Тема 3.6 еп подач верстата з чпу типу „tnp”

1.Будова та принцип дії приводу подач типу TNP

2. Силова схема.Регулятор швидкості.Регулятор струму. СІФУ.Адаптивний регулятор..Блок не лінійного струмообмеження.

3. Система захисту перетворювача

1.Принцип дії приводу подач типу tnp

Серія електроприводів подачі типу TNP випускається . у двох виконаннях:

У вигляді окремих модулів і під-вузлів, до складу яких для однієї координати входять:

- Тиристорний перетворювач типу TNP1N (TNP2N);

- Блок контактних апаратур керування, захисту і сигналізації типу BS;

- Силовий трансформатор типу ТЗ;

- Зрівняльні дроселі типу ДРО;

- Високо-моментний електродвигун постійного струму серії «5680» з убудованими тахогенератором, резольвером і електромагнітним гальмом.. Встановлення гальма і резольвера, а також величина передатного відношення мультиплікатора визначаються замовником.

Всі основні характеристики електроприводів типу TNP відповідають вимогам міжнародної організації «Интерэлектро».

Опис принципової схеми привода

Блок-схема електропривода показана на рисунку 1

де:

PШ- регулятор швидкості

ИНВ - інвертор;

ДО1, ДО2 ключі;

СІФУ- система фазового-імпульсно-фазового керування;

БНСО- блок нелінійного струмообмеження;

УС - підсилювач струму; Sh - шунт;

РВС(РВТ) - регулятор максимальної величини струму;

БЗ- блок захисту; ТП - тиристорний перетворювач;

ТР - силовий трансформатор;

L- зрівняльний дросель;

Я- електродвигун;

ТГ - тахогенератор.

Рисунок 1-Блок схема привода подач типу TNP

Перетворювач виконаний за одноконтурною схемою з регулятором швидкості і працює в зоні переривчастих струмів. Керування - погоджене в зоні робочих швидкостей і роздільне в зоні прискорених переміщень. Передбачено нелінійне струмообмеження, обмеження максимальної величини струму якоря, захист від провалу фаз силового живлячої напруги.

Докладний опис принципової схеми.

Силова схема (Рисунок 2) виконана по принципу реверсивної трьохпульсної противо-паралельній схемі випрямлення.

Рисунок 2 –Силова схема приводу TNP

Навантаженням перетворювача є Високо-моментний електродвигун з сегментними феррит-барієвими постійними магнітами. Передбачено зрівняльні дроселі, силові тиристори захищені RC-ланцюжками. Обмотки силового трансформатора включені за схемою «трикутник - зигзаг». Це виключає постійне підмагнічування і, як наслідок, дозволяє зменшити перетин магнітопровода. Первинний і вторинний ланцюги трансформатора захищені запобіжниками. Передбачено ланцюг динамічного гальмування при аварійному відключенні привода, а також шунт для контролю величини якірного струму.

Позначення блоків наступне:

1RN - регулятор швидкості;

10Р - блок нелінійного струмообмеження;

1ZP— система фазового-імпульсно-фазового керування;

1UZ-Блок захисту

1ZN- не стабілізований блок живлення;

1ZS - стабілізований блок живлення.

2. Регулятор швидкості 1RN

Регулятор швидкості Рисунок 3

Рисунок 3 Регулятор швидкості приводу подач TNP

являє собою пропорційно-інтегральний регулятор, виконаний на операційних підсилювачах 4W, 1W і. 2W. Задаюча напруга, з максимальним значенням ±10В подається на вхід диференціального підсилювача 4W з коефіцієнтом передачі, рівним одиниці, після чого рівняється із сигналом зворотного зв'язку по швидкості в пропорційному підсилювачі 1W, коефіцієнт підсилення якого - десять. Посилений операційний підсилювач 1W сигнал помилки подається на вхід Пі-регулятора швидкості, виконаного на базі операційного підсилювача 2W Вихідний сигнал регулятора швидкості, а також його інверсне значення з ОП 3W управляють системою фазового-імпульсно-фазового керування СІФУ.

Применение диференціального підсилювача 4W для задаючого сигналу, дозволяє відфільтрувати напруги „шумів”, неминуче присутніх в інформаційних проводах і загальній шині при довгих лініях зв'язку (у даному - випадку від пристрою ЧПУ) , тому що ці напруги підключаються, до підсилювача синфазно і взаємознищуються. Симметрування підсилювача 4W здійснюється потенціометром 6РЗ. Регулювання коефіцієнта пропорційного посилення PШ виконується потенціометром ЗР, а його балансування- потенціометром 2Р.

Потенціометр 1P у ланцюзі зворотного зв'язку по швидкості призначений для установки масштабу швидкості. Замикаючі контакти реле, в вхідному ланцюгу операційного підсилювача 1W і у ланцюзі­ зворотнього зв'язку ОП 2W призначені для блокування регулятора швидкості створення нульових початкових умов роботи інтегруючого ланцюга. Електропривод типу (TNP), так само як і привод Мезоматік , в статичних режимах працює в зоні переривчастих струмів. У цьому випадку можна говорити про відсутність електромагнітної постійної часу привода, у зв'язку з

чим регулятор струму в системі підлеглого регулювання в даному приводі відсутній.

Блок нелінійного струмообмеження 10Р (рисунок 4) обмежує максимальну

Рисунок 4 Схема не лінійного струмообмеження приводу подач типу TNP

вихідну напругу регулятора швидкості, отже, величину струму якоря в динамічних режимах у функціональній залежності від частоти обертання двигуна.

Принцип побудови БНСО привода TNP також аналогічний блоку струмообмеження привода Мезоматік . Його характеристики лінійно аппроксимуючі .

Відмінними рисами БНСО є наступні:

1. Введення підсилювальних ланок на ОП 1W та 3W у ланцюгах розділових діодів

1Д...4Д, що дозволило компенсувати нечутливість діодів у початковій частині характеристики і, як наслідок, сполучити максимальне значення струму з нульовою швидкістю

2. Передбачено два виходи БНТО, шунтувальних як прямий, так й інверсний виходи регулятора швидкості. Потрібний канал вибирається діодами 5Д та 6Д.

Розглянемо роботу схеми, наприклад, при пуску і позитивній величині заданій напруги.

Оскільки диференціальний підсилювач задаючого сигналу, інвертує знак, напруги тахогенератора то буде також позитивним. Діоди 1Д та 4Д заперты, діоди 2Д та ЗД відкриті. На вході ОП 2W напруга негативна, а на вході 4W-позитивна. Ці напруги підсумуються з негативною напругою зсуву, регульованою потенціометром 5Р при нульовий, швидкості. Вихідна напруга підсилювачів 2W і 4W позитивні, однак з ростом частоти обертання його величина на виході 2W збільшується, а на виході 4W зменшується. Керуюча напруга на прямій виході регулятора швидкості (2W) негативна, а на інверсному (3W) позитивна. При даному розподілі полярностей напруг діод 6Д завжди замкнений, а стан діода 5Д визначається співвідношенням величин напруг виходу струмообмеження (2W) і виходи регулятора швидкості (3W).Якщо

Тобто величина струму якоря не перевищує припустиме значення. діод 5Д замкнений і струмообмеження не працює Якщо , діод 5Д відкривається, шунтується вихід регулятора швидкості. При цьому знижується керуюча напруга і як наслідок величина струму. У міру розгону двигуна припустима величина струму знижується. При гальмуванні аналогічним образом працює діод 6Д.Наявність блоку нелінійного струмообмеження дозволяє повністю використати перевантажувальні можливості високо-моментних електродвигунів Тут можна виділити три режими:

1. Режим безперервної роботи.

2. Режим повторно-короткочасної роботи.

3. Режим короткочасної роботи, тобто режим безпечної комутації при перехідних процесах.

Для двигунів серії «5680> рекомендується встановлювати граничну величину струму, рівну 60% зазначеної в каталозі. При цій забезпечується шестиразове перевантаження і повністю виключається можливість розмагнічування.

Система імпульсно-фазового керування 1ZP

Система імпульсно-фазового керування виконана по вертикальному принципу, складається із трьох аналогічних каналів і забезпечує синхронізацію формування і розподіл керуючих імпульсів до силових тиристорів.

Блок-схема СІФУ і діаграма, що пояснює принцип її роботи, наведені відповідно на рисунку 5

Рисунок 5 Блок схема системи імпульсної фазного управління приводу TNP

В зв'язку з. тим що передбачено три незалежних канали СІФУ і синхронізуючою напругою є силова напруга живлення тиристорів, що знімає із вторинної обмотки силового трансформатора, тиристорний перетворювач не потребує фазування з первинним джерелом живлення. Синхронізуюча напруга через резистор R38 надходить на бази транзисторів IT і 6Т блоків пилкоподібної напруги рисунок 6 додатня напів-хвиля відкриває вхідний транзистор 1T і закриває транзистори 2Т...4Т. Затримка переднього і заднього фронтів прямокутних напруг відносно синхронізуючого становить порядку 100 і може бути підібрана параметрами ланцюжка IR. 2C. Відбувається заряд конденсатора ЗС через відкритий, прямим зсувом транзистор 5Т і потенціометр IP, при цьому формується пилкоподібна напруга. При негативній напів- хвилі синхронізуючої напруги транзистор IT закривається, а транзистори Т1...Т4 відкриваються. Конденсатор ЗС розряджається через відкритий транзистор 4Т и не великий опір 7R. Вихідна напруга блоку стає -15В.

рисунок 6- Схема блоку пилкоподібної напруги приводу подач типу TNP

Другий блок пилкоподібної напруги працює аналогічним образом, однак формування „пилки” відбувається при негативній напівхвилі синхронізуючої напруги.

Компаратори (рисунок 7) виконані на базі операційного підсилювача 1W і 3W за схемою з позитивним зворотним зв'язком, що виключає появу «помилкових» вторинних імпульсів при накладенні «шумових сигналів».

рисунок 7 –Компапарат приводу подач типу TNP

За рахунок включення в ланцюг позитивного зворотного зв'язку діодів гістерезисна характеристика компаратора однобічна. На вхід компаратора подаються три напруги:

- Пилкоподібне, нахил якого регулюється потенціометром 1P;

- Напруга зсуву, регульована потенціометром 7Р, за рахунок якого встановлюються початкові кути запалювання; •

- Керуюча напруга, що надходить із виходів регулятора швидкості.

Максимальна величина цієї напруги, а отже і мінімальний кут запізнювання запалювання αхв, регулюється потенціометрами 4Р і 5Р для анодної і катодної групи відповідно.

При зміні величини керуючої напруги забезпечується, погоджене керування перетворювачем у зоні робочих швидкостей і роздільне в зоні прискорених переміщень. Роздільне керування забезпечується автоматично за рахунок «зриву» формування керуючих імпульсів інверторної групи, через неоднакові позитивні і негативні амплітуди пилко образної напруги. Вихідна напруга компаратора диференціюється, і негативний імпульс відкриває імпульсний підсилювач (рисунок 8), виконаний на транзисторах 10Т і 11Т.

Рисунок 8-імпульсний підсилювач приводу подач типу TNP

Тривалість керуючого імпульсу близько 200 мкс. При більшій ширині проходить накопичення імпульсного трансформатора.

Другий вихід СІФУ формує аналогічний імпульс, зрушений у вихідному стані на 1800

Передбачено блокування керуючих імпульсів від верстата або при спрацьовуванні внутрішніх захистів перетворювача. Форма початкового струму в групах перетворювача і якірного ланцюга залежить від величини початкового кута запізнювання запалювання αпоч Їхній вплив на характеристики роботи привода розглянуті при описі привода «Мезоматік».

Система захистів перетворювача

• У перетворювач типу TNP передбачені наступні захисти:

• Від тривалого перевантаження; від перегріву електродвигуна;

• Від провалу первинної і вторинної напруги силового живлення;

• Від перевантаження стабілізованого джерела живлення.

Схема захисту від тривалого перевищення номінального струму (рисунку 9) виконана на операційних підсилювачах 1W...3W і транзисторах ЗТ у блоці захисту н 1Т...4Т у блоці струмообмеження.

Рисунок 9 схема захисту від максимального струму приводу подач типу TNP

При досягненні струмом якоря величини номінального струму Іном перемикається граничний елемент 2W і запускає схему затримки, виконану на елементах 8С, 12R. Величина витримки становить біля (300...500) мс, після чого включається реле 1КЗ і защіпається транзистор ЗТ. Замикається, контакт реле 1КЗ підключає до виходу підсилювача струму 1W граничний елемент 3W, перемикання якого відбувається при струмі 1,5 Іном При цьому відкриваються діоди 8Д і 9Д, шунтуя прямій і інверсний виходи регулятора швидкості. Струм якоря обмежується на рівні 1,5 Іном. Якщо протягом витримки часу струм спадає до рівня менше Іном, то реле 1КЗ вимикається, захист не спрацьовує.

Пускові струми протягом часу, більшого, ніж час спрацьовування захисту, викличуть перегоряння запобіжників в силовому ланцюзі

Схема блокування імпульсів СІФУ і включення реле блокування регулятора швидкості наведена на рисунку 10

Рисунок 10 схема блокування СІФУ та регулятора швидкості

Захист від перегріву електродвигуна

Захист від перегріву електродвигуна здійснюється контактом реле термодатчика, вбудованого в електродвигун, і включеного в ланцюг котушки силового пускача З1 (рисунок 11).

У цьомуж ланцюзі включені контакти, що розмикаються, реле d5,d6,d7 захисту від перегоряння запобіжників у вторинному ланцюзі силового трансформатора, що замикається контакт реле d.4 контролі напруги стабілізованого джерела живлення і

рисунок 11схема силового контактора приводу подач типу подач TNP

контакти, що замикають, реле d2 і d3 контролі напруги в первинному ланцюзі силового трансформатора.

Джерело живлення.

Живлення схеми керування перетворювачем, здійснюється стабілізованими випрямлячами ±15В, що мають схему контролю зниження рівня вихідної напруги (реле 1К1) і не стабілізованого випрямляча з вихідною напругою ±24 В.

Лекція 32

Методика налагодження електропривода TNP

1) Методика налагодження привода TNP

2) Послідовнсть налагодження

Методика налагодження електропривода TNP у регульованому режимі

Кожен комплектний електропривод типу TNP проходить на підприємстві «Апена» ретельну наладку і випробування, тому необхідно дотримуватись комплекту поставки приводу з заводу виробника згідно з паспортними данними на привод і руководству по експлуатації даного приводу

Методика, що нижче приведена, призначена для налагодження повністю розкомплектованих приводів або приводов які перемішувались з одного підприємства в інше , або після ТО, та ремонту

Послідовність налагодження привода

1. Виконати монтажні роботи у відповідності зі схемою електричних з'єднань

рисунок 1

Рисунок 1- Схема зовнішніх з’єднань приводу подач типу TNP

2 Витягти всі електронні блоки перетворювача.

3. Відключити якірні кінці електродвигуна.

4. Провести зовнішній огляд перетворювача і електродвигуна. При виявленні несправностей одразу їх усунути .

5. Підтягти всі контактні з’єднання на силовому трансформаторі дроселях, запобіжниках, реле, перехідних рейках і т.д.

6. Включити силове живлення ~380В і перевірити наявність напруги на всіх фазах. Напруга вторинної обмотки силового трансформатора повинна бути U2ф=140В

7. Вставити плату не стабілізованого джерела живлення 1ZN.

7.1 Перевірити наявність напруги на всіх трьох фазах вторинної обмотки трансформатора, джерела живлення. Величина фазної напруги повинна становити U2ф=18В.

7.2 Перевірити величину і форму вихідних напруг ИП ±24В; на всіх виходах плати.

8. Вставити плату стабілізованого джерела живлення 1ZS.

8.1 Перевірити величину і форму вихідних напруг ±15В на всіх вихідних ніжках плати. При необхідності виставити вихідні напруги за допомогою потенціометрів 1P і 2Р.

8.2 Перевірити спрацювання захисту від зниження вихідної напруги шляхом перемикання виходів 23—24 і 32—5. При цьому повинне вимикатися реле 1К1.

9. Вставити перемичку між ніжками 1-3 колодки плати струмообмеження 10Р. При цьому створюється ланцюг живлення реле d4.

10.Включити силовий контактор С1 і перевірити роботу пов'язаних з ним захистів від: 10.1 Пропадання напруги силового живлення ~380 В шляхом викручування запобіжників е2. При правильній роботі захисту силовий контактор виключається.

10.2 Обриву у вторинному ланцюзі силового трансформатора шляхом послідовного викручування запобіжників e1. При цьому включаються реле d5...d7 і вимикається контактор С1

11.Вставити першу плату системи імпульсно-фазового керування 1ZP.;

11.1.Перевірити відповідність фазировки силового живлення перетворювача в крапці R і синхронізуючої напруги СІФУ в крапці 30 плати 1ZP

11.2 Спостерігати пилкоподібні напруги на конденсаторах 3С і 6С.

11.3 Спостерігати наявність вихідного імпульсу блоку на колекторах транзисторів

11Т і 13Т.

11.4 Потенціометрами 1P і 2Р зробити регулювання пилкоподібних напруг таким чином, щоб вершина «пили» була на рівні нульової напруги Дане регулювання легко виконати, спостерігаючи на екрані осцилографа зсув вихідного імпульсу. При правильному настроюванні в момент торкання вершиною «пилки» нульового рівня в крапці А вихідний імпульс пропадає.

12. Витягти настроєну плату 1ZP(СІФУ). Це необхідно, зробити, тому що плати СІФУ взаємно впливають один на одну при відсутності плати регулятора швидкості 1PN і настроїти наступну плату не вдасться.

13 Аналогічним чином провести настроювання двох інших плат СІФУ. Фазировка напруг перевіряється відповідно між крапками S—30 і Т—30.

14. Вставити плату регулятора швидкості 1PN.

14.1. Встановити бігунок потенціометра 1P, що визначає глибину зворотнього звязку по швидкості, у верхнє положення, що забезпечить меншу швидкість при першому включенні двигуна.

14.2 На виході завдання зсуву для компаратора СІФУ, у крапках 16,18, потенціометром 7Р виставити напруга близько 3В, що орієнтовно відповідає початковому куту запізнювання запалювання αпоч=1300

14.3 Закоротити на нуль входи задаючу напругу регулятора 10 і 4 і при виключеному реле 1К2 (регулятор деблоковано) збалансувати, диференційний підсилювач 4W і пропорційний 1W підсилювач. Балансування здійснюється потенціометрами 6Р і 2Р відповідно.

14.4. Подати на вхід регулятора задаючої напруги, Uзад=100мВ і потенціометром 3Р виставити коефіцієнт пропорційного підсилення порядку до=15. При цьому на виході ОП 1W напруга дорівнює =1,5В.

14.5. Змінюючи знак напруги, що задається, спостерігати роботу Пі-регулятора по плавній зміні напруги на виходах підсилювачів 2W і 3W

15. Вставити всі плати СІФУ.

16. При заблокованому регуляторі швидкості (включено реле 1К2) або при виведених у нуль потенціометрах 5Р і 4Р виставити початковий кут зажигания αпоч=130°,регулюючи напругу зсуву потенціометром 7Р

17.Виставити обмеження мінімального кута запізнювання запалювання αmin=30°, для чого необхідно зробити наступні дії:

17.1Розблокувати регулятор швидкості.

17.2 Подати на вхід регулятора швидкості напругу, достатнє для на накопичення

Пі-регулятора 2W і інверторіа 3W.

17.3. Потенціометром 5Р установити величину кута αmin=30° для катодної групи. Спочатку необхідно зміщати керуючий імпульс в ліво до пропадання, що пов'язане з наявністю однополярного гістерезису в характеристиці компапаратов 1W і 2W. Після пропадання зміщати керуючий імпульс вправо на 600 від крапки переходу синусоїди через нуль.

17.4 Змінити полярність заданої напруги, і потенціометром 4Р виставити для анодної групи, роблячи аналогічні операції.

17.5 Перевірити рівність напруг на виходах потенціометрів 5Р і 4Р. При різниці напруг привести більшу напруга до меншого.

18 Вставити плату нелінійного струмообмеження 10Р. Потенціометром 5Р установити на виходах ОП 4W і 2W блоки струмообмеження напруга близько 6В для первісного обмеження максимального струму.

19 Підключити якірні кінці двигуна до перетворювача.

20 Сфазувати негативний зворотний зв'язок по швидкості і включити перетворювач при нульовій заданій напрузі. На малій частоті обертання переконатися в працездатності привода.

21 При нульовій заданій напрузі,Uзад=0 спостерігати на шунті осцилограму струму якоря.

21.1.Потенціометрами 1P і 2Р блоків СІФУ 1ZP вирівняти амплітуди струмів щодо середньої величини.При цьому дозволяється регулювання в межах не більше (0,25-0,3) оберту гвинта потенціометрів. Більші відхилення говорять про неправильне попереднє настроювання блоків.Різниця амплітуд верхніх і нижніх напівхвиль припустима.

21.2 Деблокувати регулятор швидкості.

21.3 Перевірити балансування регулятора швидкості.

21.4 Потенціометром 7Р плати PC 1RN установити час протікання струму і час паузи в пропорції 2:1.

22. Виставити максимальну частоту обертання двигуна. Регулювання частоти обертання здійснюється потенціометром 1Р плати регулятора швидкості 1RN. Контроль обертання виробляється по тахометрe, стробоскопу або по напрузі якоря тахогенератора. При n=1000 об/хв напруга тахогенератора дорівнює 31,5В.Розгін і гальмування при даному регулюванню варто робити плавно, тому що ще не виставлене струмообмеження. Виконати плавний реверс і проконтролювати величину Іmax при обертанні в протилежну сторону.

23.Настроїти блок нелінійного струмообмеження , для чого необхіднозробити:

23.1 Потенціометром 6Р плати струмообмеження 10Р установити рівність напруги на вході плати U6p і заданні напруги, Uзад на вході диференціального підсилювача регулятора швидкості.

23.2. Підключити осцилограф з пам'яттю луча до шунта якірного ланцюга двигуна таким чином, щоб нуль осцилографа був на нульовій крапці шунта.

23.3 Виконати прямий пуск на максимальну частоту обертання і гальмування, спостерігаючи осцилограму струму

23.4.Оцінити величину максимального струму Іо, кінцевого струму розгону Ія і початковий струм гальмування Іпоч.

23.5 Відповідно до припустимих струмів для конкретного двигуна провести первинну

корекцію зазначених струмів відповідно потенціометрами 5Р, 4Р,1Р, плати струмообмеження.

23.6 Запустити двигун на максимальну частоту обертання і записати на екрані осцилографа діаграму струму для двох реверсів двигуна

23.7 Провести кінцеве настроювання блоку струмообмеження, регулюючи потенціометри 1P...5P, При цьому перший імпульс струму на початку перехідного процесу в розрахунок не приймати. Для зручності настроювання струмової діаграми розташування потенціометрів 1P...5P на платі струмообмеження 10Р відповідає діаграмі струму. Верхніми потенціометрами регулюють позитивні значення початкового Іпоч і кінцевого значення ІR струмів, нижніми потенціометрами негативні значення Ліві потенціометри регулюють ліві стрибки струму, а праві відповідно праві стрибки.

24. Провести настроювання плати захисту 1UZ, для чого необхідно зробити:

24.1 Установити в платі захисту перемички, необхідні для роботи з регулятором струму (не плутати з регулятором струму РС у системі підлеглого регулювання).

24.2 Повзунки потенціометрів 2Р і ЗР установити в середнє положення.

24.3 При виключеному силовому контакторі С1 потенціометром 1P с балансувати підсилювач 1W підсилювача струму.

24.4 Відключити від перетворювача електродвигун і підключити замість нього силову перемичку.

24.5 Включити перетворювач, і при невеликій заданій напрузі і накопиченному регуляторі швидкості РШ потенціометром 2Р плати захисту виставити максимальну велечину струму на рівні 1,5Іном. Контроль за величиною струму проводити по напрузі на шунті .

24.6 Плавно здійснити реверс, щоб струм у процесі реверса не перевищував 1,5Іном. Перевірити величину обмеження струму при зворотній полярності. При необхідності зрівняти струми балансуванням підсилювача 1W. .

24.7 Перевірити дію витримки часу при спрацьовуванні захисного реле 1K3, що повинна бути порядку (ЗОО...500) мс.

25. Проконтролювати остаточно діаграму перехідного процесу частоти обертання електродвигуна при пуску, реверсі і гальмуванні.

26. Перевірити роботу привода на низькій частоті обертання. Припустимі пульсації напруги тахогенератора при n=10 об/хв складають біля (10...12)%.

На цьому настроювання електропривода в регульованому режимі можна вважати закінченої.

50