Учебная работа. Разработка и монтаж лабораторного стенда на основе преобразователя ЭТ6

Учебная работа. Разработка и монтаж лабораторного стенда на основе преобразователя ЭТ6

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего проф образования

Кузбасский муниципальный институт

Кафедра электропривода и автоматизации

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломной работе

Тема работы:

Разработка и установка лабораторного щита на базе преобразователя

ЭТ6

Создатель проекта: студент группы ЭА-022

Бурзянцев А.В.

Проверил: к.т.н, доцент кафедры ЭПА

Сидельцев С.В.

Кемерово 2007

Содержание

Введение

1. Описание электропривода

1.1 Главные технические данные и условия работы

1.2 Система электропривода

2. Устройство и механизм работы

2.1 Структурная схема электропривода

2.2 Принцип работы электропривода

3. Состав тиристорного преобразователя и принцип работы его составных частей [2]

3.1 Силовая схема

3.2 Схема формирования управляющих импульсов

3.3 Регулятор скорости

3.4 Регулятор тока с датчиком тока и схемой ограничения производной

напряжения на выходе регулятора

3.5. Схема ограничения малого угла управления

3.5 Схема ограничения малого угла управления

3.6 Схема ограничения тока якоря

3.7 Схема защиты

Приложение 1

Приложение 2

Введение

много внимания уделялось поиску способностей подмены электромашинных преобразователей статическими вентильными преобразователями. В свое время получила некое распространение система управляемый ртутный выпрямитель — движок (УРВ-Д). Но индивидуальности ртутных вентилей не дозволили данной для нас системе удачно соперничать с системой Г-Д. Эта задачка получила успешное решение лишь опосля сотворения полупроводниковых кремниевых вентилей и совершенных систем импульсно-фазового (СИФУ) управления на базе микроэлектроники, которые дозволили создать тиристорные преобразователи с высочайшими техническими показателями [1].

Лабораторный щит собран на базе серийно выпускаемого унифицированного электропривода серии ЭТ6 и представляет собой автоматический электропривод неизменного тока. Щит служит для исследования и исследования характеристик работы электропривода и снятия осциллограмм контрольных точек и показаний устройств. Он предназначен для регулирования и стабилизации частоты вращения электропривода неизменного тока в спектре 1:10000.

1. Описание электропривода

1.1 Главные технические данные и условия работы

Электропривод предназначен для работы в закрытых отапливаемых помещениях при последующих критериях:

· высота над уровнем моря не наиболее 1000 м;

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

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

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, брутальных газов и паров в концентрациях, разрушающих сплавы и изоляцию. Содержание масел, пыли — в границах санитарных норм.

Главные технические характеристики электропривода указаны в табл. 1.

Таблица 1

Наименование параметра

Ед. измерения

Требования техническихусловий

Напряжение сети

В

380 (+10-15) %

Частота сети

Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)

50±1

Мощность электродвигателя

кВт

0,611,3

Наибольший спектр регулирования частоты вращения электродвигателя

10000

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

1.2 Система электропривода

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

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

Преобразователь имеет блочную систему, обеспечивающую оперативную подмену блоков и возможность ремонта либо подмены отдельных частей.

Наружный вид преобразователя приведен на рис. 1.

В электроприводе использованы электроизоляционные материалы класса нагревостойкости не ниже В.

Рис.1. Преобразователь тиристорный

2. Устройство и принцип работы

2.1 Структурная схема электропривода

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

Структурная схема электропривода приведена на рис. 2.1, где:

РС — регулятор скорости;

РТ — регулятор тока;

Uто=f(n) — узел зависимости токоограничения;

ТП — тиристорный преобразователь;

ДТ — датчик тока;

ДС — датчик скорости;

Rэ — эквивалентное сопротивление якорной цепи;

Тя — электромагнитная неизменная времени;

Тм — электромеханическая неизменная времени;

К — конструктивный коэффициент;

Uз — задающее напряжение;

Uогр=f(Uc) — узел ограничения малого угла управления;

Uдс — напряжение датчика скорости;

ДU1 — разность (Uз-Uдс);

Uрс — напряжение на выходе регулятора скорости;

Uто — напряжение узла токоограничения;

Uдт — напряжение на выходе датчика тока;

ДU2 — разность (Uрс-Uдт);

Uрт — напряжение на выходе регулятора тока;

Uя — напряжение на якоре мотора;

Iя — ток якоря мотора;

n — частота вращения электродвигателя;

М — движок;

Принципная электронная схема приведена в Приложении 1.

2.2 Принцип работы электропривода

Электропривод состоит из 2-ух замкнутых контуров подчиненного регулирования: контура тока (РТ) и контура скорости (РС).

Работа электропривода осуществляется последующим образом:

Рис. 2.1 Структурная схема электропривода

При наличии рассогласования (ДU1) на входе регулятора скорости (РС), на его выходе формируется сигнал, пропорциональный этому рассогласованию, который, сравниваясь с текущим значением тока якоря, поступает на вход регулятора тока РТ. Регулятор тока увеличивает эту разность и подает управляющее напряжение на схему формирования управляющих импульсов (СИФУ), функция которой заключается в формировании и распределении импульсов управления силовыми тиристорами. По мере уменьшения рассогласования (под действием отрицательной оборотной связи по частоте вращения) происходит стабилизация часты вращения мотора на уровне, пропорциональном напряжению задания (Uз). Коэффициент усиления системы регулирования обеспечивает нужный спектр регулирования и достаточную точность поддержания частоты вращения при разных возмущающих действиях.

Ограничение тока якоря мотора осуществляется методом ограничения напряжения выхода регулятора скорости.

Предвидено зависимое ограничение тока в функции частоты вращения.

тиристорный преобразователь автоматический электропривод

3. Состав тиристорного преобразователя и принцип работы его составных частей [2]

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

силовой схемы;

схемы формирования управляющих импульсов;

схемы усилителя — регулятора скорости;

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

схемы ограничения малого угла управления;

схемы ограничения тока якоря;

схемы защиты;

источника питания;

схемы доп усилителя.

3.1 Силовая схема

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

согласующего трансформатора типа ТСТ (Тр13);

управляемого выпрямителя;

токоограничивающих реакторов РТ (Др1, Др2).

Трансформатор трехфазный ТСТ имеет две силовые обмотки и обмотку для питания цепей управления. Первичная обмотка соединена в треугольник, вторичная — шестифазную звезду с нулевым выводом, 3-я обмотка — в звезду.

3.2 Схема формирования управляющих импульсов

Схема формирования управляющих импульсов (СИФУ) производит формирование и распределение управляющих импульсов на тиристоры силовой схемы и состоит их 6 схожих каналов управления. Схема СИФУ приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Схема формирования управляющих импульсов

Принцип работы схемы разглядим на примере работы канала фазы Al.

Отфильтрованное опорное напряжение синусоидальной формы снимается с конденсатора С101 и через резистор R103 подается на вход нуль-органа DA101. Нуль-орган выполнен на интегральном операционном усилителе с огромным коэффициентом усиления. Моменты времени переключения нуль-органа DА101 выделяются дифференцирующей цепочкой R105, С105, С106, производные напряжения усиливаются транзисторами VT101, VT102 и через импульсный трансформатор TV02 поступают на управление тиристоров анодной группы, а импульсы, усиленные транзистором VT103, через импульсный трансформатор TV01 поступают на управление тиристором катодной группы. Резисторы R13 и R14 служат для ограничения тока через первичные обмотки импульсных трансформаторов и являются общими для всех 6 каналов СИФУ. Ширина импульса 10-15 электронных градусов.

3.3 Регулятор скорости

Регулятор скорости (см. рис. 3.2.) представляет собой многокаскадный усилитель неизменного тока с цепями оборотной связи, собранный на 3-х микросхемах. 1-ый каскад состоит из 2-ух интегральных усилителей DА301, DА302. структура первого каскада и соответственный выбор входящих в его состав частей обеспечили термостабильность черт электропривода за счет компенсации термического дрейфа усилителя DA301 параллельно включенным усилителем DА302. 2-ой каскад, собранный на операционном усилителе DА303, служит для получения нужного коэффициента усиления усилителя — регулятора скopoсти.

Схема работает последующим образом. Сигнал задания снимается со средней точки делителя, собранного на резисторе RV, и подается на неинвертирующие входы DA301 и DA303, представляющие из себя суммирующий усилитель. На вход 90 подается сигнал от тахогенератора и при помощи резистора R302 осуществляется нормирование этого сигнала. На вход 91 подается сигнал задания. С выхода DA301 сигнал поступает на инвертирующий вход DA303, на неинвертирующем входе которого сигнал пропорциональный заданию. На выходе DA303 (точка 156) сигнал — напряжение, соответственное данной частоте вращения, поступает на вход регулятора тока, выполненного на ОУ DA601.

Рис. 3.2 Регулятор скорости.

Цепи подстроек и корректировки:

R323, R324 — резисторы смещения «нуля» усилителя;

R302, R307 — резисторы подстройки наибольшей скорости;

R319, R320, C315, С316, С317 — элементы корректировки высокоскоростного контура, которые подбираются в процессе наладки.

3.4 Регулятор тока с датчиком тока и схемой ограничения производной напряжения на выходе регулятора

Регулятор тока (рис. 3.3) выполнен на операционном усилителе DА601 и представляет собой пропорционально интегральный регулятор. Датчик тока предназначен для передачи на вход регулятора тока сигнала оборотной связи, пpoпopциoнaльнoго тoку якоря мотора.

Схема работает последующим образом. Сигнал с выхода РС, пропорциональный рассогласованию (UЗ-Uдс), поступает на R602 и через R603 подается на инвертирующий вход DA601. На неинвертирующий вход поступает сигнал, соответственный минимальному углу управления (точка 155). На DA601 происходит сопоставление этих сигналов и при превышении сигнала, подаваемого на 155 вход (неинвертирующий вход DA601) на выходе DA601 возникает сигнал отрицательной полярности, пропорциональный разности сигналов от РС и оборотной связи по току, подаваемый в схему формирования управляющих импульсов.

Сигнал, соответственный току якоря, снимается с шунта. Этот сигнал поступает на DА501, где делается выделение и усиление модуля напряжения, пропорционального току якоря. Это напряжение подается на делитель, собранный на R601, R602 и R603, и сравнивается с сигналом от РС. Балансировка датчика тока делается резистором R506. Схема ограничения производной (СОП) заходит в контур регулирования тока якоря и производит ограничение большего значения производной напряжения на выходе РТ с целью исключения динамического уравнительного тока. СОП состоит из дифференцирующей цепочки R705 — С704, операционного усилителя DА701, стабилитрона VD701, делителя R701, R702.

Схема работает последующим образом. Выходной сигнал на выходе регулятора тока дифференцируется при величине выходного напряжения DА701, большей, чем напряжение пробоя стабилитрона VD701, поступает на неинвертирующий вход усилителя РТ DА601, осуществляя ограничение производной выходного сигнала РТ на данном уровне.

3.5 Схема ограничения малого угла управления

Схема ограничения малого угла управления (рис. 3.4) создана для исключения превышения напряжения на выходе РТ амплитудой опорного напряжения питающей сети.

Рис. 3.3 Регулятор тока и схема ограничения производной напряжения на выходе регулятора.

Схема работает последующим образом: опорные синусоидальные напряжения всех 6 фаз с точки 17 подаются на выпрямительный мост VD403…VD414. Резисторы R411 и R415 служат для регулирования уровня ограничения (уставки напряжения ограничения). Напряжения с движков потенциометров R411, R415 поступают на неинвертирующие входы операционных усилителей DА401, DА402, на инвертирующие входы которых поступает через делители R408, R406 и резисторы R405, R407 выходное напряжение регулятора тока. выходные напряжения DA401, DA402 через диоды VD401, VD402 и резисторы R401, R402 поступают на неинвертирующий вход операционного усилителя DA601 (регулятора тока).

Таковым образом, усилители DA401, DА402 образуют контуры отрицательной оборотной связи усилителя — регулятора тока, которые врубаются при достижении напряжения на выходе делителей R408, R406 величины напряжения уставки ограничения и предупреждают предстоящий рост напряжения на выходе РТ. В динамических режимах и при изменении напряжения питающей сети величина напряжения уставки изменяется пропорционально изменению величины опорных напряжений и тем обеспечивает исключение превышения напряжения управления (регулятора тока) уровня опорных напряжении.

Рис. 3.4 Схема ограничения малого угла управления

3.6 Схема ограничения тока якоря

Схема ограничения тока якоря (см. рис. 3.5) обеспечивает, зависимо от опции, ограничение тока якоря на данном уровне и зависимое ограничение тока в функции частоты вращения.

Рис. 3.5 Схема ограничения тока якоря

Механизм работы токоограничения основан на ограничении выходного напряжения регулятора тока, которое пропорционально частоте вращения якоря мотора. При работе токоограничения в режиме, независящем от частоты вращения якоря, выводится нуль-резистор R305. Величина уставки задается резистором R213. Схема работает последующим образом.

Напряжение тахогенератора через делители R304, R305 подается на схему выделения модуля, выполненную на микросхеме DА201, с выхода которой снимается сигнал положительной полярности, пропорциональный напряжению тахогенератора. Этот сигнал подается на вход узла аппроксимации, выполненного на элементах R207, R210, R208, R209, R211, VD203. Точка перегиба определяется величиной напряжения подпора диодика VD203 и регулируется зависимо от типа используемого электродвигателя резистором R208.

В итоге суммирования напряжения усилителя DА201, напряжений узла аппроксимации и смещения усилителя DА202 на выходе формируется напряжение подпора диодика VD205 данной величины. Величина смещения описывает наибольший ток уставки и регулируется резистором R213. Для ограничения сигнала регулятора скорости иной полярности напряжение подпора диодика VD206 формируется инвертором DА203, присоединенным к выходу DА202. Диодик VD204 ограничивает величину отрицательного напряжения на выходе DА202.

3.7 Схема защиты

Схема защиты (см. рис. 3.6) создана для воплощения защиты электропривода от неверного чередования фаз питающей сети, обрыва хоть какой из фаз, от исчезновения стабилизированного питания хоть какой полярности, от перегрева электродвигателей типа ПБВ.

Схема состоит из фазосдвигающего конденсатора С909, транзисторных ключей VТ905, VТ906, схемы совпадений нa VD910, VD911, VT907, R925, R926, интегрирующего конденсатора С911, транзистора VT908, реле К1, К2, индикатора VD914, сигнализирующего о наличии управляющих импульсов на тиристорах, а как следует, и наличии напряжения на выходе тиристорного преобразователя, небезопасного для обслуживающего персонала, и терморезистора, встроенного в движок.

В начальном состоянии транзистор VT907 заперт и цепь приготовлена для включения реле К1, К2. При нажатии клавиши SВC «Запуск» врубается реле, зажигается индикатор состояния привода, размыкается цепь оборотной связи регуляторов и подаются управляющие импульсы на тиристоры силовой схемы — происходит пуск электропривода. В случае неисправности в стабилизаторе напряжения либо при неверном подключении к питающей сети не подается управляющий сигнал транзистору VT908 и не врубаются реле Kl, К2.

Рис. 3.6 Схема защиты

Перечень литературы

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

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

приложение 1

Схема электронная принципная

Приложение 2

]]>