Разработка и монтаж лабораторного стенда на основе преобразователя ЭТ6

Много внимания уделялось поиску возможностей замены электромашинных преобразователей статическими вентильными преобразователями. В свое время получила некоторое распространение система управляемый ртутный выпрямитель – двигатель (УРВ–Д). Однако особенности ртутных вентилей не позволили этой системе успешно конкурировать с системой Г–Д. Эта задача получила успешное решение только после создания полупроводниковых кремниевых вентилей и совершенных систем импульсно-фазового (СИФУ) управления на базе микроэлектроники, которые позволили разработать тиристорные преобразователи с высокими техническими показателями (1).

Лабораторный стенд собран на основе серийно выпускаемого унифицированного электропривода серии ЭТ6 и представляет собой автоматизированный электропривод постоянного тока. Стенд служит для изучения и исследования параметров работы электропривода и снятия осциллограмм контрольных точек и показаний приборов. Он предназначен для регулирования и стабилизации частоты вращения электропривода постоянного тока в диапазоне 1:10000.

1.Описание электропривода

1.1 Основные технические данные и условия работы

Электропривод предназначен для работы в закрытых отапливаемых помещениях при следующих условиях:

· высота над уровнем моря не более 1000 м;

· температура окружающего воздуха (внутри шкафа) от +5 до +45°С;

· относительная влажность окружающего воздуха 80% при температуре 30°С.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание масел, пыли – в пределах санитарных норм.

Основные технические параметры электропривода указаны в табл. 1.

Таблица 1

Наименование параметра	Ед. измерения	Требования техническихусловий
Напряжение сети	В	380 (+10–15) %
Частота сети	Гц	50±1
Мощность электродвигателя	кВт	0,611,3
Максимальный диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя		10000

Электропривод обеспечивает работу во всех 4-х квадрантах механической характеристики при изменении управляющего напряжения в пределах ±10В.

1.2 Конструкция электропривода

Электропривод серии ЭТ6 состоит из тиристорного преобразователя, электродвигателя со встроенным тахогенератором, согласующего трансформатора серии ТСТ, задатчика частоты вращения и токоограничивающих реакторов РТ.

Электропривод конструктивно представляет собой комплектное устройство, выполненное в открытом исполнении (степень защиты IP00) и предназначенное (кроме электродвигателя) для встройки в шкаф.

Преобразователь имеет блочную конструкцию, обеспечивающую оперативную замену блоков и возможность ремонта или замены отдельных элементов.

Внешний вид преобразователя приведен на рис. 1.

В электроприводе применены электроизоляционные материалы класса нагревостойкости не ниже В.

Рис.1. Преобразователь тиристорный

2. Устройство и принцип работы

2.1 Структурная схема электропривода

Электропривод серии ЭТ6 представляет собой электромеханическое устройство, служащее для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока в диапазоне 1:10000.

Структурная схема электропривода приведена на рис. 2.1, где:

РС – регулятор скорости;

РТ – регулятор тока;

U_то=f(n) – узел зависимости токоограничения;

ТП – тиристорный преобразователь;

ДТ – датчик тока;

ДС – датчик скорости;

R_э – эквивалентное сопротивление якорной цепи;

Т_я – электромагнитная постоянная времени;

Т_м – электромеханическая постоянная времени;

К – конструктивный коэффициент;

U_з – задающее напряжение;

U_огр=f(U_c) – узел ограничения минимального угла управления;

U_дс – напряжение датчика скорости;

ΔU₁ – разность (U_з–U_дс);

U_рс – напряжение на выходе регулятора скорости;

U_то – напряжение узла токоограничения;

U_дт – напряжение на выходе датчика тока;

ΔU₂ – разность (U_рс–U_дт);

U_рт – напряжение на выходе регулятора тока;

U_я – напряжение на якоре двигателя;

I_я – ток якоря двигателя;

n – частота вращения электродвигателя;

М – двигатель;

Принципиальная электрическая схема приведена в Приложении 1.

2.2 Принцип работы электропривода

Электропривод состоит из двух замкнутых контуров подчиненного регулирования: контура тока (РТ) и контура скорости (РС).

Работа электропривода осуществляется следующим образом:

Рис. 2.1 Структурная схема электропривода

При наличии рассогласования (ΔU₁) на входе регулятора скорости (РС), на его выходе формируется сигнал, пропорциональный этому рассогласованию, который, сравниваясь с текущим значением тока якоря, поступает на вход регулятора тока РТ. Регулятор тока усиливает эту разность и подает управляющее напряжение на схему формирования управляющих импульсов (СИФУ), функция которой заключается в формировании и распределении импульсов управления силовыми тиристорами. По мере уменьшения рассогласования (под действием отрицательной обратной связи по частоте вращения) происходит стабилизация часты вращения двигателя на уровне, пропорциональном напряжению задания (U_з). Коэффициент усиления системы регулирования обеспечивает необходимый диапазон регулирования и достаточную точность поддержания частоты вращения при различных возмущающих воздействиях.

Ограничение тока якоря двигателя осуществляется путем ограничения напряжения выхода регулятора скорости.

Предусмотрено зависимое ограничение тока в функции частоты вращения.

тиристорный преобразователь автоматизированный электропривод

3. Состав тиристорного преобразователя и принцип работы его составных частей (2)

Тиристорный преобразователь является управляемым двухполярным, шестипульсным выпрямителем, состоящим из:

силовой схемы;

схемы формирования управляющих импульсов;

схемы усилителя – регулятора скорости;

схемы усилителя – регулятора тока с датчиком тока и схемой ограничения производной РТ;

схемы ограничения минимального угла управления;

схемы ограничения тока якоря;

схемы защиты;

источника питания;

схемы дополнительного усилителя.

3.1 Силовая схема

Силовая схема (см. Приложение 2) и состоит из:

согласующего трансформатора типа ТСТ (Тр13);

управляемого выпрямителя;

токоограничивающих реакторов РТ (Др1, Др2).

Трансформатор трехфазный ТСТ имеет две силовые обмотки и обмотку для питания цепей управления. Первичная обмотка соединена в треугольник, вторичная – шестифазную звезду с нулевым выводом, третья обмотка – в звезду.

3.2 Схема формирования управляющих импульсов

Схема формирования управляющих импульсов (СИФУ) осуществляет формирование и распределение управляющих импульсов на тиристоры силовой схемы и состоит их шести идентичных каналов управления. Схема СИФУ приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Схема формирования управляющих импульсов

Принцип DА302. Структура первого каскада и соответствующийвыбор входящих в его состав элементов обеспечили термостабильность характеристик электропривода за счет компенсации теплового дреDА601 и представляет собой пропорционально интегральный регулятор. ДаDA401,DАR210, VD2DАVD205 заданной величины. Величина смещения определяет максимальный ток VD914, сигнализирующего о наличии управляющих импульсов на тиристорах, а следовательно, и наличии напряжения на выходе тиристорного преобразователя, опасного для обслуживающего персонала, и терморезистора, встроенного в двигатель.

В исходном состоянии транзистор VT907 заперт и цепь приготовлена для включения реле К1, К2. При нажатии кнопки SВC «Пуск» включается реле, загорается индикатор состояния привода, размыкается цепь обратнойсвязи регуляторов и подаются управляющие импульсы на тиристоры силовой схемы - происходит запуск электропривода. В случае неисправности в стабилизаторе напряжения или при неправильном подключении к питающей сети не подается управляющийсигнал транзистору VT908 и не включаются реле Kl, К2.

Рис. 3.6 Схема защиты

1.Ключев В.И.. Теория электропривода: Учеб. для вузов.–2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2001.–704 с.: ил.

2.Электропривод постоянного тока серии ЭТ6. Паспорт ИЖВЕ 654632. 003ПС.