволяет широко унифицировать реверсивные и нереверсивные электроприводы и питать реверсивный электропривод непосредственно от сети через анодные токоограничивающие реакторы. Суммарный вес трансфор­матора и дросселей в перекрестной схеме больше, чем во встречно - параллельной, несмотря на меньшие размеры и вес уравнительных дросселей.

Н-схема, как и перекрестная, содержит трехобмоточный транс­форматор, у которого напряжение каждой вторичной обмотки так­же соответствует полному выпрямленному напряжению, однако в ней может быть один дроссель, в то время как в перекрестной схеме их два (ненасыщающихся) либо три (два насыщающихся и один сглаживающий).

При несогласованном управлении среднее значение напряжения инверторной группы превышает напряжение выпрямительной группы. При изменении угла регулирования выпрямительной группы угол опережения инверторной группы поддерживается неизменным и равным (Ри. мин. На рис. 9,6 показаны диаграммы токов и напря­жений, построенные аналогично рис. 9,а для несогласованного управления при 'Ри. мин= 15°, ав = 15° и ав=60°. Из диаграмм видно, что при неизменном угле опережения |Ри=|Ри. мин и угле ре­гулирования ав, меняющемся от 'ав=|ри. мин до ав = 60°, величина уравнительного тока остается неизменной. При дальнейшем увели­чении угла регулирования iaB до 90° уравнительный ток также меняться не будет. Угол Ри. мин является при несогласованном управлении величиной, определяющей уравнительный ток. Чем мень­ше угол Ри. мин, тем меньше уравнительный ток, и в пределе при Ри. мин=0 уравнительный ток также будет равен 0.

Для ограничения величины уравнительного тока при несогла­сованном управлении и рИ.мин>0 также необходимо включение Дросселей в контур уравнительного тока, однако индуктивность их оказывается значительно меньшей, чем при согласованном управле­нии. В тех случаях, когда по условиям коммутации имеется воз­можность установить угол Ри. мин, блИЗКИЙ К НуЛЮ, МОЖНО ВООбще Отказаться от уравнительных дросселей |JT. 14].

При согласовании характеристик систем фазового управления в соответствии с равенством

IaB+iaH=300°

Уравнительный ток становится равным нулю во всем диапазоне ре­гулирования. Поэтому отпадает надобность в использовании уравни­тельных дросселей (Л. 41].

К несогласованному управлению вентильными группами отно­сится способ ограничения уравнительных токов с помощью регуля­торов [Л. 13].

Разница между этими способами заключается лишь в методе задания минимального угла инвертирования Ри. мин.

При несогласованном управлении угол Ри. мин, определяющий величину уравнительного тока, задается параметрически. При ИСПОЛЬЗОВаНИИ регуЛЯТОрОВ уравнительного ТОКа УГОЛ Ри. мин с их помощью устанавливается такой величины, чтобы уравнительный ток до превосходил заданного. значения. .

Для полного исключения уравнительных токов используется раздельное управление вентильными группами, которое позволяет обойтись без уравнительных дросселей. Раздельное управление заключается в том, что управляющие импульсы подаются только на ту группу вентилей, которая в данный момент должна работать. На неработающей группе импульсы сняты (заблокированы). Снятие (блокирование) управляющих импульсов производится логическим переключающим устройством, которое определяет момент равенства нулю тока преобразователя, блокирует импульсы ранее работавшей группы и после некоторой паузы разрешает подачу импульсов на вентили другой группы. Пауза обычно не превышает 5—10 мсек. Запаздывание во времени необходимо для снижения тока до нуля после срабатывания датчика, осуществляющего контроль нуля тока и имеющего, как правило, некоторую нечувствительность.

При раздельном управлении уменьшается вероятность опрокиды­вания инвертора вследствие меньшего времени работы вентильной группы в атом режиме по сравнению с совместным управлением, уменьшаются потери электроэнергии и повышается к. п. д. электро­привода из-за исключения уравнительных токов.

В реверсивных тиристорных электроприводах применяются все способы управления. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками, поэтому применение того или иного способа следует обосновывать в каждом конкретном случае.

Согласованное управление позволяет получить наилучшие дина­мические показатели, но приводит к увеличению веса и габаритов электропривода. Поэтому согласованное управление целесообразно применять только для высокоточных приводов.

Несогласованное управление может применяться в приводах, где допустим «люфт» в регулировочных характеристиках электро­привода и не предъявляются жесткие требования к его динамиче­ским показателям.

Раздельное управление целесообразно применять в тех случаях, когда допустимо «мертвое» время порядка 5—10 мсек, что приемле­мо в большинстве электроприводов. Однако оно предъявляет высо­кие требования к надежности устройств для блокирования управляю­щих импульсов. Сбой в работе блокирующих устройств и появление управляющих импульсов на нерабочей группе вентилей приводит к внутреннему короткому замыканию в преобразователе, так как уравнительный ток между группами в этом случае ограничен только индуктивностью рассеяния обмоток трансформатора и до­стигает недопустимо большой величины.

В настоящее время созданы высоконадежные устройства для блокирования управляющих импульсов с очень малой - вероятностью сбоя или отказа.

Раздельное управление может быть реализовано несколькими способами:

1. Блокированием одной вентильной группы при наличии тока в другой вентильной группе. При отсутствии токов вентильных групп сигналы блокирования появляются попеременно с определен­ной частотой на одном и другом выходах. Период колебания схе­мы логического переключающего устройства (ЛПУ) равен

7 = 2Д/+2Д*ь

Где — запаздывание по времени, необходимое для снижения тока до нудя, соответствующее наличию блокирующих сигнадов на обеих вентильных группах; Afi— время отсутствия блокирующего сигнала в процессе колебаний ЛПУ на одной из вентильных групп.

Если за время отсутствия блокирующего сигнала Ati ток в какой-либо из групп нарастает до величины срабатывания токо­вого запрета ЛПУ, то в другой группе фиксируется блокирующий сигнал и схема прекращает колебательное движение. Математи­чески, в наиболее общем виде, зависимость появления блокирующих сигналов от токов и от времени выражается в виде

Ьи &2 = /(*i, *2, О»

Где Ь и Ь2—сигналы на управление блокированием первой и второй вентильных групп, принимающие значения 0 и 1; 0 соответ­ствует отсутствию блокирования, 1 — наличию блокирования; н и h — сигналы наличия токов, принимающие значения 0 и 1 и полу­ченные преобразованием аналоговых сигналов токов первой и второй вентильных групп в цифровые; 0 соответствует отсутствию тока, 1 — наличию тока.

Максимальное время запаздывания включения групп для этой схемы равно 2АЛ-А/4, минимальное — нулю. Изменяющаяся продол­жительность запаздывания может создать трудности в построении системы регулирования.

2. На вход устройства, помимо сигналов наличия токов вен­тильных групп, подают сигнал ошибки системы автоматического регулирования AЈ/=iЈ/9t—Uo. c, преобразованный в цифровое зна­чение Аи, где U эт — эталонное напряжение, U0. с — напряжение обратной связи. Положительное значение MJ соответствует Ам=1, отрицательное — Ди=0.

Изменение состояния выходов наступает только в том случае, если токи первой и. второй вентильных групп равны нулю и про­изошла смена полярности сигнала ошибки. Математически эта зави­симость выражается

Ьи B2=f(iu i2, А и).

3. На вход системы подается сигнал наличия тока преобра­зователя и сигнал ошибки системы автоматического регулирования. Для возможности работы с контролем только тока преобразователя, а не тока каждой вентильной группы, необходимо, чтобы ЛПУ содержало элемент памяти предшествующего состояния блокирова­ния вентильных групп. Математически, в наиболее общем виде, эта зависимость выражается:

&i(t+i) = fi Мн, м> &2(*+i) = f2 Р. Ди, b2t].

Предусматривается также возможность одновременной подачи блокирующих сигналов на обе вентильные группы в случае необ­ходимости.

Синтез схемы по этим уравнениям может быть осуществлен следующим образом: вначале строят желаемую диаграмму (рис. 10) изменения выходных сигналов Ь и Ь2 при реверсе или понижении скорости с рекуперативным торможением. На диаграмме заштрихо­ванные площадки соответствуют наличию цифрового сигнала 1, полу­ченного из аналогового сигнала, отсутствие площадки соответствует цифровому сигналу 0. Большими буквами обозначены аналоговые значения величин, малыми — полученные из аналоговых значений цифровые. Выходные цифровые сигналы bi и Ь2 преобразуются
в аналоговые B и В2 с помощью элементов «задержки», задержи­вающих исчезновение сигналов В и В2 на 5—10 мсек после ис­чезновения сигналов Ь и Ь2 (рис. 10). Запаздывание в исчезновении В или В2 обеспечивает одновре­менное снятие управляющих им­пульсов с обеих вентильных групп.

На основании диаграммы со­ставлена таблица состояний, в ко­торую вписаны все возможные комбинации цифровых значений входных сигналов i, Дм, Ьи в мо­мент времени T. Одинаковые со­стояния на диаграмме и в таб­лице обозначены соответствую­щими буквами. В двух правых столбцах таблицы состояний впи­саны в соответствии с диаграм­мой на рис. 10 желаемые состояния выхода в последующий момент времени T+. На основании полученной таблицы составляем для Ьщ+) выражение (4):

B(t+i) = iblt + Аи iht + Ди Tblt + Mlt, (4)

Пользуясь следующими правилами. Выбираем из таблицы состояний только те строки, в которых комбинация входных величин соответ­ствует выходной величине, равной 1 (в нашем случае для bi(t+i> состояния B, G, /г, а). Символы входных величин каждой выбран­ной строки соединяем знаком логического умножения — операции И (знак умножения обычно опускается). В случае равенства вели­чин нулю в строке таблицы над соответствующим символом ставим черту — знак логической операции НЕ (например, для состояния B — Аи Ibu). Полученные лошческие произведения соединяем знаком + логического сложения ИЛИ.

АО •

Аи

Рис. 10. Диаграмма состояний логического переключающего устройства при реверсе пре­образователя.

Таблица 3

Таблица состояний

Состояние

А и

I

BLt

Ь2 (t+l)

D

0

0

0

0

1

С

0

0

1

0

1

Е

0

1

0

0

1

Ь

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

0

%

1

0

1

1

0

F А

1

1

0

0

1

1 °

1

1

1

0

Преобразуем выражение (4) на основании следующих законов алгебры логики:

(X| - f - Х2) Х3 = XtX3 X2Xj x - j - ОС =: 1 xx = 0; X' 1 — x X X2 == oc �c2 bi(t+1) = blt (Au i + Au I + Au i) + Ьи (Au Г),

Au i -{- Au i - J - Au i = Au i + Au (J + i) = Aui + Au =

= А и I Au = (Au + 1) Au = Ди Дм + Au 1 = Au Г.

Подставляя полученный результат в (5), окончательно получаем:

Bi(t + 1) = blt (Au i) + Ъи (Au I). (6)

Выражение (6) является формулой триггера, на входы которого поданы величины, стоящие в скобках.

(7)

Аналогичным образом для b2(t +1) можно получить выражение (7), учитывая, что blt=*b2t:

Bzd+i) = b2t № l) + l2t (Au Г).

На основании выражений (6) и (7) составлена схема, осуще­ствляющая требуемые логические операции (рис. 11). В схему до­бавлен третий вход, при подаче сигнала на который снимаются управляющие импульсы с обеих вентильных групп.

Описанная схема ЛПУ проще в реализации, чем ранее рассмот­ренные схемы, позволяет жестко сблокировать выходы и получить одновременно трехпозиционное устройство. Эта схема может быть

РЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 11. Схема логического переключающего устройства.

DЈ/

--- - А/а

Jadep&cxa на отключение


Также применена, в отличие от двух предшествующих, для управ­ления коммутатором, осуществляющим подключение одной системы фазового управления попеременно к двум вентильным группам ре­версивного преобразователя, для управления исполнительной частью реверсора и для управления динамическим торможением нереверсив­ного преобразователя, имеющего в качестве аппарата, подключаю­щего сопротивление динамического торможения к якорю двигателя, тиристор и требующего блокирования вентильной группы на время торможения.

ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Схема подключения электроприводов ЭТУ…

Схема подключения элктроприводов серии ЭТУ: Изготавливаем электропривода тиристорные под заказ, есть в наличии электропривода: ЭТУ-2-2 3747Д ЭПУ-2-2 302М и другие Контакты для заказов: msd@msd.com.ua или по тел. +38 050 4571330 …

Система автоматического регулирования

Преобразователь на тиристорах с транзисторной системой фазового управления имеет большой коэффициент усиления по напряжению. Поэтому, согласно требованиям статической точности, в САР с тиристорным преобра­зователем достаточно иметь в контуре регулирования дополнитель­ный …

Электропривод постоянного тока

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua На обороте тит. л. авт.: Я. Ю. Солодухо, Р. Э. Беляв­ский, С. Н. Плеханов …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.