§ 6.5. Тиристорные электроприводы гпм

Основные сведения

По мере развития морского судоходства увеличивалось водоизмещение судов и

одновременно совершенствовались системы управления судовыми грузоподъёмными механизмами.

До 60-х годов ХХ века на судах применялись контроллерные системы управления

для управления ГПМ мощностью до 30…40 кВт

С 60-х годов ХХ века на судах стали применяться контакторные системы управле

ния для ГПМ мощностью до 60…70 кВт и системы генератор-двигатель ( Г-Д ) мощно-

стью свыше 70…80 кВт.

Использовавшиеся ЭП постоянного и переменного тока с контакторным управле-

нием имели недостаточную плавность регулирования, которая определялась числом сту-

пеней пускорегулировочных резисторов.

Плавность можно повысить, увеличивая число ступеней упомянутых резисторов

или число обмоток на статоре полюсопереключаемых асинхронных двигателей, но при этом усложняется схема управления и уменьшается ее надежность. Поэтому на судах на постоянном токе число скоростей не превышало шести, на переменном токе - трех.

Системы Г – Д обеспечивали, по сравнению с контакторными, более плавное регу-

лирование, но имели увеличенные массу и габариты и низкий к.п.д. – не более 30..40%.

Эти недостатки объяснялись тем, что в состав систем Г – Д входили не менее 3-х электрических машин – приводной асинхронный двигатель, который вращал генератор, сам генератор и исполнительный двигатель, получавший электроэнергию от упомянутого генератора. Такая система была громоздкой и неэкономичной, а низкий к.п.д. объяснялся потерями мощности в каждой из 3-х электрических машин.

В 80-х годах ХХ века на смену контакторным системам управления и системам Г – Д пришли тиристорные электроприводы мощностью до нескольких сот кВт.

Вначале тиристорные электроприводы напоминали систему Г – Д, т.к. при помощи тиристорных управляемых выпрямителей переменное напряжение судовой сети выпрям-

лялось и далее подавалось непосредственно на исполнительный двигатель постоянного то

ка. Такие системы получили название «системы двойного рода тока», т.к.в них использо-

валось как переменное напряжение судовой сети, так и выпрямленное напряжение посто-

янного тока.

Таким образом, по сравнению с системой Г – Д, в системах двойного рода тока от-

сутствовали приводной асинхронный двигатель и генератор постоянного тока.

Однако наличие в системах двойного рода тока электрической машины постоянно-

го тока – исполнительного двигателя, снижало надежность привода в целом и усложняло

его обслуживание ( щеточный аппарат ).

С дальнейшим развитием полупроводниковой техники и появлением тиристорных преобразователей частоты двигатели постоянного тока были заменены надежными и про

стыми в обслуживании асинхронными двигателями.

Одно из основных достоинств ТПЧ является плавное регулирование скорости при-

вода, причем при этом сам асинхронный исполнительный двигатель только с одной обмо

ткой на статоре. Такие двигатели значительно проще по устройству, нежели многоскорост

ные полюсопереключаемые двигатели с несколькими ( до 3-х ) обмотками на статоре.

В качестве преобразователей частоты используются как преобразователи со звеном постоянного тока, так и преобразователи с непосредственной связью питающей сети и на

грузки ( в данном случае нагрузкой является обмотка статора ТАД ). Подробно схемы этих двух типов ТПЧ и их особенности объяснены выше.

В качестве примера рассмотрим тиристорный ЭП козлового крана, который уста-

новлен на судах типа, построенных в Финляндии.

Электропривод козлового крана

Во время грузовых операций судно при открытой рампе с помощью мощной бал-

ластной системы притапливается и груз на понтоне заводится в трюм.

Механизм подъема

Кран имеет 2 меха­низма подъема грузоподъемностью по 175 т и 8 механизмов пере

движения.

Для подъема грузов массой более 175 т предусмот­рена параллельная работа обоих грузоподъемных механизмов (сис­тема управления обеспечивает движение гаков в этом режиме с одинаковой скоростью при всех положениях контроллера).

Для привода грузоподъемного механизма применен 3-фазный АД с фазным рото-

ром мощностью 22 кВт и частотой вращения 1000 об/мин.

Вращение вала АД передается на канатный барабан через 2 редуктора, один из ко-

торых имеет переключатель скорости.

В положении рычажного переключателя «40 т» можно поднимать грузы массой до 40 т со скоростью 2 м/мин. В положении рычажного переключателя «175 т» можно подни-

мать грузы массой до 175 т со скоростью 0,5 м/мин.

Рис. 237. Функциональная схема электропривода механизма подъема крана

Регулирование угловой скорости АД осуществляется двумя способами:

1. измене­нием сопротивления цепи фазного ротора;

2. изменением механической на­грузки АД с помощью тормоза вихревых токов YB3 (рис. 237 ).

В первом случае скорость регулируется путем введения ( выведения ) регулировоч-

ных резисторов в цепь ( из цепи ) фазного ротора.

Второй принцип вытекает из приближенного уравнения рабочей части механиче-

ской характеристики АД

ω = ω₀ — кМ,

где ω – текущее значение скорости ( т.е. скорости в данный момент времени );

ω₀ - скорость идеального холостого хода ротора, или, что одно и то же, скорость вращения магнитного поля обмотки статора;

к – конструктивный коэффициент ( постоянная величина );

М – электромагнитный момент двигателя.

Из уравнения следует, что изменение механической нагрузки, а значит, и электро-

магнитного момента М асинхронного двигателя вызывает измене­ние его угловой скоро-

сти.

В данной схеме момент на валу АД изменяется при помощи тормоза вихревых то-

ков, который непосредственно подсоединен к валу АД.

Тормоз состоит из неподвижного статора, в котором расположены полюса, намаг-

ничиваемые постоянным током кату­шек, и вращающегося ротора, механически связанно-

го с ротором АД подъема.

При вращении ротора через его обод проходит магнитный поток полюсов статора и в ободе ротора индуцируются вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов и магнит-

ного потока полюсов создает на роторе тормозной момент, который передается на АД в виде дополнительной механической нагрузки.

Значение тормозного момента зависит от значения постоянного тока полюсов, кото

рый регулируется специальным тиристорным регулятором.

Питание тиристорного регулятора и управление им обеспечивается основной систе

мой управления (см. рис. 237).

Схема системы управления представлена в сокращенном виде: из нее исключены

различные конечные выключатели, блокировочные устройства, регулятор разницы уров-

ней гаков и др.

Чтобы уяснить принцип действия основной схемы, рассмотрим сначала работу ти

ристорного регулятора тормоза, упрощенная схема которого показана на рис. 238.

Функциональная схема регулятора тормоза вихревых токов

Рис. 238. Функциональная схема регулятора тормоза вихревых токов

Питание поступает от основной схемы с выводов 1…13 на одноименные выводы

входного блока тиристор­ного регулятора. Входной блок содержит:

1. источники тока БП1 и БП2;

2. входные цепи положений контроллера ( выводы 10…13 ), которые с помощью

трансформаторов TV2…TV5 и выпрямителей UZ1….UZ4 вырабатывают определенные сигналы, поступающие в блок управления (эти сигналы характеризуют заданную скорость АД);

3. входные цепи от ротора ( выводы 1…3 ), которые вырабатывают сигнал, пропор-

циональный напряжению ротора, зависящий от его скоро­сти, т.е. напряжение, снимаемое с выпрямителя UZ5, образует действительное значение скорости.

При этом напряжение, пропорциональное заданной скорости - положительно, а действительной скорости - отрицательно (по абсолютной величине оно превосходит поло-

жи­тельное значение).

Сигналы заданной и действительной скоростей, настроенные по­тенциометрами

RP1….RP4 и усиленные операционными усилителя­ми У1 и У2, поступают на операцион-

ный усилитель УЗ, который преобразует разность этих сигналов и выдает напряжение управле­ния, поступающее на сравнивающие устройства СУ2 и СУЗ блока синхронизации.

Разность напряжений действительного и заданного значений скорости усиливается

и инвертируется и усилителе У3, поэтому напряжение управления имеет положительное значение. На эти устройства поступают также сигналы от генераторов ГПН1 и ГПН2 пило

образного напряжения, которые сравнивают эти сиг­налы.

Вырабатываемое сравнивающими устройствами СУ2 и СУЗ напряжение усиливает

ся при помощи триггерного блока, состояще­го из генератора ГПИ прямоугольных импульсов и импульсных трансформаторов TV6 и TV7.

Поступающие от импульсных транс­форматоров сигналы на управляющие электро-

ды тиристоров VS1…VS4 обеспечивают их открытие в тот момент, когда напряжение управления на сравнивающих устройствах больше пилообразного напряжения.

Тормозной ток зависит от угла открытия тиристоров. Угол открытия определяется напряжением управления и имеет наименьшее значение при минимальном значении напря

жения.

При нулевом и первом положениях контроллера, когда все входные цепи сигнала

заданной скорости подключены, разностное напряжение будет наименьшим, поэтому че-

рез тормоз вихревых токов проходит полный ток.

Дополнительно при нулевом положении, контроллера от вы­прямителя UZ4 на базу

транзистора VT3 подается положительное смещение и он открыт. Тогда напряжение управ

ления, снимаемое с усилителя УЗ, оказывается равным нулю, что также обусловливает наиольший ток тормоза.

Во втором положении контроллера тормозной ток уменьшается (отключается вы-

прямитель UZ3), а при третьем положении из-за отключения выпрямителя UZ2 задающий сигнал уменьшается еще в большей степени, значение тока стано­вится равным нулю, что соответствует отключению тормоза.

Угол открытия тиристоров и соответственно ток тормоза также зависят от скорости

ротора. Когда скорость увеличивается, то ЭДС ротора становится меньше и уменьшаетcя отрицательное напряже­ние, снимаемое с усилителя У2, соответствующее действительно­му значению скорости.

При этом уменьшается положительное напря­жение на выходе усилителя У3 и ток тормоза снижается.

Когда скорость ротора уменьшается, напряжение управления растет и ток тормоза снижается.

Регулятором тормоза обеспечивается также ограничение скорос­ти механизма.

Елок ограничения скорости управляется реле KV3. которое размыкает свой контакт в цепи реле KV1 и отключает АД, когда скорость в соответствующем положении контроле

ра на 50% превышает синхронную.

При нулевом положении контроллера реле KV3 всегда включено. Это объясняется тем, что на базу транзистора VT1 подается от выпрямителя UZ4 положительное смещение и транзистор VT1 открыт. Его открытое состояние обеспечивает открытие диода VD1, бла

годаря чему положительное смещение на базу транзистора VT2 не подается и он закрыт.

В результате этого положительное смещение имеет транзистор VT4, через который поступает напряжение на катушку реле KV3.

Когда АД работает, то на базу транзистора VT1 положительное смещение не посту-

пает и он закрыт, но также в закрытом состоянии находится диод VDI, на катод которого подается положительный сигнал от вывода + 15 В.

Если в процессе работы скорость ротора превысит до­пустимое критическое значе-

ние, то отрицательное напряжение дей­ствительной скорости уменьшается по отношению к положитель­ному напряжению от блока БП2: на выходе устройства СУ1 образуется поло

жительный потенциал, благодаря чему диод VD2 закрывается.

В этом случае от вывода + 15 В поступает положи­тельный сигнал на базу транзи-

стора VT2, который открывается, снимая тем самым положительное смещение на базе транзистора VT4..

Транзистор VT4 закрывается, и катушка реле скорости KV3 не получает питание.

Схемой регулятора для избежания резкого торможения предус­матривается ограни

чение тока тормоза при переводе рукоятки контроллера из третьего во второе или первое положение.

Подоб­ное переключение характеризуется тем, что вращающийся по инер­ции ротор имеет наименьшую ЭДС и с усилителя У2 снимается наименьшее отрицательное напря

жение.

Это напряжение подается на вход устройства СУ1, которое вырабатывает сигнал, способ­ствующий закрытию усилителя У4. Благодаря этому напряжение управления увели

чиваемся, что приводит к уменьшению тока тормоза.

Работа механизма подъема

Рассмотрим действие системы управления ЭП механизма подъе­ма в целом (см.

рис. 237).

После включения выключателя QF1 срабатывает контактор КМ8, который подклю-

чает через тиристорный регулятор тормоз YB3.

Как было отмечено выше, тормоз получает полный ток, и благодаря этому происхо

дит срабатывание токового реле КА, при котором подготавливаются цепи питания контак

торов КМ1 и КМ2. Также согласно изложенному выше получает питание реле KV3, кото-

рое подключает реле KV1.

Когда рукоятка контроллера находится в первом положении «Подъем», включается контактор КМ4, полностью вводящий в цепь ротора резистор. Своим вспомогательным контактом он включает реверсивный контактор КМ1, главные контакты которого подклю

чают исполнительный двигатель М к сети.

Вспомогательными контактами КМ1 и КМ3, тормозные электромагниты YB1 и YB2 подключается контактор КМ3, тормозные электромагниты YB1 и YB2 двигателя получа-

ют питание, и расторможенный АД начинает вращаться.

Так как до срабатыва­ния контактора КМ1 тормоз YB3 получил питание, то исключа

ются резкие рывки груза, т. е. АД сразу начинает работать на «ползучей» характеристике первой ступени (рис. 239).

При переводе рукоятки контроллера во второе положение АД продолжает работать с полностью введенным в цепь ротора ре­зистором, но из-за размыкания контакта SA6 (см. рис. 146) отклю­чается выпрямитель UZ3 и на входе усилителя У1 будет уже меньшее зна

чение напряжения.

Ток возбуждения тормоза YB3 становится меньше, тормозной момент, создаваемый им, также уменьшается, в результате АД, увеличивая скорость, переходит на работу по «ползучей» характеристике 2С второй ступени (см. рис. 239).

Рис. 239. Механические характеристики электродвигателя механизма подъема

В третьем положении командоконтроллера включается реле ускорения KV2, кото-

рое вызывает срабатывание контактора КМ5, затем (через выдержку времени реле KTI) контактора КМ6 и (через выдержку времени реле КТ2) контактора КМ7.

Этими контакто­рами шунтируются ступени резистора в цепи ротора. Одновременно разомкнувшимися контактами SA5 отключается еще одна задаю­щая

цепь тиристорного регулятора и тиристоры запираются, снимая тем самым возбуждение с тормоза YB3. Шунтирование резистора в цепи ротора, а также отключение тормоза приво

дят к резкому увеличению скорости АД (см. рис. 239, характеристика ЗС).

На третьей ступени осуществляется основной режим работы АД, а на первую и вторую ступени АД подключается кратковременно.

Работа ЭП при положении «Спуск» контроллера происходит почти аналогично: разница заключается в том, что включен ревер­сивный контактор КМ2, а цепь ротора при первых двух положениях контроллера замкнута через добавочный резистор только на 2 фазы.

Подобное включение ротора создает уменьшенный пусковой мо­мент (см. рис. 239, характеристики 4С и 5С) и способствует более плавному ускорению при опускании груза (характеристика 6С).

Третья скорость спуска полностью симметрична соответствующей скорости подъе-

ма.

Следует отметить, что работа ЭП при спуске, особенно большого груза, происхо-

дит в основном в режиме рекуперативного торможения.

Конечные выключатели SQ1 и SQ2 (см. рис. 237) ограничивают предельные поло-

жения гака, и при их отключении АД можно включить только в противоположную сторо-

ну.

Для защиты от перегрузки АД оборудован 2-ступенчатыми терморезисторами. Ес-

ли обмотка АД нагревается до 100°C, то в кабине крановщика загорается табло «Двига-

тель подъема uepeгрет» (блоки терморезисторов и контакты сигнализации на схеме не показаны).

Когда температура обмотки достигает 120°С, то размыкается контакт SK и АД от-

ключается.

Механизм передвижения

Передвижение крана по рельсовому пути со скоростью 10 м/мин обеспечивает меха

низм передвижения.

Каждая из четырех опор через шарнирные соединения опирается на 2 тележки, ко-

торые приводятся в движение восемью АД с фазным ротором мощностью по 3,7 кВт, име-

ющими встроенные дисковые электромагнитные тормоза.

Электропривод механизма передвиже­ния обеспечивает мягкую падающую механи-

ческую характеристику, которая достигается благодаря постоянно включенному в цепь ротора добавочному резистору (с этим резистором АД развивает пусковой момент 2,5 Мн).

Благодаря тиристорному регулированию напряжения на статоре и обратной связи по скорости .обеспечивает­ся устойчивая угловая скорость АД в широком диапазоне.

Тиристорный регулятор напряжения управляет работой всех АД механизма пере-

движения и получает питание через автоматический выключатель от силовой цепи.

Основу регулятора составляет ти­ристорный блок (в каждую фазу встречно включе

ны по 2 тиристора).

На рис. 240 показана тиристорная схема управления для одного АД механизма пере

движения.

Рис. 240. Принципиальная схема электропривода механизма передвижения крана

Работой тиристоров VS1-VS6 управляет блок синхронизации БС совместно с триг

герным блоком ТБ.

Питание вспомогтельных цепей ТРН обеспечивает трансформатор TV, от которого подается напряжение на блоки питания БП1 и БП2 и различные усилительные устройства других блоков.

Управление механизмом передвижения осуществляется командоконтроллером, при перемещении рукоятки которого, кроме замыкания соответствующих контактов, изменяет положение дви­жок потенциометра RP, связанный с ней.

С потенциометра подает­ся пропорциональное положению рукоятки напряжение, задающее значение скорости.

Это напряжение усиливается усилителем УЗ и подается на усилитель У4. На этот усилитель также поступает напряжение с присоединенного к электродвигателю М тахоге-

нератора BR, которое пропорционально скорости и понимается как действительное значе-

ние скорости (в начальный период пуска, когда n = 0, то U _br = 0).

Разность напряжений между задающим значени­ем и действительным снимается с выхода усилителя У4.

Полярность сигнала разности, а она зависит прежде всего от полярности задающе-

го сигнала, определяет направление момента, а его абсо­лютное значение - значение момен

та. Эти сигналы параллельно поступают как на блок БЛ логики, определяющий направле-

ние вращения АД, так и на усилитель У5, который регулирует скорость благодаря измене-

нию момента.

На усилитель У5, кроме заданного значения тока, поступающего с усилителя У4, подается также действительное значение тока от включенных по схеме «звезда» трансфор

маторов тока ТА.

На выходе усилителя У5 создается напряжение управления, которое поступает на блок синхронизации и управляет открытием тиристоров в цепи АД исходя из существу-

ю­щей разницы токов. Подаваемое на статор АД напряжение регули­руется тиристорами таким образом, чтобы разность между задаю­щим значением и действительным током оставалась наименьшей.

Следует отметить, что в начальный период пуска, когда угол отклонения рукоятки контроллера мал, задающий сигнал, снимае­мый с потенциометра, также имеет небольшое значение. Это обус­ловливает большой угол открытия тиристоров и малое напряжение на статоре.

При дальнейшем движении рукоятки контроллера увеличивается подводимое к АД напряжение, в результате создается необходимый пусковой момент и кран начинает дви-

жение в задан­ном направлении, постепенно увеличивая скорость.

Работа блока синхронизации и триггерного блока механизма передвижения крана

Схема блока синхронизации изображена на рис. 241.

Рис. 241. Схема блока синхронизации механизма передвижения крана

На блок синхронизации от транс­форматора управления TV (см. рис. 240) подаются сдвинутые на 120° напряжения синхронизации амплитудой 165 В (выводы 1, 2, 3 и 16, 20, 22) и напряжение управления, снимаемое с усилителя тока У5.

В блоке для каждой фазы формируется пилообразное напряжение, сравнивается с напряжением управления и в виде выходных сигна­лов (выводы 8, 9, 10) поступает в триг-

герный блок ( рис. 242 ), где формируются управляющие импульсы для тиристоров.

Генераторы пилообразных напряжений собраны на конденсаторах С4, С5, С6 и транзисторах VT4, VT5, VT8.

Основу работы генераторов составляют заряд и разряд конденсаторов. Заряд кон-

денсаторов происходит через транзисторы VT1, VT2, VT3, которые обеспечивают стабиль-

ный ток заряда и благодаря этому - линейный закон увеличения напряжения на обкладках конденсаторов.

Разряд конденсаторов происходит при открытых транзисторах VT4. VT6, VT8 через резисторы R9, R11, RI3.

Эти транзисторы открываются, когда соответствующее напряжение синхрониза-

ции, подаваемое на их базу, становится более положи­тельным, чем - 15 В.

В процессе заряда-разряда конденсаторов напряжения на них изменяются: при за-

ряде потенциалы на верхних (по схеме) обкладках повышаются от - 15 В до нуля, при раз-

ряде потенциалы на обеих обкладках составляют - 15 В.

Изменяющееся напряжение заряда-разряда влияет на потенциал базы выходных транзисторов VT5, VT7, VT9, значение которого представляет собой разность между напря

жением управления (снимаемого с усилителя У5) и падением напряжения на базовых рези

сторах R14, R17 и R20: Поскольку эти падения напряжения создаются током, определяе-

мым как отношение разности потенциалов положительного напря­жения управления и от

рицательного напряжения на конденсаторах к общему сопротивлению цепи, то потенциал базы транзистора (например, V15), определяется выражением:

U ₆ = U_ynp - R_t4( U_ynp + U_c6)/(R_l4 + R₁₅). (44)

Когда потенциалы баз выходных транзисторов превышают + 5 В, транзисторы от-

крываются. Через резисторы R16. R19, R22 протека­ет ток. создающий падение напряжения в них, благодаря чему снимается блокирующий сигнал + 15 В, подаваемый на григгерный блок (выводы 8, 9, 10).

Рис. 242. Принципиальная схема триггерного блока системы управления механизмом передвижения крана

В триггерном блоке (рис. 242) происходит подача отпираюших импульсов на тири-

сторы соответствующей фазы. Это происходит при заряде конденсаторов и, как видно из выражения (44), с увеличением напряжения управления выходные транзисторы открыва-

ются раньше.

Соответственно раньше откры­ваются тиристоры, обеспечивая большее напряжение на АД.

Отпи­рающие импульсы на тиристоры силовою блока поступают со вторичных обмоток импульсных трансформаторов TV1-ТV3 при прохождении тока по их первичным обмоткам, которые получают питание через составные транзисторы VT5-VT5, V18-V19, VT11-VT12. На базы этих транзисторов через резисторы R15, R20, R25 и тран­зистор VT3, служащий усилителем мощности, подаются положи­тельные импульсы от мультивибрато-

ра, собранного на транзисторах VT1, VT2 и конденсаторе С1.

За счет заряда-разряда конденсатора транзисторы VT1 и VT2 поочередно открыва-

ются и закрываются с частотой 1650 Гц, т.е. происходит колебание коллекторного напря-

жения транзистора VT2 в диапазоне от 20 до 12 В.

Это напряжение через разделительный конденсатор С2 поступает на базу транзисто

ра VТ3, на которую через резистор R9 также подано постоянное смещение.

В результате напряжение на базе транзистора VT3 колеблется в пределах от - 7 до +5 В.

Таким образом, при отсутствии запирающих сигналов мультивибратор постоянно от­крывает транзистор VT3. через который поступает отпирающее напряжение на состав-

ные транзисторы, и система непрерывно вырабатывает импульсы на управляющие элект-

роды тиристоров.

Запрет прохождению импульсов обеспечивается открытием транзисторов VT4, VT7, VT10, вследствие чего базы составных тран­зисторов заземляются на нуль (исчезает поло

жительное смещение базы относительно эмиттера), что приводит к их закрытию, не­смотря на продолжающееся поступление импульсов с транзистора VT3.

Транзисторы VT4, VT7, VT10 открываются положительными управляющими сигна

лами с блока синхронизации (на блоке синхро­низации в это время закрыты транзисторы VТ5, VT7, VT9), которые подаются через выводы 8, 9, 10, и резисторы R14, R19, R24 на их базы.

Кроме того, возможно одновременное открытие этих тран­зисторов при подаче бло-

кирующего положительного сигнала напряжением более 8 В на вывод 11.

Конденсаторы С6, С7, С8 фильтруют паразитные напряжения входных контуров импульсов пуска.

Диоды VD2, VD4, VD6 служат разрядными цепями для ЭДС самоиндукции, возни-

кающей в первичных, обмотках импульсных трансформаторов при запирании транзисто-

ров VT6, VT9, VT12, и таким образом предохраняют эти транзисторы от перенапря­жения.

Работа механизма передвижения крана

Рассмотрим работу системы управления ЭП механизма передви­жения в целом (см. рис. 240).

Управление АД осуществляется контроллером, при повороте рукоятки которого в одно из рабочих положений параллельно с перемещением движка потенциометра замыка-

ются контакты SA1 или SA2.

В результате с усилителя У4 снимается сигнал, а замкнувшимися контактами вклю

чаются реле KV4 или KV3, которые при срабатывании подключают блок логики БЛ и блок помех БПХ.

При отсутствии ненормальных режимов (а они определяются усилителем У4) блок помех выдает сигнал на релейный блок РБ и реле KV01 этого блока замыкает свой кон-

такт, подключая вспомогательное реле KV5.

Контакты этого реле под­готавливают цепи питания катушек реле KV6 или KV7.

Если контроллер установлен в положении «Вперед», то срабатывает реле KV4 и при наличии нормального сигнала усилителя У4 блок логики выдает сигнал на включение реле KV02.

Замыкание контактов этого реле вызывает подключение катушки реле KV6, и та-

ким образом включается реверсивный контактор КМ1, обеспечивая работу АД в опреде-

ленном направлении.

Сигнал, поступающий с блока БЛ в релейный блок РБ, вызывает срабатывание реле КV04, которое подключает контактор КМЗ: срабатывает тормозной магнит (на схеме не показан), начинается передвижение крана.

При установке контроллера в положение «Назад» срабатывают реле КV3, KV03, KV7 и контактор КМ2. Соответственно ротор начинает вращаться в противоположную сторону.

Реверсивные контакторы, а также их вспомогательные реле KV3 и KV4 имеют элек

трическую блокировку.

Конечные выключатели SQ1 и SQ2 ограничивают перемещение крана вдоль судна отклю­чением реверсивных контакторов.

Если кран находится в конечной точке и один из конечных выключателей SQ3 или SQ4 разомкнут, то реле КVI или KV2 питания не получают. В результате этого размыкаю-

щий контакт одного из этих реле подключает к усили­телю УЗ напряжение + 12 В и задаю-

щий сигнал уменьшается на 30%.

Соответственно напряжение на статоре имеет пониженное значение, благодаря че-

му обеспечивается более плавное трогание АД.

Блок помех ( блок защиты ) электропривода козлового крана

К основным неисправностям ЭП относятся:

1. исчезновение на­пряжения - 15 В на регуляторе;

2. асимметрия токов в фазах АД выше установленного предела;

3. несовпадение направления вращения ротора исполнительного АД с напряжении

ем, заданным контрол­лером.

Указанные неисправности контролируются блоком помех БПХ (рис. 243).

Рис. 243. Принципиальная схема блока защиты системы управления механизмом передвижения

Выходной сигнал (вывод 15) данного блока управ­ляет состоянием катушки KV01 в релейном блоке РБ (см. рис. 240), через замыкающий контакт которого питается катушка реле KV5.

Реле KV5 в свою очередь подает питание через свой замыкающий контакт на цепи катушек промежуточных реле KV6, KV7 и кон­такторов направления и тормоза.

При появлении одной из назван­ных неисправностей реле KV01 и вслед за ним реле KV5 обесто­чиваются, отключая АД от сети.

Повторное включение возможно после установки контроллера в нулевое положе-

ние при условии устранения неисправности.

При всех указанных ненормальных режимах на выходе диодов VD12, VD13, VD14 образуется логическая единица в виде положи­тельного напряжения определенного значения.

Это приводит к заряду конденсатора С8, и по истечении выдержки времени, опреде

ляемой временем заряда, положительный сигнал определенного значения поступает на ба

зу транзистора VT1 и открывает его.

Для выполнения функций защиты в блоке применены логические эле­менты НЕ и И-НЕ, в следующем именуемые только по буквенно-цифровым индексам (например, DD2).

С коллектора транзистора VТ1 поступает нулевой сигнал на вход DD11 и на его выходе образуется логическая единица, которая подается на вход DD12.

При отсутствии блокирующего нулевого сигнала с выводов К16 от блока логики на выходе DD12 образуется нулевой сигнал, что приводит к отключению реле KV01 и в ко-

нечном итоге к отключе­нию АД.

Нулевой (аварийный) сигнал на выходе DD12 остается и после устранения аварий

ного параметра, при котором происходит закрытие транзистора VT1.

Для снятия аварийного сигнала необхо­димо подать сигнал нуль на блокирующий вход К16, а для этого необходимо контроллер установить в нулевое положение.

Аварийный сигнал о несимметричной нагрузке АД вырабаты­вается на выходе опе

рационного усилителя DA1. При симметричной нагрузке напряжения вторичных обмоток токовых трансформато­ров в фазах А, В, С двигателя после 1-полупериодного выпрямле-

ния диодами VD1…VD3 создают одинаковые напряжения на конденса­торах СЗ, С4, С5, в результате напряжение на выходе DA1 близко к нулю.

При разбалансе токов фаз (в предельном случае - обрыв фазы) возрастает отрица-

тельное напряжение на инвертирующем входе DA1, и когда оно на выходе достигает + 6 В, через диод VD13 срабатывает описанная выше схема защиты.

Аварийный сигнал об отсутствии напряжения - 15 В образует­ся, когда ликвидирует

ся электрическая цепь между напряжениями - 15 и 15 В (исчезновение напряжения - 15 В).

В этом случае в делителе напряжения, образованном резисторами R10 и R11 паде

ние напряжения резко уменьшается и увеличенное положитель­ное напряжение через диод VD12 также вызывает открытие тран­зистора VT1 и последующее срабатывание защитных устройств.

Аварийный сигнал о несовпадении направления вращения с заданным формиру-

ется с помощью операционного усилителя DA2 и логических элементов DD1-DD10.

Сигнал заданного направления подается в виде напряжения + 12 В на вход dl (13) или при другом направлении-на вход d2 (14).

Действительное направление враще­ния указывается полярностью сигнала тахогене

ратора, поступаю­щего на вход 22 данного блока через дополнительный резистор R16.

Напряжение на входе 22, достаточное для срабатывания схемы, составляет + 0,5 В. Если задано направление вращения dl, напря­жение тахогенератора на входе 22 должно быть положительным, а при направлении вращения d2 это напряжение примет отрица­тельное значение.

В случае если задано направление dl, при нормальном на­правлении вращения на инвертирующем входе усилителя DA2 присутствует положительный сигнал. Поэтому на его выходе долж­но появиться отрицательное напряжение, которое гасится диодом обрат-

ной связи VD15, и на выходе усилителя будет нуль.

В резуль­тате на выходах DD1 и DD2 будет логическая единица и в соответ­ствии с этим на входе DD3 две единицы, а на входе DD4 - нуль от DD3 и единица - с DD1.

На выходе DD4 образуется логическая единица в виде положительного напряже-

ния, которое через R18 и VD16 поступает на базу транзистора VT2 и держит его откры-

тым.

Нулевое напряжение от вывода 12, снимаемое с коллектора тран­зистора VT2, посту

пает через инверторы DD6 и DD7 на диод VD14 и в последующем на базу транзистора VT1. Транзистор закрыт, и сигнал аварии отсутствует.

Если направление вращении ротора не совпадает с заданным, то тахогенератор вы-

рабатывает отрицательное напряжение и на ин­вертирующем входе усилителя DA2 суммар

ный сигнал окажется отрицательным.

Это вызывает появление на выходе усилителя положительного напряжения около 10 В (логическая единица).

На выходе DD2 будет нуль, а на выходе DD1 останется единица (от d2 поступает нуль). Так как dl также равен единице, то на выходе DD3 будет единица.

Две единицы, поступающие на вход DD4, дают на выходе этого элемента нуль.

Положительный сигнал на базу тран­зистора V12 перестанет поступать, и с выдерж

кой времени 0,8 с, вызванной разрядом конденсатора С11, транзистор закроется.

Еди­ничный сигнал благодаря высокому потенциалу, снимаемому с его коллектора, через инверторы DD6, DD7 и диод VD14 поступает на базу транзистора VT1, что вызывает срабатывание защиты.

Если контроллер находится в нулевом положении, то напряже­ния dl и d2 равны ну-

лю.

В результате этого на выходах инверторов DD5 и DD8 будут единицы, а на выходе DD9 - нуль. В этом случае С выхода DD10 снимается логическая единица в виде положи-

тельного напряжения, которое через цепь VD19 - R18 - VD16 поступает на базу транзисто-

ра VT2 и держит его открытым. Этим самым блокируется срабатывание зашиты при лю-

бом направлении вращения АД в этом режиме.