8. Технические характеристики полупроводниковых преобразовательных устройств.

8.1. Преобразователи для электроприводов постоянного тока.

Применение тиристорных преобразователей в электроприводах постоянного тока позволяет достигнуть повышенной управляемости и быстродействия привода, а также улучшить его энергетические и весовые показатели. КПД тиристорного электропривода постоянного тока на 5–7 % выше КПД системы Г-Д, на 2-4% выше КПД ионного электропривода и примерно на 2% выше КПД привода с магнитными усилителями. Диапазон регулиро­вания скорости составляет 1 : 30, а в специальных схемах - 1 : 1000 и более. Электропривод с тиристорным преобразователем обладает высокой стабиль­ностью скорости, которая может быть доведена до 0,2 % и ниже. Тиристорные преобразователи потребляют очень малую мощность управления, их коэффи­циент усиления превышает 100 000.

Схема тиристорного электропривода довольно гибкая, система может быть реверсивной и нереверсивной, позволяет работать при малых и больших мощностях, имеет малую продолжительность переходных процессов (время переходного режима практически определяется инерционностью самого электродвигателя). Однако тиристорным преобразователям, используемым в электроприво­дах, свойственны недостатки: большая чувствительность полупроводниковых элементов к перегрузкам, вследствие чего при проектировании преобразо­вательных установок требуется выбирать тиристоры с запасом по току; уве­личение потерь в двигателе и уменьшение его коммутационной способности вследствие пульсации тока на выходе преобразователя; уменьшение коэф­фициента мощности преобразовательной установки при снижении выход­ного напряжения. Этот недостаток должен учитываться для электроприво­дов большой мощности, длительно работающих на малой скорости.

В тиристорном электроприводе широко используются преобразователи, выполненные по мостовой схеме. Такие схемы позволяют достигнуть опти­мального соотношения между значениями обратного и прямого напряжения на полупроводниковых приборах и питающим напряжением, наиболее полно использовать питающие трансформаторы мостовых схем, применив для этих целей трансформаторы, мало отличающиеся от сетевых трансформаторов. В целях упрощения мостовых схем на практике широко приме­няются несимметричные или полууправляемые мостовые схемы.

Тиристорные преобразователи с нулевыми схемами применяются редко. Трехфазная нулевая схема используется в тиристорных электроприводах небольшой мощности с напряжением 115—230 В.

В реверсивных электроприводах с малым быстродействием применяют однокомплектные вентильные преобразователи с реверсором в цепи якоря. Если требуется максимальное быстродействие привода, то используются схемы с двумя вентильными группами преобразователей с противопараллельным включением двух мостов. Для большинства реверсивных двухком­плектных преобразователей применяются схемы без уравнительных реакто­ров, в которых используется раздельное или несогласованное управление вентильными группами. При этом напряжение инверторной группы превы­шает напряжение выпрямительной за счет сдвигов углов управления. Появ­ляющийся вследствие этого «люфт» в регулировочной характеристике преоб­разовательной установки ухудшает динамические характеристики привода. Поэтому раздельное управление обычно выполняется в тех случаях, когда «мертвое» время может достигать 0,008—0,01 с, что для большинства промыш­ленных приводов допустимо.

Тиристорные агрегаты унифицированной серии АТ и АТР мощностью до 100 кВт предназначены для питания якорных цепей двигателей постоянного тока. Их можно использовать для регулирования напряжения в цепях с активной, индуктивной и индуктивно-активной нагрузками.

Тиристорные комплектные пре­образовательные агрегаты модернизированной серии нереверсивные (ТЕЗ, ТЕ9, ТПЗ, ТП9) и реверсивные (ТЕРЗ, ТЕР9, ТПРЗ, ТПР9) мощностью от 10 до 500 кВт предназначены для питания регулируемым напряжением якорных цепей и обмоток возбуждения электрических машин постоянного тока.

В зависимости от назначения агрегата в серии используется четыре типа структурных схем преобразователей: нереверсивный (ТЕ9, ТП9) и реверсивный (ТЕР9, ТПР9) возбудители, нереверсивный (ТЕЗ, ТПЗ) и ревер­сивный (ТЕРЗ, ТПРЗ) якорные преобразователи.

Изготовитель - Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ).

Комплектные тиристорные устройства предназначены для управления электродвигателями постоянного тока, возбуждения электри­ческих машин постоянного тока и синхронных, а также для питания цеховых, сетей постоянного тока. Напряжение – 115 – 460 В, ток – 50 – 1000 А.

Изготовитель – Таллинский электротехнический завод (ТЭТ).

Агрегаты тиристорные однофазные серии АТО предназначены для пи­тания якорных цепей (АТО, ATOP) и обмоток возбуждения (АТОВ) электри­ческих машин постоянного тока в автоматическом режиме.

Агрегаты тиристорные серии АТРК пред­назначены для питания якорных цепей и об­моток возбуждения электродвигателей по­стоянного тока в реверсивных приводам кранов общего назначения (машиностроительных, металлургических предприятий, электростан­ций и др.).

Изготовитель – ПО «Преобразователь», Запорожье.

Электроприводы серии КТЭ ТУ16-88 ИАВК. 654473. ООЗТУ предназначены для механизмов, требующих автоматического регулирования тока, напряжения (ЭДС) двигателя, скорости, положения, натяжения и других параметров, определяемых требованиями автоматизируемого объекта или технологического процесса. Электроприводы разработаны взамен электроприводов КТЭ ТУ 16-530. 271-81 и выпрямителей ТПП1ТУ 16-729. 395-83 и предназначены для применения в различных отраслях промышленности в т.ч. металлургической, химической, бумажной, машиностроительной и др.

Применение новой элементной базы (тиристоров, выключателей, предохранителей, интегральных микросхем, программируемых средств) н конструктивных решений позволяли снизить массо-габаритные показатели электроприводов, повысить их эксплуатационную надежность.

Отличительной особенностью новой серии является создание наряду с аналоговыми средствами управления объектно-ориентированных электроприводов на основе программируемых микропроцессорных средств управления и предусматриваются использование наряду с КТЭ шкафов технологической автоматики (ШТА), пультов операторов. ШТА выполняют функции локальной технологической станции. Электроприводы серии КТЭ содержат следующие основные составляющие, которые обеспечивают тиристорный преобразователь

• диапазон регулирования выпрямленного напряжения ± 100%;

• ток перегрузки в течение 15 секунд;

• способ управления – импульсно-фазовый вертикальный;

• управление реверсивными группами – раздельное;

• время бестоковой паузы – не более 7 мс;

• охлаждение на ток до 200 А – естественное воздушное, свыше 320 А – принудительное воздушное;

система регулирования электроприводом:

• диапазон регулирования скорости 100:1;

• диапазон регулирования скорости с обратной э.д.с. – 25:1;

• время реверса тока якоря – не более 10%;

• погрешность стабилизации скорости

по обратной связи по скорости – не более 1%,

по обратной связи по э.д.с. – не более 4%;

• диапазон регулирования статического тока якоря при регулировании по мощности – 10:1;

• погрешность обработки заданного перемещения (положения) – не более 0.3%;

• время обработки заданного положения – не более 0.25 с.

Для сокращения времени поиска отказов КТЭ имеют систему диагностики, позволяющую определить место возникновения неисправности в электроприводе на уровне его функциональных частей. Специальные элементы индикации сигнализируют о срабатывании устройств защиты.

Для сокращения времени обслуживания в КТЭ имеются следующие сервисные элементы (определяемые при заказе):

• резервные ячейки, блоки;

• переходные ремонтные орала (разъемы);

• пульт ТА001 проверки ячеек;

• 12-канальный аналого-цифровой запоминающий регистратор режимов работы КТЭ;

• комплект ремонта печатных плат.

На изделие КТЭ-III поколения имеется отраслевой каталог 08.03.05-92.

*Примечания: 1. Устройство питания обмотки возбуждения двигателя (В).

2. Устройство питания электроприводного тормоза (М).

3. Устройство питания обмотки возбуждения тахогенератора (Т).

4. Линейный контактор или магнитный пускатель (К).

5. Устройство аварийного динамического тормоза (Д).

Комплектные тиристорные устройства управления серии БУ3608 пред­назначены для быстродействующих реверсивных электроприводов постоян­ного тока. Их можно также использовать в электроприводах подач высоко­частотных копировальных станков, универсальных станков типа «обраба­тывающий центр», станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и других механизмов. Для работы от системы ЧПУ предусмотрен специаль­ный блок связи, с помощью которого импульсный сигнал на выходе ЧПУ преобразуется в аналоговый с напряжением от 0 до ± 10 В.

Изготовитель – ЧЭАЗ (г. Чебоксары); ЭТУ-2 – изготовитель НПО “ЭТАЛ” (г. Александрия).