3. Керування аеп за допомогою тиристорних контролерів.
Безконтактні тиристорні комутатори призначені для прямого включення асинхронних короткозамкнених двигунів і застосовуються в тих електроприводах, де потрібно реалізувати велику кількість перемикань. Використання для таких електроприводів силових кулачкових або магнітних контролерів релейне - контактного типу, незважаючи на їхню простоту й низьку вартість, не представляється доцільним як з погляду надійності, так і з погляду ресурсу роботи, оскільки силові кулачкові контролери й контактори мають відносно невисоку електричну зносостійкість. Так, для кулачкових контролерів вона становить 100-200 тис. циклів, а для контакторів найпоширенішої серії КМ 2000 – від 200 до 300 тис. циклів В. Очевидно, що такі апарати вже не можна рекомендувати для електроприводів із числом циклів (за весь термін служби), що перевищує 0,5-1 млн. У цих випадках більше виправданим виявляється застосування комутаційних апаратів на базі тиристорів. У порівнянні з контактними апаратами тиристорні комутатори мають наступні переваги: практично необмежений ресурс по кількості циклів; висока швидкодія; великий коефіцієнт підсилення по потужності, обумовлена тим, що для включення тиристорів досить короткого малопотужного імпульсу; легкість введення автоматизації; високу надійність роботи при спрощенні обслуговування; більші можливості керування пуском, гальмуванням й іншими перехідними режимами електропривода. До недоліків тиристорних комутаторів ставляться: значно менша перевантажувальна здатність по струму; обмежена кількість ланцюгів, що комутують; більша величина втрат у тиристорах при протіканні змінного струму; більші маса, габарити й вартість у порівнянні з електромагнітними контакторами.
Спосіб керування анодною напругою, що прикладають до тиристорного комутатора для запирання й відмикання тиристорів, є найбільш простим. Принципова схема тиристорного комутатора (в одній фазі) з таким керуванням показана на рис. 8.6, а. Тут при замкнутому контакті К у напивперіод провідності тиристора Т1 під дією напруги живлення потече струм iy по ланцюзі А1-Д1-К-R1-Д2 — керуючий електрод тиристора Т1-А2 - навантаження ZH . Як тільки струм у ланцюзі досягне значення струму керування включення iy тиристор Т1 відкривається.
Рис. 8.6. Схема керування паралельно включеними тиристорами (а)
і графіки залежностей струмів і напруги (б).
При цьому позитивна напруга на аноді тиристора дорівнює
де Uу — напруга управління тиристора, рівна 3—5 В; Ur1 — спадання напруги на резисторі R1, що обмежує струм у ланцюзі керуючого електрода до припустимого значення; Uд — спадання напруги в діодах.
Відкритий тиристор Т1 шунтує ланцюг керування, у результаті чого струм у ній різко зменшується до значення, обумовленого значенням прямого спадання напруги на відкритому тиристорі. Сформовані в такий спосіб імпульси керування по амплітуді відповідають струмам випрямлення й випливають один за одним через інтервал, рівний π, тому що в керуючому переході струм виникає щораз тільки після переходу струму навантаження через нуль. При всякій зміні фази струму навантаження буде автоматично змінюватися й фаза відкриваючих імпульсів, як це видно з рис. 8.6, б. Кут запізнювання включення тиристорів залежить від значень опору R1 й опору навантаження ZH, а також струму випрямлення даного тиристора, і визначається по формулі
де R — повний опір ланцюга керування, що включає R1, опір керуючого переходу й активний опір навантаження; φв — фазовий кут ланцюга керування.
Функціональна схема тиристорного комутатора. Найбільше повно проявляються переваги тиристорних комутаторів (відносно ресурсу, терміну служби, надійності й ін.) у системах електроприводів з короткозамкненими двигунами, у яких здійснюється заміна всіх силових контактних комутаційних апаратів безконтактними. Так, на базі тиристорних комутаторів, рис. 8.6 а, виготовляються контролери серії КБТ для керування одна - і двох швидкісними короткозамкненими двигунами змінного струму серії МАП. Зазначені контролери призначені в основному для електроприводів короткочасного й повторно-короткочасного режимів роботи.
В умовному типовому позначенні контролерів серії КБТ цифри один по одному їхнього проходження характеризують габарит контролера, номінальний струм, номінальна напруга, виконання за схемою. Контролери КБТ 7 призначені для керування одна швидкісними, а КБТ 9 — двох швидкісними двигунами. Керування контролерами КБТ 7 і КБТ 9 у виконаннях 1, 2, 4 й 6 — від кнопкового поста (КП); КБТ 9 у виконаннях 3 й 5 — від командо контролера (КК). Напруга ланцюга керування — 24 В постійного струму. Контролери допускають до 600 включень у годину. Їхня зносостійкість становить 107 циклів В. Маса контролерів: КБТ 7 - 150 кг, КБТ 9 - 230 кг. Габаритні розміри контролерів: КБТ 7 - 775Х405Х 1М75 мм, КБТ 9 - 775Х480Х 1620 мм.
На рис.8.7 показана функціональна схема контролера серії КБТ для керування двох швидкісними короткозамкненим двигуном. Так само буде виглядати й схема для керування одна швидкісним двигуном (у ній відсутній комутатор Б). Контролери серії КБТ забезпечують пуск, реверс і гальмування двигуна до повної зупинки. Конструктивно вони виконуються у вигляді знімних блоків, розташовуваних у шафі. Блоки B і Н тиристорних комутаторів призначені для зміни напрямку обертання електродвигуна. Блоки М и Б комутаторів, використовуваних для перемикання ланцюгів відповідно тихохідної й швидкохідної обмоток, забезпечують подвійний розрив ланцюга двигуна, що підвищує надійність роботи електропривода. Для зменшення зношування механічного гальма схемами контролерів передбачене динамічне гальмування (виконання 2) і генераторне гальмування (виконання 5 й 6). Для одержання режиму динамічного гальмування в схему керування одна швидкісним двигуном уводиться комутатор ТД, лише на час гальмування. Генераторне гальмування при керуванні двох швидкісним двигуном передбачається тільки для випадку зупинки з великої швидкості. Це досягається тим, що в перший момент після перекладу командо контролера із другого положення в нульове відключається тільки комутатор Б. Комутатори Я и В, а також комутатор Т у ланцюга гальмового електромагніта ТМ залишаються включеними. Одночасно включається комутатор М, і двигун гальмується до швидкості, що відповідає першому положенню командо контролера. Потім після закінчення витримки часу, що задає конденсаторами ланцюга керування, двигун відключається від мережі, і накладається механічне гальмо.
У контролерах серії КБТ разом із блоками тиристорних комутаторів Н, В, М, Б, ТД, Т установлюються також блоки керування Б В, живлення БП, захисту від перенапруг БЗП. Комутація керуючих ланцюгів тиристорів у контролерах серії КБТ виробляється за допомогою спеціальних реле, виконаних на базі геконів (герметизованих магнітокерованих контактів), котушки яких одержують живлення від випрямного пристрою блоку керування Б У.
Рис. 8.7. Схема контролера серії КБТ для керування
двох швидкісним короткозамкненим двигуном.
У контролерах передбачений нульовий і тепловий захист (теплові реле РТ), що впливають безпосередньо на лінійний контактор КЛ. Захист тиристорів від струмів короткого замикання здійснюється швидкодіючими автоматичними вимикачами АВ, які встановлюються, як правило, поза контролером. Контроль включення тиристорних комутаторів виробляється за допомогою реле РК1 і РК2. Ці реле, що спрацьовують при певнім значенні напруги на затисках двигуна, здійснюють контроль зборки схеми, забезпечуючи тим самим захист електропривода при не включенні за якимись причинами тиристорних комутаторів у ланцюзі двигуна.