Онищенко Г.Б. Электрический привод

Подождите немного. Документ загружается.

Функциональная схема электропривода рассматриваемой серии показа-

на на рис. 12.4. Это высокоточный реверсивный трехфазный тиристорный од-

нозонный электропривод по системе ТП-Д. Понятие однозонный означает, что

регулирование скорости осуществляется в пределах 0-ω

ном

„ т.е. вниз от основ-

ной скорости. Поток возбуждения двигателя остается постоянным.

Двигатель постоянного тока М питается от реверсивного тиристорного

преобразователя U1, выполненного по трехфазной мостовой схеме с раздель-

ным управлением (см. раздел 5.2). Питание тиристорного преобразователя про-

изводится от сети 380В, если двигатель имеет номинальное напряжение 440В,

или от трансформатора Т1,

если напряжение двигателя 220В. Для двигателей с

электромагнитным возбуждением предусмотрен выпрямитель U2 для питания

обмотки возбуждения. Защита преобразователей U1 и U2 производится плав-

кими предохранителями F1-F3 и F4-F6.

Система регулирования скорости - двухконтурная. Внешний контур -

контур скорости - содержит ПИ-регулятор PC и обратную связь по скорости от

тахогенератора BR1. Обратная связь по току заведена на вход управляющего

органа УО. Измерительным элементом для обратной связи по току служит

трансформатор тока, включенный в цепь

переменного тока, питающую преоб-

разователь цепи якоря. Ток вторичной обмотки этого трансформатора преобра-

зуется датчиком тока ДТ в сигнал постоянного тока, пропорциональный по ве-

личине току якоря двигателя. Однако этот сигнал однополярный, т.е. не несет

информацию о направлении тока в цепи якоря.

Управление тиристорами производится от трехканальной СИФУ, со-

держащей формирователи импульсов ФИ1-ФИЗ. Управляющий сигнал форми-

руется управляющим органом УО; с помощью переменных резисторов R16,

R17 и R19 производится установка углов а

мин

, а

макс

и начального угла а

нач

. Пе-

реключение импульсов управления с одной группы тиристоров (В) на другую

группу (Н) производится логическим устройством, которое работает в зависи-

мости от знаков сигнала заданного тока и сигнала датчика проводимости вен-

тилей ДП. Сигнал заданного направления тока поступает в логическое устрой-

ство с выхода нелинейного звена НЗ. Звенья НЗ и

ФПЕ с резистором R14 обра-

зуют устройство для линеаризации характеристик электропривода при работе в

зоне прерывистых токов.

Для согласования реверсивного сигнала на выходе НЗ с нереверсивной

регулировочной характеристикой управляющего органа УО служит переклю-

чатель характеристик ПХ, управляемый логическим устройством ЛУ (ключи В

и Н).

На входе регулятора скорости сравниваются сигналы задания скорости

зад

и обратной связи по скорости. Вместо ручного потенциометрического за-

датчика скорости R1 задание может вводиться от устройства высшего уровня

автоматизации, например от ЧПУ.

Токоорганичение в данной схеме обеспечивается за счет ограничения

выходного напряжения регулятора скорости с помощью резистора R10, кото-

рым устанавливается максимальная уставка токоограничения. Узел зависимого

токоограничения обеспечивает снижение максимальной уставки токоограниче-

ния в зависимости от скорости: чем скорость больше, тем меньшая допускается

перегрузка по току.

Блок защит БЗ производит блокирование выхода регулятора скорости

снятие управляющих импульсов с тиристоров.

Электроприводы серии ЭПУ-1М выпускаются Чебоксарским электро-

аппаратным заводом.

Частотно-регулируемый асинхронный привод АП-140

Промышленная группа «Приводная техника» выпускает регулируемые

асинхронные электроприводы серии АП-140. Серия имеет 2 ветви:

- АП-140-А для управления общепромышленными асинхронными дви-

гателями мощностью 5,5-500 кВт;

- АП-140-Н для управления асинхронными электродвигателями

насосов

и вентиляторов мощностью 5,5-500 кВт.

Типоразмеры преобразователей частоты, составляющих основу серии, и

их маркировка приведены в таблице 12.3.

Таблица 12.3

Модель

АП-140- -_(_)

0К75 1К5 2К2 ЗК7 5К5 7К5 11К 15К 18К5 22К

Мощность (кВт) 0,75 1,5 2,2 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22

Номинальный

ток (А)

2,5 3,7 5 8,5 13 16 25 32 38 45

Модель

АП-140- -_(_)

30К 37К 45К 55К 75К 93К 110К 132К 160К 187К

Мощность (кВт) 30 37 45 55 75 93 110 132 160 187

Номинальный

ток (А)

60 75 90 110 150 170 210 250 300 340

Модель

АП-140- -_(_)

200К

220К

250К

280К

315К

375К 400К

500К

Мощность (кВт)

200 220 250 280 315 375

400

500

Номинальный

ток (А)

380 415 470 520 600 680

750

920

Питание преобразователей - от

трехфазной сети 380 В. Структура преоб-

разователя частоты представлена на рис.

12.5. Преобразователь состоит из трех ос-

новных частей: неуправляемого выпря-

мителя с фильтром в цепи постоянного

тока ЗПТ (рис. 12.6), мостового трех-

фазного инвертора, выполненного на

IGBT приборах (рис. 12.7) и системы

управления. Выпрямитель осуществляет

преобразование трехфазного переменного напряжения питающей сети в вы-

прямленное напряжение постоянной амплитуды 540В.

Инвертор посредством ШИМ-управления транзисторными ключами

преобразует постоянное напряжение в переменное квази-синусоидальное регу-

лируемой частоты f и амплитуды U. Через цепь постоянного тока передается

активная мощность - из сети к двигателю. Для циркуляции реактивной мощно-

сти, которая необходима для создания электромагнитного поля асинхронного

двигателя

, образуется цепь: обмотки статора двигателя - обратные диоды, шун-

тирующие транзисторные ключи - конденсаторы фильтра. При запирании клю-

чей индуктивные токи замыкаются через диоды на емкость фильтра, не вызы-

вая перенапряжений.

Транзисторные ключи управляются драйверами, которые осуществляют

гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления и защиту транзи-

сторов.

Блок

микропроцессорного управления включает в себя (рис. 12.8) программируемый

контроллер, аналого-цифровые преобразователи и пульт управления. Контрол-

лер осуществляет широтно-импульсную модуляцию выходного напряжения

преобразователя с функциональной зависимостью амплитуды напряжения от

частоты (см. рис. 12.9).

U=A+Bf

Коэффициенты А и В программируются.

В контроллере может

быть программно реализован

ПИД-регулятор технологиче-

ского параметра (например,

напора или расхода воды),

который должен контролиро-

вать регулируемый электро-

привод. Сигналы обратной

связи по этому параметру вводятся в контроллер через АЦП.

Все параметры, связанные с управлением приводом, заносятся в память

контроллера с помощью программирующего устройства или персонального

компьютера ПК.

При необходимости преобразователь АП-140 может обеспечить тор-

мозной режим работы электропривода. Для этого в цепи постоянного тока пре-

дусмотрены транзисторный ключ ТК и разрядное

сопротивление R

торм

. Энергия

торможения двигателя накапливается на конденсаторе фильтра, вызывая на нем

повышение напряжения. Когда напряжение на С

достигнет определенной ве-

личины, открывается ключ ТК и избыток заряда конденсатора сбрасывается в

тормозное сопротивление R

торм

. Сопротивление R

огр

, в цепи постоянного тока

служит для ограничения тока заряда емкости фильтра при включении преобра-

зователя в сеть. При дальнейшей работе сопротивление R

огр

шунтируется. Уст-

ройства АП-140 имеют следующие защиты:

- от перенапряжений по питанию

- от повышения напряжения питания

- от понижения напряжения питания

- от короткого замыкания в нагрузке

- от замыкания фазы на землю

- от перегрева двигателя

- от «опрокидывания двигателя

- от перегрузки

- от ошибок управления.

12.6. Контрольные вопросы для самопроверки

Назовите общие требования, предъявляемые к электроприводу.

2. Что характеризует нагрузочная диаграмма электропривода?

3. Чем отличается нагрузочная диаграмма производственного механиз-

ма от нагрузочной диаграммы электропривода?

4. По каким критериям рассчитывается мощность приводного электро-

двигателя?

5. От какого номинального параметра электродвигателя зависят его

масса и габаритные размеры?

6. Перечислите классы изоляции двигателя и соответствующие им тем-

пературы нагрева.

7. Дайте определение эквивалентного тока двигателя.

8. Каким параметром характеризуется повторно-кратковременный ре-

жим работы двигателя?

9. По каким параметрам выбираются полупроводниковые

преобразова-

тели для питания электродвигателя в системах регулируемого электропривода?

10. Назовите последовательность этапов проектирования электроприво-

да.

11. Почему следует стремиться к использованию регулируемых элек-

троприводов?

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 50369-92 Электроприводы. Термины и определения - М.: Изд-

во стандартов, 1993.

2. Правила устройства электроустановок (Минэнерго РФ) -М.: Энерго-

атомиздат, 2002-бООс.

3. Зимин Е.Н., Кацевич В.

Л., Козырев С. К. Электроприводы постоянно-

го тока с вентильными преобразователями - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 192с.

4. Зимин Е.Н., Яковлев В.И. Автоматическое управление элек-

троприводами - М.: Высшая школа, 1979. - 318с.

5. Ильинский Н.Ф., Казаченко В.Ф. Общий курс электропривода-М.:

Энергоатомиздат, 1992.

6. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода - М.: Из-во МЭИ, 2000-162с.

7. Ключев В.И., Терехов В.Н. Электропривод и автоматизация обще-

промышленных установок - М.: Энергия, 1980. - 360с.

8. Ключев В.И. Теория электропривода. Учебное пособие для вузов. Изд

2 - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704с.

9. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Основы электропривода - С-П.: Энерго-

атомиздат, 1954-496с.

10.Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод - М.: Энерго-

атомиздат, 1986. -416с.

11.Москаленко В.В. Электрический привод - М.: Высшая школа, 1991.-

430с.

12. Терехов В.М.

Элементы автоматизированного электропривода - М.:

Энергоатомиздат, 1987. - 224с.

13.Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода -М.: Энер-

гоиздат, 1981. - 576с.

14. Автоматизированный электропривод производственных механиз-

мов, /под общ.ред. Г.Б.Онищенко/- М.: РАСНХ - 2001. -520с.

15.Справочиник по автоматизированному электроприводу /Под ред.

В.А.Алексеева и А.В.Шинянского/ - М.: Энергоатомиздат, 1983.-616с.

16. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Осно-

вы теории и элементы. Учебное пособие /Солодовников В.В., Коньков В.Г.,

Суханов В.Л., Шевяков O.B.I - М.: Высшая школа, 1991.-255с.

17.Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник /Под ред.

В.М.Перелъмутера/ - Энергоатомиздат. -1988.-319с.

18.Электрические и электронные аппараты. Учебник для вузов

/Ю.К.Розанов, Е.Г.Акимов

, Н.А.Ведешенков и др. Под ред. Ю.К.Розанова/2-е

изд.-М.: Информэлектро. 2001.-420с.