ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

КОМПЛЕКТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОДАЧИ ТИПА «КЕМРОН»

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

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Производим и продаем электроприводы - частотные преобразователи 220-380В для двигателей переменного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua, подробнее

Электроприводы типа «Кемрон» производства НРБ находят Широкое при­менение в приводах подач металлорежущих станков благодаря высоким стати­ческим и динамическим характеристикам, а также большому количеству типо­размеров (от 1,5 Нм до 170 Нм).

В комплект привода входят:

— тиристорный преобразователь;

— высокомоментный двигатель- постоянного тока со встроенными тахогене - ратором, резольвером, электромагнитным тормозом и позистором;

— силовой трансформатор;

— уравнительные дроссели;

— быстродействующие силовые тгредохранйтели.

Наличие тормоза, резольвера и величины передаточного отношения к нему определяются заказчиком, так же как и количество координат при одном об­щем силовом трансформаторе. Основные технические характеристики привода полностью соответствуют требованиям «Иитерэлектро».

Общий вид преобразователя приведен на рис. 6.1. Он представляет собой од - нокоординатный модуль, выполненный по блочной конструкции, обеспечивающей свободный доступ ко всем элементам и контрольным точкам.

Описание работу преобразователя

Преобразователь выполнен по двухконтурной схеме подчиненного регули­рования с регуляторами скорости и тока. Управление преобразователем — согла­сованное нелинейное на низких скоростях и раздельное на высоких скоростях (более 300 об/мин). Предусмотрено адаптивное управление коэффициентами уси­ления контура скорости на низких скоростях.

Большое число электронных защит исключает выходы из строя элементов преобразователя в аварийных ситуациях.

Блок-схема привода приведена на рис. 6.2, где PC — регулятор скорости;

Рис. 6.1. Общий вид электропривода

РТ— регулятор тока"; РУТ—регулятор уравнительного тока; ИНВ— инвертор; СИФУ—система импульсно-фазового управления; АР—адаптивный регулятор; КЗ — корректирующее звено; ФП — функциональный преобразователь нелиней­ного токоограничения; ПЭ — пороговый элемент; НТО — нелинейное токоограни - чение; ОС — защита от превышения максимального тока; OL — защита от дли­тельной перегрузки; OS — защита от превышения максимальной частоты враще­ния; TG—защита от обрыва цепи тахогенератора; CP — защита от обрыва фазы и неправильного чередования фаз; БЗ — блок защиты; TP — силовой трансформа­тор; ТП — тиристорный преобразователь; Я — двигатель; ТГ — тахогенератор; L — Уравнительные дроссели; Sh—шунт (датчик тока); БП — блок питания. Приступим к подробному описанию принципиальной схемы привода. Силовая схема (рис. 6.3) преобразователя выполнена по реверсивной шести - пульсной однополупериодной схеме выпрямления с уравнительными дросселями. Такая схема обеспечивает высокую полосу пропускания привода (до 40 Гц) и высокие динамические свойства, что оправдывает ее повышенную сложность.

Силовой трансформатор осуществляет согласование напряжения электродви­гателя с напряжением сети питания. Обмотки трансформатора включены по схе­ме «треугольник — двойной зигзаг», чем достигается исключение потока вынуж­денного намагничивания и, как следствие, экономия стали. Векторная диаграмма напряжений" силовой части приведена на рис. 6.4.

Следует сделать некоторые пояснения к маркировке выводов силового транс­форматора и построению векторной диаграммы. Применен трехфазный трансфор­матор с четырьмя обмотками на каждом стержне. Маркировка обмоток, располо­женных иа одном стержне, имеет однотипные буквы, например, первого стержня: (А—X) — первичная обмотка; (а—х, A.I—Xt, а.2—х2) — вторичные обмотки.

Соединения в точках а2—Ьг—с3 сделаны внутри иамотки и недоступны при эксплуатации.

Пофазный принцип маркировки выводов вторичной обмотки трансформатора может вызвать затруднения при анализе фазировок силового напряжения и уп­равляющих импульсов СИФУ, поэтому на рис. 6.4 указано двойное обозначение. Физической прямой последовательности фаз R—5—Т—R—5—Т шестипульсиого
напряжения соответствует последова­тельность Z—Z—Xi—X—У1—У по фак­тическим обозначениям на выводных клеммах силового трансформатора.

При монтаже привода к выводам выпрямителя 1, 2, 3 подключаются ин­версные фазы R, S, Т (или X, У, Z), а к выводам 4, 5, 6 прямые фазы R, S, Т (или Zi, Xh У1) соответственно.

Для защиты тиристоров от комму­тационных перенапряжений они охваче - ны ЛС-цепочками. Общая защита выполнена на быстродействующих предо­хранителях во вторичной цепи силового трансформатора.

Регулятор скорости (рис. 6.5) пред­ставляет собой пропорционально-интег­ральный (ПИ) регулятор и выполнен на трех операционных усилителях с раздельной регулировкой коэффициентов про­порционального усиления и времени интегрирования.

Первый каскад, на микросхеме ИС62, осуществляет пропорциональное усиле­ние, второй каскад, на микросхеме ИС63,— регулирование времени интегрирова­ния, и третий каскад, на микросхеме ИС64,— суммирование ошибки й ее интегра­ла. Регулятор скорости инвертирует входной сигнал (рис. 6.6). Предусмотрен «ключ» на встречно включенных полевых транзисторах Т106—Т107, блокирующий регулятор скорости при срабатывании защиты. Он же создает нулевые начальные условия интегрирования при первоначальном включении привода, В цепи обрат­ной связи по скорости предусмотрено корректирующее звено (С247, R353), поз-

Рис. 6.6. Диаграмма работы PC

Воляющее подстраивать ускорение и уменьшить перерегулирование (рис. 6.7). Параметры RC~Цепочки подбираются иа заводе-изготовителе для конкретного приводного двигателя.

Наладочное сопротивление R423 позволяет сделать регулятор пропорциональ­ным, что полезно при первоначальном пуске привода.

Назначение регулировочных потенциометров следующее: П17—балансировка регулятора скорости; П18, — регулирование пропорцио­нального усиления; П20 — регулировка времени интегрирования.

Предусмотрено два входа для задающего сигнала Саад — прямой и диффе­ренциальный. Подключение осуществляется перемычками М23, М24 и М25 (см. общую принципиальную схему—рис. 6.60). Регулирование максимальной скоро­сти электродвигателя осуществляется изменением величины обратной связи по скорости при помощи потенциометра П14.

Регулятор тока (рис. €.8) также представляет собой ПЙ-регулятор и выполнен на операционном усилителе ИС65. Входным сигналом РТ являет­ся выходное напряжение регулятора скорости, определяющее величину то­ка двигателя. В качестве датчика то­ка применен шуит Sh, сигнал которо­го через дифференциальный усили­тель, выполненный иа ОУИС69, ИС70, Подается в цепь обратной связи РТ. Сопротивление R415 позволяет регу­лировать величину тока.

Предусмотрена блокировка регу­лятора «ключом» иа полевых траизи - Рис. 6.8. Регулятор тока сторах.

Запайкой сопротивления R397 регулятор можно сделать пропорциональным.

Сопротивления R4-24 и R425 предназначены для задания начальной величины тока при остановленном двигателе, т. е. для задания при необходимости момента, удерживающего, например, вертикальные координаты от падения. Однако, как правило, эти сопротивления не запаиваются.

При настройке PC и РТ следует помнить, что сопротивления, помеченные знаком *, подобраны на заводе-изготовителе для конкретного типа двигателя и менять их не следует.

Потенциометрами П18 и П20 добиваются оптимального переходного про - цессса на высоких скоростях, при этом в кривых скорости и тока не должно быть перерегулирования, а ток должен достигать максимального значения между 2-м и 3-м пульсами (рис. 6. 9, а, 6). Однако при снижении величины задающего на­пряжения, иа низких скоростях, вновь появится перерегулирование (рис. 6.9, в). Для его уменьшения необходимо увеличить коэффициент пропорционального усиления и уменьшить время интегрирования. Для этой цели в приводе преду­смотрен адаптивный регулятор коэффициента усиления.

Адаптивный регулятор предназначен для изменения коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования PC в функции частоты вращения, что позволяет обеспечить высокие динамические характеристики привода. Принцип действия АР основан на широта о-импульсцой модуляции (ШИМ). Параллельно потенциометрам П18 — пропорционального и П20 — интегрирующего усилителей PC через «ключи» на полевых транзисторах включены потенциометры П19 и П21 Соответственно (рис. 6.10). Ключи и, следовательно, время параллельного вклю­чения потенциометров П19 и П21 управляются от АР. При этом выделяется три зоны (рис. 6.11).

R364 I зона. Малые скорости, усиление

Большое, постоянная времени малая, ключ замкнут, потенциометры П19 и П21 включены параллельно П18 и П20;

II зона. Средние скорости, плав­ное изменение усиления и постоянной времени в функции скорости, работа­ет ШЙМ;

III зоиа. Большие скорости, ма­лое усиление, большая постоянная времени, ключ разомкнут, потенцио­метры П19 и П21 отключены.

Блок-схема узла адаптации пока­зана на рис. 6.12 и включает в себя следующие элементы:

— генератор треугольного напря­жения, выполненный на ОУ ИС51 и ИС52;

— сумматор входных сигналов ИС66;

— схема выделения модуля вход­ного сигнала ИС67;

— Компаратор ИС68, ИС53;

— Преобразователь уровня напря­жения, транзистор 1101;

— ключи на полевых транзисто­рах Т104, Т105 и 7108, Т109. На вход компаратора подается три напряже­ния:

1. Напряжение треугольной формы от автономного генератора частотой око­ло 10 кГц; *

2. Отрицательное напряжение смещения, регулируемое потенциометром Л23 И запирающее выход компаратора;

3. Выпрямленная сумма напряжений задания и тахогенератора положи­тельного знака. Скорость изменения этого напряжения регулируется потенцио­метром П22.

Работа узлов адаптации поясняется диаграммой рис. 6.13. При малых ско­ростях положительное напряжение ИС67 меньше напряжения смещения с по­тенциометра П23. ОУ ИС68 насыщен в положительном направлении. Напряжение на неинвертирующем входе ИС53 больше, чем амплитуда треугольного напря­жения на инвертирующем входе, следовательно, ИС53 насыщен также в поло­жительном направлении. Транзистор. Т101 открыт, на входе ключей напряжение + 15 В, ключ замкнут, подключено параллельное сопротивление, усиление боль­шое.

При больших скоростях напряжение ИС67 больше напряжения смещения. ИС68 и ИС53' насыщены в отрицательном направлении. Транзистор Т101 за­крыт, на входе ключей напряжение — 30 В, ключ разомкнут, параллельное со­противление не подключено, усиление малое.

На средних скоростях напряжения ИС67 и смещения соизмеримы, под дей­ствием треугольного напряжения ОУ ИС53 переключается по закону широтно- импульсной модуляции, обеспечивая плавное изменение коэффициента усиле­ния и соответственно времени интегрирования.

Чем больше коэффициент усиления ОУ ИС66, тем уже зона адаптации.

Следует отметить, что адаптивный регулятор работает только при малой сум­ме задающего напряжения н напряжения тахогеиератора, при пуске и торможе-

Иии с больших скоростей АР не работает, что обеспечивается суммированием ука­занных сигналов на ОУ ИС66.

Влияние регулировочных потенциометров на зависимость коэффициента уси­ления от скорости показана иа рис. 6.11.

В качестве ГТН применена типовая схема, состоящая из генератора линейно - изменяющегося напряжения на ИС52 и компаратора ИС51 с гистёрезисиой ха­рактеристикой за счет положительной обратной связи. Подробное описание его работы приведено в главе III.

Блок нелинейного токоограиичения обеспечивает ограничение тока якоря в Функции частоты вращения, близкой - к коммутационной кривой высокомоментно-

Го двигателя. Принцип работы БНТО поясняется схемой рис. 6.14. Регулятор скорости PC охвачен двумя цепями обратной связи, выполненными на операци­онных усилителях ИС57 и ИС59, на входы которых подаются напряжения вы­хода PC и напряжение функционального преобразования £/фП, выполненного на ОУ ИС54-^-ИС56. Напряжение t/фп является функцией частоты вращения, при­чем форма кривой U$U=F(Ti) копирует коммутационную кривую электродви­гателя.

Если £/Рс<£/фп, то выход цепей обратной связи имеет полярность, запираю­щую диоды Д258, Д260, и токоограничение не работает.

При £/ро>£/фп открывается один из диодов, в зависимости от направления вращения, и шунтируется вход регулятора скорости. Соответственно уменьша­ется напряжение на выходе PC, т. е. задание для регулятора тока РТ, и проис­ходит ограничение величины тока.

Схема функционального преобразователя приведена иа рис. 6.15. Операци­онный усилитель ИС54 осуществляет выпрямление входного сигнала, и на его выходе формируется модуль напряжения |£/Тг|.

При нулевой скорости выходное напряжение ИС55 определяется величиной сопротивления R320, а напряжение ИС56 — наприжеиием смещения, снимаемого с потенциометра П12 (рис. 6.16). До точки А при положительном напряжении ИС55 диод Д257 заперт, напряжение иа выходе ИС56 отрицательное и постоян­ное. По мере повышения скорости, после точки А напряжение на выходе ИС55 Становится отрицательным, диод Д257 открывается, налряжение иа выходе ИС56 Начинает уменьшаться по абсолютной величине. Открывающиеся последователь­но диоды Д256, Д254, Д252 в цепи обратной связи ИС55 уменьшают его коэф­фициент-усиления, формируя тем самым кривую токоограничения.

В идеале — это кривая постоянной мощности (рис. 6.17), реально—-иа вы­соких скоростях нужно несколько уменьшить нагрузку, а на низких скоростях ее можно увеличить. Заштрихованная за /отс зона не используется, так какч на

Практике максимальный ток в худшем случае достигается на 3-м пульсе, и при этом двигатель набирает такие обороты, что уже нужно ограничивать ток. Мак­симальная величина тока отсечки обычно /0то = (4-^6) /ном.

Способность двигателя выдерживать большие перегрузки — до (10—12) /ном—говорит лишь об общем качестве двигателей, их защищенности от размаг­ничивания и не может быть реализована иа практике.

Напряжение коммутационной кривой £/фЛ подается также в СИФУ, где сум­мируется с напряжением регулятора тока РТ, уменьшая величину уравнительно­го тока.

Модуль напряжения |£/тг| с потенциометра П11 подается в схему защиты от превышения максимальной скорости.

Система импульсно-фазового управления (СИФУ) привода выполнена по вер­тикальному принципу и состоит из трех одинаковых каналов управления для каждой из фаз питания R, S и Т.

Сиз Блок-схема СИФУ по­

Казана на рис. 6.18, а диаг­рамма ее работы — на рнс. 6.19 и 'особых пояснений не требуют.

Напряжение синхрони­зации £/х (U7, Uг) подается на каналы СИФУ с транс­форматоров Т13, Т14, Т15 Соответствеиио. Это напря­жение задерживается це­почкой П1 — С31 прибли - зйтельно на 63 эл. град, и подается на ключи ИС11 и ИС12. Напряжения иа вы­ходах ключей взаимоннверс - ны, однако фронты этих на­пряжений сдвинуты за счет к ис/4 ИС15 п0Дачи разиополярного сме - J щеиия, регулируемого по­тенциометром П7. Форми­руемый на элементе «Я» ко­роткий отрицательный им­пульс запускает ждущий генератор пилообразного напряжения, выполненный иа ОУ ИС13 и транзисторе Т21.

На элементах И С14 и ИС15 осуществляется срав­нение величины пилообраз­ного напряжения с управляющими напряжениями, поступающими с ОУ ИС27 И ИС28. Выходные напряжения ИС14, ИС15 дифференцируются и через схемы «И» управляют усилителями Т25, Т26 анодной группы тиристоров и ТЗО, Т31 Катодной группы.

Следует особо отметить, что в формировании управляющего напряжения СИФУ (рис. 6.20) участвует напряжение функционального преобразователя.

Для анодной группы 1/АуПр= + Урт + Уом—VфП; для катодной группы U*УПр=—UpT + UCM—U$A. Видно, что в анодной группе напряжение УфП сни­жает темп сдвига управляющих импульсов влево, а в катодной, наоборот, уско­ряет их сдвиг вправо, что уменьшает уравнительные токи и обеспечивает согла­сованно-раздельное управление приводом. Точка перехода от одного вида управ­ления к другому лежит в районе частоты вращения ЗОО-г-500 об/мин.

Потенциометром П8 устанавливается начальный угол запаздывания зажига­ния ссвач, чему соответствует УуПр=—5 В.

Диод Д134 в цепи ООС ИС27 ограничивает положительное напряжение на выходе до уровня 0,7 В, что исключает возможность «срыва» генерации управ­ляющих импульсов, так как амплитуда положительного выброса напряжения пи­лообразной формы составляет большую величину — 2 В.

Конденсатор СИЗ предназначен для фильтрации пульсаций тока.

, На рис. 6.21 показана схема «И» и генератор пилообразного напряжения. При закрытом транзисторе Т21 конденсатор С60 заряжается от источника питания + 15 В, формируя линейно-изменяющееся выходное напряжение. Его крутизна, и следовательно амплитуда, регулируются потенциометром Ц2. В короткие мо­менты открытия транзистора Т21 конденсатор С60 быстро разряжается.

Сопротивление R88 и диод Д54 формируют положительный импульс «пилы» амплитудой 2 В.

Схема совпадения и усилителя управляющих импульсов приведена на рис. 6.22. Положительный фронт напряжения ИС14 дифференцируется, конден­сатором, открывая транзистор Т22 и один из транзисторов Т23 или Т24, у кото­рого на обоих входных диодах Д55, Д56 или Д58, Д59 отрицательные напряже­ния. Коллекторный ток транзисторов Т23 или Т24 открывает соответствующий
выходной усилитель Т25 или Т26, формируя управляющий импульс силовых ти­ристоров длительностью около 200 мкс.

Каиалы У и Z работают аналогично.

Система защит преобразователя

В приводе предусмотрены следующие защиты:

— от обрыва или неправильного чередования фаз;

— отсутствия пилообразного напряжения;

— отсутствия напряжения питания —30 В.

Эти три защиты объединены общим усилителем и индикацией CP — connec­ting protection:

— превышения максимально допустимого тока и обрыва обратной связи по току ОС — overcurrent;

— обрыва обратной связи, по скорости TG — taxogenerator;

— длительцой перегрузки OL — overload;

- — превышения максимальной частоты вращения OS — overspeed.

Предусмотрено запоминание сигналов защит ОС, TG, OL и OS. При сраба­тывании какой-либо из защит пуск привода возможен только после новой, подачи сигнала включения привода.

Готовность привода к работе индикатируется светодиодом RD — ready.

При включении преобразователя загорается светодиод ON.

Все защиты при срабатывании блокируют регуляторы скорости и тока, а так­же управляющие импульсы в СИФУ.

Схема защиты от обрыва или неправильного чередования фаз приведена иа рис. 6.23. Здесь же показана векторная диаграмма шестифазиого напряжения, поясняющая принцип действия защиты. При правильном включении R+R—О, S+S=О и Т+ 7=0. В случае обрыва фазы или неправильного соединения появ­ляется неуравновешенное напряжение, отрицательная полуволна которого через один, из диодов Д13—Д16 поступает в схему защиты CP и вызывает ее срабаты­вание. Осциллограммы напряжений в контрольных точках приведены в, разделе «Наладка» (рис. 6.44—6.46).

Ниже приведена схема защиты CP (рис. 6.24).

Канал контроля пропадания напряжения —30 В одновременно является опор­ным^ напряжением для компаратора иа ОУ ИС41. Нормально, когда на выходе ИС41 отрицательное напряжение — транзистор Т66 закрыт.

ОКрыд Фазы

№f

ИМ

Рис. 6.26. Работа схемы защиты при от­сутствии «пилы»

При обрыве фазы на выходе ИС41 появляются импульсы положительного напряжения, транзистор Т66 открывается, снимаются сигналы включения ON и готовности RD. Конденсатор С153 осуществляет задержку при восстановлении защиты около (0,5-^-0,8) с (рис. 6.25).

Принцип работы защиты от пропадания пилообразного напряжения анало­гичен и поясняется рис. 6.26. При нормальной работе на входе транзистора Т65 Большое отрицательное напряжение и ои открыт, что соответствует нулевому на­пряжению иа входе ОУ ИС41 по данному каналу. При пропадании одного из пилообразных напряжений СИФУ транзистор Т65 периодически закрывается, и на выходе ИС41 появляются положительные импульсы, вызывающие срабатыва­ние защиты СР.

Защита от пропадания напряжения пнтаиия —30 В работает следующим об­разом. При отсутствии напряжения —30 В входное напряжение неинвертирую - щего входа ОУ ИС41 становится равным нулю и защита срабатывает по каналу обрыва фаз.

Блок-схема защиты от превышения максимально допустимого тока ОС пока­зана на рис. 6.27, а развернутая принципиальная схема усилителя тока и компа­ратора — иа рис. 6.28.

Рассмотрим принцип действия защиты на примере двигателя типа 23МВН с номинальным током /ном = 40 А и максимальным кратковременным током /mai=250 А. В качестве датчика тока используется шунт с выходным напряже­нием At/S=200 мВ при токе /ном=40 А.

Коэффициент усиления дифференциального усилителя тока, выполненного на ОУ ИС69 и ИС70 равен единице, поэтому максимально допустимое напряже­ние на входе усилителя модуля тока равно:

'^.= 0,2-^-= 1,25В.

=

40

Вычислим напряжение на выходе усилителя модуля тока при разнополяриых выходных сигналах дифференциального усилителя.

1. На входе усилителя модуля тока + f/BI. Диод Д2в6 открыт, диод Д265 Заперт, ОУ ИС71 работает как инвертор с К= 1. Тогда

(у Ш. ,И [ п Ж. и 5б*1

Мх-------- Я419 R42Q } ~ ~ + и°

2oa:J

2. На входе усилителя модуля то­ка — UВх - Диод Д266 заперт, диод Д265 Открыт, через ОУ ИС71 входное напря­жение не проходит. Тогда

Итак, коэффициент передачи усили­теля модуля тока равен 3, а напряжение иа его выходе всегда положительно и равно:

= ки™Г =

= 3-1,25 = 3,75В.

Порог срабатывания компаратора ИС42 настраивается несколько выше, £/оп=4В. Двигатель при этом не размаг­ничивается.

При превышении максимально допу­стимой величины тока напряжение иа вы­ходе ИС72 превышает опорное, что при­водит к срабатыванию защиты ОС.

Схема памяти (рис. 6.29) представ­ляет собой бестоковый триггер, выпол­ненный иа транзисторах Т70 и Т71. В ис­ходном положении оба транзистора за­крыты под действием напряжения сме­щения — 15В.

Положительный импульс с компара­тора ИС42 включает транзистор Т70 и, как следствие, транзистор Т71.

Выключение триггера осуществляет­ся отрицательным сигналом сброса от схемы деблокировки привода.

Снятием перемычки Мб можно иск­лючить влияние защиты ОС на схему готовности RD и отключение привода.

Схема защиты от обрыва обратной связи по скорости показана на рис. 6.30. Она включает в себя автоколебательный мостовой генератор Вина, выполненный иа ОУ ИС43, компаратор иа ИС44 и па­мять иа транзисторах Т72, Т73.

При нормальной работе низкое омическое сопротивление тахогенератора ТГ Через конденсатор С161 закорачивает генератор по высокой частоте и колебания отсутствуют. На выходе ИС43 нулевое напряжение.

При обрыве цепи тахогенератора возникают колебания частотой fss(1,2-т-1,3) кГц, вызывающие срабатывание защиты (рис. 6.31). Амплитуда и форма колебаний определяются величиной сопротивления R261. При малом R261 — колебания имеют прямоугольную форму, среднем — синусоидальную, а большом — колебания срываются.

Небольшой фильтр С162 исключает срабатывание защиты от ложных помех и отскоках щеток тахогенератора.

"" Схемы памяти н индикации аналогичны защите ОС.

Запайкой перемычки Mil действие защиты TG можно исключить.

Схема защиты от длительной перегрузки OL н осциллограмма ее работы 'показаны на рис. 6.32.

Здесь ИС57 и ИС59 — операционные усилители цепей обратной связи нели­нейного токоограничения.

Если t/p. c<t/(j>n, т. е. токоограничение не работает, то на выходе ИС57 на­пряжение имеет положительный знак, а на выходе ИС59 — отрицательный. В этом случае оба ОУ ИС58 и ИС60 Насыщены в положительном направлении, диоды Д259 и Д261 заперты, а конденса­тор С224 заряжен от поло­жительного напряжения + 15В источника питания. На выходе компаратора ИС45 отрицательное напря­жение, диод Д227 заперт и защита не работает.

Если ире>иФп, т. е. работает токоограничение, то на одном из ОУ, ИС57 Или ИС59, в зависимости от полярности тока, напряжение на выходе станет рав­ным —0,7 В или +0,7 В соответственно. Эти напряжения превышают опорные ОУ ИС58 и ИС60 от делителей R338, R339 и R343, R344, следовательно, сработа­ет один из компараторов — ИС58 или ИС60. Напряжение иа нх выходе станет равным —15 В и конденсатор С224 начнет разряжаться через диоды Д259 и Д261. Второй цепью разряда конденсатора С224 является сопротивление R334,, Подключенное к напряжению 1/фц. Этим достигается определенная адаптация, так
как при малой частоте вращения величина отрицательного напряжения UфП уве­личивается и разряд происходит быстрее, соответственно при больших скоро­стях — медленнее.

Если привод перегружен в течение времени больше /зад, то переключается компаратор ИС45, что приводит к срабатыванию защиты.

Схемы памяти и сигнализации аналогичны.

Схема защиты от превышения максимальной скорости OS показана иа Рис. 6.33 и включает в себя компаратор на ОУ ИС46 и память на транзисторах Т76 и Т77. Защита срабатывает при превышении заданной потенциометром ПИ Предельно допустимой частоты вращения, т. е. при превышении напряжения модуля |i/Tr| величины смещения задаваемого делителем на сопротивлениях R276, R277.

Установкой перемычки М20 можно ограничить скорость на низком уровне при первоначальном пуске.

Формирование сигналов готовности RD и включения преобразователя ON по­Казано на рис. 6.34.

Сигнал RD— «Готовность» выдается - на станок н. о. контактом реле Р1 при условии отсутствия всех сигналов защит и мгновенно пропадает при срабатыва­нии любой из ннх.

Сигнал ON — «Включение привода» появляется с задержкой, обусловленной зарядом конденсатора С151 (0,5—0,6 с) прн отсутствии сигнала защиты CP, на­личии сигнала RD и деблокировки привода от станка.

Деблокировка может осуществляться как по входу, так и по выходу тран­зистора Т61. ~

Выключение привода происходит мгновенно, при этом блокируются регу­ляторы скорости н тока, а также импульсы управления тиристорами.

Транзистор Т69 формирует сигнал сброса памятей элёктронных защит.

Источники питания. Питание схемы управления преобразователем осуществ­ляется двумя стабилизированными выпрямителями с выходными напряжениями ±15 В и нестабилнзированными напряжениями +24 В и —30 В.

В источнике ±15 В предусмотрена внутренняя защита ограничения тока, н он не боится коротких замыканий. Предусмотрена также защита от пропадания напряжения —15 В, прн этом автоматически блокируется н выход +15 В.

Методика наладки электропривода «Кемрон» в регулируемом режиме

Прежде всего следует сказать, что каждый комплектный электропривод про­ходит на заводе-изготовителе тщательную наладку н испытание, поэтому полное использование приведенной ниже методики целесообразно только для вышедших из строя или разукомплектованных преобразователей.

При эксплуатации приводов ее следует считать руководством, оговариваю­щим последовательность проведения контроля привода, а также пособием прн устранении отдельных неисправностей.

' Последовательность наладки привода

1. Сиять ленточные переходные кабели печатных плат.

2. Вытащить все платы преобразователя, кроме платы «Питание».

3. Снять провода YE—YE2, подающие управляющие импульсы иа тири­сторы, и во избежание замыканий надеть на ннх изолирующие хлорвиниловые

.трубки.

4. Провести внешний осмотр преобразователя, всех его блоков, силового трасформатора н двигателя. При необходимости устранить видимые повреж­дения, подтянуть крепежные соединения.

5. Вставить последовательно'платы СИФУ, защиты и регуляторов.

6. Подсоединить большой ленточный переходный кабель КП4—КП5—КП6.

ВНИМАНИЕ! Применяемые на платах и переходном жгуте разъемы не име­ют установочного ключа. При правильном соединении надписи на колодке н встав­ке должны быть наружу.

7. Выполнить монтаж согласно схеме соединений — рис. 6.35. При предва­рительной проверке плат двигатель должен быть отключен.

8. Проверить правильность установки и исправность силового Трансформа­тора, для чего отключить силовые предохранители и измерить фазные вторичные напряжения, которые должны быть равными —120 В. Убедиться в правильно­сти чередования фаз.

9. В плате «Регуляторы» установить наладочные резисторы R423 — 20 к и R397 — 51 к, делающие регуляторы скорости и тока пропорциональными с коэф­фициентом усиления, равным единице.

ВНИМАНИЕ! Все работы, связанные с пайкой, а также контактными соеди­нениями, производить при выключенном питании.

10. В плате «Регуляторы» установить перемычки М23, М24 и снять перемыч­ку М25. Прн этом исключается дифференциальный усилитель задающего сигнала.

11. Включить силовое питание. Прн правильной работе загорится светоднод RD — готовность. Если вместо светоднод^. RD горит какой-либо другой или не­сколько сразу, необходимо устранить неисправность согласно разделу «Характер­ные неисправности и методы их устранения» инструкции по эксплуатации иа привод, а также материалам данной книги.

12. Проверить плату источников питания. Контроль напряжений ±15 В,—30 В осуществляется тестером относительно нулевой точки платы К21.

Фазное напряжение вторичных обмоток трансформаторов Tpl3-I-Tpl5 долж­но быть 27 ±1 В. Большее отклонение показывает на несоответствие преобразо­вателя силовому трансформатору или на его неисправность.

13. Омметром "проверить исправность импульсных трансформаторов Тр1~-Тр12.

14. Проверить и настроить плату СИФУ. Нулевая точка платы — КбО.

14.1. Установить сдвиг фаз, равный 63 эл. град. (3,5 мс), между напряжением вторичной обмотки трансформатора Тр13- (контрольная точка КЗО) и входом опе­рационного усилителя ИС11 (контрольная точка К31). Осциллограммы напря­жений показаны на рис. 6.36.

Регулировка осуществляется потенциометром П1, имеющим символическое

Обозначение на плате <p*i. При регулировке для напря­жения в точке К31 устано­вить усиление канала осцил­лографа в десять раз боль­шее, чем для напряжения точки КЗО, что обеспечит необходимую точность уста­новки сдвига фаз (рис. 6.37).

14.2. Провести анало­гичные регулировки для ка­налов фазы У (контрольные точки К37, К38, регулиро­вочный потенциометр ПЗ, обозначение на плате фу) и для канала фазы Z (соот­ветственно К44 н К45, П5,

14.3. Потенциометром П7 установить равенство напряжений смещения опе­рационных усилителей ИС11, ИС12, ИС16, ИС17, ИС21, ИС22 в контрольных точ­ках К56 н К57 (рис. 6.38). Величина смещения ±230 мВ.

14.4. В'контрольных точках К34, К41 и К48 проверить наличие и форму пи­лообразных напряжений (рнс. 6.39).

Отрицательная амплитуда «пилы» должна быть равной —9 В. Регулировки осуществляются потенциометрами П2, П4 и Пб соответственно. На - плате онн

Обозначены внаком

В случае отсутствия пилообразного напряжения проверить правильность сигналов по тракту формирования пилообразного напряжения (рис. 6.19).

-5,SB

-К53

Ptft. 6.40. Форма сигнала защиты от пропада - Рис. 6.41. Напряжение управ - ния «пилы» лення СИФУ

14.5. Проверить наличие суммарного сигнала защиты от пропадания пило­образного напряжения на" разъеме КП4-9. Наблюдать осциллограмму рис. 6.40.

14.6. Проверить величину напряжения управления СИФУ в контрольных точ­ках К53 и К54 при нулевом задающем напряжении. Оно должно быть —5,5 В± 0,2 В. Настройка осуществляется потенциометром П8, имеющим мнемоническое обозначение на плате а0.

14.7. Регулируя величину задающего напряжения, наблюдать изменение на­пряжения в точках К53 и К54 (рис. 6.41). В случае отсутствия регулировки сле­дует проверить функционирование платы «Регуляторы».

Примечание. Если привод пускается впервые или имеются какие-либо другие опасения, то начальное напряжение в контрольных точках К53 и К54 рекоменду­ется установить равным —7 В. При этом управляющие импульсы передвинуты в область отрицательных значений напряжения силового трансформатора, что иск­лючит возможные прн неисправностях аварийные режимы.

14.8. Проверить наличие и форму управляющих импульсов на базах выход­ных усилителей. Для быстрой проверки всех 12 каналов удобно наблюдать им­пульсы на сопротивлениях R106, R108 и т. д. (рис. 6.42).

Прн данной проверке должен быть включен режим «Работа—ON», в про­тивном случае управляющие импульсы будут блокированы сигналом +15 В конт­рольной точки К55.

14.9. Изменяя величину задающего напряжения, наблюдать смещение управ­ляющих импульсов. При неправильной работе проверить осциллограммы сигна­лов в предыдущих точках тракта.

14.10. Установить малый соединительный жгут между платами СИФУ и «Пи­тание».

14.11. Проверить начальную фазировку управляющих импульсов относительно силового напряжения на плате «Питание и управление тиристоров». При управ­ляющем напряжении СИФУ— 7 В и нулевом задающем сигнале фазнровка долж­на соответствовать осциллограмме рис. 6.43.

Проверка осуществляется с помощью двухлучевого осциллографа следую­щим образом:

Для катодной группы. Относительно общей точки К19 первым лучом. наблю­дать силовое напряжение в точке КТ7, а вторым — управляющие импульсы в точ­ке YE1. Аналогично для остальных каналов КТ8 и YE2, КТ9 и YE3 и т. д. — до КТ12 и YE6. -

Для аиодиой группы. Относительно общей точки К. Т7 первым лучом наблю­дать силовое напряжение иа общем аноде, а вторым лучом — управляющие им­пульсы в точке YE7. Аналогично для остальных каналов КТ8 и YE8, КТ9 и YE9 И т. д. - до КТ12 в YE12.

15. Проверить и настроить плату «Защита» (Логика). Нулевая точка пла­ты К81.

15.1. Проверить действие защиты от обрыва н неправильного соединения фаз, для чего вытащить какой-либо предохранитель силовой "цепи. При правильной работе схемы защиты загорается светодиод CP и гаснет светодиод RD.

15.2. Проверить функционирование схемы защиты от превышения максималь­ного тока, для чего потенциометром П10 установить напряжение в контрольной точке К78 равным 4 В и отсоединить активный провод от датчика тока SA. При этом должен погаснуть светодиод и загореться светодиод ОС.

15.3. Проверить функционирование схемы защиты от обрыва цепи обратной связи по скорости, для чего отсоединить одни из выводов тахогеиератора. При этом должен погаснуть светодиод RD и загореться светодиод ТО.- Следует пом­нить, что должна быть установлена перемычка М10 и снята перемычка МИ. Форма колебаний генератора иа мосте Внна определяется величиной сопротивле­ния R261, причем при слишком большой величине R261 колебания срываются. «Ложные» срабатывания защиты от помех устраняются конденсатором С160 иа входе ОУ ИС43.

. 15.4. Проверить функционирование схемы защиты от длительной перегрузки по току, для чего деблокировать привод, отпаять пропорциональное сопротивле­ние R423 регулятора скорости и подать на вход преобразователя задающее на­пряжение. Прн правильной работе схемы загорается светодиод OL. Закончив про­верку, вновь запаять сопротивление R423.

15.5. Проверить функционирование схемы защиты от превышения макси­мальной скорости путем подачи на иеинвертирующий вход ОУ ИС46 положитель­ного напряжения. Прн правильной работе должен погаснуть светодиод RD н за - • гореться светодиод OS.

Проверить наличие перемычки М20, ограничивающей максимальную ско­рость.

ВНИМАНИЕ! Защиты ОС, TG, OL и OS выполнены с самоблокировкой на бестоковых триггерах. В исходном положении оба транзистора триггера закры-

Ты, а при срабатывании защиты оба открываются. Восстановление схемы защиты производится путем повторной блокировки и деблокировки привода.

Исключив одну нз перемычек Мб-т-МЭ, можно при необходимости исключить действие той или иной защиты на снятие сигнала готовности RD.

Ниже приведены некоторые характерные диаграммы работы схем защиты. Рис. 6.44 соответствует правильному чередованию фаз, рис. 6.45 — неправильному, а рис. 6.46 — обрыву фазы.

Прочие диаграммы даны иа рис. 6.25, 6.26, 6.31, 6.32 раздела описания принципиальной схемы преобразователя.

16. Проверить и настроить плату «Регуляторы». Общая точка платы Kill.

16.1. Провести балансировку схемы усилителя тока, выполненного на ИС69, ИС70, для чего:

— закйротить клеммы Кл2-1 и Кл2-2 на массу;

— потенциометром П24 установить нулевое напряжение на выходе ИС70 (в контрольной точке К1Г2)

-г - закоротить клеммы Кл2-1 и Кл2-2 между собой и подать в эту точку от­носительно общей точки платы KU1 синусоидальное напряжение амплитудой ^ (2ч-3) В и частотой 300 Гц;

— потенциометром П25 установить ноль на выходе ИС70.

16.2. Проверить работу усилителя модуля тока ИС71, ИС72, для чего на вход усилителя (Кл2-1, Кл2-2) подавать напряжения разной полярности, например, пульсирующее амплитудой ±0,2 В и частотой 250—300 Гц. На выходе, в конт­рольной точке КПЗ, наблюдать напряжение всегда положительной полярности амплитудой 0,6 В, т^к как коэффициент усиления данной схемы равен трем;

16.3. При необходимости произвести аналогично балансировку дифференци­ального усилителя ИС61 входного задающего сигнала.

Ниже дана таблица распайки перемычек, определяющих способ подачи за­дающего напряжения.

16.4. Подключить провода YE1-Z-YEJ2, подающие управляющие импульсы на силовые тиристоры преобразователя.

16.5. Подключить двигатель к преобразователю. Клемма двигателя, обозна­ченная знаком «-1-», подсоединяется к общей точке уравнительных дросселей.

16.6. При наличии встроенного электромагнитного тормоза подать на него напряжение и растормозить двигатель.

16.7. Провернуть вручную по часовой стрелке вал двигателя, наблюдая по­лярность напряжения на якоре тахогенератора. Отрицательный вывод подключить к клемме Кл2-9 преобразователя.

16.8. Проверить правильность подключения «активного» и «пас­сивного» выводов шунта Sh обрат­ной связи по току.

16.9. Включить силовое пита­ние ~ 380В, деблокировать привод н при малом задающем напряже­нии иа ползучей скорости наблю­дать диаграмму тока в контроль­ной точке К112 (рис. 6.47).

16.10. Потенциометрами П2, П4 и П6 уравнять амплитуды то­ков по среднему уровню (рис. 6.48).

16.11. Осуществить плавный разгон и. остановку привода на ма­лой частоте вращений по и против 'часовой стрелки.

16.12. Окончательно проверить правильность фазировок обратных связен по скорости и по току при вращающемся двигателе следующим образом:

— отрицательная обратная связь по току. При отрицательных импульсах тока в контрольной точке К112 напряжение на выходе регулятора скорости PC в контрольной точке КЮ8 должно быть положительное. Можно наблюдать на­пряжение задания на входе ОУ ИС62, которое должно быть отрицательным, тщ Как регулятор скорости инвертирует входной сигнал;

" — отрицательная обратная связь по скорости. При отрицательном задают щем напряжении напряжение тахогеиератора на клемме Кл2-9 должно быть от­рицательным.

16.13. Отпаять сопротивления R423 и R397, сделав тем самым регуляторы скорости и тока пропорционально-интегральными.

16.4. Настроить токоограничение, для чего:

— при нулевом, задающем напряжении £/зад=0 потенциометром П12 выста­вить на выходе ОУ ИС56 (контрольная точка К116) напряжение, равное —11,5 В;

— снять перемычку ограничения скорости" М20;

— плавно разогнать двигатель" до максимальной частоты вращения (птах=1500 об/мин), величина которой выставляется потенциометром П14 в це­пи тахогеиератора. При {/эад=10 В напряжение на клеммах тахогеиератора со­ставляет i/Tr = 45,5 В;

— на максимальной скорости потенциометром П13 установить в контрольной точке КИ6 напряжение, равное—3 В. В случае nmax=1000 об/мин выставляется напряжение, равное —5 В, в соответствии с диаграммой рис. 6.49.

Общая зависимость кривой нелинейного токоограничення от различных ре­гулирующих элементов показана на рис. 6.16.

Кривой токоограничения рис. 6.49 соответствует пуско­вая диаграмма, тока, приведен­ная на рис. 6.50.

ВНИМАНИЕ! Все измене­ния в кривой токоограничения связаны с опасностью выхода из строя высокомоментного двигателя, поэтому все регули­ровки следует проводить при непрерывном наблюдении за коммутацией двигателя при переходных процессах;

— при блокированном пре­

Образователе подать иа вход регулятора скорости задающее напряжение и на выходе регулятора ИС64 (контрольная точка К108) наблюдать высокочастотную генерацию (рис. 6.51), что говорит о работе схемы токоограничения.

16.15. Проверить и настроить адаптивный регулятор коэффициента усиле­ния, для чего:

— включить привод и установить задающее напряжение, равное 100 мВ;

— наблюдая осциллографом напряжение в контрольной точке КЮ2, потен­циометром П23 добиться перехода прямоугольного напряжения ИС53 в положи­тельный уровень +15 В; ч

— установить задающее напряжение равным 300 мВ;

— потенциометром П22 добиться перехода прямоугольного напряжения ИС53 в отрицательный уровень —15 В.

Принцип работы схемы адаптации и влияние регулировочных потенциомет­ров на величину и зависимость коэффициента усиления регулятора скорости от величины задающего напряжения (или частоты вращения) приведены на рис. 6.52.

В связи с взаимным влиянием регулировок потенциометрами П23 и П22 друг на друга настройку адаптации следует проводить методом постепенного прибли­жения, трижды повторив операции, изложенные в пункте 16.15.

16.16. Настроить величину уравнительного тока на уровне /УР^10% /ном (для двигателя 23МВН это =4 А), для чего:

— включить привод и установить задающее напряжение, равным нулю;

— потенциометром П17 сбаланси­ровать пропорциональный усилитель ИС62 регулятора скорости, добившись остановки вращения вала двигателя;

— подключить осциллограф к контрольной точке К112 (ОУ ИС70 Усилителя тока) и потенциометром • П8 выставить величину тока, равной s=4A. При этом происходит деформа­ция кривой тока в соответствии с рис. 6.53, а начальный угол запазды­вания зажигания тиристоров ссиач пе­ремещается в область положительных значений силового питающего напря­жения, что соответствует, напряжению в контрольных точках К53 и К54 СИФУ, равному около —5В;

16.17. Настроить регулятор ско­рости PC, для чего:

16.17:1. Убедиться, что величины резисторов н конденсаторов, подклю­ченных к регулятору, соответствуют указанным в паспорте и принципиаль­ной схеме, например, для двигателя 23МВН —

R353 С247 R364 С229

30 к 0,1 51 к 1,0

R386 С231 R415

24 к 0,33 3,1 к

16.17.2. Убедиться, что перемыч­ки М21 и М22, подключающие схему токоограннчения, запаяны.

16.17.3. Настроить переходный процесс по скорости при пуске на большую частоту вращения, для чего:

— подключить осциллограф к та - хогенератору (левая точка сопротивления R368);

— подать скачкообразно задающее напряжение величиной 5 В на вход пре­образователя и наблюдать форму переходного процесса (рис. 6.54).

16.17.4. Регулировочными винтами потенциометров П18 (регулирование пропорционального усиления) и П20 (регулирование постоянной времени интег­рирования) сделать 15—20 оборотов по часовой стрелке от упора, но так, чтобы не наблюдалось возбуждения привода (увеличивается усиление).

16.17.5. Наблюдать вновь форму переходного процесса и плавным регулиро­ванием потенциометров П18 и П20 добиться переходного процесса с минималь­ным перерегулированием (рис. ,6.55).

В зоне' нормальных значений перерегулирования его уменьшение достигает­ся увеличением коэффициента пропорционального усиления (П18).

В случае больших колебательных процессов при пуске или торможении сле­дует уменьшить коэффициент усиления уменьшением величины сопротивления R364,

Первоначальный выброс можно также уменьшить подбором величин диф­ференцирующей цепочки R353, С247 в цепи тахогенератора.

16.17.6. Настроить переходный процесс при пуске на малой частоте враще­ния, т. е. в зоне работы, схемы адаптации, для чего:

— подать на вход регулятора скорости скачкообразное задающее напря­жение амплитудой около" 200 мВ и наблюдать переходный процесс. Устранить перерегулирование, поворачивая регулировочные винты потенциометров П19 и П21 от упора по часовой стрелке (рис. 6.56).

16.17.7. Проверить характер переходных процессов во всей рабочей зоне ча­стот вращения от ttmln до Птах-

Обобщенное влияние коэффициента пропорционального усиления и постоян­ной времени интегрирования на характер переходных процессов на высокой и низкой частотах вращения приведен соответственно на рис. 6.57 и 6.58. Здесь же показан оптимальный переходный процесс. Сравнивая с ним реальные осцилло­граммы, легко определить направления необходимых регулировок.

16.18. Настроить и проверить регулятор тока. Параметры корректирующих цепей регулятора тока подобраны для каждого конкретного типа двигателя и изменению не подлежат. .

F Сверхвелик НуС '

Ашг

Рис. 6.57. Влияние Куг и Тв на характер переходного процесса на высокой частоте вращения

Рис. 6.58. Влияние К? п и Ги на харак­тер переходного процесса на низкой частоте вращения

Подбором сопротивлений R424 и R425 можно задать необходимую началь­ную величину тока якоря при нулевой скорости, что используется для уравнове­шивания «падающих» координат а также при затруднениях с позиционированием больших масс.

Транзисторы-, Г/, Та, 722, Гч, тзг. тзз, тзг, 7*1 щ М. 7SS - Irntr; 72, Т Тгз, 724. ГЦ 72), 134, 735; 73% 74а, 743, 74S, Щ 737, Г St ~ 273137; ГТЗ - 279735.

725, 726, 730, Т37, 734, Т37, 7*7, 7 42, Т47, T4t, 731,753 - 273Ш PtsuvTHpbn ЯЦ K42-Naifcp из 4-х сопрсшшблении но !0<J J ■ W М - набор чз 5-Mu Aw>Oi'Iul/Hr*Ou ,к> IIIJ •

(«Ц— [Дц1

Рис. 6.60. Общая принципиальная схема привода «Кемрон» (продолжение»)

-ictu

■ 900,0

16.19. Окончательно настроить защиту от превышения' максимальной скорости OS, для чего:

— подать задающее напряжение, равное [/зад=11В (>10В), и потен­циометром П11 добиться срабатыва­ния защиты;

— проверить срабатывание защи­ты при плавном разгрне и прн необ­ходимости внести коррективы.

16.20. Окончательно, подбором сопротивления R334,'настроить защи­ту от длительной перегрузки по току OL при реверсе. Величину задающего напря­жения при настройке установить равной V3ад^8В. г«

16.21. Окончательно проверить уровень ограничения величины максимально­го тока якоря, для чего наблюдать переходный процесс тока при реверсе при задающем напряжении £/зад^ (6-г7) В. Величина /таг для двигателя 23МВН не должна превышать 250 А (рис. 6.59).

На этом иастройку и регулирование комплексного электропривода «Кемрон» можно считать законченной.

Общая принципиальная схема комплектного электропривода «Кемрон» приве­дена на рнс. 6.60.