Електропривод з тиристорним керуванням
3.5. Електропривод із тиристорним керуванням. Як зазначалося, у
електроприводи гідротехнічних споруд стали знаходити застосування напівпровідникові силові та оперативні елементи та пристрої. Так, наприклад, для керування асинхронними двигунами та регулювання їх частоти обертання в приводах підйомно-опускних воріт (затворів) і двостулкових воріт використовуються тиристерні перетворювачі частоти (ТПЧ), тиристорні станції управління і регулювання (ТСУР) і пускорегулюючі безкон.
Принципова схема силової частини електроприводу з ПРБУ та векторна діаграма е.р.с. роботи системи наведені на (рисунку 31), а б.
Пускорегулюючий безконтактний пристрій складається з ревесного безконтактного пристрою складається з реверсного безконтактного комутатора БК, блоку динамічного гальмування БДТ, асинхронного вентильного каскаду АВК, що згладжують реакторів L і блоків управління та захисту (останні на схемі не показані). Безконтактний комутатор складається з чотирьох силових тиристорних блоків, кожен з яких входять по два зустрічно-паралельно включених тиристора. Два блоки комутатора служать для включення двигуна у прямому напрямку обертання, а два інших – у зворотному. Третя фаза двигуна включена в мережу безпосередньо (не комутується). Блок тиристорний динамічного гальмування працює спільно з одним плечем тиристорного блоку комутатора, яке забезпечує однополуперіодний випрямлений струм для динамічного гальмування. Блок динамічного гальмування складається з симетричного тиристора V1, що шунтує непрацюючу фазу двигуна, і робочого тиристора V2, що шунтує дві інші фази при напівперіоді, що не проводить.роботи комутатора в режимі гальмування
Асинхронно-вентильний каскад включає асинхронний двигун з фазним ротором М, випрямляч U, інвертор І, ведений мережею, і дросель, що згладжує L. Випрямляч зібраний з силових некерованих вентильних блоків за мостовою схемою, але з силових керованих (тиристорних) блок.
Принцип дії ПРБУ ґрунтується на роботі асинхронного вентильного каскаду зі ланкою постійного струму. Регулювання частоти обертання приводу забезпечується введенням додаткового е.д.с. ланцюг ротора. Як видно з векторної діаграми, під час роботи вентильного каскаду введення в ланцюг випрямленого струму ротора Ip зовнішньої електрорушійної сили Еі, спрямованої назустріч струму, змінює значення результуючої е.р.с. ротора Ер, а отже, струму та кута зсуву між струмом та е.д.с. Зовнішня електрорушійна сила, створювана інвертором, спрямована назустріч струму, і, отже, її вектор зрушений щодо основної е.р.с. ротора на кут (180 - f). Зовнішню е.р.с. можна змінити вибором кута випередження відкривання тиристорів інвертора, забезпечуючи зміну результуючої е.р.с. струму ротора та кута зсуву між ними. Зміна струму ротора викликає зміну моменту, що обертає електродвигуна, а при постійному моменті опору і зміна частоти обертання двигуна.
При замкнутій системі регулювання у разі негативного зворотного зв'язку по частоті обертання, керуючи кутом випередження відкривання тиристорів, у такій схемі забезпечується підтримкою постійної частоти обертання за зміни моменту опору на валу. Механічні характеристики в робочому діапазоні навантаження при цьому виявляються такими, як і в системі Г-Д. Діапазон регулювання досягає 20:1 та вище. Перший досвід застосування ПРБУ у приводахпідйомно-опускних воріт (затворів) і двостулкових воріт показав, що такі системи мають хорошу регулювальну здатність і високу надійність і економічність, проте мають складну систему управління.
4. БЕЗКОНТАКТНІ АПАРАТИ І СТАНЦІЇ УПРАВЛІННЯ.
Комутаційні контактні апарати мають низьку надійність і стримують розвиток автоматизованих електроприводів. У сучасних системах широко застосовуються безконтактні силові та оперативні пристрої, що не розривають електричних ланцюгів, а замикають і відпирають їх. Як елементну базу таких пристроїв використовують керовані вентилі (тріоди та тиристори), магнітні підсилювачі, безконтактні сельсини, безконтактні ємнісні та індуктивні датчики.
Принцип дії більшості з них заснований на зміну електричного струму опору, що включається в ланцюг, значення якого при певних умовах може змінюватися практично від нуля ( відкритий стан ) до нескінченності ( закритий стан ).
Механізм роботи керованого вінтеля в п. 14 на прикладі тиристора з вихідним параметром у вигляді напруги, що змінюється, підводиться до двигуна і наявного в крайніх умовах відкритий і закритий стан.
Безконтактні апарати управління довговічні через відсутність механічних контактів, мають високу швидкодію, нечутливі до змін характеристик навколишнього середовища, мають низькі масогабаритні показники та експлуатаційні витрати.
Безконтактні пристрої є найдосконалішими апаратами для побудови функціональної частини схем автоматичного керування електроприводами. При розробці створення складних схем управління електроприводів, таких як приводи основних механізмів шлюзів та суден технічного флоту,безконтактні пристрої передбачають як контактні комутаційні апарати, здатні виконувати окремі операції в певній (логічній) послідовності. Тому їх називають логічними елементами.
Безконтактні логічні елементи, як правило, будуються на транзисторних, діодних та магнітних елементах у вигляді прямокутних таблеток з кількома входами та виходами та схемами, що дозволяють реалізувати окремі логічні функції.
Вихідні сигнали на логічні елементи можуть подаватися від безконтактних та контактних датчиків та командоапаратів.
Схеми на безконтактних логічних елементах можуть здійснювати всі електричні блокування та захисту.
Проте слід враховувати, що схеми на безконтактних логічних елементах, маючи високу вартість, забезпечують лише заздалегідь заданий алгоритм управління та його неможливо просто переналагодити інші алгоритми. Тому разом із схемами, виконаними на окремих логічних елементах в автоматизованих електроприводах, починають знаходити застосування уніфіковані логічні системи управління. Прикладами таких систем є уніфікована система управління промисловими механізмами (УМП-2) та уніфікована безконтактна логічна система управління механізмами шлюзів (УБЛСУ). Ці системи є універсальними пристроями, призначеними для вирішення логічних завдань при автоматизації.
електроприводів. Вони виконують логічні операції за заданим алгоритмом і дозволяють порівняно простими засобами змінювати програми управління.
У блоках апарати монтуються на рамі рейкової конструкції або на ізоляційній плиті. Панель керування складається на загальній рамі з кількох блоків.
У станціях по можливостіпередбачаються запасні, не невикористані у схемі допоміжні контакти апаратів, котрий іноді цілі апарати у розвиток схем, блокувань і сигналізації.
Станція управління для складних систем електроприводів поєднують у щити відкритого типу у вигляді панелей або закритого типу у вигляді шаф. Відкриті щити встановлюють у машинних відділеннях чи приміщеннях управління, а шафи – біля виробничих механізмів.
Розрізняють станції загальнопромислового типу та спеціалізовані. До загальнопромислових відносять станції, що мають стандартні схеми управління двигунами постійного струму, що здійснюють їх пуск, реверсування та гальмування. Спеціалізовані являють собою станції управління електроприводами конкретних механізмів різних галузей промисловості (металургійної, хімічної, текстильної та ін.).