3.5. Электропривод с тиристорным управлением. Как отмечалось, в
электроприводах гидротехнических сооружений стали находить применение полупроводниковые силовые и оперативные элементы и устройства. Так, например, для управления асинхронными двигателями и регулирования их частоты вращения в приводах опдъемно-опускных ворот ( затворов ) и двустворчатых ворот используются тиристерные преобразователи частоты ( ТПЧ ), тиристорные станции управления и регулирования ( ТСУР ) и пускорегулирующие безконтактные устройства ( ПРБУ ).
Принципиальная схема силовой части электропривода с ПРБУ и векторная диаграмма э.д.с. работы системы приведены на (рисунке 31), а и б.
Пускорегулирующее бесконтактное устройство состоит из ревесного бесконтактное устройство состоит из реверсного безконтактного коммутатора БК, блока динамического торможения БДТ, асинхронного вентельного каскада АВК, сглаживающих реакторов L и блоков управления и защиты ( последние на схеме не показаны ). Безконтактный коммутатор состоит из четырех силовых тиристорных блоков, в каждый из которых входят по два встречно-параллельно включенных тиристора. Два блока коммутатора служат для включения двигателя в прямом направлении вращения, а два других - в обратном. Третья фаза двигателя включенна в сеть напрямую ( не коммутируется ). Блок динамического торможения тиристорный работает совместно с одним плечем тиристорного блока коммутатора, которое обеспечивает однополупериодный выпрямленный ток для динамического торможения. Блок динамического торможения состоит из симметричного тиристора V1, шунтирующего неработающую фазу двигателя, и рабочего тиристора V2, шунтирующего две другие фазы при непроводящем полупериоде работы коммутатора в режиме торможения.
Асинхронно-вентильный каскад включает асинхронный двигатель с фазным ротором М, выпрямитель U, инвертор И, ведомый сетью, и сглаживающий дроссель L. Выпрямитель собран из силовых неуправляемых вентильных блоков по мостовой схеме, но из силовых управляемых ( тиристорных ) блоков.
Принцип действия ПРБУ основан на работе асинхронного вентильного каскада со звеном постоянного тока. Регулирование частоты вращения привода здесь обеспечивается введением добавочного э.д.с. в цепь ротора. Как видно из векторной диаграммы, при работе вентильного каскада введение в цепь выпрямленного тока ротора Ip внешней электродвижущей силы Еи, направленной навстречу току, меняет значение результирующей э.д.с. ротора Ер, а следовательно, тока и угла сдвига между током и э.д.с. Внешняя электродвижущая сила, создаваемая инвертором, направленная навстречу току, и, следовательно, ее вектор сдвинут относительно основной э.д.с. ротора на угол ( 180 - f ). Внешнюю э.д.с. возможно изменить выбором угла опережения открывания тиристоров инвертора, обеспечивая изменение результирующей э.д.с. тока ротора и угла сдвига между ними. Изменение тока ротора вызовет изменение вращающего момента электродвигателя, а при постоянном моменте сопротивления и изменение частоты вращения двигателя.
При замкнутой системе регулирования в случае отрицательной обратной связи по частоте вращения, управляя углом опережения открывания тиристоров, в такой схеме обеспечивается поддержанием постоянной частоты вращения при изменении момента сопротивления на валу. Механические характеристики в рабочем диапазоне нагрузки при этом оказываются такими же, как и в системе Г-Д. Диапазон регулирования достигает 20:1 и выше. Первый опыт применения ПРБУ в приводах подъемно-опускных ворот ( затворов ) и двустворчатых ворот показал, что такие системы обладают хорошей регулирующей способностью и высокой надежностью и экономичностью, однако имеют сложную систему управления.
4. БЕСКОНТАКТНЫЕ АППАРАТЫ И СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ.
Коммутационные контактные аппараты имеют низкую надежность и сдерживают дальнейшее развитие автоматизированных электроприводов. В современных системах широко применяются бесконтактные силовые и оперативные устройства, не разрывающие электрических цепей, а запирающие и отпирающие их. В качестве элементной базы таких устройств используют управляемые вентили ( триоды и тиристоры ), магнитные усилители, бесконтактные сельсины, бесконтактные емкостные и индуктивные датчики.
Принцип действия большинства из них основан на изменение включаемого в цепь электрического тока сопротивления, значение которого при опредиленных условиях может изменяться практически от нуля ( открытое состояние ) до бесконечности ( закрытое состояние ).
Механизм работы управляемого вентеля в п. 14 на примере тиристора с выходным параметром в виде изменяющегося напряжения, подводимого к двигателю и имеющегося в крайних условиях открытое и закрытое состояние.
Бесконтактные аппараты управления долговечны из - за отсутствия механических контактов, обладают высоким быстродействием, нечуствительны к изменениям характеристик окружающей среды, имеют низки массогабаритные показатели и эксплутационные затраты.
Бесконтактные устройства являются наиболее совершенными аппаратами для построения функциональной части схем автоматического управления электроприводами. При разработке создании сложных схем управления электроприводов, таких как приводы основных механизмов шлюзов и судов технического флота, бесконтактные устройства предусматривают в качестве контактных коммутационных аппаратов, способных выполнять отдельные операции в определенной ( логической ) последовательности. Поэтому их называют логическими элементами.
Бесконтактные логические элементы, как правило, строятся на транзисторных, диодных и магнитных элементах в виде прямоугольных таблеток с несколькими входами и выходами и схемами, позволяющими реализовать отдельные логические функции.
Выходные сигналы на логические элементы могут подаваться от бесконтактных и контактных датчиков и командоаппаратов.
Схемы на бесконтактных логических элементах могут осуществлять все электрические блокировки и защиты.
Однако следует учитывать, что схемы на бесконтактных логических элементах, имея высокую стоимость, обеспечивают только один заранее заданный алгоритм управления и их невозможно просто переналадить на други алгоритмы. Поэтому наряду со схемами, выполненными на отдельных логических элементах в автоматизированных электроприводах, начинают находить применение унифицированные логические системы управления. Примерами таких систем являются унифицированная система управления промышленными механизмами ( УМП - 2 ) и унифицированная бесконтактная логическая система управления механизмами шлюзов ( УБЛСУ ). Эти системы представляют собой универсальные устройства, предназначенные для решения логических задач при автоматизации
электроприводов. Они выполняют логические операции по заданному алгоритму и позволяют сравнительно простыми средствами менять программы управления.
Для унификации устройств управления двигателями постоянного и переменного тока электромеханической промышленностью разработаны и выпускаются станции управления. Они представляют собой объединенные общей конструкцией комплексные устройства, содержание электрические коммутационные и защитные аппараты, соединенные по требуемой электрической схеме и предназначенные для дистанционного автоматического управления электроприводами. Станции управления выполняют в виде блоков и панелей управления.
В блоках аппараты монтируются на раме реечной конструкции или на одной изоляционной плите. Панель управления составляется на общей раме из нескольких блоков.
В станциях по возможности предусматриваются запасные, не неиспользованные в схеме вспомогательные контакты аппаратов, а иногда и целые аппараты для развития схем, блокировок и сигнализации.
Станция управления для сложных систем электроприводов объединяют в щиты открытого типа в виде панелей или закрытого типа в виде шкафов. Открытые щиты устанавливают в машинных отделениях или помещениях управления, а шкафы - около производственных механизмов.
Различают станции общепромышленного типа и специализированные. К общепромышленным относят станции, имеющие стандартные схемы управления двигателями постоянного тока, осуществляющие их пуск, реверсирование и торможение. Специализированные представляют собой станции управления электроприводами конкретных механизмов различных отрослей промышленности ( металургической, химической, текстильной и др. ).
0 комментариев