РЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С РАЗДЕЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua
Применение электроприводов с раздельным управлением возможно для механизмов, допускающих в процессе работы исчезновение тока двигателя на время 5—10 мсек.
Структурная схема реверсивного электропривода с раздельным управлением приведена на рис. 51. Элементы, составляющие рассматриваемый электропривод, в основном те же, что и в нереверсивном, описанном в § 9. Отличие заключается в их количестве и способе соединения. Силовые блоки БС1 и БСП выполнены по трехфазной мостовой схеме, соединены встречно-параллельно и получают питание от одной обмотки трансформатора. Новыми элементами По сравнению с нереверсивным электроприводом являются логическое переключающее устройство ЛПУ, дополнительный усилитель УЛ, датчик нулевого тока ТПТ и блок датчика нулевого тока ДНТ.
Устройство ЛПУ предназначено для раздельного управления вентильными группами и представляет собой трехпозиционное переключающее устройство, выполненное на транзисторах. Это устройство осуществляет логические операции, описанные в § 2.
Сеть переменного тона Рис. 51. Схема реверсивного тиристорного электропривода с раздельным управлением. |
Усилитель УЛ используется для формирования сигнала управления ЛПУ, он настраивается так, чтобы получить безлюфтовую статическую нагрузочную характеристику. Усилитель УЛ выполнен реверсивным, в частности, возможно использование для этой цели магнитных усилителей.
Датчик нулевого тока совместно с блоком ДНТ позволяет определить момент, когда ток преобразователя становится близким к нулю. Сигнал с датчика подается на один из зходов ЛПУ и дает разрешение на его переключение.
Система фазового управления выполняет две функции: управление тиристорами и создание отрицательного смещения между управляющим электродом и катодом тиристоров для предотвращения самопроизвольного их открывания. Согласование обеих СФУ Выполнено в точке 90°. Каждая система управляется от отдельного нереверсивного магнитного усилителя.
Характеристики магнитных усилителей показаны на рис. 52. Для управления СФУ используется только линейная зона характеристик. Нелинейные участки «отсекаются» с помощью входного уст
ройства СФУ, уровень ограничения напряжения магнитных усилителей сверху и снизу показан на рис. 52 пунктирными линиями.
Токоограничение выполнено с помощью двух блоков токовой отсечки БТО, датчиком для обоих блоков служит один трансформатор переменного тока ТТ. В случае, если ток электропривода превышает уставку отсечки БТО, напряжение на входе СФУ снижается. При этом напряжение на. вентильной группе, работающей в выпрямительном режиме, также снижается, что приводит к уменьшению разности между напряжением преобразователя и противо - э. д. с. двигателя и уменьшению тока. Снижение напряжения на входе СФУ при работе вентильной груПпы в инвеРторном режиме приводит к увеличению напряжения1 инвертора и уменьшению разности между противо-э. д. с. двигателя и напряжением преобразователя, что также вызывает снижение тока.
В рассматриваемом электроприводе может быть также осуществлена стабилизация напряжения преобразователя или скорости двигателя с помощью использования отрицательных обратных связей.
Большинство описанных выше решений было реализовано в тиристорном электроприводе рабочего рольганга стана 450, имеющем очень лапряженный ритм работы.
Реверсивный тиристорный преобразователь для электропривода выполнен на номинальное напряжение 230 в и номинальный ток 160 а с допустимой двойной перегрузкой. Осциллограмма тока и напряжения электропривода в режиме непрерывных реверсов показана на рис. 53. За два года этот привод отработал свыше 107 рабочих циклов и показал высокие эксплуатационные качества.
Гму |
-V - 5 |
' / |
ШУ T |
16 |
К В |
1у |
« J г 1 о / г J Ма |
Рис. 52. Характеристики магнитных усилителей. |
Рассмотрим более подробно логическое переключающее устройство (рис. 54,a) I[J1. 34]. Это устройство осуществляет логические операции, описанные в § 2. Основой ЛПУ является симметричный триггер на транзисторах 2ТП и ЗТП. Транзисторы 1ТП и 4ТП выполняют роль выходных элементов, которые разрешают и запрещают генерацию импульсов системой фазового управления. Источники
Рис. 53. Осциллограмма работы электропривода в режиме непрерывных реверсов. |
Регулируемого йайряжения смещения UcМь 0См2 обеспечивают йа - дежиое запирание транзисторов. При отсутствии сигналов на входах ЛПУ находится в одном из двух устойчивых состояний. В первом устойчивом состоянии отперты транзисторы ЗТП и /777 и заперты транзисторы 2ТП и 4ТП. Во втором устойчивом состоянии, наоборот, отперты транзисторы 2ТП и 4ТП и заперты транзисторы ЗТП и /777.
В первом устойчивом состоянии база запертого транзистора 2ТП Находится под положительным потенциалом относительного эмитте-
ГГ/ Рис. 54. Логическое переключающее устройство. А —.схема; б — осциллограмма переключения. |
Ра, а база отпертого транзистора ЗТП находится под отрицательным потенциалом по отношению к его эмиттеру, причем этот отрицательный потенциал по абсолютной величине в несколько раз меньше положительного потенциала базы запертого транзистора 2ТП. В соответствии с этим распределением потенциалов заряжены конденсаторы Ci и С2.
Пусть на Вход 1 подано напряжение сигнала управления плюсом на зажим 16, минусом на зажим 15, а на Входе 2 (точки 2 И 19) сигнал отсутствует. Транзистор 5777 отперт за счет отрицательного смещения его базы, получаемого с помощью делителя, который состоит из диода В и резистора R. Под действием сигнала управления протекает ток по контуру зажим 16—диод—база-эмиттер транзистора ЗТП — эмиттер-коллектор транзистора 5777 — диод—зажим 15, В результате. транзистор ЗТП запирается и потенциал его базы становится положительным.
Длительность процессов запирания транзистора ЗТП определяется скоростью перезаряда конденсатора Си заряженного до небольшого отрицательного потенциала. После запирания транзистора ЗТП начнет отпираться транзистор 2ТП (т. е. триггер переключается), и длительность процессов его перехода в отпертое состояние определится временем перезаряда конденсатора С2, которое значительно больше, чем время перезаряда конденсатора Си вследствие более высокого начального потенциала.
Таким образом, в процессе переключения триггера из одного устойчивого состояния в другое транзисторы 2ТП и ЗТП некоторое время (6—8 мсек) заперты. Для обратного перехода в первое устойчивое состояние необходимо изменить полярность сигнала управления при отсутствии тока преобразователя.
Необходимо отметить, что сигнал управления, вызывающий переключение триггера, должен быть приложен к зажимам 15 и 16 В течение всего времени переключения, т. е. не менее 6—8 мсек. Это позволяет иметь высокую чувствительность ЛПУ при его высокой помехозащищенности, вследствие того что короткие по времени импульсы помех не вызовут переключения триггера.
Если на Входе 2 будет напряжение от датчика нулевого тока (плюс на зажиме 19 и минус на зажиме 2) такой величины, что база транзистора 5ТП будет положительной относительно его эмиттера, то транзистор 5777 запрется и изменение знака сигнала управления на Входе 1 не вызовет переключения ЛПУ.
При подаче напряжения около 10 в на зажимы 33 я 2 (плюс на зажим 33, минус на зажим 2) базы транзисторов 2ТП и ЗТП Становятся положительными и транзисторы запираются. Транзисторы 1ТП и 4ТП отпираются, блокируя импульсы обеих систем фазового управления. Это третье устойчивое состояние ЛПУ сохраняется до тех пор, пока на зажимы 33 и 2 подано напряжение. Система автоматического управления преобразователем должна не допускать подачу сигнала на снятие импульсов с обеих тиристорных групп во время инвертирования, в противном случае может произойти опрокидывание инвертора.
Процессы, происходящие в ЛПУ при его переключении, иллюстрируются осциллограммами рис. 54,6 и 55. На рис. 54,6 показано изменение напряжения между коллекторами транзисторов 2ТП и ЗТП. Средняя часть кривой соответствует запертому состоянию обоих транзисторов. Как видно из осциллограммы, это состояние длится 6—8 мсек (каждая метка на осциллограмме равна 2 мсек). Осциллограмма на рис. 55 показывает процесс переключения ЛПУ При его работе в системе электропривода.
На Вход 2 ЛПУ сигнал поступает с датчика нулевого тока, от надежности которого зависит безаварийная работа преобразователя, от чувствительности — время бестоковой паузы.
Основные требования к датчику нулевого тока сводятся к следующим: высокое быстродействие, высокая чувствительность, потенциальная развязка силовой цепи преобразователя от цепей управления, способность насыщаться при больших токах преобразователя.
Существует большое количество способов реализации датчика нулевого тока. В качестве токового датчика могут быть использованы два диода, включенные встречно-параллельно в цепь главного тока преобразователя, падение напряжения е которых подается на специальный усилитель. Такой датчик получается относительно дорогим, поскольку для своей реализации требует двух диодов на полный ток преобразователя и усилителя, с помощью которого можно разделить потенциалы главных цепей преобразователя от цепей управления.
Возможно использовать в качестве датчика нулевого тока обыкновенный шунт, включенный в главную цепь тока. Сигнал с шунта должен усиливаться с помощью специального усилителя, позволяю-
Рис. 55. Реверс тиристорного преобразователя с раздельным управлением. "сфу1» исфу2 — входные напряжения систем фазового управления; А^ЛПу — сигнал управления ЛПУ; икк — напряжение между коллекторами транзисторов ЛПУ. |
Щего осуществлять потенциальную развязку, выдавать достаточный для срабатывания последующих элементов сигнал при малом напряжении шунта, а также насыщаться при больших токах.
Имеется датчик, основанный на измерении прерывистого тока, разработанный Сибирским научно-исследовательским электротехническим институтом. Он выдает сигнал запрета переключения логики в том случае, если ток преобразователя непрерывен, и снимает его в том случае, если ток стал прерывистым. Для этого датчика также требуется усиление сигнала на выходе.
Используются датчики, основанные на измерении падения напряжения между управляющим электродом и катодом тиристора при протекании по нему тока. Затем это напряжение подается на релейный усилительный элемент, имеющий потенциальную развязку от цепей управления {Л. 35]. Возможно также контролировать ток с помощью трансформаторов тока, включенных во вторичную обмотку трансформатора преобразователя. Простой схемой, удовлетворяющей перечисленным выше требованиям, является схема с ис - йоЛьзованием трансформатора постоянного тока (рис. 44,6).