Мастерская по наладке электроприводов
Методика и пример расчета
Методика и пример расчета тиристорного привода: Статические расчеты тиристорного привода включают: расчет силовой части привода (определение параметров и типовой мощности силового трансформатора, выбор типа вентилей, расчет индуктивности уравнительных реакторов), определение расчетных параметров якорной цепи двигателя, выбор коэффициента усиления системы автоматического регулирования и коэффициента усиления промежуточного усилителя.

Для ряда узлов схемы (блок питания и др.) методы расчета общеизвестны и здесь не приводятся. Динамические расчеты тиристорного привода включают: выбор параметров корректирующего звена и его элементов и построение переходных процессов при возмущениях по управляющему воздействию и по нагрузке.

При отсутствии требований к поддержанию номинальной скорости вращения электропривода при снижении напряжения в сети (в приводах специального исполнения, предназначенных для работы в сетях, где напряжение стабильно, или в том случае, когда номинальная скорость вращения привода используется лишь для вспомогательных операций) коэффициент kc следует принимать равным 1,05 или даже 1, так как при этом существенно улучшается к. п. д. и особенно коэффициент мощности и снижается типовая мощность, а следовательно, и габариты силового трансформатора.

Численное значение коэффициента ka для нереверсивных схем принимается равным единице, поскольку в этом случае нет необходимости в введении запаса по углу зажигания. Для реверсивных приводов, выполненных по схеме с согласованным управлением, необходимо иметь определенный запас по минимальному углу опережения инверторной группы, больший угла коммутации, и по времени восстановления вентиля, что вызывает необходимость в ограничении минимального значения угла зажигания выпрямительной группы.

Необходимое значение коэффициента £а в этом случае может быть найдено, если вычислить угол коммутации по параметрам схемы (углом восстановления для тиристоров можно пренебречь, поскольку время восстановления этих приборов ничтожно мало). Однако, поскольку обычно точные значения параметров схемы до проведения полных конструктивных расчетов анодного трансформатора неизвестны, целесообразно с некоторым запасом принять величину коэффициента &а =1, 2, что, как показывает практика, достаточно при любых реально возможных параметрах силового трансформатора.

Построение естественных статических характеристик. В случае работы мостовой трехфазной схемы с малыми нагрузками или для нереверсивного привода, выполненного по трехфазной схеме с нулевым выводом (отсутствие подобного исполнения в выбранном ряде типоразмеров не исключает возможности его применения), естественные статические характеристики будут включать в себя зону прерывистых и непрерывных токов.

Поэтому этот вариант схемы нашел ограниченное применение, главным образом в приводах с небольшим диапазоном регулирования. Исходя из вышеизложенного: для нереверсивного привода принята трехфазная мостовая схема, как обеспечивающая малую зону прерывистых токов и позволяющая применить более дешевые вентили низкого класса; для реверсивного исполнения с диапазоном регулирования до 300 принята трехфазная схема с нулевым выводом,

Поскольку в реверсивной схеме зона прерывистых токов практически отсутствует и применение трехфазной схемы с нулевым выводом дает возможность упростить преобразователь и унифицировать размеры с первым исполнением; для третьего исполнения (реверсивный привод с диапазоном регулирования до 2 000) вследствие необходимости обеспечения высоких динамических показателей принята трехфазная мостовая схема, позволяющая существенно снизить индуктивность уравнительных реакторов и несколько повысить быстродействие привода.

Расчет проводится для обеих зон. Для реверсивных схем, выполненных по схеме с совместным управлением, зона прерывистых токов весьма мала и определяется лишь необходимостью иметь некоторый запас на разброс углов управления. Поскольку при принятой системе управления, обеспечивающей достаточно высокую точность и стабильность углов управления, этот запас может быть небольшим (порядка 5°), можно считать, что ток везде непрерывен.

Для нереверсивного привода, выполненного по трехфазной мостовой схеме, зона прерывистых токов также обычно достаточно мала, и если нагрузка на валу электродвигателя не снижается менее (0,2 -f- 0,3) Мя, то и в этом случае следует применять выражение. Если нагрузка снижается до значений, меньших граничного, то следует построить статическую характеристику в обеих зонах и для наихудшего случая, соответствующего углу управления а = 90°, определить относительный перепад скорости.

Для приводов с диапазоном регулирования до 300 величина статизма замкнутой системы принимается с учетом требований к механизмам подачи с некоторым запасом на неизбежны технологический разброс параметров элементов и узлов схемы равной 0,03 0,05. Для приводов сверх широкого диапазона регулирования (до 2 000) величина статизма принимается несколько большей, порядка 0,06 0,1, поскольку при малых величинах статизма требуются слишком большие значения коэффициента усиления системы.

Система управления тиристорами должна обеспечивать выполнение ряда требований, определяемых с одной стороны характеристиками тиристоров (УПВКЛ-50), а с другой системой авторегулирования электропривода. Мощность (ток и напряжение) выходного импульса должна быть достаточна для надежного управления любым тиристором, учитывая разброс его характеристик. Для УПВКЛ-50 требуется импульс с амплитудой напряжения до 10 в при токе нагрузки 500 ма.

Для обеспечения малого разброса углов отпирания тиристоров при изменении их параметров крутизна фронта импульса должна быть не менее 200 в/мсек, что примерно соответствует длительности протекания импульса в 1 эл. град. Диапазон изменения фазового сдвига выходного импульса должен быть достаточным для обеспечения максимального диапазона регулирования скорости двигателя Д = 2 000 в выпрямительном и инверторном режимах.

Теоретически диапазон изменения фазового сдвига в реверсивном приводе составляет 180°, практически же обычно достаточно сдвигать управляющий импульс в пределах 150°. Для надежного зажигания тиристоров в цепях со значительной индуктивностью (что имеет место в реверсивных электроприводах с уравнительными реакторами), а также при включении последовательно с якорем двигателя сглаживающих дросселей ширина управляющего импульса должна быть не менее 10°, чтобы за время генерирования импульса ток в якорной цепи успел возрасти до величины тока удержания.

Максимальная длительность импульса ограничена мощностью системы управления и допустимой мощностью рассеяния промежутка управляющий электрод катод тиристора. Специфическим требованием к системе управления, предназначенной для работы с преобразователем, выполненным по трехфазной мостовой схеме, является требование иметь на выходе либо импульсы шириной более 60°, либо два импульса, сдвинутые на 60°.

Входная мощность блока управления должна превышать 50 мет, что связано с величиной выходной мощности промежуточного транзисторного усилителя. Кроме того, максимальное значение управляющего постоянного напряжения ограничено допустимой величиной напряжения питания транзисторов источника регулируемого постоянного напряжения (желательно не более 24 в).

Система должна быть безынерционна и должна обеспечивать по крайней мере при сравнительно малых сигналах на входе, арккосинусоидальную зависимость фазового сдвига выходного импульса от величины управляющего сигнала. Имеется также ряд дополнительных требований, а именно: сохранение работоспособности в определенном диапазоне температур окружающей среды, малые габариты, невысокая стоимость, простота наладки, технологичность изготовления и др.

Всем этим требованиям так же, как и требованию безынерционное и арккосинусоидальной зависимости, в большей части диапазона изменения углов зажигания удовлетворяет полупроводниковая система управления тиристорами, выполненная по вертикальному принципу.

Блок управления состоит из фазосдвигающего устройства с формирователем (транзистор ПТХ), усилителя (транзистор ПТ2) и генератора импульсов, выполненного по схеме ждущего блокинг-генератора (составной транзистор ПТ3 и ПТА). Фазосдвигающее устройство, как отмечалось выше, работает по принципу вертикального управления. На вход системы управления подаются два напряжения: напряжение пилообразной формы и управляющее напряжение постоянного тока, изменяющееся по величине и полярности.


Спонсор публикации:
©2009-2012 - Права защищены
Укажите ссылку на источник при копировании информации