Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
3-/63-/6
3-/6
3-/6
БИБЛИОТЕКА1^^ ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
ИХ. ЕВЗЕРОВ
В. М. ПЕРЕЛЬМУТЕР
А. ТКАЧЕНКО
ТИРИСТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СЕРИИ КТЭУ МОЩНОСТЬЮ ДО 2000кВт
62-厶
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРАБИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Выпуск 606
Основана в 1959 году
И.Х. ЕВЗЕРОВ
М. ПЕРЕЛЬМУТЕР
А. А. ТКАЧЕНКО
ТИРИСТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СЕРИИ КТЭУ МОЩНОСТЬЮ ДО 2000кВт
МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1988
ББК 31.29
Е 16
УДК 62-83:621.382.2
Рецензент В.Д. Кочетков
Редакционная коллегия серии:
В.Н. Андриевский, С.А. Бажанов, Л.Б. Годгельф, В.Х. Ишкин, Д.Т. Комаров, В.П. Ларионов, Э.С. Мусаэлян, С.П. Розанов, В.А. Семенов, А.Д. Смирнов, А.Н. Трифонов, А.А. Филатов
Евзеров И.Х. и др.
Е 16 Тиристорные электроприводы серии КТЭУ мощностью до 2000 кВт/И.Х. Евзеров, В.М. Перельмутер, А.А. Ткаченко.— М.: Энергоатомиздат, 1988. — 96 с.: ил. — (Б-ка электромонтера; Вып. 606).
ISBN5-283-00991-2
Приведены характеристики, схемы и конструкции комплектных тиристорных электроприводов серии КТЭУ мощностью до 2000 кВт с системой управления на микросхемах. Изложены специфика монтажа, эксплуатации, способы устранения неполадок.
Для электромонтеров, занимающихся монтажом и о бел уживанием тиристорных электроприводов.
ББК 31.29ББК 31.292302050000-051
ББК 31.29
ББК 31.29
Е 189—88
051(01)-8&
ISBN5-283-00991-2
© Энергоатомиздат, 1988
ПРЕДИСЛОВИЕ
Успехи в разработке и серийном выпуске силовых полупроводниковых приборов и микроэлектроники, в разработке систем управления и регулирования позволили электротехнической промышленности с 1981 г. освоить производство второго поколения комплектных тиристорных электроприводов серии КТЭУ мощностью 10—2000 кВт.
Эксплуатации тиристорных приводов присущи определенные трудности. Это вызвано тем, что второе поколение электроприводов содержит больше, чем прежнее, элементов (транзисторов, операционных усилителей и др.), сложным образом взаимодействующих мевду собой; внутренние сигналы в системе не всегда доступны наблюдениям и измерениям, поэтому неисправный элемент часто обнаруживается по косвенным признакам. Это требует от обслуживающего персонала определенной квалификации и знания принципа действия схемы, особенностей конструкции, монтажа и эксплуатации электроприводов, что предопределяет возможность поддержания высоких технических характеристик и надежности работы в течение всего периода эксплуатации. Оказанию помощи обслуживающему персоналу в этих вопросах и должна способствовать эта книга, содержащая описание силовых схем, систем управления и регулирования, методику наладки, возможные неисправности и способы их устранения в комплектных тиристорных приводах серии КТЭУ.
Замечания и пожелания читателей следует направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатом- издат.
Авторы
НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Тиристорные комплектные электроприводы серии КТЭУ (далее КТЭУ) являются регулируемыми электроприводами постоянного тока, в которых преобразование напряжения переменного тока постоянной амплитуды и частоты в выпрямленное напряжение регулируемой величины осуществляется с помощью управляемых тиристорных преобразователей. Принцип работы тиристоров н особенности построения тиристорных преобразователей на их основе широко освещены в литературе (см., например, [1,2]) и здесь не рассматриваются.
Кроме тиристорного преобразователя КТЭУ включает в себя дополнительные элементы, узлы и устройства, обеспечивающие работу электропривода как функционально законченного устройства во всех требуемых режимах и осуществляющие автоматическое регулирование таких координат, как ток якоря электродвигателя, его поток возбуждения, частота вращения, положение и т.п. По диапазону мощностей, по составу узлов н устройств, по техническим характеристикам КТЭУ предназначены для применения в таких отраслях промышленности, как металлургическая, горнорудная, резинотехническая и целлюлозно-бумажная, однако они широко используются и для других целей： в различного рода испытательных стендах — как приводные и нагрузочные, в главных приводах мощных станков, в центрифугах н т.д.
КТЭУ предназначены для работы в стационарных установках в закрытых помещениях на высоте до 1000 м над уровнем моря при температуре окружающей среды 1—40 °C, относительной влажности не более 80% при температуре 25 °C, в среде, не насыщенной токопроводящей пылью и не содержащей агрессивных газов и паров, разрушающих металлы, изоляцию и антикоррозионные покрытия.
КТЭУ подразделяются:
по номинальному току нагрузки /ном — на электро приводы со шкалой токов 25,50, 100, 200,320,500,800,1000,1600, 2500,3200,4000 А;
по номинальному напряжению на якоре электродвигателя UKOM — на электроприводы со шкалой напряжений 220, 440, 600, 750, 930 В; возможные сочетания 7НОМ и 40M приведены ниже：
4ом，В …220440600750930
Люм，А25 -25 00 25 -4000 500-3 200 1000-2500 2500
по числу двигателей: 1 — однодвигательные, 2 — двухдвигательные с параллельным соединением якорей, 4 — двухдвигательные с последовательным соединением якорей, 3 — много двигательные с параллельным соединением якорей;
по режиму работы: 1 — нереверсивные, 2 — реверсивные с аварийным реверсом тока в обмотке возбуждения, 3 — реверсные с реверсом тока в цепи якоря;
по способу связи с питающей сетью: 1 — через анодный реактор, 2— через трансформатор;
по типу регулятора: 0 — без системы регулирования для питания обмоток возбуждения, 1 — с регулятором скорости или ЭДС однозонным (без ослабления потока возбуждения), 2 — с регулятором скорости двухзонным, 3 — с регулятором положения, 4 — с регулятором синхронизации по положению, 5 — с регулятором мощности (для электроприводов намоточно-размоточных механизмов), 6 — с регулятором мощности, прямым регулятором натяжения и цифровым измерением радиуса наматываемого рулона, 7 — с регулятором натяжения и скорости для натяжных механизмов, 8 — со специальной системой управления;
по составу коммутационной аппаратуры: 0 — без контакторов линейного и динамического торможения, 1 — с динамическим торможением, 2 — с линейным контактором и динамическим торможением, 3 — с линейным контактором;
по климатическому исполнению: УХЛ — для районов с умеренным и холодным климатом.
Указанные различия заложены в структуру типового обозначения электроприводов, построенную по следующей схеме:
КТЗУ - /ном/^ом - А Б В Г Д - Е4.
Здесь А — количество двигателей, Б — режим работы, В — способ связи с питающей сетью, Г — тип регулятора; Д — состав коммутационной аппаратуры, Е — климатическое исполнение. Цифра 4 — категория размещения по ГОСТ 15150—69*.
Пример обозначения. Электропривод типа КТЭУ = 500/440 = 13122 = =УХЛ4 — электропривод с /ном = 500 А, 4°м 二 440 В, о дно двигательный, реверсивный с реверсом тока в цепи якоря, с анодным реактором, с двухзонным регулятором скорости, с линейным контактором и динамическим торможением, исполнения УХЛ.
Основные различия КТЭУ. Двухдвигательные электроприводы с параллельным соединением якорей имеют два линейных контактора и при необходимости две цепи динамического торможения. Электроприводы с регулируемым потоком содержат два возбудителя (каждый для своего двигателя) и узел выравнивания токов якорей, воздействующий на потоки возбуждения двигателей.
Электроприводы с поеледовательным соединением якорей имеют индивидуальные электроизмерительные приборы для каждой обмотки возбуждения и резисторы для выравнивания напряжений на якорях двигателей.
Многодвигательные электроприводы предназначены для питания н управления параллельно соединенными двигателями. Они состоят из тиристорного преобразователя, номинальный ток которого определяется суммой токов двигателей (с учетом возможной неравномерной загрузки) ,системы управления и регулирования напряжением этого преобразователя и необходимого числа релейно-контакторных шкафов для управления отдельными двигателями.
Тиристорный преобразователь нереверсивных электроприводов обеспечивает возможность протекания тока нагрузки только в одном направлении, а реверсивных — в обоих (подробнее см. в § 3) . Реверсивные электроприводы с реверсом тока в обмотке возбуждения имеют нереверсивный тиристорный преобразователь якорной цепи, реверсивный возбудитель питания обмотки возбуждения и дополнительную аппаратуру, позволяющую при невращающемся электродвигателе изменить полярность тока возбуждения.
Связь с питающей сетью у электроприводов с 4°м 二 440 В, как правило, осуществи я ется через анодный реактор, а у всех остальных — через трансформатор. Электроприводы с /ном = 800 и 1000 А, 4°м = = 440 В выпускаются в двух исполнениях: трансформаторном — для подключения к сети 6 или 10 кВ и реакторном — для подсоединения к сети 380 В.
Тип регулятора определяется основной регулируемой координатой. Подробнее системы регулирования описаны в § 5.
Состав коммутационной аппаратуры определяется требованиями к управлению электроприводом. Линейный контактор применяется для надежной остановки механизма, у которого самоход может привести к тяжелым последствиям. Динамическое торможение используется для быстрой остановки двигателя при аварии электропривода.
СОСТАВ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Электроприводы включают в себя следующие функциональные узлы:
силовую тиристорную часть преобразователя, состоящую из необходимого числа тиристоров, системы их охлаждения, импульсных уз- лов;
силовой питающий трансформатор или трехфазный анодный реактор, через которые осуществляется связь силовой части с питающей сетью;
коммутационную защитную аппаратуру на стороне как переменного, так и постоянного тока:
систему импульсно-фазового управления (СИФУ), преобразующую выходной сигнал системы регулирования в последовательность импульсов, поступающих на управляющие электроды тиристоров;
систему защит преобразователя;
оперативную коммутационную аппаратуру на стороне постоянного тока (рубильник или разъединитель, контакторы — линейный и динамического торможения);
резисторы динамического торможения (если динамическое торможение используется);
сглаживающий реактор в цепи постоянного тока (для КТЭУ при /ном = 800 А и выше);
управляемый тиристорный возбудитель для питания обмотки возбуждения, состоящий из силовой части, автоматического выключателя на стороне переменного тока, анодного реактора, СИФУ возбудителя;
систему автоматического регулирования (САР) координат электропривода (тока нагрузки, тока возбуждения, частоты вращения, положения) включающую в себя узлы задания основной координаты;
систему логического управления и защит электропривода, включающую сигнализацию срабатывания защит и состояния основных аппаратов;
блок возбуждения тахогенератора (при необходимости);
электроизмерительные приборы для измерения тока нагрузки, тока возбуждения, напряжения на якоре двигателя и его обмотке возбуждения, скорости, напряжений питания САР и др.
Основные технические характеристики КТЭУ. Электроприводы обеспечивают нормальное функционирование при изменении переменного напряжения 6 кВ, 10 кВ ± 10% и изменении напряжения 380 В плюс 10% минус 15% их номинального значения. В кривой напряжения, питающего систему импульсно-фазового управления и формирующего систему опорных напряжений (см. § 3), могут наблюдаться провалы, вызванные работой электроприводов, длительностью не более 40° (эл. угол в градусах) и площадью не более 400 (% умножить на градус) (например, провал значением 10% номинального напряжения длительностью 40°). Отклонения частоты сети переменного тока от номинальной величины не должны превышать ± 2%.
Электроприводы допускают следующие перегрузки по току: 0,75/НОМ в течение 60 с, /ном в течение 15 с, 1,25 /ном в течение 10 с. При повторяющихся перегрузках среднеквадратичное значение за время усреднения 10 мин не должно превышать /ном.
Электро приводы с /ном 2500 и 3200 А обеспечивают работу с номинальным током при выходе из строя одной параллельной ветви в течение 8 ч, а с /ном 4000 А — в течение 5 мин.
При исчезновении принудительного воздушного охлаждения электроприводы допускают работу без снижения нагрузки в течение 3 мин (с принудительной воздушной вентиляцией выполняются электропри-
воды с，ном = 320 А и выше) . Вентиляция вытяжная, движение воздуха снизу вверх. Расход воздуха на один шкаф с тиристорами (вентильный шкаф) составляет 1 м3, падение давления до 40 мм водяного столба, температура входящего охлаждающего воздуха — не более 40 °C, перепад температуры охлаждающего воздуха в электроприводах с，ном 800, 1000, 1600 А — не более 9 °С,/НОМ 2500 А — не более 12 ℃, 7НОМ 3200 А-не более 15 ℃, /ном 4000 А-20 °C.
Возможно применение нагнетательной вентиляции снизу, при этом расход воздуха увеличивается в 1,5 раза.
Электроприводы с принудительной вентиляцией имеют три исполнения: со встроенным вентилятором и забором воздуха из окружающего пространства через жалюзи, со встроенным вентилятором и забором воздуха через отверстие в дне шкафа, без встроенного вентилятора с подачей воздуха через патрубок от централ изо ванно й системы вентиляции.
Технические характеристики систем регулирования. Электроприводы с основной регулируемой координатой — ЭДС двигателя имеют диапазон регулирования скорости 25 : 1, а электроприводы, у которых основная регулируемая координата — угловая скорость вращения двигателя, —70 : 1. Здесь под основной регулируемой координатой понимается тот пропорциональный ей сигнал, который используется в качестве обратной связи во внешнем контуре системы регулирования (подробнее см. в § 5).
При осуществлении обратной связи по скорости (например, с помощью тахогенератора) обеспечивается статическая точность поддержания скорости не хуже 1% номинального значения при действии возмущающих факторов температуры, напряжения в пределах, указанных выше, и не хуже 0,1% при изменении нагрузки от нуля до номинального значения. Быстродействие системы регулирования скорости, определяемое как время реакции на единичный скачок задания, составляет 60 мс (от момента подачи скачка до момента первого достижения значением скорости 0,95 своего установившегося значения).
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В состав преобразователей электроприводов входят тиристоры, силовой трансформатор или анодный реактор, коммутационно-защитная аппаратура, СИФУ, система защит преобразователя, управляемый тиристорный возбудитель, сглаживающий реактор.
В КТЭУ используется трехфазная мостовая схема без последовательного соединения тиристоров. Для увеличения номинального тока КТЭУ несколько выпрямительных мостов соединяют параллельно. В реверсивных электроприводах используют две мостовые схемы, включенные встречно [условно называемые выпрямительными группами "вперед"
〜380В〜380В〜仿ЮKв〜仿ЮKвК нагрузкеК нагрузкеРис. 1. Силовые схемы КТЭУ:а -『ном до 500 А; б - /Ном 800 и 1 000 А; в - /ном 1600 А и вышеРис. 1. Силовые схемы КТЭУ:а -『ном до 500 А; б - /Ном 800 и 1 000 А; в - /ном 1600 А и выше
〜380В
〜380В
〜仿ЮKв
〜仿ЮKв
К нагрузке
К нагрузке
Рис. 1. Силовые схемы КТЭУ:
а -『ном до 500 А; б - /Ном 800 и 1 000 А; в - /ном 1600 А и выше
Рис. 1. Силовые схемы КТЭУ:
а -『ном до 500 А; б - /Ном 800 и 1 000 А; в - /ном 1600 А и выше
(В) и ^^нaзaд^^ (Н) ]. Для исключения уравнительных токов применяют раздельное управление выпрямительными мостами, при котором управляющие импульсы подаются на тиристоры только одного направления, например В, а импульсы другого направления (Н в данном случае) снимаются.
Схема силовых цепей преобразовательной части КТЭУ с номинальным током до 500 А включительно изображена на рис. 1,〃. К сети переменного тока преобразователь подключается автоматическим выключателем QF1 через трансформатор ТМ или анодный реактор. Вырабатываемый с помощью трансформаторов тока ТТ сигнал, пропорциональный току нагрузки, используется в системах управления и защиты преобразователем. В зависимости от требуемой полярности тока нагрузки управляющие импульсы подаются на управляющие электроды у мостов В или Н. Подключение к нагрузке осуществляется автоматическим выключателем QF2.
КТЗУ с номинальным током до 500 А включительно выполняется на тиристорах Т9-250, причем при номинальном токе 200 и 320 А два, а
Рис. 2. Схема одного плеча моста КТЭУ с номинальным током до 500 А
при токе 500 А три выпрямительных моста включены параллельно. Конструктивно шесть тиристоров моста вместе с импульсными узлами объединены в силовой блок. Схема плеча моста изображена на рис. 2. Импульсный узел содержит импульсный трансформатор ТД9 с помощью которого осуществляется гальваническая развязка цепей управления от силовых цепей. Через диод V2 на управляющий электрод тиристора подается напряжение положительной полярности, а управляющее напряжение отрицательной полярности ограничивается диодом V3. Предохранитель F защищает схему от коротких замыканий.
Между выводом УИ и общей точкой схемы включается выходной транзистор усилителя мошности СИФУ, при открывании которого на первичную обмотку ТД кратковременно (на время заряда кон
денсатора С1) подается напряжение 300 В, чем обеспечивается форсировка в начале формирования управляющего импульса, а затем напряжение 72 В. При закрывании транзистора наличие диода V4 ограничивает
перенапряжение на его коллекторе.
В КТЭУ на токи 320 и 500 А применяется принудительное воздушное охлаждение, а на меньшие токи — естественное; в этих КТЭУ, изготовленных до 1985 г., силовая часть была выполнена на блоках типа Б ВО (см. ниже).
На рис. 1,6 приведена схема силовых цепей реверсивного преобразователя КТЭУ с номинальным током 800 и 1000 А при напряжении сети 6 или 10 кВ. Силовой трансформатор подключается к питающей сети через разъединитель SQ, установленный в шкафу высоковольтного ввода или через отдельный масляный выключатель. Особенностью схемы является включение в плечи выпрямительного моста полюсов автоматических выключателей QF1, QF2. Это вызвано тем, что номинальный ток выключателя серии А3700 не превышает 630 А. Так как действующее значение тока в плече выпрямительного моста 0,58 /ном, то установка полюсов выключателя в плечах выпрямителя при 7НОМ = 1000 А допустима, причем обеспечивается защита от аварийных режимов как по переменному, так и по постоянному току.
КТЭУ с 4ом 二 440 В, /ном = 800 и 1000 А имеют также исполнение для подсоединения к сети 380 В через анодный реактор и два параллельно включенных выключателя серии А3700 [3] с номинальным током 630 А.
Силовая схема преобразователя КТЭУ с номинальным током 800, 1000 А и выше выполнена на основе блока БВО (рис. 3), в который входят тиристор VI типа Т630 или Т800 с радиатором, предохранитель 尸， индуктивный делитель тока £, импульсный узел, защитная цепь R1-C1 и неоновая лампа, сигнализирующая о перегорании предохранителя. Индуктивный делитель улучшает выравнивание токов в параллельно включенных тиристорах, а также уменьшает скорость нарастания тока через тиристор, повышая его надежность. В КТЭУ с /ном = 800 и 1000 А предохранитель исключен.
При /ном = 1600 А три тиристора включены параллельно в каждом плече, при ZHOM = 2500 А — пять, при /ном = 3200 и 4000 А — шесть. На рис. 1,в показана силовая схема КТЭУ в однолинейном исполнении. Силовой трансформатор подключается к сети высокого напряжения с помощью масляного выключателя SQ (в поставку КТЭУ не входит). В цепи нагрузки установлен быстродействующий автематический выключатель серии вАт42 [1].
Примененные в КТЭУ выключатели ВАТ42 отличаются наличием дополнительной приставки индукционно-динамического привода (ИДП), который позволяет уменьшить время отключения главных контактов выключателя и тем самым ограничить аварийный ток. Работа ИДП ос-
нована на предварительном накоплении энергии на конденсаторе и быстром разряде ее на катушку ИДП, отключающую выключатель при появлении аварийного тока.
В состав КТЭУ входит аппаратура для питания обмотки возбуждения двигателя. КТЭУ до 200 А имеет, как правило, неуправляемый возбудитель, а КТЭУ с номинальным током 320 А и выше — управляемый. Неуправляемый возбудитель состоит из трансформатора и диодного выпрямительного моста. Управляемый возбудитель (обычно нереверсивный) выполнен на основе блока, схема плеча которого приведена на рис. 2. Возбудитель подключается к сети 〜380 В через автоматический выключатель серии А37ОО и анодный реактор. Обмотка возбуждения двигателя подключается к выходу управляемого возбудителя без промежуточных коммутационных аппаратов. Напряжение возбудителя 440 В, ток 15—100 А.
Система импульсно-фазового управления преобразует входное напряжение 〃у в последовательность импульсов управления тиристоров, определенным образом сфазированных относительно напряжения питающей сети. На рис. 4,а показана схема выпрямителя, а на рис. 4,6 изображены кривые фазных напряжений. Предположим сначала, что вместо тиристоров установлены неуправляемые диоды. В момент времени 。 проводят ток диод VI (так как напряжение на нем положительно н имеет наибольшее значение по сравнению с другими вентилями) и диод V2, (так как напряжение на катоде отрицательно и также имеет наибольшее значение). С момента времени б напряжение фазы В становится больше напряжения фазы Л, и начинает проводить ток диод V3, а диод VI запирается. В действительности процесс перехода тока с диода VI на диод V3 занимает некоторое время, называемое временем коммутации, что связано с наличием в фазах индуктивностей трансформатора или реактора, в которых ток не может исчезнуть или нарасти мгновенно. Дия простоты изложения процесс коммутации не учитывается.
В момент времени в отрицательное напряжение фазы А становится наибольшим, и ток переходит с диода V2 на диод Р4, и т.д. Процесс перехода тока с одного диода на другой повторяется каждые 60°, т.е. 6 раз за период напряжения питающей сети. Моменты равенства фазных напряжений, когда ток нагрузки переходит с одного диода на другой (моменты 6, в), называют моментами естественной коммутации, или моментами естественного отпирания. Напряжение на нагрузке % на участке б-s определяется разностью напряжений фаз В и С. Среднее
3 значение напряжения на нагрузке, обозначаемое 均。，Р^но 戸4析以： где %тах — амплитуда линейного напряжения. При питании выпрямителя от трехфазной сети 380 В Unmax = \/Т- 380 = 537 В,吃。=513 В. Преобразовательные трансформаторы рассчитаны таким образом, что для КТЭУ с номинальным напряжением 220 В /о = 277 В, при
Рис. 4. Формирование кривой выпрямленного напряжения:
〃 -схема выпрямления; б - напряжение сети; в - ен при Q = 0; г - ен при а = 30°; 0 - ％ ПРИ Q 二 90°
4ом = 440 В Edo = 554 В, при Ц,ом = 600 В 与。=810 В, при %м = 750 В %。= 955 В, при Ц,ом = 930 В % = 1215 В.
Пусть в схеме рис. 4,〃 вместо диодов установлены тиристоры. Тиристор не будет проводить ток при положительном напряжении на его аноде, если не подать положительного напряжения на его управляющий электрод. Пусть момент подачи этого импульса на тиристор V4 сдвинут относительно момента естественной коммутации на время t = а/з（）, где Q — угол управления; з° = 314 — круговая частота питающей сети. От момента в до момента г по-прежнему ток протекает через тиристор К2, хотя отрицательное напряжение на нем имеет меньшее значение, чем на тиристоре V4. В момент времени г, когда будет сформирован импульс управления, тиристор V4 откроется и напряжение на нагрузке станет определяться линейным напряжением 恥с・ Таким образом, при введении угла управления а среднее напряжение на нагрузке уменьшается, что иллюстрируется кривыми выпрямленного напряжения на рис. 4,г. Если а = 90°, то кривая напряжения на индуктивной наг-
рузке имеет вид рис. 4,0, и среднее значение напряжения равно нулю. При а > 90° зто напряжение отрицательно. Математически можно записать
%=Edo8S%(1)
где % — среднее значение напряжения на нагрузке. Работа при а> 90° возможна в том случае, если в нагрузке накоплен определенный запас энергии. При отрицательном выпрямленном напряжении 修 ток в преобразователе протекает под действием энергии нагрузки, эта энергия через п рео бразо вате л ь передается в питающую сеть. Такой режим преобразователя называется инверторным.
Для управления преобразователем необходимо, чтобы угол а определялся напряжением %
В серии КТЭУ СИФУ построена по так называемому "вертикальному” принципу, при котором напряжение 勺 сравнивается с опорным, определенным образом сфазированным относительно напряжения питающей сети. В качестве опорного используется связанное с сетью синусоидальное напряжение, фаза которого выбрана так, что в момент естественной коммутации это напряжение максимально (так называемое косинусоидальное опорное напряжение). Уравнение для опорного напряжения можно записать в виде %口 二 ^оптах со8о)0^,где UQnmax - амплитуда опорной косинусоиды, а момент времени отсчитывается от момента естественной коммутации. Управляющий импульс формируется в момент равенства won = wy, откуда
cos« = иу/иоптах.(2)
Подставляя (2) в (1), получаем
% 一 Еd口 ("уIUonmax)二后口勺 ‘(3)
где к口 = Ed/Ucnmax — коэффициент усиления тиристорного преобразователя.
Таким образом, при использовании данной СИФУ зависимость ^выход—входм преобразователя оказывается линейной.
Следует отметить, что опорное напряжение должно быть отфильтровано, так как оно формируется из напряжения сети, в котором имеются различного рода искажения. Наличие фильтра приводит к дополнительному сдвигу по фазе опорного напряжения, который необходимо учесть при фазировке схемы.
Хотя диапазон изменения угла а может составлять 180°, как это следует из (1), в действительности он ограничен пределами [%九加,％曾々才]・ Значение amin обычно составляет 5—15°. Узел ограничения amin не позволяет сформировать управляющий импульс раньше, чем время
tmin = afn^nla)Q после очередного момента естественной коммутации для данного тиристора.
Необходимость ограничения cifnax поясним на примере. На рис. 4,6 для тиристора V3 угол а = 0 соответствует моменту 6, угол а = 180° - моменту ж. Если к моменту ж тиристор VI не восстановил свои запирающие свойства, то далее через него будет протекать ток, и он не закроется, так как напряжение фазы Л больше напряжения фазы В. Произойдет режим ^опрокидывания ннвертора", который является аварийным. Ограничение атах предотвращает возникновение такого режима. Для нормальной работы необходимо, чтобы за время, соответствующее отрезку 180° — а执а*, в выходящем из работы тиристоре закончился процесс коммутации и восстановились запирающие свойства. Обычно атах = 150+ 160°.
Рассмотрим, какой должна быть длительность отпирающего импульса. Предположим, что схема, изображенная на рис. 4,〃，первоначально включается в работу. Пусть управляющий импульс подается на тиристор VI в момент времени а. Хотя тиристор VI может открыться, но тока в нагрузке не возникнет, так как закрыты тиристоры Й2, V4, V6. Для создания контура тока необходимо в момент 〃 подать импульс на тиристор V2 или обеспечить длительность управляющего импульса на нем более 60° (до 120°). Если в точке 6 сформировать импульс на тиристор И?, который будет действовать в момент в появления импульса на тиристоре 必,то в нагрузке начнет протекать ток.
Указанное явление имеет место не только при запуске схемы, но и в режиме прерывистого тока, когда имеются интервалы времени, в течение которых ток нагрузки равен нулю. Для последующего появления тока необходимо подавать управляющие импульсы на тиристоры как анодной (02, V4, Гб), так и катодной (К7, V3, К5) групп. Однако применение импульсов длительностью 120°, или, как их называют, ^длин- ных" импульсов, ведет к увеличению габаритов импульсных узлов и усилителей импульсов, поэтому в преобразовательной части КТЭУ применяют "узкие" импульсы длительностью около 500 мкс. Для запуска схемы применяют ^^cмeшивaниe^^ импульсов, при котором импульсы на каждый тиристор подаются 2 раза： 1 раз от своего канала, а через 60° от чужого (чужим является канал тиристора другой группы, на который подается следующий импульс). Например, управляющий импульс VI подается также на тиристор F6, импульс V2 — на тиристор VI и т.д. Для уменьшения габаритов импульсных узлов управляющий импульс делают не сплошным, а заполняют высокой частотой (40—50 кГц).
В реверсивных электроприводах СИФУ дополняется узлами, формирующими переключение выпрямительных мостов В и Н. Для управления обоими мостами используется одно и тоже фазосмещающее устройство с необходимыми переключениями в выходных узлах с помощью логического переключающего устройства (ЛПУ). Какой из двух вы-
прямительных мостов должен быть включен — определяется полярностью напряжения задания тока из т, которое вырабатывается в системе регулирования. Как видно из рис. 1 ,а, если в проводящем состоянии будут находиться тиристоры обоих mgctob, произойдет короткое замыкание.
Во избежание короткого замыкания при переключении мостов в ЛПУ контролируется значение тока нагрузки с помощью трансформаторов тока ТТ (см. рис. 1). Если значение тока мало (1—2% /ном), а полярность Из д не соответствует работающему в данный момент выпрямительному мосту, то с этого моста снимают управляющие импульсы. Начинается отсчет бестоковой паузы, необходимой для прекращения протекания тока и восстановления запирающих свойств тиристоров. Обычно пауза бывает 2,5 — 4 мс. После окончания паузы разрешена подача импульсов на тиристоры другого выпрямительного моста.
Функциональная схема СИФУ, выполненная с учетом сказанного выше, изображена на рис. 5. Опорный трансформатор Г может быть подключен к сети 〜380 В или к измерительному трансформатору с вторичным напряжением 〜100 В. Для фазировки СИФУ вторичная обмотка может быть включена по схеме звезды или треугольника. Вторичные напряжения трансформатора подаются на ячейку фильтра Z. В ячейке установлены три фильтра, имек)щих фазовый сдвиг 60°, на выходе которых образуются опорные напряжения AF,BF,Cp. В этой ячейке имеется узел ограничения а切血，на выходе которого формируются логические сигналы Ло, В。，Со длительностью 180°, фронты которых сдвинуты относительно моментов естественной коммутации соответствующих тиристоров на угол amin. Это угол может регулироваться изменением напряжения смещения 広(при Uq =0 amin = 30°).
В ячейке фазе смещения АТ опорные напряжения сравниваются с напряжением управления 勺 и напряжением — 〃у. Ячейка содержит шесть устройств сравнения напряжений, в дальнейшем называемых компараторами; на выходе трех из них появляются логические "1" при Up > 〃у, где 〃尸 равно Ар, BF и。・ Эти сигналы обозначены AS,BS, На выходе остальных трех появляются логические сигналы —/§, —В§, -С§ при Up > —〃у. Кроме того, в ячейке формируются логические сигналы 力加，Bg, Ст длительностью 180°, фронты которых соответствуют моментамДЛЯ соответствующих тиристоров.
В ячейке формирования диапазонов AQ путем логической обработки выработанных ранее сигналов формируются логические сигналы +Л1, +&, +&, -А 1, -б】,-Ci длительностью 120°, момент появления которых соответствует углу а, если amin & а & %%〃х，в противном случае момент появления логического сигнала соответствует amin или атах. В ячейке дифференцирования АД выходные сигналы предыдущей ячейки запускают одновибратор, который формирует управляющий импульс
公,6尸,CF公,6尸,CFАВАВЯФУ 0175ЯФУ 0175ЯФУ0176ЯФУ0176‘07 与/о‘07 与/о*340 7 7 7ЯФУ0178*340 7 7 7ЯФУ0178ЯФУО181 (fyLUm.}ЯФУО181 (fyLUm.}"一 V6►£V1-V6АН"一 V6►£V1-V6АН力力8$>С$ т^^ -AsrBs-Cs ^** Am,Bm,Cm力力8$>С$ т^^ -AsrBs-Cs ^** Am,Bm,Cm胛切用胛切用
公,6尸,CF
公,6尸,CF
АВ
АВ
ЯФУ 0175
ЯФУ 0175
ЯФУ0176
ЯФУ0176
‘07 与/о
‘07 与/о
*340 7 7 7
ЯФУ0178
*340 7 7 7
ЯФУ0178
ЯФУО181 (fyLUm.}
ЯФУО181 (fyLUm.}
"一 V6
►£
V1-V6
АН
"一 V6
►£
V1-V6
АН
力力8$>С$ т^^ -AsrBs-Cs ^** Am,Bm,Cm
力力8$>С$ т^^ -AsrBs-Cs ^** Am,Bm,Cm
胛切用
胛切用
Рис. 5. Функциональная схема СИФУ
длительностью примерно 500 мкс. Этот импульс заполняется частотой 40—50 кГц, вырабатываемой мультивибратором ячейки. В зависимости от того, какой логический сигнал вызвал появление управляющего импульса и какой выпрямительный мост находится в работе, эти импульсы поступают на один из 12 выходов ячейки. В ячейках АА импульсы усиливаются и подаются на импульсные ячейки тиристоров (входы УИ на рис. 2 и 3). Логический сигнал а^, поступающий на вход /Q, переводит управляющие импульсы в инверторный режим с углом %〃“*・
На рис. 6 показано формирование сигналов СИФУ для тиристоров VI и V4. Напряжение управления иу соответствует углу а 二 120°, amin = 15°, a atnax = 150°. Основной импульс на тиристор VI выдается в момент равенства "у = Л^, а дополнительный — через 60°. Если бы атах было равно 90°, то логический сигнал А^ появился бы в точ-
装虫政?优士1门厂，17
Fe鑫二'宀.，门gfi I
Рис. 7. Характеристики управления реверсивным преобразователем при различных углах согласования:Рис. 7. Характеристики управления реверсивным преобразователем при различных углах согласования:
Рис. 7. Характеристики управления реверсивным преобразователем при различных углах согласования:
Рис. 7. Характеристики управления реверсивным преобразователем при различных углах согласования:
Рис. 6. Диаграмма сигналов СИФУ
ке 〃，н в этот же момент был бы сформирован управляющий импульс тиристора VI,.
Логическое переключающее устройство АВ (см. рис. 5) при несоответствии полярности напряжения м3 т и работающего в данный момент выпрямительного моста и при малом значении тока нагрузки 厶 снимает импульсы с работающего моста (при этом формируются логические сигналы бестоковой паузы 百・"н О%) и отсчитывает паузу. После окончания паузы исчезает сигнал 月•", а через небольшой промежуток времени — и сигнал В ・ Нт, и появляется логический сигнал Я (если ранее работал выпрямительный мост В). По сигналу 〃ср запрещается подача импульсов на оба моста.
Обратим внимание, что в реверсивных электроприводах к напряжению 〃у добавляется напряжение смещения UCM9 которое определяет угол согласования характеристик выпрямительных мостов В и Н преобразователя. При UCM = 0 угол согласования а。равен 90°. При переключении мостов полярность UCM также изменяется. Начальный
"。0 = 90°; 6- % % 105°; в - «о = 120°
угол согласования определяется соотношением
COS QoCOS Qo-и-исмсмUопт ахUопт ах(4)(4)
COS Qo
COS Qo
-и
-и
см
см
Uопт ах
Uопт ах
(4)
(4)
т.е. обычно о。＞ 90°. Значение а。определяет вид характеристики реверсивного преобразователя.
В режиме непрерывного тока при а。= 90° характеристики обоих выпрямительных мостов совпадают и определяются соотношением (3) (прямая линия на рис. 7,а).
Остановимся на этом вопросе подробнее.
Кривая тока нагрузки преобразователя определяется разностью е 二 ％。cosq - £дв，гДе &в — ЭДС двигателя. Когда значение е достаточно велико, ток нагрузки непрерывный (рис. 8,4). При уменьшении е (например, при увеличении а) значение тока уменьшается, н при cosQrp = Едв/%。ток становится гранично-непрерывным, когда в мо- мент формирования очередного отпирающего импульса ток / = 0 (рис. 8,6). При дальнейшем увеличении q ток становится прерывистым (рис. 8,в), когда длительность протекания тока 入 меньше 60°. В режиме прерывистого тока характеристики преобразователя существенно искажаются и становятся нелинейными.
Среднее значение тока нагрузки и длительность его протекания определяются углом о и значением £Дв, причем эти зависимости также нелинейные. На практике можно использовать приближенные соотношения
入入22+ q = arccos № + 30°.功0+ q = arccos № + 30°.功0⑹⑹
入
入
2
2
+ q = arccos № + 30°.功0
+ q = arccos № + 30°.功0
⑹
⑹
a)a)刃刃
a)
a)
刃
刃
Из формулы (5) следует, что среднее значение тока уменьшается при уменьшении 入 z пропорционально X.3, причем /Ср,пр = Опри 入= 0. Из (6) видно, что для получения нулевого значения тока необходимо дополнительное изменение угла Q на 30°.
Рис. 8. Кривые тока нагрузки:
а — непрерывный; 6 — гранично-непрерывный; в — прерывистый ток
Например, при Едв = 0 /^ = О не при а = 90°, как это следует из соотношения (1), а при а = 120 °.
Характеристика выход-вход преобразователя в режиме прерывистого тока показана на рис. 7,4 пунктиром. Из этого рисунка видно, что характеристика оказывается неоднозначной. Пусть, например, ток нагрузки при работе моста 8 6мл равен нулю (точка а на рис. 7,с) и произошло переключение выпрямительных мостов. Тогда при неизменном напряжении управления мост Н откроется с напряжением £办，Рав- ным O,5Ejo, что вызовет большой бросок тока. При а0〉90° неоднозначность уменьшается (см. рис. 7,6). При а0 = 120° характеристики становятся однозначными (см. рис. 7,в), однако при этом ухудшаются динамические характеристики регулирования тока, так как при переключении выпрямительных мостов выходной сигнал системы регулирования должен дополнительно преодолеть "люфт" в характеристике Un (см. рис. 7,в), на что уходит часть времени регулирования. Поэтому на практике исходят из компромиссных соображений. Для тех электроприводов, где требования высокого быстродействия важны, устанавливают а。= 95 +100°. В остальных случаях принимают а0 = 105+120°.
Защита преобразовательной части. Система защит предназначена для обнаружения и локализации аварии. Большая часть аварий влечет за собой появление больших токов в элементах силовой цепи, поэтому основное назначение защит — ограничить рост тока в силовой цепи. Некоторые виды аварий могут вызвать выход из строя элементов схемы без увеличения тока, например отключение принудительной вентиляции вызывает перегрев тиристоров даже при номинальном токе; некоторые элементы выходят из строя при появлении перенапряжений. К появлению больших токов приводят короткие замыкания в цепях постоянного н переменного тока, одновременная подача управляющих импульсов на оба выпрямительных моста, пробой тиристора, опрокидывание инвертора, выдача управляющего импульса со значительным опережением по отношению к требуемому моменту и т.п. Чаще всего эти аварии вызываются сбоями и выходом из строя элементов фазосмещающего и переключающего устройств, старением тиристоров, неисправностями в системе регулирования, значительными колебаниями питающих напряжений. Для уменьшения последствий и прекращения аварийного режима используют установку ии дивидуал ьных предохранится ей к тиристорам (при /ном = =1600 А и более), быстродействующих автоматических выключателей, ^^ceтoчnyю^^ защиту, воздействующую на моменты выдачи управляющих импульсов, и др.
Защита преобразовательной части КТЭУ построена с применением ячейки дифференциации и индикации аварии ДИА (типа Я ФУ0205). Ячейка может работать в двух режимах: максимальной защиты и дифференциальной защиты. Режим выбирается переключателем, установленным на лицевой панели ячейки. В обоих режимах на ячейку поступает напряжение, про по рционал ьное входному току прео бразо в ателя
i и получаемое выпрямлением сигнала со вторичных обмоток трансформаторов тока ТТ (см. рис. 1), и напряжение, пропорциональное току нагрузки 厶 и формируемое датчиком тока, подключенным к шунту в цепи нагрузки.
При работе в режиме максимальной защиты каждое из этих напряжений на компараторах сравнивается с напряжением уставок. При превышении уставки хотя бы одним напряжением на выходе ячейки появляется сигнал аварии, который через узлы ускоренного отключения воздействует на цепи отключения автоматических выключателей. Аварийный сигнал запоминается в ячейке и запрещает повторное включение; для его снятия необходимо нажать кнопку, установленную на лицевой панели ячейки.
В режиме дифференциальной защиты на компараторах сравниваются i〜 н fj. Один компаратор срабатывает, если ^〜> 〃，а другой — если i〜 < 厶・ Условие i〜〉。означает аварию в цепи переменного тока (например, одновременная подача управляющих импульсов на тиристоры обоих выпрямительных мостов); условие i〜 <功 соответствует аварии в цепи постоянного тока, например опрокидывание инвертора. Преимущество дифференциальной защиты заключается в более раннем определении неисправности и ограничении аварийных токов, поскольку отключение происходит, когда значения самих токов £〜，％ еще не достигли напряжения уставок.
Преобразователи с индивидуальными предохранителями тиристоров имеют узел контроля их состояния, используюишй вспомогательные контакты предохранителей. Для преобразователей, не допускающих работу без одного тиристора в плече, при перегорании любого предохранителя этот узел вырабатывает аварийный сигнал для отключения КТЭУ. В тех преобразователях, где такая работа допускается, этот узел вырабатывает предупредительный сигнал при перегорании предохранителя в плече и аварийный при выходе из строя двух предохранителей в плече.
Преобразователи с принудительной вентиляцией имеют узел ее контроля, действующий от реле скорости воздуха. При исчезновении вентиляции формируется предупреждающий сигнал и через 3 мин — аварийный.
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
В системах управления электроприводов серии КТЭУ применяются интегральные микросхемы: операционный усилитель типа К553УД2, бесконтактный ключ типа К284КН1А, логические элементы серии К511 и некоторые другие.
Операционный усилитель К553УД2 (или усилитель, или ОУ) питается от источников напряжения ± 15 В, имеет выходное напряжение ± 10 В при сопротивлении нагрузки не менее 2 кОм. Коэффициент усиления
напряжению не менее 20 000, входной ток не более 1,5 мкА. Усилитель имеет дифференциальный вход. Это означает, что у него имеются две входные цепи: прямой и инверсный входы. При подаче напряжения определенной полярности на прямой вход напряжение на выходе имеет ту же полярность, а при подаче этого напряжения на инверсный вход — противоположную полярность.
На рис. 9,4 показана схема подключения усилителя. Вывод 4 является инверсным (инвертирующим) входом, а вывод 5 — прямым (неинвертирующим) входом, вывод 10 — выходом. Конденсатор С емкостью 30 пФ обеспечивает отсутствие само возбуждения усилителя. Потенциометром К устанавливается нуль выходного напряжения при отсутствии входных сигналов (далее эти цепи, а также цепи питания не показывают). На рис. 9,6-е показаны схемы включения усилителя, используемые в КТЭУ. На рис. 9,6 показана схема сумматора. Выходное напряжение
⑺⑺
⑺
⑺
При вычитании напряжения, соответствующие уменьшаемому и вычитаемому, должны быть разных полярностей.
Если принять U2 = 4 = 0 и R4 = /?7, то получим инвертор, который изменяет полярность входного напряжения без изменения его абсолютного значения. Стабилитроны VI и V2 служат для ограничения 〃вмх，которое по модулю не может превысить напряжение стабилизации стабилитрона.
На рис. 9,в приведена схема усилителя, работающего в пропорционально -интегральном режиме. Выходное напряжение,
4Mx =一伊3 +击J"由)4Mx =一伊3 +击J"由)(8)(8)
4Mx =一伊3 +击J"由)
4Mx =一伊3 +击J"由)
(8)
(8)
При R2 = 0 имеем чисто интегральный усилитель.
На транзисторах VI, V3 выполнена схема регулируемого ограничения 4нх・ Изменяя напряжения + Ц)гр, можно изменить максимальное значение ^ьгх:
—Ц)гр & ^вых < +《гр ■
На рис. 9,г изображена схема включения усилителя при управлении по прямому входу. Если установить перемычку 7-3, то
(9)(9)4мх = G (1 + 榦)
(9)
(9)
g
Рис.9 . Схемы включения операционных усилителей
а если установить перемычку 1-2, то получим усилитель, работающий в про по рционал ьно -интеграл ьно м режиме:
4мх = а + 鳥 JU& (1°)
Схема регулируемого ограничения, выполненная на усилителях Л2, 43, обеспечивает точное (с точностью 0,1%) ограничение 4blх・ Схема работает следующим образом. При 14b状 = 0 на выходе усилителя А2 напряжение положительной полярности, а на выходе АЗ — отрицательной. Оба эти напряжения благодаря диодам VI, V2 на вход усилителя А1 не поступают, если — t^rp < 14Hx + Ц)гр- Пусть, например, при увеличении “ напряжение 《.х стремится стать больше +U0rp. Благодаря тому что коэффициент усиления Л2, АЗ велик (около 100), уже при небольшом превышении 4b状 над значением +Ц)гр выходное напряжение усилителя А2 станет отрицательным, диод VI откроется и подключит вход А1 к выходу Л2, уменьшив Уъых. Практически будет выдерживаться равенство иъых = + Ц)гр. При U、< 0 изменяется знак выходного напряжения усилителя /3, открывается диод К2, что приводит к подцержанию равенства С^ых = —必中.
На рис. 9Q приведена схема компаратора. Если напряжение 仆乂 меньше уставки Ц.р, напряжение на выходе усилителя отрицательно, диод V закрыт н《川乂 = О.При %乂 内 ％ выходное напряжение усилителя изменяет свою полярность, и напряжение 4Mx становится положительным. При наличии положительной обратной связи через резисторы R4, R3 изменение полярности выходного напряжения усилителя происходит практически скачком. Если компаратор должен работать от 4х ™бой полярности, то используются две схемы, аналогичные изображенной на рис. $,0, выходные цепи которых (катоды диодов) соединяются между собой, причем во втором усилителе напряжения 4乂 н 4P меняются местами.
На рис. 9,е изображена схема выделения модуля входного напряжеНИЯ, Т.е. %нх %х ПрМ 4Hx < °，Кых = 4х ПрН %х > °" Зт。 достигается следующим образом. При UBK < 0 напряжение на выходе А1 положительно. Диодом VI выход усилителя связан со входом, его напряжение близко к нулю, диод V2 закрыт. Тогда 6^ых = —/х， так как коэффициент усиления А2 по данному входу равен 1. При 4х > 0 напряжение на выходе А1 имеет отрицательную полярность, и через диод V2 также поступает на вход усилителя 42. Так как входное сопротивление усилителя А2 по выходу усилителя А1 в 2 раза меньше, чем по каналу L^x, то будем иметь
4bIX = —+ 2%х = •
Для коммутации цепей используются бесконтактные ключи типа К284КН1 — три ключа в одном корпусе. Эти ключи коммутируют напряжение ± 10 В при токе 5 мА. Сопротивление ключа в открытом состоянии около 250 Ом, ток утечки в закрытом состоянии до 10 нА, напряжение управления, соответствующее открытому (включенному) состоянию ключа, 2,3 — 2,5 В, а закрытому — 0,—0,4 В. Так как системы логического управления электроприводами построены с применением микросхем серии К511, у которых выходное напряжение логической
не менее 12 В, то для управления ключами устанавливают промежуточные микросхемы типа К51ШУ1, имеющие необходимый уровень выходного напряжения при питании выходных цепей от источника + 5 В (Д7 на рис. 10).
Микросхемы серии К511, на которых построена логическая часть систем управления, имеют напряжение питания +15 В. В серию входят следующие типы микросхем, применяемых в ситемах управления КТЭУ: К5Ш1А1 — четыре элемента 2И-НЕ; К511ЛА2 — три элемента ЗИ—НЕ; К511ЛАЗ — два элемента 4И—НЕ с пассивным входом (микросхемы с пассивным выходом допускают прямое соединение их выходов для реализации логической функции ИЛИ) ; К511ЛА4 — то же, что и К5 ПЛАЗ, но с активным выходом; К511ЛА5 — четыре элемента 2И—НЕ с пассивным выходом; К511ЛИ1 - два элемента 4И с мощным открытым коллекторным выходом, обеспечивающим ток до 100 мА (открытый коллектор позволяет подключать к выходу микросхемы в качестве нагрузки коммутаторные лампы, электромагнитные реле и др.); К511ПУ1 — уже упомянутый преобразователь напряжения высокого
уровня в низкий. Общие представления о работе интегральных логических элементов можно получить в [5].
Необходимая схема систем управления и регулирования реализуется в виде определенного набора функциональных узлов — ячеек. Номенклатура ячеек состоит из ряда функциональных групп： задатчики входных сигналов, датчики регулируемых величин, регуляторы, потенциальные разделители, компараторы, вычислительные устройства, устройства технологической логики, источники питания и др. (табл. 1).
Таблица 1. Номенклатура и основные технические данные аналоговых ячеек
Принадлежность и типНазначениеТехническая характеристика
ячейки
Ячейка задатчика интенсивности ЗИ-2АИ типа ЯФУ0015Ячейка сельсинного задания скорости СЛЗ-ЗАИ типа ЯФУ0173Ячейка ступенчатого задания скорости СЗ-6АИ типа ЯФУ0172Ячейка задатчика интенсивности ЗИ-2АИ типа ЯФУ0015Ячейка сельсинного задания скорости СЛЗ-ЗАИ типа ЯФУ0173Ячейка ступенчатого задания скорости СЗ-6АИ типа ЯФУ0172Задание ускоренияЗадание ускоренияЯчейка датчика напряжения ДН-2АИ типа ЯФУ0144Ячейка датчика напряжения ДН-2АИ типа ЯФУ0144Фазочувствитедьное выпрямление выходного напряжения сельсинного командоаппарата Формирование напряжения задания скорости в зависимости от положения ступенчатого командоаппарата Гальваническое разделение системы управления н внешних цепейФазочувствитедьное выпрямление выходного напряжения сельсинного командоаппарата Формирование напряжения задания скорости в зависимости от положения ступенчатого командоаппарата Гальваническое разделение системы управления н внешних цепейВремя развертки 0,5—10 с (до 120 с добавочным конденсатором)/их = - 10В, зона нечувствительности ±2°Время развертки 0,5—10 с (до 120 с добавочным конденсатором)/их = - 10В, зона нечувствительности ±2°Три ступени задания с входными прео бразователямн уровняТри ступени задания с входными прео бразователямн уровняЯчейка датчика токаДТ-ЗАИ типа ЯФУ0145Ячейка датчика токаДТ-ЗАИ типа ЯФУ0145Гальваническое разделение с усилением напряжения измерительного шунтаГальваническое разделение с усилением напряжения измерительного шунтаЯчейка потенциального разделения ПР-ЗАИ типа ЯФУ0149Ячейка гальванического разделения РГ-ЗАИ типа ЯФУ0150Ячейка ввода дискретных сигналов ВЛ-2АИЯчейка потенциального разделения ПР-ЗАИ типа ЯФУ0149Ячейка гальванического разделения РГ-ЗАИ типа ЯФУ0150Ячейка ввода дискретных сигналов ВЛ-2АИПотенциальное отделение системы управления от цепей входных сигналовПотенциальное отделение системы управления от цепей выходных сигналовГ альваническое разделение и преобразованиеПотенциальное отделение системы управления от цепей входных сигналовПотенциальное отделение системы управления от цепей выходных сигналовГ альваническое разделение и преобразованиеКоэффициент передачи 0,6-1. Полоса пропускания 1,3 кГц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах высокочастотных пульсаций до 40 мВКоэффициент передачи 53,3—133,3. Полоса пропускания 2 кГ ц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах (двойная амплитуда) пульсаций до 60 мВ% 二 ±10 В, ±20В,Гвых = =± 10 В, полоса пропускания 1,3 кГц, потенциал разделяемых цепей 120 В4х = ± 10 В, /их = ±2° В сопротивление нагрузки2 кОм, полоса пропускания 120 Гц, потенциал разделяемых цепей 100 ВЧисло каналов 8, /х = 24 В, 80 В, /вх = 10 мА, выходныеКоэффициент передачи 0,6-1. Полоса пропускания 1,3 кГц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах высокочастотных пульсаций до 40 мВКоэффициент передачи 53,3—133,3. Полоса пропускания 2 кГ ц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах (двойная амплитуда) пульсаций до 60 мВ% 二 ±10 В, ±20В,Гвых = =± 10 В, полоса пропускания 1,3 кГц, потенциал разделяемых цепей 120 В4х = ± 10 В, /их = ±2° В сопротивление нагрузки2 кОм, полоса пропускания 120 Гц, потенциал разделяемых цепей 100 ВЧисло каналов 8, /х = 24 В, 80 В, /вх = 10 мА, выходные
Ячейка задатчика интенсивности ЗИ-2АИ типа ЯФУ0015
Ячейка сельсинного задания скорости СЛЗ-ЗАИ типа ЯФУ0173
Ячейка ступенчатого задания скорости СЗ-6АИ типа ЯФУ0172
Ячейка задатчика интенсивности ЗИ-2АИ типа ЯФУ0015
Ячейка сельсинного задания скорости СЛЗ-ЗАИ типа ЯФУ0173
Ячейка ступенчатого задания скорости СЗ-6АИ типа ЯФУ0172
Задание ускорения
Задание ускорения
Ячейка датчика напряжения ДН-2АИ типа ЯФУ0144
Ячейка датчика напряжения ДН-2АИ типа ЯФУ0144
Фазочувствитедьное выпрямление выходного напряжения сельсинного командоаппарата Формирование напряжения задания скорости в зависимости от положения ступенчатого командоаппарата Гальваническое разделение системы управления н внешних цепей
Фазочувствитедьное выпрямление выходного напряжения сельсинного командоаппарата Формирование напряжения задания скорости в зависимости от положения ступенчатого командоаппарата Гальваническое разделение системы управления н внешних цепей
Время развертки 0,5—10 с (до 120 с добавочным конденсатором)
/их = - 10В, зона нечувствительности ±2°
Время развертки 0,5—10 с (до 120 с добавочным конденсатором)
/их = - 10В, зона нечувствительности ±2°
Три ступени задания с входными прео бразователямн уровня
Три ступени задания с входными прео бразователямн уровня
Ячейка датчика тока
ДТ-ЗАИ типа ЯФУ0145
Ячейка датчика тока
ДТ-ЗАИ типа ЯФУ0145
Гальваническое разделение с усилением напряжения измерительного шунта
Гальваническое разделение с усилением напряжения измерительного шунта
Ячейка потенциального разделения ПР-ЗАИ типа ЯФУ0149
Ячейка гальванического разделения РГ-ЗАИ типа ЯФУ0150
Ячейка ввода дискретных сигналов ВЛ-2АИ
Ячейка потенциального разделения ПР-ЗАИ типа ЯФУ0149
Ячейка гальванического разделения РГ-ЗАИ типа ЯФУ0150
Ячейка ввода дискретных сигналов ВЛ-2АИ
Потенциальное отделение системы управления от цепей входных сигналов
Потенциальное отделение системы управления от цепей выходных сигналов
Г альваническое разделение и преобразование
Потенциальное отделение системы управления от цепей входных сигналов
Потенциальное отделение системы управления от цепей выходных сигналов
Г альваническое разделение и преобразование
Коэффициент передачи 0,6-1. Полоса пропускания 1,3 кГц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах высокочастотных пульсаций до 40 мВ
Коэффициент передачи 53,3—133,3. Полоса пропускания 2 кГ ц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах (двойная амплитуда) пульсаций до 60 мВ
% 二 ±10 В, ±20В,Гвых = =± 10 В, полоса пропускания 1,3 кГц, потенциал разделяемых цепей 120 В
4х = ± 10 В, /их = ±2° В сопротивление нагрузки
2 кОм, полоса пропускания 120 Гц, потенциал разделяемых цепей 100 В
Число каналов 8, /х = 24 В, 80 В, /вх = 10 мА, выходные
Коэффициент передачи 0,6-1. Полоса пропускания 1,3 кГц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах высокочастотных пульсаций до 40 мВ
Коэффициент передачи 53,3—133,3. Полоса пропускания 2 кГ ц. Потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Размах (двойная амплитуда) пульсаций до 60 мВ
% 二 ±10 В, ±20В,Гвых = =± 10 В, полоса пропускания 1,3 кГц, потенциал разделяемых цепей 120 В
4х = ± 10 В, /их = ±2° В сопротивление нагрузки
2 кОм, полоса пропускания 120 Гц, потенциал разделяемых цепей 100 В
Число каналов 8, /х = 24 В, 80 В, /вх = 10 мА, выходные
Принадлежность и тип ячейки
НазначениеТехническая характеристика
типа ЯФУ0170
уровня входных двух по- сигналы уровня серии К511 зиционных цепей
Ячейка вывода дискретных сигналов УЛ-2АИ типа ЯФУ0171
Гальваническое разделе- Число каналов 6, входные ние и преобразованиесигналы на уровне серии
уровня выходных двух- К511, /нх = 24 В, /Вых = потенциальных цепей二 0,2 А
Ячейка регулятора тока
РТ-1АИ типа ЯФУ0148
ПИ-регулятор тока сДиапазон изменения постоян-
внутренним контуромной времени интегрирования
напряжения2—100 мс, коэффициента уси
ления пропорциональной части 1—50
Ячейка регулятора скорости РС-1АИ типа ЯФУ0147
ПИ- и П-регулятор с ши- Диапазон изменения постоян- роким диапазоном изме- ной времени интегрирования нения параметров и жест- 0,03—0,5 с, коэффициента ким ограничением выход- усиления пропорциональной ного напряжения; фор- части 0,5—100, жесткость мирование сигнала ЭДС ограничения 0,5%
Ячейка операционных усилителей У12-АИ типа ЯФУ0021
Ячейка функционального преобразователя ПФ-2АИ тапа ЯФУ0024
Построение различного Три ОУ с возможностью мно- рода вспомогательных гоцелевого применения узлов
Воспроизведение нелиней- Число отрезков аппроксима- нмх зависимостейции пять, минимальный нак-
лон 0,075, максимальный 13,2, знак второй производной —любой
Ячейка выделения модуля ВМ-2АИ типа ЯФУ0025
Выпрямление двухпо- Коэффициент передачи 1 лярного входного сигнала; выделение из двух сигналов большего по абсолютной величине
Ячейка умножения-деления
Четырехквадратное пе- /хх = ± 10 В, %ху = ± 10 В, ремножение двух напря- /xz = 1 ♦ 10 В, погрешность жений с одновременным умножения 1,5%, погрешность делением на третьеделения 2%, полоса пропуска-
напряжениения 200 Гц
Ячейка умножения
УМ-ЗАИ типа ЯФУ0028
Четырехквадратное пе-%хх=±1°В，%ху 二 ±10В,
ремножение двух напря- погрешность умножения жений1,5 %, полоса пропускания
15 кГц
Ячейка нуль-индикато- ров ИН-ЗАИ типа ЯФУ0029
Сравнение уровней нап- Три канала, /х 二 ± 10 В, ряжений с формирова- 《раб = ±(0,1 + 10) В нием логических выходных сигналов
Ячейка бесконтактного реле БР-2АИ типа ЯФУ0151
Бесконтактная коммута- Число ключей двенадцать, ция электрических напряжение срабатывания цепей не менее 8 В, параметры
Принадлежность и тип ячейки
Назначение
Техническая характеристика
Ячейка защиты от стоян-
Формирование логичес-
коммутируемой цепи
±10 В, ±5 мА
%х = ±(0,05-МО) В, вы-
ки под током ЗСТ-4АИ
кого сигнала при превы-
держка времени 1-20 с
типа ЯФУ0032
Ячейка памяти ПМ-2АИ
шении входными сигналами установленного уровня в течение заданного времени
Запоминание логических
Имеет десять, каналов па-
тапа ЯФУ0169
сигналов с их оптической
мяти со световой ин фор-
Ячейка управления по-
индикацией
Управление реле нулевой
мацией
Содержит функциональные
гическая УР-2АИ типа
защиты, реле управления
логические узлы специаль-
ЯФУ0165
контактором и реле фор-
ного назначения
Ячейка логическая
сирования тормоза в системе управления электроприводом
Построение схем комби-
Содержит шесть узлов
ИИ-1АИ типа ЯФУ0162
национной логики
логических функций
Ячей ка логическая
То же
Содержит двенадцать узлов
ИИ-2АИ тапа ЯФУ0163 Ячейка стабилизаторов
Питание аналоговых
логических функций
〃вх = 土 24 В i 10%, /натр 3
+ 15ВСН^АИ тапа
устройств
=0,8 А по каждому каналу
ЯФУ0153
Ячейка стабилизаторов
Питание логических мик-
ДХва кзнзла, 'нэгр 0,8 А
+ 15 В СН-5АИ типа
росхем серии К5П
по каждому каналу, /х =
ЯФУ0154
Ячейка стабилизаторов
Питание логических мик-
=+24 В ±10%
〃вх1 = 9В ± 10%, /х2 =
напряжения СН-6АИ типа
росхем серии К155
=12 В ± 10%, два канала с
ЯФУ0234
Ячейка генератора
Питание узлов напряже-
параметрами 4卜状 5 В, 2 А
Выходное напряжение пря-
Г-2АИ типа ЯФУ0159
нием повышенной час-
моугольной 碗рмы 24 В,
ТОТЫ
частота 1 кГц
Эти ячейки образуют универсальную блочную систему регуляторов аналогового типа с применением интегральных микросхем, сокращенно УБСР-АИ. Рассмотрим назначение и характеристики основных типов аналоговых элементов [2,4].
В группу задатчиков входных сигналов входят ячейки сельсинного задания скорости СЛЗ-ЗАИ, ступенчатого задания скорости СЗ-6АИ, задатчика интенсивности ЗИ-2АИ. Ячейка СЛЗ-ЗАИ типа ЯФУ0173 предназначена для фазочувствительного выпрямления напряжения сельсинных команде аппарате в типов СКАЗ, СКАР. Ячейка содержит логи-
ческую схему, обеспечивающую запрет вращения двигателя в обе стороны или в одну (конечное ограничение). Ячейка СЗ-6АИ типа ЯФУ0172 предназначена для формирования напряжения задания скорости в зависимости от положения ступенчатого команде аппарата, например переключателя типа УП или ПКУ. Ячейка обеспечивает по три ступени задания в каждом направлении. Ячейка ЗИ-2АИ типа ЯФУ0015 преобразует ступенчато изменяющееся входное напряжение в линейно изменяющееся выходное, т.е. определяет значение ускорения.
В группу датчиков регулируемых величин и потенциальных разделителей входят ячейки датчика напряжения ДН-2АИ, датчика тока ДТ-ЗАИ, потенциального разделителя ПР-ЗАИ, гальванического разделителя РГ-ЗАИ. Ячейка ДН-2АИ типа ЯФУ0144 имеет входное и выходное напряжение 10 В, потенциал разделяемых цепей до 1000 В. Потенциальное разделение осуществляется модуляцией входного напряжения (т.е. преобразования напряжения постоянного тока в переменный частотой 36 кГц), его трансформирования и последующей демодуляции.
Входные контакты датчика подключают к потенциометру, на который подается измеряемое напряжение, на выходе потенциометра напряжение не должно превышать 10 В. Ячейка ДТ-ЗАИ типа ЯФУ0145 подключается к шунту, по которому протекает измеряемый ток. Коэффициент усиления регулируется в широких пределах и может быть установлен таким, что при падении напряжения на шунте 75 мВ выходное напряжение датчика будет равно 10 В. Принцип работы этой ячейки такой же, как и предыдущей. Ячейка ПР-ЗАИ типа ЯФУ0149 по схеме аналогична ячейке ДН-2АИ и отличается только конструкцией： потенциал разделяемых цепей до 100 В. Ячейка РГ-ЗАИ типа ЯФУ0150 предназначена для потенциального отделения системы регулирования от цепей выходных сигналов.
К регуляторам относятся ячейки РТ-1АИ, РС-1АИ, У12-АИ. Ячейка РТ-1АИ типа ЯФУ0148 используется как регулятор тока якоря или регулятор тока возбуждения, а ячейка РС-1АИ типа ЯФУ0147 — как регулятор скорости, регулятор ЭДС в двухзонных системах регулирования скорости. Ячейка У12-АИ типа ЯФУ0021 содержит три операционных усилителя, два из которых имеют большой набор элементов прямых и обратных связей; они имеют универсальное применение.
В состав вычислительных устройств входят ячейка нелинейного преобразования ПФ-2АИ типа ЯФУ0024, ячейка выделения модуля ВМ-2АИ типа ЯФУ0025, ячейка умножения — деления МД-2АИ типа ЯФУ0026, реализующая операцию i4Mx =虫/z, где х, у, z — двухполярные напряжения, ячейка умножения УЪ4-ЗАИ типа ЯФУ0028.
В качестве компаратора используется ячейка ИН-ЗАИ типа Я ФУ0029, содержащая три двухполярных компаратора, выполненных по схеме рис. 9,0. Для коммутации цепей управления используется ячейка бесконтактных реле БР-2АИ типа ЯФУ0151, которая может коммутировать двенадцать цепей.
При построении логической части системы управления применяются:
входная ячейка ВЛ-2АИ типа ЯФУ0170, преобразующая высокий уровень напряжения 24 В в уровень напряжения, соответствующий серии К511. Гальваническое разделение осуществляется оптронами или герконными реле. Ячейка имеет восемь однотипных цепей;
выходная ячейка УЛ-2АИ типа ЯФУ0171, преобразующая выход： ное напряжение микросхем серии К511 в напряжение постоянного тока 24 В при токе 0,2 А с гальваническим разделением входных и выходных цепей;
ячейка памяти ПМ-2АИ типа ЯФУ0169, содержащая десять триггеров с индикацией их состояния;
логические ячейки ИИ-1АИ типа ЯФУ0162, ИИ-2АИ типа ЯФУ0163, служащие для реализации разнообразных логических функций, и некоторые другие.
Для питания устройств используются ячейки СН4АИ типа ЯФУ0153, вырабатывающие напряжения ± 15 В, 0,8 А, СН-5АИ типа ЯФУ0154, имеющая два канала +15 В, 0,8 А, Г-2АИ типа ЯФУ0159, вырабатывающая прямоугольное напряжение частотой 1000 Гц 24 В дли питания сельсинов.
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Каждый электропривод снабжается системой автоматического регулирования (САР), предназначенной для изменения по заданному закону основной координаты электропривода, регулирования и ограничения промежуточных координат. В системе регулирования скорости основной координатой является скорость двигателя, а промежуточной — ток якоря; в двухзонных системах регулирования скорости п ро межу точны ми координатами являются также ЭДС двигателя и поток возбуждения. В САР положения основной координатой является положение исполнительного органа механизма, а скорость и ток — промежуточными. В электроприводах регулирования натяжения или мощности основной координатой является ток двигателя.
Все системы регулирования замкнутые (с обратной связью), т.е. заданное значение координаты сравнивается с фактическим и их разность, усиленная и преобразованная в регуляторе, в конечном счете воздействует на вход СИФУ тиристорного преобразователя якоря или возбуждения электродвигателя. Системы построены по принципу подчиненного регулирования, в соответствии с которым САР разбивается на несколько контуров, один из этих контуров является внешним, на его входе сравниваются задание и фактическое значение основной координаты. Выход внешнего контура является задающим сигналом для промежуточного контура, на входе которого сравниваются выходной сигнал внешнего контура и фактическое значение промежуточной координаты, и т.д., а выход внутреннего контура воздействует на вход СИФУ.
Рис. 11. Структурная схема системы подчиненного регулирования
На рис. 11 изображена структурная схема системы подчиненного регулирования положения. Электродвигатель М питается от тиристорного преобразователя ТП. Якорный ток двигателя измеряется с помощью датчика тока ДТ. С валом двигателя связан тахогенератор BR, вырабатывающий сигнал частоты вращения двигателя. Двигатель приводит во во вращение (или перемещает) исполнительный орган механизма МЕХ, с которым связан датчик положения 5S, вырабатывающий сигнал текущего положения S исполнительного органа.
Основной координатой в данной системе является положение S, а внешним регулятором — регулятор положения РП. На входе РП сравниваются сигналы заданного S3 и фактического S положения; разность 0 = S3 — S преобразуется в РП в выходное напряжение з§, которое является сигналом задания для промежуточного регулятора скорости PC. На входе PC сравниваются напряжение З3 и напряжение обратной связи по скорости з; разность £3 = З3 — з преобразуется в PC в выходной сигнал г3, являющийся напряжением задания для регулятора тока РТ. На входе РТ сравниваются сигнал /3 и напряжение, пропорциональное току якоря /; разность е* = /3 — i преобразуется в РТ в выходной сигнал задания напряжения преобразователя ТП Е』з・ Выходной сигнал регулятора напряжения РН является напряжением задания 〃у в СИФУ.
Преобразование сигнала ошибки с в выходное напряжение регулятора обычно заключается в усилении е по напряжению, ограничении выходного напряжения регулятора значением, допустимым для промежуточного (внутреннего) контура, преобразовании напряжения ошибки по пропорционально-интегральному закону, например по (8). Введение интегральной составляющей имеет целью уменьшение до нуля ошибки между заданным н фактическим значениями регулируемой величины, т.е. получить £ = 0. Нулевое значение ошибки получается следующим образом. Как известно, математически интеграл является пределом для суммы значений подынтегральной функции. В установившемся состоянии выходное напряжение регулятора должно быть постоянно и равно напряжению обратной связи подчиненного данному регулятору кон-
Рис. 12. Структурная схема системы регулирования скорости
тура. Для получения установившегося состояния сумма не должна изменяться, а это имеет место только в том случае, если очередные слагаемые равны нулю. Так как эти слагаемые пропорциональны 6, то отсюда следует равенство в установившемся состоянии е = 0, т.е. напряжение задания в точности равно фактическому значению регулируемой величины.
Ограничимся рассмотрением электроприводов с наиболее массовыми системами регулирования — регуляторами скорости. Структурная схема такой системы показана на рис. 12. Сигнал задания скорости Зз формируется на выходе узла задания скорости УЗС, представляющего собой сумматор. Напряжение з； задается оператором с помощью бесступенчатого (сельсинного) или ступенчатого командоаппарата, воздействующего на ячейку задания ЗС типа СЗ или СЛЗ, и подается на задатчик интенсивности ЗИ. В ЗИ ступенчатый сигнал превращается в линейно нарастающий, что ограничивает значение ускорения двигателя. Кроме з； предусмотрена возможность подачи или коррекции задания из других схем через задатчик интенсивности з； или минуя 3〃 з] Далее систему регулирования скорости рассмотрим более подробно по узлам.
Контур регулирования тока якоря. Упрощенная схема этого контура приведена на рис. 13. Резисторы с одинаковыми сопротивлениями обозначены одним номером. На усилителе А1 вычисляется разность е- = /3 — L Сигнал J образуется на выходе регулятора скорости. Сигнал обратной связи i снимается с датчика тока ДТ1, подключенного к шунту в цепи якоря двигателя. Усилитель А1 служит также для ограничения скорости нарастания тока в связи с тем, что многие электродвигатели постоянного тока не допускают больших скоростей нарастания тока. В цепи обратной связи усилителя А1 установлена схема регулируемого ограничения (см. рис. 9,в). Максимальные уровни напряжении в элементах системы регулирования не превосходят 10 В.
Пусть коэффициент усиления усилителя А1 равен 1 (RI = R2), а напряжение ограничения равно 10 В и пусть, например, при / = 0 /3 соответствует 10 В. Тогда выходное напряжение усилителя А1 в первый момент времени равно 10 В, а затем, по мере увеличения /, уменьшается. При этом ограничения скорости изменения тока не существует.
Пусть теперь напряжение ограничения 43rp уменьшено до 5 В. Выходное напряжение усилителя А1 при том же задании 10В в первый момент будет равно не 10, а 5 В. Поэтому и изменение напряжения 〃у будет меньшим, чем в первом случае, а следовательно, и ток i будет нарастать мецленнее. Если же напряжение /3 будет уменьшено до 5 В, то ограничение не наступит, и скорость изменения тока будет прежней, т.е. высокой.
Таким образом, степень ограничения скорости нарастания тока зависит от %.
Пусть коэффициент усиления усилителя А1 установлен равным 2 (R2/R1 = 2), а общий коэффициент усиления регулятора остается прежним за счет увеличения, например, сопротивления резистора R3. При увеличении сигнала /3 на 5 В изменение выходного напряжения А1 должно было равняться 10 В, однако при %гр = 5 В это изменение равно только 5 В, что приведет к уменьшению скорости нарастания тока якоря. Таким образом, увеличение коэффициента усиления усилителя А1 приводит к уменьшению значения /3, при котором наступает ограничение скорости изменения тока.
Выходное напряжение усилителя А1 подается на вход ОУ /2, работающего в пропорционально-интегральном режиме, что обеспечивает отсутствие ошибки в установившемся режиме. Коэффициент передачи
Рис. 14. Диаграммы напряжения и тока преобразователя:
а - режим непрерывного тока; 6 - режим прерывистого тока
усилителя по пропорциональной составляющей устанавливается резистором R4, а по интегральной — конденсатором С7 и положением потенциометра 択口？. Выходное напряжение ОУ А2 поступает на вход усилителя регулятора напряжения /3. На второй (неинвертирующий) вход АЗ подано напряжение усилителя — фильтра А4, вход которого через датчик напряжения ДН и потенциометр %1 соединен с якорем двигателя. Положение движка ЛП1 выбирается таким, чтобы при максимальном напряжении на якоре входное напряжение ДН не превосходило 10 В.
Основное назначение контура напряжения — улучшение динамики регулирования тока в режиме прерывистого тока. Это происходит следующим образом.
На рис. 14,〃 показаны кривые напряжения преобразователя 〃 и тока нагрузки i в режиме непрерывного тока для двух значений угла регулирования а, причем @1 > а2- При уменьшении а увеличивается среднее значение напряжения, равное 瓦 п0 ⑶.Фильтр А4 на рис. 13 выделяет среднее значение напряжения щ, которое вычитается из напря
жения 〃2・
Так как коэффициент усиления усилителя АЗ (т.е. отношение сопротивлений R 7/R5) выбирается достаточно большим (20—30), то с достаточной степенью точности можно принять 均 志 〃4 • С учетом (3) и равенства 1 коэффициента усиления фильтра А4 получаем следующее выражение:
Здесь обозначено 勺1H — коэффициент передачи датчика напряжения ДН с учетом потенциометра R1n (т.е. отношение напряжения на выходе 34
ДН к напряжению на якоре двигателя) и принято, что выходное напряжение ДН равно 10 В при напряжении на якоре и что UQnmax = =10В.
Предположим, что напряжение 〃？ увеличилось скачком. Благодаря наличию фильтра А4 напряжение 〃4 скачком измениться не может, поэтому в первый момент времени изменение напряжения 1勺 будет значительно больше, чем в установившемся режиме. Это приведет к открыванию преобразователя с меньшим углом а и, следовательно, к форсировке процесса нарастания тока в цепи якоря (скорость изменения тока при неизменном угле а определяется постоянной времени цепи якоря Тя, равной отношению индуктивности якорной цепи к ее сопротивлению) .
С течением времени происходит процесс нарастания тока с постоянной времени Тя и процесс нарастания напряжения на выходе фильтра /4, определяемый постоянной времени фильтра 丁少[где постоянная времени (мс) численно равна произведению R8 (кОм) на С2 (мкФ)]. Если выбрать Тф = Гя, то можно показать, что постоянная времени Тя будет практически скомпенсирована. Это значит, что при скачке напряжения и2 ток i будет изменяться по экспоненте с малой постоянной времени (Q = 1・2 мс). Для компенсации 心 служит резистор R4, который выбирается из условия Т^ = R4 (кОм) х С1 (мкФ)= = (1 ♦ 2) мс. При описанном выборе параметров быстродействие контура определяется положением движка потенциометра Rnz： при перемещении движка к общей точке быстродействие возрастает.
В режиме прерывистого тока коэффициент усиления тиристорного преобразователя кг п = △〃/△〃¥ резко падает, причем тем больше, чем меньше длительность протекания тока 入.В системе без внутреннего контура напряжения в 10 раз и более увеличивается время переходных процессов. Для ликвидации этого недостатка нужно в режиме прерывистого тока существенно увеличить коэффициент усиления контура регулирования тока. Это достигается следующим образом. На рис. 14,6 изображены кривые напряжения преобразователя в режиме прерывистого тока. Среднее значение напряжения Еа равно ЭДС двигателя Едв независимо от угла а, т.е. изменение а, а следовательно, и напряжения управления 〃у не влияет на среднее значение выходного напряжения усилителя А4.
Пусть ЭДС двигателя, определяемая его скоростью, изменяется значительно медленнее, чем ток. Тогда можно считать, что за время переходного процесса в контуре тока ЭДС не изменится; также не изменится напряжение 〃4. Поэтому 〃у будет равно (R^RS) u2, т.е. значительно больше, чем в режиме непрерывного тока (когда 与 ^ u2). Таким образом, в режиме прерывистого тока происходит резкое увеличение коэффициента усиления контура регулирования тока, благодаря чему обеспечивается примерно такое же быстродействие, как н в режиме непрерывного тока.
Применение контура напряжения требует достаточно точной настройки параметров регулятора. Если электропривод в режиме прерывистого тока не работает или характеристики в этом режиме не имеют значения, то контур напряжения можно исключить. При этом нужно отключить связь между выходом ОУ А4 и входом ОУ /3, а коэффициент усиления АЗ установить равным 1 (R7 = R5). Для компенсации постоянной времени якорной цепи Гя увеличивают сопротивление резистора R4 так, чтобы выполнялось равенство
R4 (кОм) х С7 (мкФ) = Тя (мс).
В регуляторе тока имеется ряд до полнительных узлов. Усилитель А5 с большим коэффициентом усиления определяет необходимость работы того или иного выпрямительного моста (В или Н) в зависимости от знака Бесконтактный ключ SW1 замыкается во время бестоковой паузы при переключении выпрямительных мостов. Назначение его следующее. Во время бестоковой паузы (описание работы тиристорного преобразователя при переключении выпрямительных мостов приведено в § 3) i = 0, а сигнал z3 не равен нулю. Этот сигнал во время паузы будет интегрироваться (накапливаться) на выходе усилителя А2. При подаче управляющих импульсов на вступающий в работу выпрямительный мост напряжение U2, а следовательно, и напряжение 〃у будут отличаться от тех значений, которые были в момент снятия импульсов с предыдущего моста. Это приводит к перерегулированию тока при включении моста — вплоть до срабатывания защиты. Если же с помощью ключа SW1 соединить вход усилителя А1 с его выходом, то напряжение на выходе А 7 будет равно нулю м, следовательно, во время паузы накапливания напряжения Uv усилителем Л2_не_произойдет. Ключ SW1 срабатывает от логического сигнала V = В- Н, который вырабатывается в СИФУ (см. рис. 5).
Ключи SW2 и SW3 замыкаются при появлении логического сигнала стоп (активный уровень — логический нуль, на что указывает черточка сверху). Этот сигнал вырабатывается в схеме задания скорости. Одновременно сигнал "стоп" воздействует на СИФУ (〃р), запрещая подачу управляющих импульсов на оба выпрямительных моста (см. рис. 5). Назначение этого логического сигнала — обеспечить надежную стоянку двигателя и предотвратить дрейфы нулевых уровней усилителей.
Усилители Л7-Л5, ключи SW7 SW3 и относящиеся к ним резисторы и конденсаторы размешены в ячейке РТ-1АИ.
Регулятор скорости. Упрощенная схема регулятора скорости показана на рис. 15. На усилителе А1 выделяется разность £3 = З3 — з. Напряжение З3 вырабатывается в схеме задания скорости. Сигнал з формируется на выходе датчика напряжения ДН2, подключенного через потенциометр Rn3 к тахогенератору BR. Фильтр из конденсатора С1
-CZZP-CZZP+乃8+乃8УЗУЗR13 S 々74R13 S 々74/?76/?76Рис. 15. Схема регулятора скоростиРис. 15. Схема регулятора скорости
-CZZP
-CZZP
+乃8
+乃8
УЗ
УЗ
R13 S 々74
R13 S 々74
/?76
/?76
Рис. 15. Схема регулятора скорости
Рис. 15. Схема регулятора скорости
и резистора R1 сглаживает пульсации напряжения тахогенератора, а из конденсатора С2 и резистора R2 уменьшает перерегулирование САР при воздействии по заданию [2]. Коэффициент усиления ОУ А1 регулируется потенциометром R3. В цепи обратной связи усилителя установлена ячейка умножения XY, реализующая операцию z = ху. В качестве сигнала у используется напряжение, пропорциональное потоку возбуждения двигателя Ф. При таком включении выходное напряжение усилителя А1 пропорционально отношению e JR
Необходимость введения операции деления связана со следующим. Предположим, что сигнал задания тока z3 изменяется на величину Д/3. Изменение вращающего момента двигателя, пропорциональное произведению Д/3Ф, определяет скорость изменения з (ускорение двигателя) а. Отношение ускорения а к ошибке % определяет быстродействие системы регулирования скорости. Так как отношение △g/% обратно пропорционально величине Ф, а отношение 〃/△' прямо пропорционально Ф, то отношение。/匕 от Ф не зависит. Таким образом, введение
ячейки умножения обеспечивает постоянство динамических характеристик системы регулирования.
Усилитель А2 может работать в пропорциональном режиме при установке перемычки 7-5 и пропорционально-интегральном при установке перемычки 1-2. Установка коэффициента усиления в первом случае или постоянной интегрирования во втором осуществляется резистором R5. В цепи обратной связи усилителя А2 имеется узел точного ограничения, выполненный на усилителях Л5, /4; он аналогичен изображенному на рис. 9,2. Уровень ограничения определяется положениями движков резисторов R7, R8 и рассчитывается по формуле Ц)гр = 勺Цианом， где 左т — коэффициент допустимой (или желаемой) перегрузки двигателя по току, %г,ном — напряжение на выходе датчика тока ДТ1 (см. рис. 13) при номинальном токе двигателя. Обычно принимается /г,ном = (4・5) В. Часто значение кт зависит от частоты вращения двигателя. Например, для двигателей серии Д при номинальном напряжении на якоре 220 В допускается перегрузка, равная 2,6—3, а при увеличении частоты вращения в 2 раза за счет увеличения напряжения до 440 В / = IS
Снижение перегрузки в функции частоты вращения в схеме рис. 15 обеспечивается устройством, состоящим из ячейки выделения модуля ВМ, ячейки нелинейного преобразования ФП, усилителя-инвертора 45, диодов V3t V4 и узла точного ограничения. Устройство работает следующим образом. Пока напряжение на выходе ВМ (сигнал |з|) меньше напряжения, задаваемого потенциометром R11, диод V3 закрыт, V4 открыт. Напряжения на входе и выходе ФП постоянны (не зависят от з). При этом на выходе ФП сигнал 必叩 положительной полярности (за счет напряжения, снимаемого с потенциометра RJ8), а на выходе 45 — отрицательной.
Когда сигнал |з| превысит напряжение, снимаемое с движка R11, сигнал Ц)гр на выходе ФП начнет уменьшаться, что приводит к снижению напряжения, питающего потенциометры R7, R8 и, следовательно, к снижению уровня ограничения тока. С помощью ФП может быть реализована требуемая нелинейная зависимость значения перегрузки от частоты вращения.
В цепи обратных связей усилителей Alt А2 установлены бесконтактные ключи SWlf SW2, назначение которых такое же, как и ключей SW2, SW3 в схеме регулятора тока. На схеме показан также узел измерения ЭДС двигателя &р, выполненный на усилителе Л6. Напряжение £дв используется в системе управления полем двигателя. Если не предъявляются высокие требования к точности регулирования скорости, вместо напряжения тахогенератора можно использовать Едв, при этом выход усилителя Аб используется вместо сигнала — о. Измерение ЭДС осуществляется вычитанием из напряжения на якоре двигателя L^B напряжения, пропорционального току якоря Z, так как в установившемся 38
Рис. 16. Схема задания скорости
режиме ЕДв = %в - 〃Кдв，В© Id 一 среднее значение тока, &Дв - сопротивление якорной цепи двигателя. Фильтр, постоянная времени которого определяется емкостью конденсатора С4 и потенциометром R13, служит для компенсации падения напряжения в якорной цепи, вызванного индуктивностью этой цепи при изменении тока якоря.
Усилители А1 - /4, /6, ключи S\^l, 5И2 размещены в ячейке регулятора скорости РС-1АИ.
Схема задания скорости изображена на рис. 16. Суммарный сигнал задания скорости З3 формируется на выходе усилителя Л, в цепи обратной связи которого установлен узел ограничения задания, выполненный по схеме рис. 9,в. При индивидуальном задании скорости электропривода используется бесступенчатый задатчик на основе сельсинов типа СКАР (или СКАЗ) или ступенчатый контактный задатчик типа УП (или ПКУ). В первом случае для преобразования положения задатчика в напряжение задания используется ячейка СЛЗ, а во втором - ячейка СЗ. Выходное напряжение одной ячейки поступает на вход 3〃.
С задатчиком интенсивности связан узел изменения ускорения УИУ, назначение которого создавать разные темпы разгона и торможения. При отсутствии этого узла значения ускорения при разгоне “у и торможении 4T равны. В то же время при ускорении динамический момент, определяющий значение 〃у, равен разности между моментом двигателя Л^дВ и моментом сил сопротивления Л/с, а при замедлении — сумме Л/дв + Mj Максимальный момент двигателя является заданной величиной и не может быть превышен. Если момент сил сопротивления при разгоне и торможении достаточно велик, допустимый динамический момент при торможении может быть заметно большим, чем при ускорении, т.е. значение 〃丁 может быть существенно большим, чем значение 4y.
Узел УИУ н обеспечивает более быстрое изменение выходного напряжения ЗИ при торможении, чем при ускорении. Значения ау и % устанавливаются независимо друг от друга резисторами в узле УИУ.
Возможность задания или коррекции скорости из других схем предусмотрена с помощью сигналов 33】или а?32, поступающих на потенциальные разделители ПР1, ПР2. Напряжение 33? может быть подано на вход суммирующего усилителя Л или непосредственно (с помощью перемычки 7-2), или через задатчик интенсивности (устанавливается перемычка 1-3). Напряжение 6)3 】подается на вход усилителя А через ключ SW1. для замыкания которого необходимо на его вход управления подать логический сигнал "работа” (активный уровень 0).
Узел, формирующий логический сигнал "стон" в схемы регуляторов тока и скорости, выполнен на нульюргане AU (под нульюрганом понимается компаратор, у которого напряжение сравнения равно нулю, т.е. нульюрган срабатывает при отличии входного напряжения от нуля). Логический сигнал "стоп" вырабатывается, если все три входных сигнала AU равны нулю. В качестве двух из них используются сигналы задания З3 и фактической скорости з. Таким образом, "стоп" может образоваться только в том случае, когда равны нулю и заданная, и фактическая скорости. Третий сигнал подается на вход нульюргана через ключ К2. Назначение этой цепи следующее. До начала разгона сигналы З3 и з равны нулю. Если третий сигнал отсутствует в системе, то формируется логический сигнал "стоп", усилители регуляторов тока и скорости закорочены и сняты управляющие импульсы с обоих выпрямительных мостов. При появлении сигнала на входе ЗИ его выходное напряжение начинает линейно возрастать от нуля (при задании скорости из других схем напряжение задания, например со31, также изменяется достаточно плавно от нуля). Чувствительность нульюргана AU (напряжение, при котором он срабатывает) составляет примерно 100—200 мВ. Пока З3 не возрастет до этого значения, система регулирования будет отклкь чена. При срабатывании AU может произойти бросок тока н рывок в механизме, так как включение системы регулирования в работу произойдет при ненулевом входном напряжении. Для устранения этого при появлении сигнала задания должен быть выработан логический сигнал "пуск", при этом замыкается ключ SW2, на вход AU подается напряжение 10 В и сигнал "стоп" снимается.
Если задание З3] или 33? вырабатывается в системе управления технологическим агрегатом, то в этой же системе должен быть сформирован логический сигнал "пуск". При задании скорости от С КАР или ПКУ (УП) для формирования сигнала "пуск” может быть использован один контакт ПКУ или микропереключатель положения командоап- парата СКАР. Можно также на вход AU подать выходное напряжение СЗ или C7Z3, минуя SW2, так как оно изменяется скачком. При подаче логического сигнала "запрет” на вход R нульюргана Hi/логический сигнал "стоп" формируется независимо от входных напряжений AU. 40
Рис. 17. Структурная схема регулирования потока возбуждения
Управление полем двигателя . Для регулирования частоты вращения двигателя выше номинальной в двухзонных системах регулирования используется ослабление потока возбуждения. Для регулирования Поля двигателя применена зависимая от ЭДС двигателя система управления. При увеличении задания скорости З3 и соответственно скорости з ЭДС двигателя £дВ возрастает в соответствии с равенством /в = = 左е 力дв з, где ке — конструктивная постоянная двигателя. Значение потока возбуждения Фдв задается таким образом, что пока Едв меньше номинального значения &в,ном， установлен номинальный поток Фпп Когда же 石口口 становится больше 后口口 , образующаяся раз- ность F__ = £"口 一 £пю воздействует на поток двигателя Фпп таким образом, чтобы уменьшить едв практически до нуля. Так как при этом задание скорости увеличивается, то поток уменьшается в соответствии с равенством
中дв = &в,ном/(士е з) • (11)
Таким образом, при работе во второй зоне з = з§, Едв = £цв,ном， а Фдв определяется равенством (11).
Для регулирования потока в серии КТЭУ используется двухконтурная система, у которой внутренний контур замкнут по Фдв, а внешний — по &в (рнс. 17). На входе регулятора ЭДС РЗ сравниваются сигналы задания £Дв,ном и ЗДС двигателя Е^. Схема РЭ такова, что при &в < &в,ном выходное напряжение Н постоянно и пропорционально Фдв ном, а при Е^в > /в,ном оно уменьшается. На входе регулятора потока РФ сравниваются выходное напряжение регулятора ЭДС и напря- жение, пропорциональное потоку Фдв, которое формируется датчиком потока ДП, подключенным к датчику тока возбуждения ДТ. Выходное напряжение РФ определяет угол отпирания тиристорного возбудителя ТВ、нагрузкой которого служит обмотка возбуждения двигателя LM.
На рис. 18 изображена схема регулятора потока РФ. На входе пропорционально-интегрального усилителя А1 сравниваются сигнал задания потока Ф3 и напряжение, пропорциональное потоку Фдв. Поток
Рис. 18. Схема регулятора потока
Фдв формируется нелинейным преобразователем ФПУ зависимость "вход—Вихсщ" которого повторяет в соответствующем масштабе зависимость потока от тока возбуждения, приводимую в информации на данный двигатель. Ток возбуждения измеряется датчиком тока ДТ2, подключенным к шунту RS2, установленному последовательно с обмоткой возбуждения двигателя LM. В схеме регулятора предусмотрено ограничение минимального напряжения задания значением 鼻加小 которое выбирается таким образом, чтобы оно было несколько меньше значения потока, обеспечивающего максимальную частоту вращения, но больше значения срабатывания защиты от "o6pbiBa” поля двигателя — снижения тока возбуждения до недопустимого значения. Узел ограничения собран на диодах VI, V2. Напряжение Фзш^ задается потенциометром А 7. В нормальном режиме Ф3 больше Ф3^/я , поэтому диод VI проводит ток, а диод V2 заперт напряжением Ф3. Когда же напряжение Ф3 становится меньше 包加打，начинает проводить ток диод К2; поэтому напряжение задания не может стать меньше, чем ^3min. Быстродействие контура регулирования потока изменяется резистором R4. Усилитель А2 служит инверторемюграни^штелем. В цепи его обратной связи установлен узел ограничения по схеме рис. 9,8.
Схема регулятора ЭДС показана на рис. 19. Так как при изменении направления вращения полярность ЭДС двигателя изменяется, а направление воздействий в схеме измениться не должно, применена схема выделения модуля ВМ, выходное напряжение которой численно равно входному и имеет неизменную полярность, в данном случае минус. С помощью усилителя А1 вычисляется и усиливается напряжение едв = = Е3 — |ЕДВ|. Коэффициент усиления А1 устанавливается потенциомет-
Рис. 19. Схема регулятора ЭДС
ром А5, а напряжение J — потенциометром R1. Усилитель А2 работает в пропорционально-интегральном режиме, в цепи его обратной связи установлен узел ограничения по схеме рис. 9,г. Пока IJbI меньше J, отрицательное напряжение на выходе усилителя А1 интегрируется усилителем А2. Напряжение отрицательной полярности на выходе А2 (&) максимально и ограничено схемой ограничения. В цепи обратной связи усилителя АЗ установлена ячейка умножения XY, реализующая операцию z = ху. Напряжение сомножителя у равно большему из двух сигналов: модуля скорости |з| и выходного напряжения, потенциометра R9(UKy), устанавливаемого соответствующим скорости з = Зном，Следовательно, если £дВ меньше Ецв ном, то напряжение Urs больше сигнала |з|. Напряжение сомножителя у постоянно, и поэтому постоянен коэффициент усиления усилителя АЗ. Напряжение цепи ограничения усилителя А2 устанавливается таким, чтобы в этом режиме Ф3 было бы равно Фдв ном.
Если в процессе разгона |ЕЦВ | становится больше Е3, напряжение на выходе усилителя А1 изменяет знак и и2 начинает уменьшаться. Происходит уменьшение потока двигателя Фдв, и, следовательно, при той же частоте вращения уменьшается £дв.
В установившемся состоянии выходное напряжение усилителя А2 постоянно, выходное напряжение усилителя А1 должно быть равно нулю и |£дВ| = & = ЕдВ^ном . Во время разгона и торможения двига-
теля с ослабленным потоком и2 изменяется; для обеспечения этого выходное напряжение усилителя //, а следовательно, разность едв должны быть отличны от нуля. Чем больше темп ускорения или замедления, тем больше едв. В соответствии с техническими условиями на КТЭУ при времени разгона в зоне ослабления потока (т.е. от з^м до з^ах)не менее 1,0 с значение едв не должно превышать 3%&в,ном・
Изменение ЭДС двигателя Едв равно ДЕдв = А：есоДФ, т.е. при одном и том же значении ДФ при увеличении з приращение △£дв также будет возрастать. Это явление приводит к тому, что в системе без коррекции при увеличении з будет увеличиваться колебательность процесса регулирования ЭДС. Во избежание этого в схему вводится усилитель /3 с умножителем в цепи обратной связи. В зоне регулирования частоты вращения ослаблением потока возбуждения сомножитель у возрастает пропорционально частоте вращения. При анализе схем с операционными усилителями обычно предполагается, что их коэффициент усиления бесконечно велик, поэтому равна нулю сумма входных токов усилителя. Для усилителя АЗ на схеме рис. 19 это означает, что
"2 =勺中3心1
R7 R8 '
где 〃2 н Ф3 — сигналы на выходах усилителей А2 и АЗ соответственно; к】— коэффициент пропорциональности. Таким образом, коэффициент передачи усилителя АЗ в этой схеме (т.е. отношение Ф?/"?) обратно пропорционален частоте вращения, поэтому при том же значении €дв сигнал Ф3 будет уменьшаться про по рционал ьно частоте вращения, следовательно, изменение Д£дв от частоты вращения не будет зависеть, что обеспечивает постоянство характеристик системы регулирования потока возбуждения.
В цепях обратных связей усилителей A]t А2установлены бесконтактные ключи SW1, SW2, при замыкании которых выходные напряжения усилителей /I. Л2, АЗ устанавливаются равными нулю. При этом поток возбуждения равен Ф3,„/п (см. рис. 18). Сигнал ^ослабление поля" обычно подается при отключении авто магического выключателя якорной цепи с целью уменьшить нагрев обмотки возбуждения и расход электроэнергии.
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
Каждый электропривод снабжается системой управления, которая управляет автоматическими выключателями, линейным контактором и контактором динамического торможения, цепями задания скорости, фиксирует аварийные режимы и воздействует на отключение выключателей.
K1
к
к
切
Рис. 20. Триггеры системы управления:
а — аналог триггера на электромагнитном реле;
6 - схема R - 5-триггера; н、- условное обозначение R — S-триггера; г — усложненная схема триггера
Системы управления выполняются на базе микросхем серии К511. Основным узлом является R-S-триггер, который является аналогом релейной схемы, приведенной на рис. 20,〃. При замыкании на короткое время контакта К1 реле К включается и удерживается через свой замыкающий контакт. При кратковременном размыкании контакта К2 реле К отключается и затем не включится до замыкания контакта К1.
На рис. 20,6 приведена схема R — S-триггера, выполненного на микросхеме типа К511ЛА1. Вход S — установочный вход (от английского слова set — установка). Вход R — вход сброса (от слова reset). Прямой выход обозначен Q, инверсный Q. Триггер работает следующим образом. Пусть на вход S подан логический нуль, на вход R — логическая единица. В дальнейшем для сокращения записи будем писать логические ”0" и "1". Тогда выход Q станет равным 1, а выход Q — 0. Если теперь вход S станет равным 1, то выход Q не изменится, так как на первый вход элемента D1 поступает 0 с выхода элемента D2、т.е. триггер "запомнил” поступление логического "0" S. Для сбро； са триггера необходимо подать 0 на вход R при S = 1, при этом Q примет значение 1, a Q — значение 0. На рис. 20,в приведено условное обозначение триггера.
Иногда вход S триггера инвертируется (рис. 20,г). Это вызвано следующим обстоятельством. В серии микросхем К511 обрыв входной цепи воспринимается микросхемой как логическая ''1". Если данная входная цепь "разрешающая" или соответствует аварии, то между ячейками и блоками в рабочем режиме желательно иметь эту цепь в состоянии логического Тогда обрыв этой цепи будет воспринят как запрет
или авария, и при поиске неисправности он будет обнаружен. Если же в рабочем режиме эта цепь была бы в состоянии логической ''1'',т。при ее обрыве появление сигнала аварии (логического ”0”)не вызвало бы срабатывания триггера и авария оказалась бы необнаруженной, что могло бы привести к тяжелым последствиям.
Для увеличения помехоустойчивости элементы системы управления гальванически отделены от внешних цепей, кроме того, передача логических сигналов во внешних цепях осуществляется более высоким уровнем напряжения (24 или 80 В).
Преобразование уровня входных сигналов и гальваническое разделение осуществляются оптронами или герконами. Оптрон типа К293ЛП1 представляет собой пару светоизлучитель (светодиод) — фотоприемник, на выходе которого имеется транзисторный усилитель, выполненные в одном корпусе. Если по входной цепи ток не протекает, то светодиод световой энергии не излучает, а выходной усилитель формирует логический сигнал 'Т' уровня 3—4 В. Когда по входной цепи протекает ток около 10 мА, световая энергия, излучаемая светодиодом н воспринимаемая фотоприемником, достаточна для перевода выходного усилителя в состояние логического "0" уровня 0,3-0,5 В. Так как микросхема серии К511 требует более высокого уровня логической "l", то на выходе оптрона устанавливается микросхема преобразования уровня типа К511ПУ2.
На рис. 21,4 изображена схема включения оптрона. При входном напряжении 24 В устанавливается перемычка ?-2. Диод защищает оптрон от появления напряжения обратной полярности при коммутации входной цепи.
В ряде исполнений КТЭУ во входных цепях применяются герконовые реле, которые представляют собой магнитоуправляемые контакты, помещенные в герметически закрытый корпус, и катушку. Благодаря малым зазорам, достигнутым работой контактов в вакууме или в среде инертного газа, и малой массе подвижного контакта мощность управления мала, а износостойкость велика. На рис. 21,6 показана схема включения такого реле.
R - S-триггер, выполненный на элементах D1, 02, служит для борьбы с ,,дребезгом,* контактов, т.е. с неоднократным замыканием-размыканием замыкающегося контакта при включении в течение 匕2 мс. При показанном на рисунке положении контакта К1 выход Q равен 1, a Q — 0, так как один вход D1 связан с обшей точкой. При переключении К1 логический "0” появится на входе D2, выход Q станет равным 1, а выход Q — 0. Если из-за "дребезга" замыкающийся контакт К1 разомкнется, то состояние триггера не изменится (при "дребез- ге" размыкающийся контакт К не замыкается).
Преобразование логических сигналов уровня серии К511 в логические сигналы выходных цепей с гальваническим разделением, усилением по напряжению и по мощности осуществляется узлом, состоящим из оп- 46
Рис. 21. Входные цепи:
〃 一с оптроном; б - с герконовым репе
трона и транзисторного усилителя мощности с выходными параметрами 24 В, 0,2 В. Обычно эти узлы используются для включения электромагнитных реле (логический "0" на входе соответствует включенному положению реле), для выдачи логических сигналов в схемы управления других приводов.
Схему управления электроприводом можно разделить на ряд узлов: для управления автоматическим выключателем нагрузки, линейным контактором, контактором динамического торможения, электромеханическим тормозом, а также для сигнализации. Рассмотрим эти узлы подробнее.
Схема управления автоматическим выключателем QF в цепи нагрузки (см. рис. 1) определяется типом выключателя (А3700 или В АТ-4 2), однако в обоих случаях схема имеет общие черты: включение QF осуществляется с помощью переключателя при включенном реле KQ; отключение QF может быть выполнено этим же перекиючателем, кроме того, отключение QF происходит при отключении KQ, при воздействии на независимый расцепитель выключателя серии А3700 или на индукционно-динамический привод выключателя серии ВАТ42, при воздействии на максимальный и тепловой расцепители выключателя серии А3700 или от реле РДШ выключателя серии В АТ-4 2.
На рис. 22,〃 показана схема управления реле KQ, общая для выключателей всех типов. Реле включается при подаче логического "(Г на
вход усилителя AL1, который формируется при выходном сигнале триггера Т1, равном 1, и отсутствии сигнала "авария".
Появление сигнала "авария", равного 1, вызывает отключение KQ. Формирование этого сигнала будет рассмотрено далее.
Триггер Т1 запоминает появление сигнала, разрешающего включение реле KQ. Его выходное напряжение равно 1, если все входные сигналы сборки D1 соответствуют 0. На рис. 22,〃 F обозначены преобразователи уровня, схемы которых изображены на рис. 21. Знак инверсии (кружок) на выходе элемента указывает, что при разомкнутой входной цепи на выходе элемента F логическая "1”.
На входе элемента F1 включаются контакты аппаратов, "разреша- ющеем состояние которых соответствует их отключенному состоянию, а на входе F2 — включенному.
На входе элемента F3 имеется вспомогательный контакт линейного контактора КМ, который не позволяет включить выключатель при замкнутых контактах R% (например, у последнего после аварии приварились главные контакты). Включение триггера Т1 возможно только при отсутствии сигнала предупреждающей сигнализации ПС, при установлении в нуль командоаппарата К4, задающего частоту вращения двигателя, при отсутствии ЭДС двигателя 弓^ (контролируется нуль-ор- ганом AU1). При выполнении этих условии выходной сигнал D1 равен логическому "0", и на выходе триггера имеем логическую 'Т' независимо от логического сигнала R. Если сигнал "авария" отсутствует, то реле KQ включается, и дежурный персонал может включить выключатель QF. О включении реле KQ сигнализирует светодиод, установленный на ячейке УР. После включения QF на вход R подается логическая и если теперь исчезнут условия разрешения включения 77, то выключатель QF все равно останется во включенном состоянии. Только при отключении QF, например, под действием защиты триггер переключится по входу R.
На рис. 22,6 показана схема управления выключателем ВАТ-42. На катушку,выключателя К-QF подается напряжение 220 В при включении контактора К1、который включается при повороте переключателя S и при включении при этом контактора К2・ При отпускании S контактор К2 остается включенным через вспомогательный контакт QF2 и через замкнутый остающийся контакт переключателя S. Реле КЗ ограничивает время включения К1.
Отключение К2 и выключателя K-Q尸 происходит при повороте переключателя S в направлении "отключение" при размыкании контактов реле КО и Кб. Реле Кб отпадает при отключении масляного выключателя, подключающего силовой трансформатор к сети высокого напряжения. Выключатель отключается также при срабатывании реле РДШ в случае превышения током якоря установленного значения и при включении реле К5 в блоке управления приводом ИДП выключателя.
+80化 4)8
Рис. 23. Схема управления линейным контактором
Реле К4 срабатывает, когда батарея конденсаторов ИДП заряжена, предотвращая включение выключателя при неподготовленном ИДП.
Линейный контактор КМ в цепи якоря двигателя устанавливается для предотвращения случайного самохода, который может привести к тяжелым последствиям (например, если на механизме работают люди). При этом линейный контактор фактически выполняет роль дистанционно управляемого разъединителя, и во многих исполнениях конструкция КТЭУ не допускает отключение контактором КМ больших токов; это позволяет уменьшить габариты шкафов КТЭУ. Поэтому схема управления КМ выполнена таким образом, что отключить КМ переключателем S можно только при £дв = 0, а самопроизвольное отключение КМ при £дв, не равной нулю, приводит к отключению QF (появляется сигнал "аварня”).
Тип линейного контактора зависит от номинального тока электропривода. При /ном = 1000 А и менее используются контакторы серии КПВ-600 (при /ном = 800 или 1000 А два контактора включаются параллельно) или серии МК (для малых токов). При больших номинальных токах применяется контактор КП-207 (при токах 3 200 и 4000 А два контактора включаются параллельно).
Включение контактора КМ осуществляется реле КЗ (рис. 23) через промежуточный контактор К1. Для включения КЗ нужно повернуть переключатель S с самовозвратом и остающимися контактами. Если выключатель QF включен и £дв = 0, то на выходе элемента D1 появ-
ляется логическая "1". Рассмотрим состояние входов элемента D2. Так как QF включен, то схема И дает логическую "1". Так как £Дв = О, то первая схема ИЛИ с инверсным входом также дает логическую 'Т. На выходе элемента F6 имеем логическую ”1", поэтому и вторая схема ИЛИ формирует логическую "1”. Таким образом, на выходах всех трех узлов входной логики имеем "1”，и на выходе элемента D2 - "О". Включается реле КЗ и контактор КМ. Так как выходной сигнал D2 поступает на все входы D1, то на выходе D1 будет 1 независимо от значения £дв н состояния выхода элемента F5, т.е. переключатель S можно вернуть в исходное состояние.
Если при наличии £дВ повернуть переключатель S в положение ^от- ключено", то выходной сигнал элемента D2 не изменится, так как на вторую сборку ИЛИ на входе D2 поступит от нуль-органа AU1. Однако если произойдет отключение QF, то на выходе D2 появится 'Т, и КЗ, а затем и КМ отключается. Отключение КЗ возможно также выполнить переключателем S при £дв 二 0.
На рис. 23 реле К2 с выдержкой времени служит для форсировки включения контактора КМ путем закорачивания резистора R на время включения К1С При отключении контактора К1 через диод V замыкается ток катушки, поддерживаемый ее индуктивностью, тем самым облегчаются условия коммутации контактов слаботочного реле КЗ.
Динамическое торможение в электроприводах используется для быстрой остановки электродвигателя в случае аварийного режима электропривода при малых моментах нагрузки.
При динамическом торможении якорь двигателя М отключается от тиристорного преобразователя и замыкается на резистор R V контактором KV, В первых поставках для КТЭУ малой мощности цепь динамического торможения замыкалась тиристорами. Для динамического торможения можно использовать как замыкающие контакты контактора К 匕 так и размыкающие. В первом случае при динамическом торможении К И включается, а во втором выключается. Преимуществом первого варианта является его экономичность, так как катушка KV обтекается током только во время торможения. Однако при неисправности цепи катушки в нужный момент торможение не произойдет, так как неисправность цепи себя не обнаруживает, если нет режима торможения. При применении же второго варианта при неисправности цепи катушки самопроизвольно наступит режим торможения, отключится линейный контактор, и при поиске неисправности нарушение цепи катушки KV будет обнаружено. В этом варианте катушка KV длительно находится под током, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии и ускоряет износ катушки. Обычно в электроприводах большой мощности используется первый вариант, а малой мощности — второй (рис. 24).
80(24)8
Ед8 Ш-~
7 ——► о - ослабление
поля
Рис. 24. Схема управления динамическим торможением
На рис. 24 изображена логическая схема управления реле KV1. Реле включается при входном сигнале усилителя AL3y равном 0, т.е. если отключен автоматический выключатель в цепи якоря QF, а £дв не равно нулю. Реле KV1 отключается после окончания процесса торможения, когда £=в 二 0・ Во время торможения не действует сигнал ^ослабление поля" двигателя, что приводит к ускорению процесса торможения.
Для предотвращения перемещения механизма под действием активного внешнего момента (например, для подъемных механизмов) при отключении двигателя от преобразователя или при собранной цепи якоря применяется электромеханический тормоз, представляющий собой шкив, к которому пружинами прижимаются тормозные колодки. При растормаживании включается электромагнит, отжимающий колодки от шкива. Для ускорения процесса растормаживания применяется форсировка, заключающаяся в кратковременной подаче на катушку электромагнита повышенного напряжения.
Схема управления электромеханическим тормозом изображена на рис. 25.
Если тиристоры VS1 и VS2 закрыты, то катушка тормоза YB током не обтекается и тормозные колодки наложены на шкив. При подаче на управляющие электроды обоих тиристоров сигналов управления на катушку подается напряжение в оба полупериода питающего напряжения 380 В, а при включении одного тиристора — только один полупериод. Параметры цепи катушки выбраны таким образом, что о дно полупериод-
+ 246
Рис. 25. Схема управления электромеханическим тормозом
ное напряжение соответствует номинальному напряжению на катушке, а двухнолупернодное — форсированному. Подача сигналов управления тиристорами осуществляется замыканием контактов реле К1 и К2.
Когда тормоз наложен, на выходе элемента D6 логическая ”1”, на входах усилителей AL4, AL5 логическая "1", и реле К7, К2 отключены; на выходе элемента задержки D2 логическая "1". При растормаживании на выходе элемента D6 формируется "О”，репе К2 включается и остается включенным все время, пока тормоз расторможен; открыт тиристор VS2. Одновременно на выходе элемента D1 формируется сохраняется на выходе элемента 02, на выходе элемента D3 — "О”，что приводит к включению реле К1 и открыванию тиристора VS1. Таким образом, при появлении логического "О” на выходе элемента D6 на ка-
тушку тормоза подается двухпол упериодно е выпрямленное напряжение. Тормоз форсированно снимается.
Через время выдержки времени на выходе элемента D2 появляется "О", что приводит к переключению с "О" на ”1" выходного сигнала D3 и отключению реле К1 и тиристора VS1. К катушке будет приложено однополупериодное напряжение. Логический сигнал 4/1, действующий во время форсировки тормоза, предназначен для отключения напряжения задания скорости во время растормаживания с тем, чтобы исключить броски тока при работе преобразователя на заторможенный двигатель.
Алгоритмы управления тормозом в зависимости от характера механизма могут быть различными. Например, тормоз снимается при включении линейного контактора КМ н накладывается при отключении КМ н уменьшении ЭДС двигателя до нуля. Для реализации этого алгоритма устанавливаются перемычки 13-15 н 11-40. Если тормоз снимается при задании скорости и накладывается при отсутствии задания скорости и 々в = 0，то устанавливаются перемычки 12口9,"-40, а точка 15 соединяется с общей точкой схемы.
Узел сигнализации служит для запоминания и индикации вида аварии, для отключения автоматического выключателя цепи якоря.
Основу схемы составляют R - S-триггеры (см. рис. 20,г). Каждый вид аварии воздействует на отдельный триггер. Триггер запоминает причину аварии даже при кратковременном появлении аварийного сигнала. При этом на выходе триггера появляется логическая "1". На выходе каждого триггера установлен инвертор с открытым коллекторным выходом, к которому подключен светодиод (на рис. 26 показана только одна такая цепь с инвертором D2 н светодиодом VH). При срабатывании триггера светодиод загорается н индицирует причину аварии. Одновременно на выходе сборки ИЛИ Ш появляется сигнал "1 - ава- рмя", который используется в схеме управления реле KQ (см. рис. 22) для его отключения. На выходе элемента D4 появляется логическая которая приводит к включению схемы ускоренного отключения автоматических выключателей (путем воздействия на индукционно-динамический привод выключателя серии ВАТ-42 или независимый расцепитель выключателя серии А3700). При этом отключается реле К1 — реле аварийной сигнализации, контакты которого могут быть использованы для выдачи сигнала аварии в централизованную систему сигнализации н для включения звуковой сигнализации.
Триггеры срабатывают при появлении ’Т" на их прямых входах S. Эти аварийные сигналы могут формироваться различными способами. Если аварийный сигнал формирует контактный аппарат, то на входе устанавливается гальваническая развязка, схема которой изображена на рис. 21. Если контакт при аварии размыкается (таких аппаратов большинство) ,то используется инверсный выход 尸(например, входная цепь F1 — контакт реле KF, которое замкнуто при включенном масля- 54
ном выключателе). Если же при аварии контакт размыкается (например, контакт центробежного реле KR), то используется прямой выход F (F2 на схеме рис. 26).
Аварийный сигнал может являться логическим сигналом. Примером является сигнализация неисправности одного стабилизатора напряжения (СН). Каждый стабилизатор имеет логический выход, на котором при неисправности СН формируется 'Т'. Эти выходы собираются сбор-
кой ИЛИ D1, результирующий сигнал воздействует на вход триггера ТЗ. Аварийные сигналы также формируются при выходе некоторых аналоговых сигналов за допустимые пределы. Контроль превышения пределов осуществляется компараторами AU, настроенными на определенные напряжения срабатывания. Имеются аналоговые сигналы, аварийное состояние которых соответствует превышению их модулями допустимых пределов, и аналоговые сигналы, аварийное состояние которых соответствует уменьшению их модулей ниже допустимых пределов. Аналоговым напряжением первого типа является, например, £дв (авария-перенапряжение на якоре двигателя), второго — ток возбуждения двигателя /возб (авария — обрыв поля двигателя).
В схеме сигнализации предусмотрен режим проверки работы сигнализации, который осуществляется нажатием кнопки SS при отключенном выключателе QF. При этом на выходе элемента D5 формируется логический ”0", все триггеры срабатывают и все светодиоды загораются. Если какой-то светодиод VH не загорелся, это свидетельствует b неисправности его цепи или соответствующего триггера. Нажатием кнопки SR триггер ТТ сбрасывается, и при отпущенной кнопке SS на выходе элемента D6 образуется логический "0", который сбрасывает триггеры сигнализации. Сброс также происходит при включении напряжения питания + 15 В, так как на время заряда конденсатора С потенциал общей точки резисторов RI, R2 близок к нулю. При включении выключателя QF триггер ТТ сбрасывает, на его выходе Q имеем логический "0", а на входах R триггеров — 'Т', и они подготовлены к срабатыванию при авариях.
КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Большинство узлов и устройств КТЭУ размещаются в шкафах шириной 800, глубиной 800 высотой 2200 мм. В некоторых случаях для размещения крупногабаритной аппаратуры применяются шкафы большей ширины. При необходимости сверху шкафов размещают вентиляторы тиристоров, а иногда и резисторы динамического торможения.
В конструкции КТЭУ можно выделить вентильную часть и систему управления. В электроприводах с /ном до 500 А включительно вентильная часть выполнена на силовых блоках СВУ, одно плечо моста которого показано на рис. 2. Электроприводы с ZHOM = 320 и 500 А имеют установленный сверху шкафа с силовыми блоками вентилятор для охлаждения тиристоров. Остальные электроприводы выполнены на силовых блоках БВО (см. рис. 3). Общий вид БВО представлен на рис. 27. Охлаждение тиристоров воздушное принудительное. Конструктивно силовые блоки размещены в тиристорных шкафах габаритами 800x800x2750 мм (высота дана с учетом установленного сверху шкафа вентилятора). КТЭУ с /ном 1仍0 и 600 А имеют один тиристорный шкаф, а с 7НСМ = = 2500 А и выше 一 два шкафа. Блоки БВО съемные, размещаются спе-
Рис. 27. Общий вид блока БВО
реди и сзади шкафа. Внутри шкафа они соединяются в требуемую схему. Там же образована вентиляционная шахта, поток воздуха обдувает тиристоры и предохранители. Подвод воздуха осуществляется снизу через жалюзи в шкафу, через патрубок от централизованной системы подачи воздуха или через мягкий рукав из подвального помещения. Напряжение питания подается шинами через отдельный шкаф ввода.
Элементы систем управления размещены на ячейках, представляющих собой плату размером 160х 100 мм с расположенными на ней микро схемами, резисторами, конденсаторами, диодами и другими компонентами, объединенными в электрическую схему с помощью печатного монтажа. Для соединения ячейки с остальной схемой на ней устанавливается штепсельный разъем (вилка) с 64 контактами. Спереди ячейка имеет лицевую панель, на которой могут быть установлены подстроечные резисторы, гнезда для контроля напряжений в различных точках схемы, светодиоды.
Ячейки размещаются в блоках размером 482,5 х 13 2,5 х 207 мм. Для установки ячеек блок имеет направляющие, в задней части блока устанавливаются ответные части с помощью штепсельных разъемов. Следует сказать, что блоки могут быть двухэтажными, т.е. предусматривается установка по высоте двух рядов ячеек; высота такого блока 266 мм.、
В шкафу блоки размещаются на поворотных рамах, что позволяет иметь доступ к внутреннему монтажу шкафа. Число блоков на раме может достигать 12. В шкафу можно установить две рамы: спереди и сзади.
Рассмотрим особенности конструктивного исполнения электроприводов с различными номинальными токами на примере наиболее массового исполнения — однодвигательного с регулятором скорости.
Вся аппаратура электроприводов с /ном до 200 А включительно размещена в одном шкафу 800 х 800 х 2200 мм; только электроприводы трансформаторного исполнения имеют отдельный шкаф для трансформатора; в нижней части шкафа расположены анодный реактор н резисторы динамического торможения, в средней части — автоматические выключатели, линейный контактор и силовые блоки с тиристорами, в верхней части размещены две короткие поворотные рамы (спереди н сзади) с блоками управления.
Остальные злектроприводы имеют в своем составе унифицированный шкаф регулирования 800x800x2200 мм с двумя поворотными рамами, иа каждую из которых можно установить 12 блоков. В средней части шкафа установлена неподвижная рама с колодками зажимов для связи с остальными шкафами.
Электроприводы с 7НОМ = 320 и 500 А реакторного исполнения состоят из двух шкафов: унифицированного шкафа регулирования и шкафа с остальной аппаратурой длиной по фронту 1400 мм. В верхней части шкафа установлены силовые блоки типа СВУ, сверху шкафа над ними — вентилятор. В этом же шкафу размещены анодный реактор, два автоматических выключателя серии А3700, контакторы линейного и динамического торможения, резисторы динамического торможения, встроенный возбудитель.
Электроприводы с ZH0M = 800 и 1000 А выполняют в виде единого конструктивного целого, в котором силовой трансформатор со шкафом высоковольтного ввода, шкаф с силовыми блоками типа Б ВО, шкаф со сглаживающим реактором, контакторами линейным и динамического торможения, шкаф с остальной аппаратурой, унифицированный шкаф регулирования устанавливаются рядом и сочленяются монтажными и конструктивными узлами. В качестве сглаживающих реакторов устанавливают два реактора типа ФРОС-125 , 0,75 мГн, 500 А, включенных параллельно. На рис. 28 приведен общий вид такого КТЭУ.
В состав электроприводов с большими номинальными токами входят: вентильный щит, содержащий тиристорные шкафы (один при ZHOM = =1600 А, два при /ном = 25 00, 3 200 и 4000 А), шкаф ввода, к которому подводится вторичное напряжение силового трансформатора н подсоединяются силовые шины цепей нагрузки, шкаф с аппаратурой, в котором размещаются трансформаторы тока, встроенный возбудитель, блоки защиты от перенапряжений, унифицированный шкаф регулирования;
силовой щит, содержащий контакторы — линейный н динамического торможения, резисторы динамического торможения н автоматический выключатель серии Б АТ-4 2 со схемой управления;
сглаживающий реактор типа СРОСЗ в защищенном исполнении; силовой трансформатор;
шкаф ввода высокого напряжения, когда несколько силовых трансформаторов подключаются к одному масляному выключателю.
Рис. 28. Общий вид КТЭУ с /ном = 800 А (1000 A), 40M = 220 В (440 В), трансформаторное исполнение:
7 — шкаф с аппаратурой; 2 — шкаф тиристорный; 3 - шкаф регулирования;
4 - трансформатор; 5 一 шкаф высоковольтного ввода
Рис. 29. Общий вид вентильного щита с /НОм = 1600 土 4000 А:
1 - шкаф с аппаратурой; 2, 3 - шкафы тиристорные (шкаф 3 при 7НОм = 1600А ие устанавливается); 4 — шкаф регулирования; 5 — трансформатор; 6 — шкаф высо ковольтного ввода
Силовые щиты при одном и том же номинальном токе имеют разные исполнения: без линейного контактора и устройства динамического торможения —с выключателем ВАТ-42; без линейного контактора — с выключателем и устройством динамического торможения; с линейным контактором, устройством динамического торможения и выключателем.
На рис. 29 показан общий вид вентильного щита со шкафом ввода выского напряжения и силовым трансформатором КТЭУ с /цом = =1600 + 4000 А.
МОНТАЖ И НАЛАДКА
Щиты КТЭУ транспортируют секциями длиной не более 4 м. Электромонтажные элементы, связывающие секции между собой, поставляются заводом-изготовителем комплектно. Транспортирование щитов на объект допускается железнодорожным транспортом на любое расстояние, автомобильным транспортом на расстояние до 200 км по дорогам с асфальтовым и бетонным покрытием, на расстояние до 50 км со скоростью не более 40 км/ч — по грунтовым и булыжным дорогам. Температура при транспортировании может находиться в пределах —50 -? ! + 50 °C, срок транспортирования —до 1 мес.
Щиты хранят в сухих отапливаемых помещениях при температуре 1 — 40 °C. У прибывших на объект или на хранение щитов необходимо проверить комплектность оборудования, техдокументацию и запчасти, отсутствие механических повреждении (целостность дверей и остекления, где оно имеется, состояние крепежа реакторов, трансформаторов и других тяжелых устройств), целостность разъемов.
При монтаже шкафы, щиты и другие устройства, входящие в состав КТЭУ, располагают в одной плоскости с фасада. В качестве опорной конструкции шкафы имеют опорные рамы из прокатных или гнутых профилей, позволяющие ставить шкафы на кабельные каналы; опорные части рам опираются на края каналов и несут нагрузку шкафов с оборудованием. Если тиристоры имеют централизованную систему вентиляции, то фланец воздуховода внешней вентиляционной системы должен быть соединен с рукавом вентилируемого шкафа. При монтаже особое внимание должно быть уделено качеству заземления шкафов, для выполнения которого в шкафах имеются специальные элементы.
Установленные щиты и устройства КТЭУ соединяются с другим оборудованием (а также между собой, если КТЭУ состоит из нескольких конструктивных единиц) в соответствии с монтажной схемой проектной организации. Силовые цепи соединяются кабелем или шинами, причем допустимо использовать алюминиевые шины. Цепи, подверженные влиянию помех, необходимо прокладывать скрученной парой проводов в общем экране. В первую очередь это относится к проводам, соединяющим датчик тока с щитом и датчик напряжения с тахогенератором, сельсинные задатчики скорости с выходом питающего генератора и 60
Л-15ВЛ-15В+5в
Л-15В
Л-15В
Х5В -15 ВХ5В -15 ВZOKZOK2,2川2,2川2QMK。2QMK。+ 15В+ 15В一方6一方6\SZ\SZКС 147 AКС 147 A竺您R竺您R20K20K5454+15В -乃3Cl+15В -乃3Clf 71f 71
Х5В -15 В
Х5В -15 В
ZOK
ZOK
2,2川
2,2川
2QMK。
2QMK。
+ 15В
+ 15В
一方6
一方6
\SZ
\SZ
КС 147 A
КС 147 A
竺您
R
竺您
R
20K
20K
54
54
+15В -乃3
Cl
+15В -乃3
Cl
f 71
f 71
Рис. 30. Схема задатчика аналоговых сигналов
входом ячейки СИЗ. При монтаже внешней ошиновки недопустимо приложение усилий и изгибающих моментов по отношению к внутренней ошиновке шкафов. Внешняя ошиновка должна быть надежно закреплена.
После окончания монтажа приступают к наладке, используя как элементы, встроенные в шкаф электропривода, так и дополнительные устройства, к которым относятся комбинированный переносной прибор (тестер), электронно-лучевой осциллограф, мегаомметр для контроля изоляции. Полезными являются задатчики логических и аналоговых сигналов, которые серийно не выпускаются и обычно изготовляются наладочными организациями. На рис. 30 представлена схема задатчика аналоговых сигналов. Задатчик позволяет подавать на входы аналоговых и логических элементов напряжения прямоугольных колебаний желаемой амплитуды, полярности и частоты для проверки динамических
характеристик. Выходное напряжение задатчика снимается с выхода усилителя А1 (гнезда XI и ХЗ). С гнезда Х2 снимается максимальное напряжение 100 мВ. Выходное напряжение измеряется вольтметром Р (в качестве которого используется микроамперметр 20 мкА с двусторонней шкалой). При нажатии кнопки S6 полное отклонение шкалы соответствует 1 В.
Тумблерами S1 и S3 задаются полярности, и тумблерами S2 и S4 на вход А1 включаются два двухполярных напряжения, которые позволяют задавать приращения выходного напряжения от заданного уровня, не равного нулю. Для формирования выходного напряжения прямоугольной формы используется генератор однополярных колебаний, выполненный на микросхеме D1, транзисторе К7, конденсаторе €7, регулируемом резисторе R1. На выходе генератора установлен делитель частоты на 2Л (и =1=8), выполненный на микросхемах 077, СТ2 типа К155ИЕ5. Выходные напряжения делителя частоты через переключатель S 7, избирающий частоту выходных колебаний, поступают на вход усилителя А2 и через переключатель S5 на вход усилителя 47. Для получения двухполярных колебаний входное напряжение А2 смещается потенциометром R2. Резистор R3 служит для задания дополнительного напряжения, например напряжения переключения выпрямительных мостов. Питание задатчика осуществляется от источника налаживаемого электропривода тремя проводами: + 15 В, — 15 В и общим. Напряжение + 5 В для питания микросхем DI. С77, СТ2 формируется с помощью стабилитрона V2.
Для проверки и настройки ряда элементов КТЭУ комплектно поставляют контрольно -испытател ьны е стенды.
Стенд испытательный СП-1АИ предназначен для проверки и настройки аналоговых ячеек управления. Принцип проверки ячейки на стенде следующий. Испытательная ячейка соединяется со стендом через адаптер соответствующего типа, представляющий собой печатную плату с разъемом-вилкой для включения в розетку стенда и разъемом-розеткой с противоположной стороны для соединения с испытуемой ячейкой. На адаптере устанавливаются необходимые элементы, связи между которыми и между вилкой и розеткой адаптера определяют схему проверки ячейки. Проверка ячейки осуществляется в несколько шагов (не более шести).
Каждый шаг выполняется при нажатии соответствующей кнопки на стенде. При этом на входы ячейки автоматически подаются необходимые сигналы и проверяется состояние выходов с помощью лампы стенда "исправно”, светодиодов испытуемой ячейки и осциллографа. На стенде проверяются только те ячейки, для которых имеются адаптеры. При проверке аналоговых ячеек, как правило, необходимо регулируемые резисторы установить в определенное положение.
Стенд питается от четырехпроводной сети переменного тока 380 В, ток потребления не более 0,5 А.
Входными сигналами являются пилообразное напряжение для проверки линейных и нелинейных цепей, переменное напряжение прямоугольной формы для проверки реакции операционных усилителей в режимах И- и ПИ-регуляторов, логические сигналы "О" и "1" для проверки логических элементов серии К511 и бесконтактных ключей серии К284, напряжения 24 В и 80 В для управления оптронами.
Выходными сигналами являются следующие: напряжение операционного усилителя при подаче на вход нулевого напряжения и настройке нуля выходного напряжения при помощи резистора испытуемой ячейки "Установка нуля"; напряжение операционного усилителя при подаче на его входы напряжения ± 10 В и закорачивании цепей обратной связи бесконтактным ключом [в этих двух режимах выходное напряжение контролируется индикатором напряжения, на выходе которого появляется логический "0", если контролируемое выходное напряжение не выходит из допуска (L^blx & 50 мВ)]; контролируемое с помощью осциллографа выходное напряжение операционного усилителя при подаче на вход пилообразного или прямоугольного напряжений; логические сигналы "О" и Т' в схемах логики на элементах серии К511 (контролируются схемой сигнализации стенда).
Общая последовательность проверки ячейки такова: установить регулируемые резисторы испытуемой ячейки в требуемое по инструкции положение, установить необходимые перемычки на контактных точках ячейки, соответствующий данной ячейке адаптер установить в розетку стенда, испытуемую ячейку установить в розетку адаптера, включить питание испытуемой ячейки, поочередно включать клавиши переключателей "шаги проверки". На каждом шаге в соответствии с программой испытании проводится контроль исправности узлов ячейки. При необходимости параметры ячейки устанавливаются при помощи переменных резисторов и контролируются по состоянию лампы стенда "ис- правно".
Конструктивно стенд представляет собой напольный пульт с наклонной крышкой размером 600 х 700 мм, на которой размещены элементы управления и контроля.
Стенд испытательный типа ШПС8026 предназначен для проверки и наладки ячеек управления, входящих в состав преобразовательной части электроприводов. В нем имеются узлы, формирующие необходимые для этой цели напряжения. Контроль функционирования ячеек осуществляется с помощью осциллографа и электроизмерительных приборов. Некоторые типы ячеек проверяются сравнением реакций испытуемых и эталонных ячеек на тестовые сигналы.
Питание пульта осуществляется от трех фазной сети переменного тока напряжением 380 В, потребляемая мощность не более 150 Вт. Конструктивно стенд выполнен в виде напольного пульта, габариты которого в плане 1250х 1315 мм.
Ячейка устанавливается в соответствующее место пульта. Ее работа проверяется подачей необходимых входных сигналов с устройств пульта; контроль напряжений выполняется, как правило, с помощью осциллографа.
Ячейка фильтров типа ЯФУ0176 проверяется подачей на входы фазных напряжений от опорного трасформатора, размещенного в пульте. Выходные напряжения ячейки фильтров сравниваются с эталонными, формируемыми устройствами пульта. Так же проверяется работа узла ограничения atnin.
Проверка ячейки фазосмещения типа ЯФУ0175 производится подачей на ее входы системы опорных напряжений из ячейки эталонных фильтров. Выходные сигналы компараторов ячейки поочередно сравниваются с сигналами компараторов эталонной ячейки.
Ячейка формирования диапазонов типа Я ФУ 0174 проверяется подачей на ее входы сигналов из эталонных ячеек фильтра и фазосмещения в соответствии со схемой рис. 5 и наблюдением с помощью осциллографа за напряжениями на одноименных выходах испытуемой и эталонной ячеек.
При проверке ячейки мультивибратора типа ЯФУ0180 на ее входы подаются шесть сдвинутых относительно друг друга на 60° импульсных последовательностей; длительность каждого импульса 120°. Последовательности формируются в эталонной ячейке формирования диапазонов. В проверяемой ячейке настраиваются ширина импульса и скважность генератора высокой частоты. С помощью установленных на пульте тумблеров осуществляется имитация различных режимов работы ячейки.
Ячейки переключения выпрямительных групп типов ЯФУ0177 и ЯФУ0178 проверяются подключением к ним сигналов пульта, имитирующих наличие или отсутствие тока нагрузки, срыва импульсов, токовой блокировки и др. Контроль работы ячейки осуществляется с помощью осциллографа.
Стенд типа ШПС8016 предназначен для проверки блоков типа Б ВО. Он имеет два рабочих места: "проверка блока" и "проверка изоляции блока". Стенд питается от трехфазной сети 380 В. В состав стенда входят узлы, формирующие импульсы управления на тиристор испытуемого блока, который включается по однофазной одно пол упериодной схеме выпрямления. Исправность тиристора контролируется с помощью осциллографа по падению напряжения на тиристоре. Изоляция цепей силового блока относительно корпуса измеряется мегаомметром.
Наладка электроприводов. После окончания электромонтажных работ приступают к наладке электропривода с учетом требований, предъявляемых к нему особенностями технологического процесса. Примерный порядок и объем наладочных работ следующие (предполагается, что ячейки управления и силовые блоки прошли предварительную проверку На описанных выше испытательных стендах).
Проверка комплектности электропривода, паспортных данных его составных частей. Проверяют номинальные данные силового трансформатора, расцепители автоматических выключателей серии А3700, соответствие типов силовых блоков БВО номинальным данным электропривода, номинальные данные сглаживающего реактора, состав и порядок размещения ячеек в блоках управления, данные и схема соединений резисторов динамического торможения.
Осмотр и ревизия контактных соединений, затяжка болтовых соединений, проверка расстояний между силовыми шинами, особенно в тех местах, где имеются болтовые соединения, проверка сочленений разъемов ячеек и блоков управления.
Установка перемычек между контактными площадками и колодками зажимов в ячейках и блоках управления в соответствии с рабочим проектом электропривода для реализации нужной схемы системы управления и регулирования КТЭУ.
Ревизия коммутационной аппаратуры (выключателей, контакторов, рубильников), силового трансформатора и другой комплектующей аппаратуры.
У контакторов проверяется надежность всех резьбовых соединений, отсутствие механических затираний, состояние контактной системы.
У автоматических выключателей серии ВАТ-42 очищаются от смазки главные и дугогасящие контакты и другие детали, проверяется состояние этих контактов. Протираются ветошью и смазываются смазкой ЦИАТИМ-203 плоскости соприкосновения якоря и магнитопровода. Проверяется затяжка всех крепежных деталей, правильность монтажа электрических цепей, вкатыванием выключателя проверяется правильность монтажа втычной панели главных цепей и контактов системы управления, после чего выключатель проверяется на работоспособность включением и отключением.
У выключателей серии А3700 осматривают подвижные детали, определяют наличие провала главных контактов и толщину металлокерамического слоя контактов, которые должны быть не менее 0,5 мм, проверяют затяжку крепежа. Затем производится включение и отключение выключателя вручную и от электромагнитного привода при его налнчни (детали привода должны быть смазаны). Проверяется также отключение выключателя независимым расцепителем и при разрыве цепи нулевого расцепителя.
Для силовых трансформаторов проводится внешний осмотр. У масляных трансформаторов проверяется уровень масла и отсутствие его утечки. Проверяется надежность резьбовых соединений, с помощью мегаомметра измеряется сопротивление изоляции обмоток между собой и по отношению к корпусу. Если сопротивление изоляции окажется намного ниже, чем полученное при заводских испытаниях и указанное в паспорте трансформатора, то трансформатор подвергается сушке одним из извест-
ных методов. Осматривается заземление корпуса трансформатора, затем проверяется коэффициент трансформации.
Контроль сопротивления изоляции токоведущих частей осуществляется мегаомметром на 1000 В для силовых цепей с номинальным напряжением 380 В и выше, на 500 В — для остальных цепей, на 100 В — для блоков и ячеек управления. При измерении сопротивления изоляции двигатели вентиляторов, щитовые приборы, цепи контроля изоляции в месте их соединения с корпусом, разъемы управления автоматических выключателей, разъемы 缶оков управления должны быть отключены, силовые блоки вынуты, отключена шина общей точки.
Замыкаются между собой все проводники (шины) электрически независимых силовых цепей: переменного тока якорного преобразователя и возбудителя, якоря двигателя и его обмотки возбуждения, оперативных цепей. Измеряется сопротивление изоляции каждой независимой цепи между другими и по отношению к корпусу. Затем все зти цепи подсоединяются к корпусу, и измеряется сопротивление изоляции между корпусом и всеми подключенными выводами шкафов. Сопротивление изоляции в холодном состоянии должно быть не менее 5 МОм.
В блоках управления измеряется сопротивление изоляции шин питания между собой и корпусом, между корпусом и цепями, выведенными на разъем блока.
Проверка электрической прочности изоляции производится с помощью передвижной испытательной установки испытательным напряжением 2000 В для цепей с номинальным напряжением до 500 В, а для более высоких напряжений 2,5《。乂 + 1。。。，но не менее 3000 В. Электрическая прочность для указанных в предыдущем пункте электрически независимых цепей проверяется между ними и между ними и корпусом.
Фазировка трансформатора опорных напряжений, которая выполняется путем соответствующих соединений обмоток в зависимости от схемы соединений силового трансформатора, источника опорного напряжения и от номинального напряжения последнего. Соединения выполняются на колодке зажимов блока СИФУ.
Проверка схемы питания цепей управления. Отсоединяют разъемы всех блоков, кроме блоков питания (с трансформаторами и выпрямителями) .Включают автоматический выключатель (далее выключатель) цепей управления и с помощью осциллографа проверяют значения напряжений и пульсаций на выходах выпрямителей. Следует иметь в виду, что приведенные в документации значения выпрямленных напряжений даны при номинальной нагрузке, а так как при рассматриваемой проверке выпрямители работают в режиме холостого хода, то средние значения выпрямленных напряжений будут на 10—15% выше. Пульсации выпрямленного напряжения не должны превышать 3—5% среднего значения.
После этого сочленяют разъемы блоков управления, из которых вынимают все ячейки, кроме стабилизаторов напряжения. Проверяют нап- 66
ряжения на выходах ячеек стабилизаторов (они составляют по модулю 15 В). Устанавливают все ячейки управления и приступают непосредственно к наладке.
Наладка СИФУ. С помощью осциллографа проверяют порядок чередования и амплитуды опорных напряжений Ар9 Вр9Ср (см. рис. 5). Амплитуда этих напряжений регулируется резисторами, установленными на ячейке Z, н должна составлять 8 В. Устанавливают уставки углов ограничения атах • ^ля упрощения наладки вместо непосредственного наблюдения и регулирования углов сдвига импульсов устанавливают значения напряжений, их задающих. Измеряются напряжения в ячейке Z на гнездах +У0 и — УО — umin (umifl = 2,75 В, соответствует amif1 = 10°), в ячейке АТ на гнездах +УТ и —УТ — итах, причем при итах = 0 атах = 150°. Настройка осуществляется резисторами этих ячеек. Угол начального согласования а。устанавливают резисторами, находящимися в ячейке АВ, причем напряжению 2,1 В на гнезде У в ячейке Л Г соответствует а。= 105°.
Из блока регулирования скорости (БРС) вынимают ячейки регулирования тока и нуль-индикатора. На вход СИФУ подается напряжение «У，регулируемое потенциометром от нуля до 8 В, с возможностью изменения его полярности (движок потенциометра соединяется с гнездом У пр ячейки АТ), а на вход узла переключения групп ячейки АВ подается напряжение 1—10 В, полярность которого также можно изменять (гнездо Рев). Для этого можно использовать описанный выше задатчик аналоговых сигналов (рис. 30). При 〃у = 0, изменяя полярность сигнала 〃ср，проследим за изменением полярности напряжения на гнезде У ячейки АТ.
Затем приступают к проверке работы всех каналов СИФУ, наблюдая импульсы на входах и выходах ячеек усиления импульсов АА. На каждый тиристор должно быть подано по два управляющих импульса со сдвигом 60° (3,3 мс). Длительность каждого импульса управления 400—500 мкс (для якорных преобразователей). Каждый управляющий импульс заполнен импульсами частоты около 40 кГц скважности 2; регулирование частоты и скважности выполняется резисторами на ячейке АД.
При увеличении 〃у положительной полярности (wcp > 0) импульсы смещаются в сторону опережения (до а析；北),а при увеличении 〃у отрицательной полярности — в сторону отставания до атах. Управляющие импульсы должны существовать только на двух ячейках АА, соответствующих выпрямительному мосту В. При изменении полярности 〃ср импульсы исчезают на ячейках АА моста В и появляются на ячейках // выпрямительного моста Н, причем их сдвиг при изменении полярности напряжения "у противоположен предыдущему. Порядок чередования управляющих импульсов таков: VI, V2t И?, V4, V5, F6; первый
Рис. 31. Форма напряжения между гнезда- ми fi и Я ячейки АВ
из двух импульсов плеча V2 должен совпадать во времени со вторым импульсом плеча VI и т.д.
Для настройки длительности бестоковой паузы Гп на вход гнезда Рев ячейки АВ подается прямоугольное двухполярное или синусоидальное напряжение. Между гнездами В и Н ячейки АВ напряжение имеет форму, показанную на рис. 31, где — длительность паузы, которая настраивается в пределах 2,5-4 мс резисторами ячейки АВ.
Проверка работы устройств защит и сигнализации выполняется путем имитации аварийных режимов н наблюдения за срабатыванием аппаратов. Проверяются защиты, срабатывающие при аварийных режимах преобразователя и воздействующие на отключение выключателя нагрузки Q户，цепи контроля перегорания предохранителей н контроля принудительной вентиляции. Для проверки срабатывания ячейки ДИА последовательно подается напряжение + 15 В на гнезда Вх〜н Вх=. Наблюдается включение светодиодов 〜н = соответственно и смещение управляющих импульсов в сторону увеличения а до %1ах .
На этом этапе осуществляется предварительная настройка нульорга- нов защит электропривода таким образом, чтобы они не препятствовали сборке схемы выключателя QF (например, нульорган, фиксирующий обрыв поля двигателя, не должен выдавать аварийный сигнал, несмотря на отсутствие тока возбуждения). В результате должно включиться реле KQ, разрешающее включение QF.
Включение силового напряжения без нагрузки. Ячейки усиления импульсов группы Н отсоединяют от разъемов. При 〃у = 0 н включении группы В проверяют фазировку ТП, подключив к входу преобразователя резисторы по схеме рис. 32. Сопротивления R] = R2 = R3 н R4 = R5 = R6. Соотношение между резисторами R1 и R4 выбирают таким, чтобы падение напряжения на R4 не превосходило 50—100 В. Проверяется правильность чередования фаз напряжения при соединении
Рис. 32. Схема включения резисторов для фа- зировки преобразователя
Рис. 33. Форма управляющих импульсов непроводящего (а) н проводящего (б) ток тиристора
вывода осциллографа 3 с точкой 0 и последовательном соединении вывода Г с точками Л1, 81, С1. Первый управляющий импульс на тиристорах плеча VI при 〃у = 0 должен появляться при угле а。= 30°, отсчитываемом от момента перехода напряжения % / через нуль в направлении возрастания, а на тиристорах плеча V4 — при таком же угле, но отсчитываемом от момента перехода через нуль напряжения 勿？ в направлении уменьшения, т.е. через 180°. Второй импульс выдается через 60° после первого. Аналогично проверяют фазировку управляющих импульсов для тиристоров остальных плеч выпрямителя.
Извлекают ячейки АД группы В, устанавливают ячейки АА группы Н и изменяют полярность напряжения переключения выпрямительных мостов.
На тиристорах группы Н (на рис. 32 показан пунктиром только тиристор V4H) импульсы управления должны появляться с теми же углами.
Включение силового напряжения на короткое замыкание. Закорачивают цепь нагрузки с помощью шины, допускающей кратковременное протекание тока 厶=24-3/ном. Изменяя wy, при включенной группе В наблюдают за кривой тока нагрузки, симметрией пульсаций тока, за формой импульсов на управляющих электродах всех тиристоров работающего выпрямительного моста (в них имеется характерная проводящая площадка, рис. 33) ,за формой выходного сигнала датчика переменного тока (гнездо Вх в ячейке ДИА), имеющего вид, показанный на рис. 8. В этом же режиме выполняют настройку защит от недопустимых значений тока нагрузки, осуществляемых ячейкой ДИА (а также срабатывания реле РДШ при применении выключателей серии В АТ-4 2). Установки срабатывания защит указаны в рабочем проекте электропривода.
Проверка работы логики переключения выпрямительных мостов. Изменяя Му, устанавливают режим прерывистого тока с длительностью протекания 入=20-^30°. Резистором ячейки ЯФУ0178 подбирают уставку нульоргана таким образом, чтобы формировался сигнал на переключение мостов. Увеличивая ток нагрузки до гранично-непрерывного, переключают полярность напряжения %р и убеждаются, что переключение мостов прн этом не происходит.
Включение прео бразователя на невозбужденный двигатель, настройка чувствительности и проверка полярности датчиков тока и напряжения. Коэффициент передачи датчика тока устанавливают таким, чтобы его выходное напряжение было равно 4 В при 厶 =/ном. При работе выпрямительного моста В сигналы на выходах датчиков тока и напряжения должны иметь положительную полярность (при работе моста В 〃ср имеет положительную полярность, а напряжения задания тока — отрицательную). Коэффициент передачи датчика напряжения устанавливается равным 1, а движок потенциометра АП1 (см. рис. 13) устанавливается в такое положение, при котором отношение сопротивления между движком и общей точкой к сопротивлению всего потен- щюметра становится примерно равным 10/1,3 q10M, где 40M — номинальное напряжение КТЭУ. Можно экспериментально определить электромагнитную постоянную времени цепи якоря Тя при подаче на вход преобразователя напряжения прямоугольной формы, соответствующее выпрямительному режиму работающего моста. Минимальное значение сигнала 歩 соответствует гранично-непрерывному току /гр, а максимальное — /j1 = (0,6 ♦ 0,8) /ном. Значение Гя равно времени уменьшения разности /内 一4р Д° 0,37 начального значения.
Проверка и настройка тиристорного возбудителя выполняются в той же последовательности, что и настройка якорного преобразователя, но с тем отличием, что первый является нереверсивным преобразователем с длительностью управляющих импульсов 120° (вместо двух коротких со сдвигом 60°).
После проверки СИФУ и установки углов aw/^2, awcx включают силовое напряжение возбудителя и проверяют изменение тока при изменении сигнала 〃ув, устанавливают коэффициент передачи и проверяют полярность датчика тока возбуждения ДТ2 (см. рис. 18). Коэффициент передачи целесообразно иметь таким, чтобы при % = &,ном напряжение датчика было равно 10 В, однако это не всегда возможно. Если ?в ном существенно меньше номинального тока шунта RS2, то коэффициент передачи ДТ2 устанавливают максимально возможным. Полярность напряжения на выходе ДТ2 должна быть положительной.
密密Настраивают защиты от исчезновения потока возбуждения и от перевозбуждения. Нуль-орган (компаратор), фиксирующий исчезновение потока возбуждения, настраивают на отключение при гв = (0,7 + -г 0,8) %м応，где %，％加—ток возбуждения при максимальной частоте вращения. Компаратор, фиксирующий перевозбуждение, настраивают на срабатывание при /в = (1,1 ^ 1,2) /в ном . Постоянную времени обмотки возбуждения Гв определяют аналогично постоянной времени но с тем отличием, что ввиду насыщения магнитной системы значение Тв уменьшается при увеличении тока возбуждения. Поэтому определяют несколько значений Гв, например при изменении & от 0,1 до 0,3^в>Ном， от °，3 Д° °，5'в,ном，от。，5 Д° °，75?в,ном，от °,75 %,ном 困'в,ном“
密
密
Настройка блока возбуждения тахогенератора проводится в соответствии с номинальными данными тахогенератора.
Проверка диапазона изменения напряжения преобразователя, подключенного к двигателю, имеющему близкий к номинальному поток возбуждения, осуществляется изменением 〃у от нуля до ± Uymax при соответствующем переключении полярности напряжения вреверса 〃ср・ Частота вращения двигателя изменяется от нуля до + <^ном. Настройка чувствительности и проверка полярности датчика напряжения тахогенератора ДН2 проводится при з = соном. Движок потенциометра /?нз (см. рис. 15) устанавливают в положение, при котором напряжение на выходе ДН2 равно 10 川血乂侬刁心 В, где <^тах — максимальная частота вращения двигателя. При работе моста В полярность выходного напряжения ДН2 отрицательна.
Далее настраивают датчик ЭДС двигателя (усилитель Аб на рис. 15). При неизменных сопротивлениях резисторов R13 н R74 не возбужденный двигатель нагружают током /^ = (1 ... 1,5) /ном (для исключения повреждений двигателя настройка должна выполняться быстро) н потенциометром R16 устанавливают напряжение на выходе Аб, равное нулю. Резистором R13 устанавливают минимальные пульсации на выходе /6.
Наладка регулятора тока при иевозбужденном двигателе. Отключают задатчик аналоговых сигналов и вставляют ячейку регулятора тока. Задатчик подключают на вход регулятора тока, соединив, например, его выход с зажимом К2.3 блока регулирования скорости (БРС) (типа ЯФУ0190), а ячейку регулирования скорости извлекают. В ячейке регулирования тока устанавливают параметры настроечных элементов в зависимости от электромагнитной постоянной времени %, от использования или неиспользования внутреннего контура напряжения н в соответствии с рекомендациями, приведенными в гл. 5. Движок резистора Rr2 (см. рис. 13) устанавливается в такое положение, при котором снимаемое с него напряжение максимально. Включают напряжение управления и силовое, собирают силовую цепь и, изменяя сигнал задания тока, наблюдают за током нагрузки (для реверсивных электроприводов полярность задания тока должна изменяться). Пульсации кривой тока нагрузки должны быть одинаковыми для каждой пары проводящих ток тиристоров направлений "вперед" и "назад", напряжение на выходе датчика тока ДТ1 должно быть равно напряжению задания тока.
Затем устанавливают режим однополярных прямоугольных колебаний задатчика аналоговых сигналов частотой 5—20 Гц, причем при минимальном напряжении задатчика ток якоря равен гранично -непрерывно - му, а при максимальном - близок к номинальному (рис. 34). Наблюдая за кривой тока и изменяя положение движка потенциометра 灭口？, добиваются получения переходного процесса длительностью в две-три пульсации тока (т.е. 7—10 мс) при отсутствии перерегулирования. После этого проверяют отработку реверса тока при изменении сигнала зада-
Рис. 34. Переходные процессы тока i
ннн от + (ом До "ном • Время реверса тока должно составлять 25 - 30 мс при длительности бестоковой паузы 3—5 мс.
Наладка регулятора скорости. В зависимости от типа регулятора устанавливают перемычки /-2 или 1-3 (см. рис. 15). При регуляторе типа П резистор R5 вводится полностью. При регуляторе типа ПИ сопротивление резистора R5 устанавливают таким, чтобы выполнялось равенство СЗ (мкФ) xR5 (кОм) = 4 Т〃с (мс) (если в рабочем проекте электропривода не оговорены другие значения), где равна сумме малых постоянных времени в контуре скорости. Практически 心с равна сумме эквивалентной времени замкнутого контура тока Тт и постоянной времени фильтра Тф。пульсаций напряжения тахогенератора, образованного резистором R1 и конденсатором С1. При описанной выше настройке контура тока можно принять Гт = 5 мс. Значение 7ф с подбирается экспериментально при вращении двигателя наблюдением за пульсациями сигнала /3, которые не должны превышать нескольких процентов от выходного напряжения датчика тока ДТ1 при номинальном токе двигателя (около 4 В). При установке движка R1 в крайнее правое положение для С/ = 1 мкФ значение Гф с = 5 мс, а произведение С? R5 должно быть равно 40 мс. Движки потенциометров R3 и R4 устанавливают в такое положение, при котором снимаемые с них напряжения максимальны.
Если диапазон регулирования скорости ослаблением потока возбуждения невелик или используется только однозонное регулирование скорости, то устройство умножения XY целесообразно исключить, соединив точки х и z. Напряжения потенциометра R11 и датчика ДН2 устанавливают равными при скорости, с которой начинается снижение допустимой перегрузки двигателя. Напряжение на выходе ФП устанавливается равным 10 В потенциометром R18. Напряжения потенциометров А 7, R8 устанавливают равными выходному напряжению датчика ДТ1 при номинальном токе, умноженному на коэффициент перегрузки по току при скорости ниже номинальной.
Настраивается компаратор /U (см. рис. 16). По каждому из своих входов он должен сработать при двухполярном напряжении, превышающем по модулю 0,1 В. Если напряжения на всех входах меньше значений уставок, то бесконтактные ключи на выходе устройства AU должны установить напряжения на выходах регуляторов тока н скорости равными нулю и запретить формирование отпирающих импульсов на все тиристоры.
、Затем на вход ячейки регулятора скорости подключают задатчик аналоговых сигналов (например, его выход соединяется с зажимом
KI 1 блока БPC). Конденсатор С2 (см. рис. 15) отпаивают. Включают возбудитель и устанавливают ток возбуждения близким к номинальному. Включают напряжение и блок возбуждения тахогенератора. Напряжение на выходе преобразователя, контролируемое установленным на двери шкафа вольтметром, должно быть равно нулю при нулевом напряжении на выходе задатчика. Если оно не равно нулю, то неправильно работает компаратор AU.
Подключают двигатель и, изменяя выходное напряжение задатчика, наблюдают за изменением частоты вращения двигателя и за формой тока якоря. Двигатель должен вращаться плавно, без рывков, изменяя свою частоту без бросков тока. Частота вращения двигателя изменяется от нуля до ± Зном (叩只 реверсивных электроприводов). При напряжении задания, равном нулю, двигатель должен останавливаться.
Для нападки динамики контура скорости на вход регулятора 33 подается ступенчатое приращение напряжения небольшой величины △汉 относительно уровня 0,1—0,2 Зн°м・ Значение △“ выбирается таким, чтобы ток якоря не достигал значения ограничения. Изменяя положение движка потенциометра R3 (при регуляторе типа П также и движка резистора К5) и наблюдая за кривой скорости, добиваются того, чтобы скорость нарастала за 50—75 мс без больших колебаний. При регуляторе типа П перерегулирование должно составлять 5—10%, при регуляторе типа ПИ — 45—55%. При необходимости можно закоротить часть резистора R17. После окончания настройки при применении регулятора типа ПИ подбирают конденсатор С2 такой емкости, чтобы перерегулирование уменьшилось до 5—10%.
Затем проверяют работу электропривода при изменениях задания от нуля до Зном，от + Зном ДО - Зном，от Зном ДО нуля с наблюдением за кривыми тока и скорости. В кривой скорости не должно быть перерегулирования, а в кривой тока допустимо перерегулирование 5—10%.
Наладка узлов задания скорости (см. рис. 16). Соотношения сопротивлений входных резисторов усилителя А зависят от значений скоростей З31, 332， Ззз・ Ограничимся наиболее распространенным случаем, когда напряжение 33 задает весь диапазон частот вращения двигателя. Коэффициент усиления А устанавливается равным 1 (т.е. R3 = 二 R4). Настраивают параметры задатчика интенсивности 3〃. Для 3// могут быть заданы либо время разгона Тр в секундах, либо значение динамического тока /дин. В первом случае напряжения ограничения релейного усилителя задатчика должны удовлетворять соотношению
п*вх °ос Т° з
必гр =，
Тр
где %т〃х — выходное напряжение 3", соответствующее максимальной частоте вращения сотаХ9 В (обычно 10 В); RBX - входное сопро-
тивление интегратора ЗЯ, кОм (100 кОм); Сос — емкость конденсатора интегратора, мкФ (3,3 мкФ). Если 4rp окажется малым (менее 0,5 В), необходимо параллельно Сос подключить внешний конденсатор.
Если же задано значение /дин, то для вычисления Гр необходимо знать электромеханическую постоянную времени, которая обычно приводится в рабочем проекте электропривода. Можно также параметры ЗИ подобрать экспериментально. Для этого на вход ЗИ подключается задатчик аналоговых сигналов, напряжение 4rp устанавливается примерно равным 0,5 В, включаются напряжения питания цепей управления и силовых цепей, собирается цепь нагрузки, после чего входное напряжение скачком изменяется до 5—10 В. Двигатель разгоняется с некоторым динамическим током. Если его значение больше требуемого, то нужно увеличить емкость конденсатора интегратора 3〃, если же значение /дин меньше требуемого, то увеличивают 必邛，пока заданное значение /дин не будет достигнуто.
Далее проверяют работу и настраивают ступенчатый и сельсинный задатчики. При применении СЛЗ проверяют напряжение на выходе ячейки Г-2АИ, которое должно представлять собой знакопеременное прямоугольное напряжение частотой 1000 Гц и амплитудой 24 В. На посту управления поворачивают ко мандоаппарат С КАР или СКАЗ на максимальный угол и наблюдают за входным напряжением СЛЗ. Его амплитуда должна составлять 10—12 В, а форма должна быть близкой к прямоугольной. Отклонения свидетельствуют о том, что монтаж к командо- аппарату выполнен неправильно, например несвитой парой проводов. При установке командоаппарата в нулевое положение на выходе СЛЗ должно быть также нулевое напряжение. При повороте командоаппарата из одного крайнего положения в другое выходное напряжение СЛЗ должно изменяться от+ 10 до — 10В.
В крайних положениях командоаппарата имитируют появление внешних сигналов запрета. Общий запрет устанавливает выходное напряжение СЛЗ в нуль в любом положении командоаппарата, а каждое конечное ограничение должно устанавливать в нуль выходное напряжение только какой-нибудь одной полярности, а при другой полярности это напряжение не ограничивается. При небольшом смещении командоаппарата из нулевого положения должен сработать соединенный с выходом СЛЗ нульюрган, фиксирующий ненулевое напряжение сигнала задания.
При применении ступенчатого задатчика (СЗ) командоаппарат последовательно устанавливают в рабочие положения, на каждом из которых с помощью резисторов ячейки СЗ настраивают нужные напряжения задания частоты вращения на выходе СЗ, после чего так же, как и выше, проверяют действие сигналов запрета.
Настройка системы управления полем двигателя для двухзонных систем регулирования. Вначале настраивают регулятор тока (см. рис. 18). Нелинейная характеристика ФП повторяет кривую намагничивания дви- 74
стоянное напряжение, и снимают зависимость скорости двигателя от тока возбуждения. С точностью до постоянного сомножителя, который для нашей цели не имеет значения, поток обратно пропорционален частоте вращения, т.е. Фдв =攵/з. При снятии этой зависимости желательно двигатель отсоединить от механизма для уменьшения тока холостого хода.
Формирование кривой 編再 = /(мДТ2 ) показано на рис. 35. Кривая аппроксимируется несколькими прямыми линиями (не более пяти) и определяются точки излома (为，％ …).
При настройке последовательно задаются входные напряжения 〃i, 〃2 — и с помощью регулируемых резисторов предыдущего линейного участка устанавливаются напряжения 〃；, 〃丁 ... Например, устанавливают 〃вх = 〃i н резистором линейного участка выходное напряжение ФП настраивают равным “;； устанавливают 〃вх = 〃2, н резистором, связанным с цепью опорного напряжения 〃【,устраивают % 口 = 〃；' ит.д.
Затем движком потенциометра R7 (см. рис. 18) устанавливают напряжение, пропорциональное 0,9 — 0,95 ①团⑦.
Емкость конденсатора С/ и сопротивление резистора R3 выбирают из условия С/ R3 = Гв, причем используют значение Гв при малых токах возбуждения (см. п. 15). Положение движка потенциометра R4 (см. рис. 18) определяет быстродействие контура регулирования. Для получения максимально возможного быстродействия движок потенциометра устанавливают в такое положение, при котором напряжение на нем равно 5-10% полного выходного напряжения усилителя А1. Затем приступают к настройке регулятора ЭДС (см. рис. 19). Напряжения потенциометров R1 и R9 устанавливают равными напряжениям на выходе датчика ЭДС двигателя и датчика ДН2 при номинальной частоте вращения двигателя. Ограничения 必巾 усилителя А2 настраивают так, чтобы при ЕДв = 0 напряжение Ф было равно 10 В (если характеристика
Рис. 36. Зависимости напряжения якоря и тока возбуждения двигателя от скорости
ФП настраивается, как это показано на рис. 35). При большом диапазоне регулирования частоты вращения воздействием на поток возбуждения(1:2 и более) напряжение 4rp оказывается относительно небольшим, и
целесообразно понизить коэффициент усиления усилителя АЗ уменьшением сопротивления R8.
Постоянную времени пропорционально-интегрального звена, выполненного на усилителе /2, обычно выбирают равной постоянной времени датчика ЭДС. Так как эта величина не является критичной, то предварительно можно установить R6C1 = 40-^60 (R6 — в килоомах, С1 — в микрофарадах). Сопротивление R5 (а также скорректированное значение R6) подбирают при наладке динамики системы регулирования.
Для этого на выход задатчика интенсивности подключается задатчик аналоговых сигналов, в блоки устанавливают все ячейки, включают все напряжения питания, двигатель подключают к преобразователю. Увеличением задающего сигнала медленно поднимают частоту вращения двигателя до наблюдая за напряжением на якоре двигателя, током возбуждения, частотой вращения. Целесообразно вначале снять статические зависимости Едв = 〃з), /в = /(з), которые должны иметь вид, изображенный на рис. 36. Следует обратить особое внимание на точку излома. Если поле двигателя начнет ослабляться при %в < < ЕДв ном，т0 двигатель будет не до испол ьзо ван. Если же ослабление поля начнется при £дв >ЕДВ>ном,то при работе с нагрузкой запас по напряжению будет недостаточен для получения расчетных динамических характеристик. Корректировка этой точки осуществляется резистором R1 (см. рис. 19). Следует обратить внимание на то, что при з = ^таХ не должны срабатывать защита от обрыва поля и центробежное реле.
Входное напряжение задатчика интенсивности изменяют скачком от нуля до максимального значения и от максимального значения до нуля. Во время разгона н торможения наблюдают за частотой вращения, ЭДС, током возбуждения, током якоря. Для ответственных приводов целесообразно снять осциллограммы с помощью светолучевого осциллографа, для остальных приводов можно воспользоваться двухлучевым осциллографом. При разгоне следует обратить внимание на значение ЭДС в момент начала ослабления потока. Перерегулирование ЭДС не должно превышать 3%. Для уменьшения перерегулирования увеличивают коэф-
фициент усиления усилителя А1 потенциометром R5. Если величина перерегулирования выше допустимой и в кривой ЭДС появляются колебания, то необходимо скорректировать сопротивление резистора R6.
В заключение проверяют ослабление потока возбуждения до 巾，〃加 подачей логического "О" на вход ключей SW1 и SW2 при £дв = 0. Защита от ''о6рь1ва" поля двигателя не должна сработать.
Окончательная наладка логической и релейно-контактной часта электропривода. Уточняют настройку нуль-органов защиты, проверяют запоминание срабатывания аварийных аппаратов и отключение реле KQ (разрешающего включение выключателя нагрузки), реле аварийной и предупреждающей сигнализации, проверяют работу узлов опробования и сброса сигнализации, блокировки схемы задания частоты вращения, схемы управления автоматическими выключателями, линейным контактором, электромеханическим тормозом.
Особое внимание обращают на работу устройства динамического торможения. Проверив правильность монтажа резисторов динамического торможения, надежность подсоединения к ним и к контактору KV шин или проводов, испытывающих во время торможения большие динамические усилия, разгоняют двигатель до полной частоты вращения и имитацией одного аварийного режима эл ектропривод переводят в режим динамического торможения. Двигатель должен быстро остановиться. После этого осматривают резисторы динамического торможения, которые не должны быть новреждены^сотя могут достаточно сильно нагреться.
9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
В процессе эксплуатации на промышленном объекте необходимо проводить техническое обслуживание электроприводов с целью обеспечения надежной работы и предотвращения отказов в соответствии с графиками пл ано во -предупредител ьных ремонтов. Если на каком-либо электроприводе будет зафиксировано частое срабатывание защит, то он должен пройти профилактический осмотр в первую очередь.
Рекомендуется 1 раз в две недели проверять форму и значение напряжений источников питания, установку нулей датчиков, операционных усилителей, 1 раз в квартал необходимо проверять установку ограничения задания тока в ячейке регулятора скорости, уровни срабатывания компаратора AU в схеме задания скорости, компараторов защит, работу узлов задания скорости, работу узла переключения выпрямительных групп, а также датчика нулевого тока этого узла.
С такой же периодичностью проводят внешний осмотр электропривода, обтирку и продувку деталей и аппаратов от пыли, осматривают разъемы блоков и ячеек и проверяют затяжку болтовых соединений и контактного крепежа.
Один раз в 3—6 мес рекомендуется проверять настройку СИФУ и регуляторов, особенно регулятора тока при работе преобразователя на невозбужденный двигатель, а также сопротивление изоляции силовых цепей и цепей управления.
Комплектующая электропривод аппаратура (автоматические выключатели, контакторы, силовые трансформаторы, двигатель вентилятора и др.) подвергается профилактическим осмотрам и ревизии в соответствии с инструкциями по эксплуатации.
Выключатели серии ВАТ-42 осматриваются 1 раз в 3—4 мес, с ннх удаляется пыль. После отключения аварийного тока или после 10 отключений тока, превышающего 0,5 7НОМ, выключатель подлежит внеочередной ревизии (без разборки), при которой очищаются дугогасительные контакты, рога, внутренние перегородки камеры от налета меди и копоти.
При обгаре более чем на 2 мм дугогасительные контакты и рога неподвижного контакта заменяют запасными. Проверяют н регулируют узел дугогасительного контакта, зазор между рогом и дугогасительным контактом.
При ревизии выключателей 1 раз в год необходимо зачищать или при необходимости заменять дугогасительные контакты, зачищать внутренние перегородки камеры, осматривать оси неподвижного контакта и заменять смазку, заменять смазку поверхности прилегания якоря к сердечнику и зуба защелки, проверять крепление рогов, гибкой связи дугогасительного и подвижного контактов и всех регулировочных элементов, проверять изоляцию элементов выключателя, проверять все регулировки выключателя.
Ремонтировать выключатель следует 1 раз в два года. Ремонт включает в себя выполнение всех работ, предусмотренных при ревизии.
Шарнирные соединения выключателя А3700 и электромагнитного привода периодически, примерно через две-три тысячи отключений, но не реже 1 раза в год, следует смазывать приборным вазелиновым маслом, выключатель и электромагнитный привод — веретенным маслом. Необходимо обращать внимание на затяжку винтов крепления выключателя, его крышки, пламегасителя, блока управления и крышки, прикрывающей зажимы, а также крепежных деталей электрического монтажа.
Выключатель следует осматривать после каждого отключения тока короткого замыкания, а при редких коммутациях 1 раз в год. Если сразу после отключения тока короткого замыкания выключатель по условиям работы осмотреть нельзя, то можно снова его включить с обязательным условием, что осмотр будет произведен при первой же возможности или после повторного отключения короткого замыкания.
После отключения выключателем тока короткого замыкания необходимо снять крышку и дугогасительные камеры, тщательно очистить выключатель от копоти во всех доступных местах чистой тряпкой, ув-
лажненной бензином, а дугогасительные камеры от попавшего внутрь металла (пластины камеры не должны быть электрически замкнуты попавшим между ними металлом).
♦ После отключения выключателем рабочих токов н токов короткого замыкания поверхность контактов становится неровной с наплывами металла. Запрещается опиливать контакты для придания им гладкой поверхности.
При осмотрах выключателя необходимо проверить провалы контактов и толщину их металлокерамического слоя, а при наличии электромагнитного привода — правильность его установки. Если провал контактов или ■ толщина металлокерамического слоя контактов окажутся менее 0,5 мм, то выключатель к дальнейшей работе непригоден. Провал контактов определяется разницей уровня неподвижного контакта относительно основания его во включенном и в отключенном положениях выключателя.
Так как в электро приводах серии КТЭУ контакторы при нормальной работе ток не коммутируют, то их достаточно осматривать 1 раз в 3 мес, а также после каждого отключения аварийного тока. При осмотре следует очистить контактор от пыли и загрязнения, проверить надежность всех резьбовых соединений, проверить отсутствие механических затираний.
При обнаружении повреждения какой-либо детали ее следует заменить на запасную.
Закопченные поверхности контактных колодок, дугогасительной камеры, контактных траверс и самих контактов следует протирать хлопчатобумажной ветошью. При осмотре магнитной системы необходимо обратить внимание на то, чтобы якорь легко поворачивался и имел минимальное перемещение вдоль оси призмы; встречные призмы должны быть установлены так, чтобы не было затирания подвижной системы.
Когда катушка контактора подключена, якорь должен плотно прилегать к шляпке сердечника. Допускается зазор между якорем и концом шляпки сердечника со стороны оси вращения якоря не более 0,5 мм. Необходимо внимательно следить за состоянием контактного устройства и регулярно его осматривать. При осмотре контактов необходимо проверять отсутствие перекосов и линию соприкосновения контактов, суммарная длина которой должна равняться не менее 75% ширины подвижного контакта. При включении подвижный контакт должен перекатываться по неподвижному. Если контакты обгорели или на них обра- • зовались застывшие капельки, то поверхность необходимо слегка зачистить бархатным напильником и протереть чистой ветошью. Не разрешается чистить контакты наждачным полотном, так как кристаллы наждака а врезаются в материал контактов, что ухудшает надежность контактирования. Смазка контактов не допускается. Раствор контактов, провал н начальное нажатие на контакт являются основными параметрами контактного устройства и не должны выходить за пределы допустимых,
поэтому в условиях промышленной эксплуатации аппаратов они подлежат периодической проверке и настройке. После каждого осмотра - контактной системы следует следить за установкой и фиксацией камер, проверять отсутствие затирания и них неподвижных контактов. Проверять и при необходимости счищать с камер копоть и нагар.
При осмотре силовых Tpaiiсформаторов проверяется затягивание болтовых соединений, характер гудения и уровень наполнения негорючей жидкостью. У масляных трансформаторов дополнительно проверяется уровень заполнения и цвет масла, отсутствие течи. Ревизию масляного трансформатора ре ко м ендуется проводить 1 раз в год.
У вентиляторов проверяется отсутствие затираний и перегрева подшипников двигателя с разборкой и заменой смазки 1 раз в год.
После аварийного отключения основная задача эксплуатационного персонала — скорейшее обнаружение неисправного узла, замена или ремонт его н включение электропривода в работу. Поиск неисправностей облегчается системой сигнализации электропривода и другими устройствами, позволяющими локализовать неисправность. Для обнаружения неисправного узла эксплуатационный персонал должен иметь необхо* димое оборудование： электронно-лучевые осциллографы, комбинированные измерительные приборы, мегаомметр, электро щуп, инструмент для съема силовых блоков, удлинители, обеспечивающие возможность измерения напряжения в различных точках ячеек и субблоков при их подключении к шкафам электропривода. Необходимо иметь резервные проверенные ячейки и силовые блоки. Ячейки управления некоторых типов используются в нескольких блоках и могут иметь разные параметры и даже схемы за счет установки перемычек внутри ячейки. Поэтому при установке в блок управления схема включения перемычек ячейки должна быть приведена в соответствие с заменяемой. Для наиболее ответственных электроприводов желательно иметь заранее налаженный 100%-ный резерв ячеек.
Электроприводы снабжаются устройствами запоминания и индикации аварийного сигнала (см. рис. 26). Соответствие между номером загоревшегося светодиода и аварийным сигналом указывается в таблице на дверях шкафа управления. В табл. 2 приведен список аварийных сигналов электропривода типа КТЭ-25 00/930 (ПМ1, ПМ2, ПМЗ — ячейки памяти).
Аварийные сигналы ПМ1.1, ПМ1.4, ПМ1.5, ИМ 1.6, ПМ1.10, ПМ2.8, ПМ3.1, ПМ3.4, ПМ3.5, ПМ3.8, ПМЗ.10 определяют неисправное устройство однозначно. В других случаях появление аварийного сигнала может вызываться несколькими причинами. Рассмотрим наиболее характерные из них.
При сигнале "нет готовности преобразователя” могут быть отключены источники силового, оперативного и опорного напряжений, может отсутствовать вентиляция преобразователя, сработать ячейка ДИА, могут быть сгоревшие предохранители. Конкретная причина аварии
Светодиод
Авария
ПМ1.1
ПМ1.2
ПМ1.3
ПМ1.4
ПМ1.5
ПМ1.6
ПМ1.7
ПМ1.8
ПМ1.9
ПМ1.10
ПМ2.1
ПМ2.2
ПМ2.3
ПМ2.4
ПМ2.5
ПМ2.7
ПМ2.8
ПМ2.9
ПМ3.1
ПМ3.4
ПМ3.5
ПМ3.6
ПМ3.7
ПМ3.8
ПМ3.9
ПМ3.10
Отключен масляный выключатель
Нет готовности тиристорного преобразователя
Аварийное отключение силового автомата
Отключен рубильник силовой цепи
Отключен источник постоянного тока 220 В
Отключено возбуждение тахогенератора
Превышение максимальной скорости
Перегрузка двигателя (для да ух двигательных приводов)
Отключен линейный контактор
Переключатель режимов в положении ''проверка*' Недопустимое уменьшение тока возбуждения Напряжение двигателя выше допустимого
Превышение времени стоянки двигателя под током Отключены источники питания блоков
Неисправность цепи динамического торможения Защита высоковольтного ввода
Газовая защита трансформатора
Ток возбуждения двигателя выше допустимого Открыта дверь вентильной секции при работе Перегрев подшипников двигателя
Температура масла трансформатора выше допустимой Сгорел один предохранитель
Отсутствует вентиляция преобразователя Недопустимый уровень масла трансформатора Снижение изоляции главной цепи
Отсутствует вентиляция двигателя
устанавливается осмотром табло на дверях шкафов и светодрюда на ячейке ДИА.
Аварийное отключение сигналов с ячейки ДИА может иметь место при неисправностях преобразователя или регулятора тока. Исправность регуляторов тока проверяется наблюдением прохождения сигналов на осциллографе или с помощью встроенной в систему управления модели двигателя. В преобразователе проверяется форма импульсов управления и смещение их при изменении 勺，правильность работы узла реверса, наличие бестоковой паузы, работа датчика нулевого тока, а также исправность силовых тиристоров.
Сигнал "аварийное отключение силового автомата** формируется по логической схеме: выключатель отключен, а управляющий им переключатель находится в положении "включено". Отключение выключателя происходит под действием аварийных сигналов, контролируемых светодиодами. Если ни один светодиод, кроме ПМ1.3, не горит, это означает, что отключение произошло под действием максимального (или
теплового) расцепителя выключателя в результате длительной работы с током, превышающим номинальный. При отключении под действием максимального расцепителя без срабатывания ячейки ДИА необходимо проверить исправность ячейки, и если она исправна, то произвести повторно калибровку уставок ДИА и максимального расцепителя (например, реле РДШ выключателей типа В АТ-4 2).
Превышение максимальной скорости, как правило, происходит при неисправностях в цепи возбуждения, причина неисправности обнаруживается по сигнализации ПМ2.1 и по проверке за прохождением сигналов в регуляторе тока. В некоторых случаях сигнал превышения скорости может появиться при работе с минимальным током возбуждения и неисправности регуляторов скорости или тока, что обнаруживается наблюдением сигналов этих регуляторов.
Аварийный сигнал "перегрузка двнгателн" используется только в даухдвигательных электроприводах, у которых в цепи якоря каждого двигателя установлено максимальное реле. Уставка срабатывания этих реле выбирается несколько выше половины значения тока отключения выключателя. Поэтому отключение этих реле (или одного из них) без срабатывания ячейки ДИА указывает на неисправность регулятора возбуждения одного двигателя или узла выравнивания нагрузки.
Сигнал ^отключен линейный контактор" формируется в случае отключения его при наличии напряжения на якоре двигателя. Такое отключение запрещено логикой управления, так как контактор размещен таким образом, что его отключающая способность ограничена. Обычно отключение контактора происходат из-за разрыва цепей его катушек или промежуточного реле РКЛ или из-за отключения РКЛ вследствие неисправности ячейки усиления УЛ.
Недопустимое уменьшение тока возбуждения может иметь место при неисправности регулятора тока возбуждения, возбудителя ТПВ, при неточной настройке нуль-органа, фиксирующего "обрнв поля". Нульюрган настраивается таким образом, чтобы при минимальном токе возбуждения, имеющем место при отключении выключателя нагрузки, сигнал "обрыв полн” не формировался. Исправность регулятора тока возбуждения отыскивается при наблюдении за прохождением сигналов. Исправность ТПВ проверяется наблюдением формы и смещения отпирающих импульсов и формы тока и напряжения на нагрузке.
Нуль-орган, фиксирующий превышение допустимого напряжения двигателя, обычно настраивается таким образом, чтобы он не срабатывал при Е = Ed。cGsamin, поэтому появление аварийного сигнала обычно указывает на неисправность цепи регулирования возбуждения. О проверке этой цепи уже говорилось.
В зависимости от схемы подключения ячейки защиты ЗСТ появление аварийного сигнала ПМ2.3 может быть вызвано задержкой трогания (стопорением) двигателя больше установленной при наладке (1 — 20 с) или длительной перегрузкой двигателя током. Появление аварий-
ного сигнала вызывается неправильными действиями операторов, управляющих технологическим агрегатом, или неисправностью ячейки ЗСТ.
Неисправный источник питания определяется по светодиодам, установленным на лицевых панелях источников.
Контроль исправности цепи динамического торможения используется при применении тиристоров для замыкания этой цепи. Аварийный сигнал формируется, если появился ток при отсутствии сигнала динамического торможения. Причиной появления аварийного сигнала могут являться неисправность нуль-органа, фиксирующего протекание тока в цепи динамического торможения, пробой тиристора динамического торможения или неисправность ячейки, формирующей отпирающий импульс.
п. Появление аварийного сигнала "ток возбуждения двигателя выше допустимого^ обычно связано с неисправностью регулятора тока возбуждения или отказом датчика тока возбуждения. Если эти элементы исправны, то необходимо проверить тиристорный возбудитель.
Преобразователи с номинальным током 2500 А допускают длительную работу при наличии одного сгоревшего предохранителя в каждом плече вентильной части ТП. Во избежание развития аварии неисправный предохранитель необходимо как можно быстрее заменить. При появлении предупреждающего сигнала ПМ3.6 при первой же остановке электропривода, например при технологическом простое или после окончания смены, необходимо снять силовое напряжение, заменить неисправный тиристорный блок или отдельно предохранитель. Если защищаемый предохранителем тиристор не заменяется, то необходимо проверить его исправность.
При появлении предупреждающего сигнала "отсутствует вентиляция преобразователя^ следует иметь в виду, что через 3-5 мин электропривод будет аварийно отключен. Поэтому дежурный персонал должен немедленно сообщить операторам, обслуживающим технологический агрегат, о необходимости остановки его, затем устранить причину аварии. Вначале проверяется фактическое наличие потока воздуха; если он существует, то производится ревизия или замена реле контроля воздуха РСВ. Если вентиляция отсутствует, то необходимо проверить наличие напряжения на двигателе вентилятора, а при имеющемся напряжении — заменить вентилятор с двигателем.
При снижении сопротивления изоляции силовой цепи необходимо при остановке технологического агрегата, отключив последовательно участки силовой цепи, с помощью мегаомметра определить участок с поврежденной изоляцией и устранить неисправность.
Многие неисправности электропривода не сопровождаются аварийной или предупреждающей сигнализацией. Наиболее характерные из них и методы их устранения приведены ниже.
Не собирается схема включения автоматического выключателя на стороне постоянного тока (отключено реле KQ, рис. 22,а) при отсут-
ствии аварийной или предупреждающей сигнализации. Так как для сборки схемы необходимо иметь нулевое напряжение ТП и нулевое положение командоаппарата, задающего скорость, то с помощью осциллографа проверяется исходное состояние нуль-органов этих сигналов. При исправной работе этих устройств проверяется состояние внешних блокировок по выходным сигналам ячеек ввода ВЛ. Если на всех выходах присутствуют разрешающие сборку сигналы, то причиной неисправности могут быть отказы микросхем или потеря контакта в разъеме. Необходимо заменить ячейку УР или отыскать неисправную цепь.
При повороте ключа включения линейного контактора он не включается. Вначале необходимо проверить, включаются ли реле КЗ (см. рис. 23). Если оно включается, то необходимо проверить цепь замыкающего контакта этого реле. Если не включается, но горит светодиод 2 в ячейке усилителей мощности УЛ1, то неисправна цепь катушки реле КЗ. Если этот светодиод не включен, но горит светодиод РКЛ в ячейке УР, то неисправна ячейку УЛ1, которую необходимо заменить. Если же светодиод при повороте ключа не загорается, а выключатель нагрузки включен, то следует проверить наличие логических сигналов "О" на выходах каналов 6 и 7 ячейки ВЛ4, а также наличие таких же сигналов на выходах нуль-индикаторов ячеек ИН. При исправности этих узлов нужно проверить состояние логических входов ячейки УР и при их правильности заменить ячейку УР.
Не растормаживается электромеханический тормоз. Вначале необходимо убедиться в наличии напряжения на выходе блока БПР1 при включенных реле К1 и К2 (см. рис. 25). Это напряжение должно составлять примерно 340 В. Если это напряжение равно 170—200 В, то схема выпрямления работает как одно пол упериодная, если это напряжение близко к нулю, то схема не работает полностью. Необходимо убедиться, что контакты реле замкнуты, и заменить субблок управления тормозом.
Если же реле К1 и К2 не включаются и не горят светодиоды 3 и 4 ячейки УЛ2 и светодиод 5 ячейки ИИ6 (а до подачи сигнала на растормаживание последний горел), то неисправна и подлежит замене ячейка УЛ2. Если же светодиод 5 в ячейке ИИ6 горит, то сигнал растормаживания не формируется, и необходимо проверить правильность логических сигналов в ячейке ЯК2.
При установке командоаппарата в нулевое положение во время работы двигатель не останавливается, в преобразователе отсутствует срыв импульсов. Необходимо при отключенном электроприводе установить нули в датчике скорости, в потенциальных разделителях и устройствах задания скорости, отрегулировать чувствительность нуль-орга- на /U на .рис. 16.
Во время работы электропривода частота вращения электродвигателя не соответствует заданной. Необходимо проверить уровень напряжения задания частоты вращения на входе ячейки регулятора скорости.
Если это напряжение не соответствует заданному, то в зависимости от режима задания частоты вращения необходимо обнаружить и заменить неисправную ячейку (СЗ, СЛЗ, ПР). Если напряжение задания частоты вращения соответствует требуемому, то необходимо проверить соответствие напряжения на входе обратной связи частоте вращения электродвигателя. Причиной неисправности могут являться неисправность датчика напряжения тахогенератора или потеря контакта в разъеме. Если же эти у5ы исправны, то необходимо проверить прохождение сигналов в ячейках регулирования скорости, тока, ЭДС, тока возбуждения. При отсутствии дефектов в ячейках системы регулирования необходимо проверить преобразователь.
При набросах нагрузки или в процессе разгона электропривод часто отключается с включением светодиода "КЗ =" на ячейке ДИА. Причиной этой неисправности может явиться неправильная уставка ограничения задания тока в ячейке регулятора скорости, которая близка или выше уставки защиты по постоянному току в ячейке ДИА. Необходимо скорректировать значения уставок. Кроме того, регулятор тока может быть настроен с большой колебательностью или имеется пропуск в работе тиристоров. В первом случае необходимо скорректировать настройку регуляторов, во втором проверить наличие импульсов управления и исправность тиристоров.
В табл. 3 приведены некоторые характерные неисправности в системе управления преобразователем и в выключателях. Нумерация микросхем и других элементов соответствует указанной на схемах ячеек, которые поставляются заказчику вместе с изготовленным электрооборудованием.
Таблица 3
Внешнее проявлениеПричина неисправности Способ устранения
Неисправности системы управления преобразователем
Вышел из строя операцион- То же ный усилитель Л / или А 2 в ячейке фазосмещенияВышел из строя операцион- То же ный усилитель Л / или А 2 в ячейке фазосмещения
Вышел из строя операцион- То же ный усилитель Л / или А 2 в ячейке фазосмещения
Вышел из строя операцион- То же ный усилитель Л / или А 2 в ячейке фазосмещения
Отсутствует управляющий импульс в одном канале на
выходе ячейки мультивибратора
Промежуток времени между двумя последующими импульсами управления значительно отличается от 3,3 мс Нарушена симметрия импульсов в диапазоне регулирования угла управления или в режиме ограничения &“％
То же в режиме ограничения amin
Вышла из строя одна из микросхем Д9, ДЮ, Д11
Неодинаковы масштабы прямого и инверсного сигналов управления в ячейке фазосмещения
Неисправна ячейка фа- зо смещения
То же для ячейки фильтров
Заменить ячейку
Выровнять масштабы с помощью установленного на ячейке резистора
Заменить ячейку
То же для ячейки фильтров
Продолжение табл. 3)
Внешнее проявление
Причина неисправности
Способ устранения
Отсутствуют управляющие импульсы во всех каналах ячейки мультивибратора
Вышел из строя генератор частоты - усилитель Л1
Заменить ячейку
В одном канале импульс не
Неисправен или неподпаян
1. Проверить исправ-
имеет высокочастотного
диод V3, V8 или F72 в
ность диодов
заполнения
ячейке мультивибратора
2. Проверить пайку диодов
Отсутствует периодическое напряжение прямоугольной формы на выходах & В§, G，—/$, —% —С$ ячейки фазе смещения
Неисправны компараторы в ячейке фазосмещения
Заменить ячейку
Отсутствуют импульсы на выходах ячеек усилителей при наличии импульсов на выходе ячейки мультивибратора
Неисправна ячейка усилителей
То же
Нс переключаются выпря-
Неправильно отрегулиро-
Перестроить чувстви-
мительные мосты при изме-
ван узел контроля нулево-
тельность узла резисто-
нении полярности напряже-
го тока в ячейке ЯФУ0177
ром, установленным
ния реверса и отсутствии сигнала наличия тока
узла реверса
в этой ячейке
Перегревается выходной
На силовой блок не посту-
Проверить и восстало-
транзистор ячейки усилителей импульсов
пает напряжение 72 В
вить правильность монтажа
Перегреваются все выходные
Повышенная длительность
Снизить длительность
транзисторы ячеек усилителей
импульсов высокочастот-
импульсов с помощью
импульсов
ного заполнения
резистора в ячейке иультивибрато ра
Значительное снижение напряжений источников питания
Сгорел предохранитель
Вышел из строя диод выпрямительного моста
Заменить предохранитель блока СК
Заменить выпрямительную ячейку
Не загораются светодиоды
1. Неисправны светодиоды
1. Заменить светодиод
Н1 или //2 в ячейке ДИА
2. Неисправна микросхема ДЗ
2. Заменить ячейку
При неисправных предохранителях не горит табло “Сгорел 1 Пр"
Неисправно одно из реле 尸1, Р2, РЗ в ячейке ЯКП
Зам снить ячей ку
Не включается какой-то ти-
1. Параметры импульсов
1. Проверить выход
ристор
управления не соответствуют номинальным
2. Неисправен тиристор
усилителей импульсов и импульсный узел, при их неисправности заменить усилитель импульсов, импульсный узел или силовой блок 2. Заменить тиристор или силовой блок
Внешнее проявлениеПричина неисправности Способ устранения
Неисправности выключателей серии ВАТ-42
Выключатель или полюс не
1. Обрыв в цепях управле
1. Восстановить цепь
включается
ния или в катушке
или заменить катушку
2. Слишком большой натяг
2. Проверить и отрегу
отключающей или контактной пружины
лировать натяг
3. Слишком большой зазор
3. Отрегулировать за
между контактами выключателя в предвключенном положении или между гайкой и скобой дугогасительного контакта
зоры
Якорь выключателя не удер
1. Постороннее тело в сты
1. Проверить поверх
живается во включенном
ке якоря и сердечника
ность соприкосновение
положении
якоря и сердечника
2. Слишком большой на
2. Отрегулировать
тяг отключающей или контактной пружины
натяг
3. Слишком большой зазор
3. Отрегулировать
между контактами выключателя в предв ключенном положении или между гайкой и скобой дугогасительного контакта
зазоры
4. Ухудшение прилегания
4. Равномерной регули
якоря к сердечнику ка
ровкой сопротивлений
тушки
в цепи удерживающей катушки увеличить удерживающий ток, но не более чем до 1,4 А для однополюсных выключателей и 2,8 А для двухполюсных при 220 В. Сделать 20—40 включений и отключений выключателя
5. Обрыв удерживающей цепи
5. Устранить обрыв
Полюс выключателя остает
1. Слишком сильный на
1. Отрегулировать
ся в предвключенном положе
тяг контактной катушки
натяг
нии (не сбивается защелка
2. Слишком большой за
2. Отрегулировать
механизма свободно1чэ рас
зор между контактами в
зазоры
цепителя)
предвключенном положении или между гайкой и скобой дугогасительного контакта
3. Ослаблена пружина, связывающая якорь и защелку механизма свободного расцепления
3. Заменить пружину
Внешнее проявление
Причина неисправности
Способ устранения
Рычаг механизма свободного
4. Отсутствует смазка зуба защелки
Не отрегулирован меха-
4. Смазать зуб защелки
Отрегулировать меха-
расцепления срывается с за-
низм свободного расцеп-
низм
щелки
Выключатель не включается
ления
Обрыв цепи катушки ИДП
Проверить цепь катуш-
Сильный нагрев резисторов
,
Перепутаны концы прово-
ки И1Ц1, устранить короткое замыкание, сменить тиристор. Устранить причину перегорания и сменить плавкую вставку. Устранить обрыв
Проверить подсоедини
Выключатель включается, но
дов, подключенных к зажимам батарей конденсаторов
При срабатывании приво-
ние конденсаторов
Проверить контакт и
не удерживается во включен-
да ИДП - разрыв цепи
добиться, чтобы паде-
ном положении
контактов РДШ
ние напряжения на кон-
ИДП не срабатывает при раз-
Наводка в проводах, идущих от РДШ к БУ
Обрыв в цепи управления
тактах не превышало 10-20 мВ
Устранить наводку экранировкой проводов или изменением расположения проводов относительно источника помех
Устранить обрыв
мыкании контактов реле РДШ
тиристора
ОСОБЕННОСТИ СХЕМ
И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ СЕРИИ КТЭУ
Серия КТЭУ относится ко второму поколению комплектных тиристорных электроприводов, производство которых было освоено в 11-й пятилетке. Первое поколение таких электроприводов было освоено в производстве в 9-й пятилетке. В них были применены тиристоры с относительно небольшими номинальными токами н напряжениями, число параллельно включенных тиристоров было велико, а в ряде случаев применялось последовательное соединение тиристоров. Системы регулирования были выполнены на дискретных компонентах — транзисторах, диодах й т.п., в системах управления значительный объем занимала релейно-контакторная аппаратура. Для своего времени создание и освое-
ние производства комплектных электроприводов вместо изготовляемых и поставляемых раздельно элементов, узлов и устройств представляли большой шаг вперед в деле снижения трудоемкости проектных, конструкторских н электромонтажных работ, уменьшение себестоимости оборудования, увеличения его надежности.
Принципы, заложенные в электроприводы первого поколения, получили дальнейшее развитие в серии КТЭУ. В частности, значительный отрезок электроприводов стал поставляться в виде единого конструктивного целого, при котором силовой питающий трансформатор, сглаживающий реактор, автоматический выключатель и другая силовая коммутационная аппаратура, преобразовательная часть, системы управления и регулирования выполнены на заводе -изготовится е в виде законченного устройства, для работы которого на месте эксплуатации необходимо подсоединить только кабели внешних цепей.
В серии КТЭУ применены тиристоры улучшенных параметров, что позволило отказаться от их последовательного соединения для всех напряжений и существенно уменьшить число параллельно включенных тиристоров. Силовые блоки Б ВО технологичны в изготовлении, имеют небольшую массу, легкосъемны. Вытяжная система воздушного охлаждения позволила применить низкоскоростной вентилятор, имеющий большую надежность и меньший уровень шума.
В серии улучшена система защит, что дало возможность уменьшить индуктивность сглаживающего реактора, а на токи до 500 А вообще исключить его, вынести главные контакты автоматических выключателей из уравнительного контура в цепь нагрузки с уменьшением числа выключателей для мощных электроприводов.
Системы управления и регулирования выполнены с применением интегральной микро электроники, что обеспечило увеличение функциональных возможностей, снижение габаритов и увеличение надежности. Многие ячейки управления по своим функциям заменяют примерно блок электроприводов первого поколения.
При разработке серии КТЭУ принят и ряд других технических, конструкторских н технологических решений, существенно улучшающих технико-экономические характеристики этих электроприводов.
Следует сказать, что реализация новых технических решений вызвала ряд трудностей. Стремление сделать устройства компактными привело к пространственно му сближению силовой аппаратуры и аппаратуры управления, что с уменьшением мощности управления вызвало заметное увеличение влияния помех. Увеличение функциональной насыщенности ячеек управления не позволяет достаточно легко контролировать сигналы в различных точках схемы, что затрудняет обнаружение неисправности. Многие типы микросхем не допускают даже кратковременного превышения питающих и входных напряжений.
У казанные проблемы в процессе создания и доработки серии были решены путем рациональной компоновки оборудования, снижения соп-
ротивления общего провода системы управления увеличением сечения и уменьшением длины, установкой конденсаторов и защитных диодов. Для облегчения по突ка неисправностей ряд контрольных точек выведен на гнезда, установленные на лицевых панелях ячеек, что позволяет контролировать прохождение сигналов. В схеме предусмотрены электронная модель двигателя и переключатель режимов "работа" — "проверка", с помощью которых замыкается система регулирования. Подавая входные сигналы, можно проверять их прохождение по элементам схемы и обнаруживать неисправный элемент. Для контроля прохождения сигналов на ячейках установлены светодаоды.
Дальнейшее совершенствование серии КТЭУ происходит по двум направлениям: на базе аналоговых систем управления и на основе использования микропроцессоров.
В развитие первого направления завод-изготовитель в настоящее время осваивает производство модернизированной серии электроприводов постоянного тока мощностью до 2000 кВт, получившей название ЭКТ (электропривод комплектный тиристорный). Основные направления модернизации такие.
Изменена силовая часть электроприводов с номинальными токами 320—1600 А при напряжении 220 и 440 В. В ней применены тиристоры Т1000. По три тиристора с радиаторами собраны в силовой блок, образующий анодную или катодную группу. Импульсный узел размещен отдельно. Масса нового блока и трудоемкость изготовления меньше, чем трех блоков Б ВО, за счет исключения установочных элементов, крепления и некоторых конструктивных деталей.
Электроприводы с номинальным током 1600 А при напряжении 220 и 440 В имеют автоматические выключатели серии А3700 (от одного до трех) вместо применяющегося в серии КТЭУ выключателя ВАТ-42, что позволяет снизить габариты и массу силовой части.
Встроенный возбудитель на ток до 25 А выполнен на оптотиристорных модулях по однофазной схеме. Применение оптотиристоров позволило исключить импульсные узлы и уменьшить габариты устройства.
В системе управления применены новые интегральные микросхемы: операционные усилители типа К157УД2 一 два усилителя в одном корпусе, ключи серии КР590 — до четырех ключей в одном корпусе, умножители типа К5 25ПСЗ и др.
Для уменьшения электрических связей через разъемы электронные компоненты размещены на печатных платах большего размера (233,4х 160 мм).
С учетом опыта эксплуатации серии КТЭУ несколько изменена структура систем регулирования.
В целом проведенные мероприятия дали возможность существенно снизить габариты и стоимость электропривода и улучшить его эксплуатационные характеристики.
90 *
Рис. 37. Структурная схема
^^ё XZ書е DHnB
U= пнк
Появление микропроцессоров и других больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем дало возможность по-новому подойти к построению систем управления электроприводами. Микропроцессор является цифровым устройством в виде одной или нескольких СБИС,, выполняющим разнообразные операции по обработке двоично- кодированных данных в соответствии с определенной программой. Программа работы микропроцессора записывается в постоянную память (ПЗУ). Вычислительное устройство снабжается также оперативной памятью (ОЗУ) для хранения результатов вычислений и рядом узлов для связи с внешними устройствами.
Так как микропроцессор (в дальнейшем МП) обрабатывает цифровую информацию, то все непрерывные (аналоговые) величины перед поступление в МП должны быть преобразованы в цифровой код. В электроприводе такими величинами обычно являются ток якоря и возбуждения двигателя, частота вращения, напряжения задания. Выходную информацию МП выдает в цифровом виде, поэтому выходные устройства должны быть рассчитаны на работу с такой информацией или необходимо устанавливать преобразователи код—аналог.
Упрощенная структурная схема варианта микропроцессорной системы управления электроприводами изображена на рис. 37. Микропроцессор выполняет команды по программе, записанной в ПЗУ. Эта программа повторяется каждые Гр секунд (например, каждые 550 мкс, т.е. Гр = 0/5 10-3 с). Через узел ввода ВДС в МП поступают команды управления (пуск, стоп, реверс и др.). Все узлы системы связаны между собой так называемой шиной данных (адреса). В МП-системах под "тиной" понимается объединенная общим функциональным признаком группа проводников, по которым элементы системы обмениваются
информацией. На рис. 37 по шине данных (адреса) в различные моменты времени передается от МП адрес устройства, с которым будет происходить обмен информацией, данные от МП в другие устройства или данные от этих устройств в МП. Какой именно режим имеет место в данный момент времени, указывают определенные сигналы, передаваемые по шине управления, не показанной на рис. 37.
Цифровые коды, про по рциональные току якоря двигателя, частоте вращения н заданию скорости вводятся, в МП через мно го канал ьный преобразователь напряжение—код ПНК, с помощью которого последовательно можно преобразовать в код несколько аналоговых величин. На основании полученных кодов задания 33 и фактических значений з м i МП периодически рассчитывает и вводит в СИФУ требуемый угол отпирания тиристоров а3. В СИФУ, выполняемой на цифровой технике, этот угол реализуется путем отсчета интервала времени, пропорционального %, от момента естественного отпирания тиристоров. Эти моменты формируются с помощью устройства связи с сетью ОС. Выходные сигналы СИФУ через усилители импульсов УИ поступают на управляющие электроды тиристоров.
Преимуществами МП систем являются их гибкость, т.е. возможность изменения функций практически без изменения состава системы только за счет изменения программы ее работы, снижение габаритов и стоимости сложных систем управления при применении МП, возможность возложения на МП функции самотестирования, т.е. нахождения вышедшей из строя ячейки, что облегчает эксплуатацию электроприводов. Эти особенности микропроцессоров обеспечивают дальнейший технический прогресс в автоматизированном электро приводе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Кондратюк В.Н., Резинский С.Р., Евзеров И.Х. Тиристорные преобразователи ТП/ТВ, AT, ATP. М.: Энергия, 1978.
Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1987.
Горобец А.С., Евзеров И.Х. Автоматические выключатели серии А3700. М.: Энергоатомизда^, 1984.
Системы подчиненного регулирования злектроприводов переменного тока с вентильными преобразователями/О.В.Слежановский, Л.Х. Дацковский, И.С.Кузнецов и др. М.: Энергоатомиздат, 1983.
Киблицкий В .А. Системы управления с бесконтактными логическими элементами М.: Энергия, 1976.
3 4 6 821304456607788933 4 6 82130445660778893
3 4 6 82130445660778893
3 4 6 82130445660778893
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Назначение и классификация электроприводов
Состав и технические характеристики
Преобразовательная часть
Элементная база систем управления
Система регулирования электроприводов
Системы управления электроприводами
Конструкция электроприводов
Монтаж и наладка
Эксплуатация электроприводов
Особенности схем и конструктивных решений серии КТЭУ Список литературы
Производственное издание
Евзеров Игорь Хононович
Перельмутер Виктор Моисеевич
Ткаченко Анатолий Александрович
ТИРИСТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СЕРИИ КТЭУ
МОЩНОСТЬЮ ДО 2000 КВТ
Редактор И .В. Молостов
Редактор издательства Л.В. Копейкина
Художественный редактор В.А. Г о з а к—X о з а к
Технический редактор М.А. Каноииди
Корректор С.Ю. Торокина
ИБ№ 2012
Набор выполнен в Энергоатомиздате на Композере ИБМ-82. Подписано в печать 01.12.87. Формат 60 х 88 1/16. Бумага офсетная № 2. Печать офсетная. Усл. печ. л. 5,88. Усл. кр.-отт. 6.12. Уч.-изд. л. 6,40. Тираж 15 000 экз. Заказ 6296. Цена 30 к.
Энергоатомиздат. 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени МПО "Первая Образцовая типография имени А.А. Ждановам Союзполиграфпрома при Госкомиздате СССР. 113054, Москва, Валовая, 28
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ»
Энергоатомиздат готовит к изданию в 1989 году в серии ''Библиотека электромонтера** следующие книги:
Бантер И.И., Богданова Н.А. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нуищ тепловых электростанций. —3-е изд., перераб. и доп. — 7,5 л.: 35 к.
Будаев М.И. Высокочастотные защиты линий 110—220 кВ.— 6,5 л.: 35 к.
Голанцов Е.Б., Молчанов В .В. Дифференциальные защиты трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). — 6,5 л.: 35 к.
Гордон С .В. Мо» профессия — электролинейщик. — 7 л.: 35 к.
Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи. — 7 л.: 35 к.
Овчинников В.В. Реле РНТ в схемах дифференциальных защит. —3-е изд., перераб. и доп. — 6 ”.： 30 к.
Рыжавский Г .Я. Измерения при наладке ВЧ каналов связи по линиям высокого напряжения. — 7,5 л.: 35 к.
Шабад М.А. Защита трансформаторов 10 кВ. — 7,5 л.: 35 к.
С аннотациями на эти книги Вы можете ознакомиться в тематическом плане выпуска литературы Энергоатомиздата на 1989 год, который имеется во всех книжных магазинах, распространяющих научно-техническую литературу, а также в технических библиотеках.
Предварительные заказы на эти книги принимают все магазины научно-технической литературы с 15 апреля по 31 октября 1988 года.
30 к.
с”，上 & 1еппфшп^х навесишь
Mimeb^m uf^M нс
qqm0qqq & Ue fn/n/才 *cd；，u