ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СЕРИИ ЭТ1Е И ЭТ1Т

Преимущество электроприводов серии ЭТ1Е перед приводами серии ЭТО состоит в уменьшении массы и размеров и увеличении диапазона регулирования до 1 : 50. Серия состоит из двух видов: ЭТ1Е1, ЭТ1Е2 (с обратной связью по ЭДС, без тахогенератора) и ЭТ1Т1, ЭТ1Т2 (с обратной связью по частоте вращения, с тахо­генератором). В последнем случае диапазон регулирования 1 : 1000.

Устройство привода становится понятным из рассмотрения функциональной схемы (рис. 38, а). Блок регулирования БР сос­тоит из управляемого тиристорного выпрямителя, дросселя L и двигателя М (УТВ), усилителя постоянного тока (УПТ), генера­тора пилообразного напряжения (ГПН), формирователя импуль­сов (ФИ), распределителя импульсов (РИ), источника питания (ИП), схемы ограничения тока (СОТ), стабилизатора обмотки возбуждения (СОВ).

УТВ служит для преобразования переменного напряжения в регулируемое выпрямленное напряжение. УТВ представляет со­бой однофазный полууправляемый выпрямительный мост, состоя­щий (рис. 38, б) из вентилей V43, V44 и тиристоров V45, V46. Цепи R55, С20, R56, С21, R58 и С25 служат для защиты тиристо­ров и вентилей от коммутационных перенапряжений и перенапря­жений, возникающих в первичной сети. Защита от короткого за­мыкания осуществляется предохранителями FI, F2.

УПТ служит для вычитания сигналов задатчика скорости и отрицательной обратной связи с тахомоста 1L, 2L, М для типо­размеров ЭТ1Е1, ЭТ1Е2, с тахогенератора для типоразмеров ЭТ1Т1, ЭТ1Т2 и усиления разностного сигнала. Усилитель собран на микросхеме А1. Цепь обратной связи усилителя R16, С4 слу* жит для обеспечения устойчивости и формирования необходимой динамики привода. Цепи R19, С6, С5 обеспечивают устойчивую работу усилителя А1.

ГПН служит для создания пилообразных импульсов с часто­той 100 Гц, синхронизированных с напряжением сети. ФИ служит для формирования прямоугольных импульсов управления тиристо­рами. Распределитель импульсов служит для распределения им­пульсов по полупериодам выпрямленного напряжения на соответ­ствующие тиристоры, т. е. на те, которые в данный полупериод имеют на аноде положительное напряжение. Источник питания служит для питания цепей управления и цепи задатчиков ско­рости.

Выпрямители собраны по двухполупериодной схеме на транс­форматоре со средней точкой. Выпрямитель с фильтрами, собран­ный на полуобмотках трансформатора TV1, диодах VII, V12, ре­зисторе R27, стабилитронах V8, V9, V13, V14, конденсаторах С8, С9, СП, выдает четыре стабилизированных напряжения: +15 В; —15 В; +10 В; —10 В с отклонением не более ±2 В. Эти напря­жения питают УПТ, эмиттерный повторитель, ГПН, однопереход­ный транзистор V23, цепь задатчика скорости.

Выпрямитель, соединенный с обмотками трансформатора TV1, состоит из диодов V17, V18 и служит для синхронизации ГПН с частотой 100 Гц. Выпрямитель с фильтром, собранный на тех же обмотках трансформатора TV1, диодах V17, V18, V22 и конден­саторе С14, обеспечивает напряжение — 20 В. Это напряжение служит, для питания транзисторов V26, V27 распределителя им­пульсов. Выпрямитель с фильтром, собранный на тех же обмотках трансформатора, диодах V19, V20, конденсаторе С13, обеспечива­ет напряжение +20 В. Этим напряжением питаются транзисторы V28, V29 согласующих трансформаторных каскадов. СОТ служит для ограничения тока якоря, а СОВ — для питания постоянным напряжением обмотки возбуждения двигателя.

Выпрямитель стабилизатора собран по однофазной мостовой схеме, в плечи которого включены один тиристор и три диода. Тиристор обеспечивает стабильное напряжение на обмотке воз­буждения двигателя независимо от колебаний сетевого напряже­ния. С этой целью тиристор управляется от схемы с обратной связью по напряжению на обмотке возбуждения двигателя. Схема состоит из фильтра R51, СП, транзистора V35, диода V3S, резис­торов R47, R48 и усилителя постоянного тока (транзистор V34, резисторы R45, R43, конденсатора С18 и однопереходного тран­зистора V37). При применении двигателя с номинальным напря­жением 110 В диоды V40 wV42 исключаются.

Принцип работы блока регулирования основан на описанном ранее свойстве управляемых вентилей изменять в широких пре­делах среднее значение выпрямленного напряжения путем изме­нения времени отпирания тиристоров по отношению к началу по­ложительной полуволны подводимого переменного напряжения. Сглаживание выпрямленного напряжения УТВ происходит посред­ством фильтра, образованного индуктивностью дросселя и сопро­тивлением ротора. На вход УПТ подаются два сигнала: один с выхода тахомоста (для типоразмеров ЭТ1Е1, ЭТ1Е2) или с тахо­генератора (для типоразмеров ЭТ1Т1, ЭТ1Т2), пропорциональный частоте вращения двигателя, а другой — от задатчика скорости. Эти напряжения вычитаются. Усиленный разностный сигнал обес­печивает определенную величину зарядного тока накопительной емкости СЮ через транзистор V10. В зависимости от величины зарядного тока меняется время заряда емкости до напряжения, равного пороговому уровню срабатывания однопереходного тран­зистора V23, с которым связан момент формирования импульсов, что приводит к изменению момента отпирания тиристоров. Таким образом, изменение напряжения на входе усилителя вызывает соответствующие изменения напряжения на двигателе.

Генератор ГПН вырабатывает пилообразное напряжение ча­стотой 100 Гц. Генератор имеет автономный источник питания. Ре­жим работы транзистора V15 выбран так, что большую часть по - лупериода он закрыт напряжением, поступающим через диоды V17, V18 в виде пульсаций частотой 100 Гц, а конденсатор СЮ заряжается через транзистор V10. В момент времени, когда напря­жение смещения, поступающее через резистор R30, становится больше напряжения пульсации, поступающего через диоды V17, V18, транзистор V15 открывается и емкость СЮ быстро разряжа­ется. Поскольку заряд конденсатора происходит от источника то­ка (транзистор V10), пилообразное напряжение имеет хорошую ли­нейность.

Схема формирователя импульсов собрана на однопереходном транзисторе V23, имеющем падающий участок вольтамперной ха­рактеристики, т. е. участок отрицательного динамического сопро-* тивления, и представляет собой ждущий генератор. В момент вре­мени, когда напряжение на накопительном конденсаторе С10 (ГПН) достигает порога срабатывания однопереходного транзит

TODa V23, вырабатывается импульс. Параметры импульса опре - еляются в основном параметрами однопереходного транзистора У23, источником питания и сопротивлением резистора R32. Блоки - овка ворого за полупериод импульса генератора происходит за нет того, что порог срабатывания однопереходного транзистора ак бы повышается, так как происходит заряд конденсатора С12 ерез однопереходный транзистор V23 и потенциал его эмиттера онижается. Восстановление схемы происходит при разряде кон - енсатора С10 через транзистор V15 и разряде конденсатора С12 ерез транзистор V15 и диод V21,

Схема РИ собрана на транзисторах V26, V27. Транзисторы от­рываются поочередно: один — в один полупериод, другой — в педующий полупериод. Прямоугольный импульс управления ти - исторами проходит по очереди через открытые транзисторы. За­ем управляющие импульсы через согласующие усилительные кас - ады, собранные на транзисторах V28, V29, поступают на входы правления тиристоров через трансформаторы TV2 и TV3. Для врмирования сигнала обратной связи по противо-ЭДС применя­йся схема тахомоста, состоящего из якоря М, дросселя L1, дрос­еля L2 и комбинации резисторов Rl, R2 и R3.

Напряжение, пропорциональное току якоря, и необходимое для вботы системы токоограничения, снимается с двух встречно вклад - енных обмоток (силовой и компенсационной) и при равенстве Ктков этих обмоток будет пропорционально только току якоря, рименение дросселя позволяет полнее использовать номиналь - ею мощность двигателя. Задатчик скорости (резистор R53) слу - йт для приводов серии ЭТ1Е1, ЭТ1Е2 и задатчики скорости (ре­акторы R53, R57) — для приводов серии ЭТ1Т1, ЭТ1Т2.

Рассмотрим работу привода на холостом ходу. Пусть задатчи - dm скорости установлено определенное напряжение задания U3. вигатель вращается и создает определенную противо-ЭДС (Е). водному напряжению УПТ, равному К-Е — f/3, где К — коэф- ■щиент передачи тахомоста для ЭТ1Е1, ЭТ1Е2 и тахогенератора вя ЭТ1Е1, ЭТ1Т2, соответствует определенный положительный по - пнциал на выходе УПТ (А1) относительно общей точки. Этому втенциалу соответствует определенный зарядный ток накопитель­но конденсатора СЮ через транзистор V10, а значит и опреде - ■нное время заряда С10 до порогового напряжения пробоя од - ниереходного транзистора V23 формирователя импульсов.

Следовательно, тиристоры V45, V46 будут открываться в соот - кщтвующие этим параметрам моменты времени. Напряжение на кходе УТВ соответствует оборотам двигателя. Схема автомати - вс. кого регулирования находится в устойчивом состоянии, кото­ве обеспечивается корректирующими цепями: R16, С4 и R8, С2 ибкая обратная связь по току). Если изменить положение за - тчика скорости, например, поставить задатчик в положение, со - ветствующее более высокой частоте вращения двигателя, то при ом увеличивается U3. Так как напряжение задания подается на веотирующий вход УПТ (А1) в виде отрицательного напряже - нця, то потенциал на выходе УПТ (А1) становится более положи­тельным; величина зарядного тока конденсатора СЮ возрастает; время заряда до порогового уровня срабатывания однопереходно­го транзистора V23 уменьшается; импульсы управления появляют­ся раньше, чем в предыдущем случае; тиристоры тоже открывают­ся раньше и напряжение на выходе УТВ увеличивается. Двига­тель начинает вращаться быстрее. Изменениё положения ЗС в сторону уменьшения оборотов двигателя приводит аналогичным образом к уменьшению напряжения УТВ, а значит и оборотов двигателя.

При увеличении нагрузки на вал двигателя возрастает ток яко­ря и падение напряжения на нем. Увеличение падения напряже­ния на якоре двигателя при постоянном напряжении (УТВ) при­водит к уменьшению его электродвижущей силы Е, а значит к уменьшению частоты вращения. Однако уменьшение частоты вра­щения при неизменном Us приводит к увеличению сигнала рассо­гласования UBX, а значит к увеличению напряжения УТВ.

При изменении нагрузки на вал двигателя при неизменном по­ложении ЗС автоматически изменяется напряжение на выходе УТВ, таким образом компенсируется падение напряжения 1цЯя, т. е. изменение частоты вращения двигателя в приводах ЭТ1Е1, ЭТ1Е2. В приводах ЭТ1Т1, ЭТ1Т2 работа происходит аналогич­но, с той только разницей, что входной сигнал усилителя UBX=UTT—из, где UTT — сигнал с тахогенератора; U3 — сигнал с ЗС.

К переходным относятся режимы, при которых происходят бы­стрые изменения частоты вращения или нагрузки на вал двига­теля. При быстром уменьшении частоты вращения или нагрузки на вал двигателя схема привода работает, как указано выше. В ре­жиме быстрого увеличения частоты вращения или нагрузки на вал двигателя могут возникнуть дополнительные нежелательные явления. Так, при пуске электродвигателя в первый момент, ког­да КхЕ = 0 для ЭТ1Е1, ЭТ1Е2 или напряжение на тахогенерато­ре равно нулю для ЭТ1Т1, ЭТ1Т2, напряжение UBX достигает зна­чительной величины, при которой возможен пробой микросхемы А1. В этом случае УТВ выдает максимально большое напряже­ние, при котором через якорь двигателя протекает недопустимо большой ток. Во избежание этого включена цепь VI, V2, R13, R14, R12, осуществляющая защиту микросхемы от перенапряжений. За­щита двигателя от недопустимо больших токов осуществляется СОТ.

Схема ограничения тока представляет из себя такую же систе­му регулирования, как и основная цепь привода с той разницей, что она имеет существенно меньший коэффициент усиления (по­скольку исключается микросхема А1). СОТ фиксирует определен­ное значение тока якоря, зависящее от потенциала уставки, сни­маемого с резистора R20 (обычно фиксируемый ток уставки /уст=(2—4)/ном. дв). Информация о истинном токе двигателя по­ступает с обеих обмоток дросселя.

Схема ограничения тока работает следующим образом: если превышает установленное значение уставки (тока отсечки), вбатывает схема сравнения, состоящая из резисторов R22, R20 одной стороны, и резистора R23 с другой стороны, включенных базы транзистора V4. Транзистор V4 открывается и шунтирует Вход микросхемы А1, что снижает ток якоря до допустимого зна - |Ния. Для устойчивой работы СОТ, как системы регулирования, ЙСлючена цепь R24, С7. При номинальном токе якоря транзистор 14 закрыт и на работу привода влияния не оказывает.

Схема пуска привода должна обеспечивать такую последова­тельность, чтобы обмотка возбуждения двигателя включалась раньше или, в крайнем случае, одновременно с цепью якоря дви­гателя. Включение цепи якоря можно осуществлять двумя спосо­бами: включением сетевого напряжения или замыканием цепи йкоря. Число включений привода ограничивается числом включе­ний двигателя. Отключение привода можно производить в цепи сети переменного тока или в цепи якоря. При этом следует со­ставить схему так, чтобы обмотка возбуждения двигателя отклю­чалась позже якоря, либо вовсе не отключалась.

Приводы ЭТ1 с реверсивным двигателем допускают реверсиро­вание изменением полярности в цепи якоря или в цепи возбужде­ния двигателя. Реверсирование рекомендуется осуществлять пос­ле отключения привода от сети и полной остановки двигателя. По­грешность частоты вращения при реверсе не нормируется. Комму­тационная аппаратура для осуществления реверса в состав приво­да не входит. Реверс привода допускается с помощью реверсив­ного контактора в цепи якоря, если реверс осуществляется без от­ключения привода от сети. При этом необходимо на время ревер­са разрывать контакт 11 на клеммном наборе блока регулиро­вания.