МОЩНЫЙ НЕРЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua
В феврале 1967 г. на проволочном стане 280 Череповецкого металлургического завода был введен в промышленную эксплуатацию тиристорный преобразователь прокатного двигателя мощностью 600 кет, разработанный и изготовленный в институте «Тяжпромэлектропроект» [Л. 6]. Прокатка проволоки в данной клети ведется в две нитки. Структурная схема привода представлена на, рис. 45. Принята двухконтурная система регулирования с зависимым управлением полем. Внешний контур образует отрицательная обратная связь по скорости, внутренний контур — отрицательная обратная связь по току.
Рабочим режимом привода является ударное приложение нагрузки при вхождении металла в прокатную клеть, поэтому одной из основных задач системы автоматического регулирования является поддержание скорости прокатного двигателя с точностью до 0,1—0,2% при изменении нагрузки от нуля до заданной, малое динамическое падение скорости (порядка 2%) и время восстановления скорости до 0,1—0,2 сек. На рис. 46 представлены осциллограммы переходного процесса скорости и тока двигателя в тиристорном и ионном электроприводе при ударном приложении нагрузки — вхождении металла в первую и вторую нитки прокатной клети. Из сравнения осциллограмм видно, что рассматриваемый тиристорный электропривод обеспечивает лучшее протекание переходных процессов восстановления скорости при ударном приложении нагрузки. Это обусловлено использованием более современной системы автоматического регулирования. Ударные и статические про^ садки скорости уменьшились в несколько раз. /
Силовая схема. Привод клети осуществляется от двигателя постоянного тока 600 кет, 600 в, 1 ООО а, 333/1 ООО об/мин.
Для силового преобразователя принята трехфазная симметричная мостовая схема с последовательным соединением в плече моста двух лавинных тиристоров типа УПВКЛ-100-4 (100 а, 400 в) и с питанием по блочной схеме от стандартного трансформатора ТМН-1 000/10 (рис. 47).
Г0К0 Рис. 45. Тиристорный привод прокатной клети. Др — дроссель сглаживающий; ВМ — выключатель масляный; Тр — трансформатор; ТП — тиристорный преобразователь; Я —двигатель; ДТ — датчик тока; БЗН — блок защиты от перенапряжений; Л — линейный контактор; ОВ — обмотка возбуждения; В — возбудитель; ТГ — тахогенератор; СФУ—система фазового управления; БЗ — блок защиты; CP —система регулирования; БУ— » блок управления. |
Для получения требуемого тока семь мостов включены параллельно по переменному и постоянному току. Общее количество тиристоров 84. С учетом необходимого запаса по напряжению для регулирования скорости двигателя выходное напряжение тиристорного преобразователя составляет 700 в при токе 1 000 а, с возможностью двукратных перегрузок (до 2 000 а) при входе металла в клеть. Выравнивание нагрузки между мостами осуществляется с помощью индуктивных делителей, включенных в питающие проЕода мостов по «схеме с общим витком» (ДТА, ДТВ, ДТС). Первичные обмотки делителей включаются в параллельно работающие фазы мостов, в то время как вторичные обмотки делителей соответствующих фаз включаются прследовательно друг с другом, образуя короткозамк - нутый контур. По сравнению со схемами с «задающим вентилем» и «замкнутой цепочкой» принятая схема включения делителей является наиболее надежной и простой по конструктивному исполнению при практически равной эффективности, когда число параллельно работающих тиристоров более пяти.
Индуктивность делителей для такой схемы при питании от сети с частотой 50 гц определялась из следующего выражения:
Где Д/макс — максимальное отклонение тока через тиристор от среднего, а; At/макс — максимальная разница падений напряжений на тиристорах (амплитуд-
Ное значение), в. ' йлг^7у7об/жии
Для Л/ макс—5 а и At/мак с =0,5 в величина индуктивности делителей равна 0,111 мгн. Исходя из полученной величины индуктивности, были изготовлены одновитковые цилиндрические делители проходного типа, собранные из листов электротехнической стали.
Защита от перенапряжений. Деление напряжения на последовательно включенных тиристорах выполнено с помощью двух стандартных селеновых столбиков, подключенных встречно-последовательно на каждый тиристор. Рабочее напряжение столбика 400 в При токе утечки 20 да. Применение селеновых столбиков позволило также отказаться от RC-Цепочек нь тиристорах.
Защита от перенапряжений со стороны перемеь ного тока осуществляется с помощью батареи электролитических конденсаторов Си С2 (рис. 47), включенной через диодный мост. Полная емкость батареи составляет 320 мкф.
Защита от чрезмерных токов. Тиристорный преобразователь имеет защиту от внутренних коротких замыканий при потере тиристором запирающих свойств и от внешних коротких замыканий на стороне выпрямленного тока за сглаживающим дросселем.
Защита преобразователя от внутренних коротких замыканий выполнена с помощью быстродействующих предохранителей типа ПНБ-3 на 100 а. Включение предохранителей последовательно с каждым тиристором и количество мостов, равное семи, обеспечивают селективность в работе предохранителей. При пробое ти-
Ng -690об/мин |
J^te/n—fi^fоб/лсим |
Об/ми я |
Рис. 46. Осциллограмма переходного процесса в электроприводе при ударном приложении нагрузки. а — тиристорный электропривод (яДв = = G90 Об/мин, A/JCtS=0,95 об! мин, =0.14% Д"1до/(=0,16%, Д«2д0/о = 0,16%); б - ионный электропривод {пЖш — 690 об! мин, "стЕ^4'7 I об! мин, л«ст2% =1°,68%, ДлД1 =г =0,75%). ° |
7—1333 89
CD О
Рис. 47. Силовая цепь преобразователя. СМ — Силовой мост (семь мостов параллельно); БЗН — блок защиты от перенапряжений. |
Рйстора сгорает fojibKO оДйн йредохраййтель, защищающий этот5 тиристор. Остальные предохранители остаются целыми. Защита от внешних коротких замыканий осуществляется быстродействующей защитой, которая, воздействуя на систему фазового управления тиристорами, обеспечивает блокирование управляющих импульсов, и при переходе тока в тиристорах через нулевое значение тиристоры выключаются. Ток короткого замыкания или перегрузки прекращается. При этом ток короткого замыкания не успевает достигнуть опасной величины ввиду наличия сглаживающего дросселя, который ограничивает скорость нарастания тока. Предохранители при внешних коротких замыканиях не срабатывают. Датчиками тока являются трансформаторы тока, включенные на стороне переменного тока (рис. 47). Токовый сигнал поступает через промежуточный трансформатор, выпрямительный мост и опорный диод на вход маломощного тиристора. При открывании последнего снимаются импульсы управления.
Сочетание быстродействующих предохранителей и быстродействующей защиты позволило отказаться от применения быстродействующего автомата в цепи переменого или постоянного тока в нереверсивных электроприводах, если допустить, что короткое замыкание непосредственно на шинах преобразователя — явление маловероятное.
Охлаждение тиристоров. В разработанном преобразователе реализован способ естественного охлаждения. Естественное охлаждение выполнено с помощью специально разработанных сборных алюминиевых радиаторов, имеющих тепловое сопротивление 0,4° С [вт. Параметры радиатора даны в § 7.
Система фазового управления. Для описываемого преобразователя принята практически безынерционная система фазового управления, основанная на «вертикальном» принципе фазосмещения.
Работа системы фазового управления с трансформаторным формирователем пилообразного напряжения подробно рассмотрена в § 9, а работа тиристорного генератора импульсов — в § 8. Поэтому отметим только особенности схемных решений, принятых для системы фазового управления данного электропривода.
На выход генератора пилообразного напряжения включен сглаживающий конденсатор, который увеличивает линейность пилообразного напряжения. Фиксирующий каскад формирователя импульсов выполнен на составном транзисторе с последовательной положительной обратной связью, что позволило обеспечить большое входное сопротивление каскада.