книги из ГПНТБ / Красник В.В. Повышение надежности и экономичности работы электрооборудования на предприятиях легкой промышленности
.pdfРис. 40. Диаграмма работы тиристоров и форма кривой напряже ния в фазе для работы электродвигателя по схеме рис. 36, а при
|
а=75° : |
|
|
а — кривые фазного и линейного |
напряжения, приложенного |
к электродвига |
|
телю при а - 0 ; б — интервалы X проводимости тиристоров . и |
диодов; |
в — кри |
|
вая напряжения, приложенного |
к нагрузке фазы с тиристором и |
диодом |
|
(фаза А) при а=75° |
|
|
Рис. 41. Графические зависимости изменения фазных напряжений в трех фазах обмотки статора для схемы рис. 36, а при нагрузке
электродвигателя |
ц=0,6 и |
угле открывания тиристоров |
а=72°: |
||||
а — кривые фазных |
и линейных |
напряжений, |
приложенных |
к |
электродви |
||
гателю при а - 0 ; |
б —интервалы |
проводимости |
\ тиристоров; в, |
е, |
и |
о — кри |
|
вые напряжения |
приложенного |
соответственно к фазам А, В, С обмотки |
|||||
|
|
статора при а =72° |
|
|
|
|
c e s y ) |
|
|
Рис. 42. |
Кривые |
зависимости cos ф0 от подво- |
|||||
cosI0=-^jipH |
|
|
димого |
к электродвигателю |
напряжения |
у при |
|||||
/,/, |
1 |
1 |
' |
1 |
различных |
моментах |
нагрузки .и: |
|
|||
|
|
|
|
для |
расчетные |
кривые; |
—• |
• опытные |
кривые |
||
|
|
|
|
схемы рис. 36, а; |
рис. |
— |
опытные |
кривые |
|||
|
|
|
|
|
|
для |
схемы |
36, б |
|
при равнозначных условиях регулиро вания несколько меньше соответст вующих величин cos фо в схемах с ам плитудным регулированием. Незначи тельное снижение соэфо (не более З-г-5%) происходит в результате воз никновения высших гармонических напряжений в схемах с полупровод никовыми вентилями, так как наличие тиристоров и диодов вызывает неко торое искажение формы кривой под-
уводимого к электродвигателю напря жения.
По рассмотренным зависимостям можно определить те вели чины напряжения, при которых обеспечивается повышение cos ф и к. п. д. недогруженных электродвигателей. Практически, сниже-
о |
20 |
40 |
80 |
100 |
120 |
<к ,эп. град.
Рис. 43. Кривые зависимости напряжения у от угла
открывания тиристоров а при различных загрузках Ц. асинхронного электродвигателя
ние напряжения можно ограничить до 15% от номинального. От крыванием тиристоров можно автоматически регулировать вели чину подаваемого на зажимы электродвигателя напряжения. На рис. 43 показаны кривые зависимости напряжения от угла откры вания тиристоров, при которых обеспечивается номинальный cos ф при различных загрузках асинхронного электродвигателя типа А32-4.
Показатели
Относительное скольжение р
Относительная
величина
COS ф 0
Т а б л и ц а 18;
нагрузМомент валунаки цдвигателя |
|
Значение показателей |
||
|
|
при |
подводимых |
|
Вид схемы |
включения |
напряжениях v |
||
тиристоров |
и диодов |
|
|
|
|
|
1 |
0,87 |
0,78 |
0,4 |
Амплитудное регулирование |
. . . |
0,25 |
0,37 |
0,605 |
|
По схеме рис. 36, о |
|
0,25 |
0,37 |
0,6 |
|
По схеме рис. 36, б |
|
0,25 |
0,33 |
0,55 |
0,6 |
Амплитудное регулирование |
. . . |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
По схеме рис. 36, а |
|
0,5 |
0,75 |
0,97 |
|
|
По схеме рис. 36, б |
|
0,5 |
0,695 |
0,94 |
|
Амплитудное регулирование |
. . . |
0,78 |
1,00 |
1,48 |
0,8 |
По схеме рис. 36, а |
|
0,78 |
1,00 |
1,42 |
|
По схеме рис. 36, б |
|
0,78 |
0,94 |
1,36 |
|
Амплитудное регулирование |
. . . |
0,52 |
0,64 |
0,765 |
0,4 |
По схеме рис. 36, а |
|
0,52 |
0,63 |
0,75 |
|
По схеме рис. 36, б |
|
0,52 |
0,62 |
0,735 |
|
Амплитудное регулирование |
. . . |
0,73 |
0,88 |
0,965 |
0,6 |
По схеме рис. 36, а |
|
0,73 |
0,87 |
0,95 |
|
По схеме рис. 36, б |
|
0,73 |
0,83 |
0,93 |
|
Амплитудное регулирование |
. . . |
0,88 |
0,975 |
1,025 |
0,8 |
По схеме рис. 36, а |
|
0,88 |
0,95 |
1,01 |
|
По схеме рис. 36, б |
|
0,88 |
0,93 |
0,99 |
Относительная |
|
Амплитудное регулирование . |
. . |
0,805 |
0,61 |
0,56 |
величина |
0,4 |
По схеме рис. 36, а в фазе с тири |
|
|
|
|
тока статора |
|
стором |
ти |
0,805 |
0,64 |
0,6Ї |
h |
|
По схеме рис. 36, а в фазе без |
|
0,69 |
|
|
|
ристора |
|
0,805 |
0,665 |
||
|
|
|
||||
|
|
По схеме рис. 36, б в фазе с тири |
|
0,63 |
|
|
|
|
стором |
|
0,805 |
0,61 |
|
|
|
По схеме рис. 36, б в фазе без ти |
|
0,67 |
|
|
|
|
ристора |
|
0,805 |
0,655 |
|
|
|
Амплитудное регулирование . |
. . |
0,84 |
0,695 |
0,705 |
|
0,6 |
По схеме рис. 36, а в фазе с тири- |
0,84 |
0,70 |
0,71 |
|
|
|
По схеме рис. 36, а в фазе без ти |
||||
|
|
0,84 |
0,72 |
0,73 |
||
|
|
ристора |
|
. Показатели
-нагруз валу г в - Й л S »
и S
гля ц
н
са
Ь
щ
П р о д о л ж е н и е
Значение показателей при подводимых
напряжениях у
Вид схемы включения тиристоров и диодов
1 |
0,87 |
0,78 |
Относительная |
0,6 |
По |
схеме |
рис. |
36,- б |
в фазе с тири- |
|
0,71 |
|
величина |
|
|
|
|
|
|
0,84 |
0,69 |
|
тока статора |
|
По |
схеме |
рис. |
36, б |
в фазе без |
ти |
|
|
' і |
|
ристора |
|
|
|
0,84 |
0,725 |
0,735 |
|
|
0,8 |
Амплитудное |
регулирование . |
. . 0,9 |
0,79 |
0,83 |
|||
|
|
По |
схеме |
рис. |
36, а в фазе с тири |
|
|
||
|
|
стором |
|
|
|
0,9 |
0,785 |
0,825 |
|
|
|
По |
схеме |
рис. 36, |
а в фазе |
без |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
0,815 |
0,83 |
|
|
По |
схеме |
рис. 36, б в фазе с тири- |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
0,785 |
0,825 |
|
|
По схеме рис. 36, б в фазе без |
|
|
|||||
|
|
тиристора |
|
|
0,9 |
0,82 |
0,84 |
4. Управление тиристорными регуляторами
для повышения cos ф асинхронных электродвигателей
Задачей автоматического регулирования системы является под держание cos ф близким к номинальному значению, несмотря на недогрузку асинхронных электродвигателей.
Блок-схема автоматического управления угла открывания тири сторов показана на рис. 44. В нее входят четыре основных блока, которые составляют регулятор и блок питания БП схемы управле ния. Регулятор состоит из усилителя — формирователя УФ, блока регулируемой задержки БРЗ, фазосдвигающего блока ФСБ и бло ков зажигания (открывания) тиристоров БЗТ*.
К приводному асинхронному электродвигателю, являющемуся объектом регулирования, приложено два возмущающих воздей ствия, одним из которых служит напряжение распределительной сети предприятия, а другим — импульсот регулятора, длитель ность которого зависит от величины тока нагрузки, протекающего через датчик. Датчиком служит относительно малое активное со противление, включенное в одну из фаз обмотки статора. Падение напряжения на этом сопротивлении подается на блок регулируе мой задержки. Напряжение сети можно считать постоянным. Воз можные небольшие колебания напряжения питающей сети автома тически учитываются системой регулирования с помощью измене ния тока нагрузки.
* Авторское свидетельство № 235154 от 22 октября 1968 г.
Таким образом, в приведенной схеме единственным управляю щим возмущающим воздействием будет импульс регулятора на за пуск тиристоров, которые являются в схеме регулирующими эле ментами.
На рис. 45 показан порядок формирования импульсов в схеме управления углом открывания тиристоров.
Принцип работы этой схемы управления заключается в сле дующем. УФ совместно с БРЗ формируют импульс длительностью, соответствующей углу открывания тиристоров (см. рис. 45, d). БЗТ открывает тиристор импульсом соответствующей ширины (см. рис. 45, [). Выходной импульс с БРЗ подается на два БЗТ, вклю чающих тиристоры фаз А (см. рис. 45, k) и С (см. рис. 45, f ) . При
УФ |
БРЗ |
БЗТ |
ФСБ БЗТ
БП
Рис. 44. Блок-схема автоматического управления угла открывания тиристоров
этом тиристор фазы А включается через 120° по отношению к фазе
Спод действием фазосдвигающего блока ФСБ.
Впредставленной схеме автоматического регулирования не тре буется высокой точности поддержания cos <р близким к номиналь ному значению. Некоторые отклонения cos ф вполне допустимы. Поэтому к схеме управления не предъявляется требования быстро действия. Регулируемой величиной в системе автоматического уп равления является ток статора, протекающий через датчик. Откло нение тока от заданной величины воспринимается регулятором, ко торый, воздействуя на объект, доводит величину тока статора до такого значения, при котором обеспечивается номинальная вели чина коэффициента мощности.
Действие регулятора на примере работы асинхронного электро
двигателя типа А32-4, мощностью |
1 кВт, включенного по схеме |
||||
рис. |
36, |
а, |
проиллюстрировано |
графической |
зависимостью на |
рис. |
46. |
При |
изменении -момента нагрузки на |
валу электродвига- |
теля от |
ц,=0,5 |
до и, = 0,85 |
регулятор |
автоматически поддерживает |
|
значение |
тока |
статора по |
кривой 4; |
при этом напряжение в фазе |
|
с вентилями изменяется по кривой |
3. |
При отключении регулятора |
величина cos ф резко падает с уменьшением нагрузки электродви гателя (кривая 2). При включенном регуляторе величина cos ф
t
t I
ot
Рис. 45. Порядок формирования импульсов в схе ме управления углом открывания тиристоров
с небольшим превышением (кривая 1) поддерживается близкой к номинальной.
Отличительной особенностью схемы является ее запуск лишь от одного сигнала соответствующей фазы, независимо от числа тири сторов в силовой цепи обмотки статора.
Для простоты и удобства эксплуатации-все элементы, выпол няющие однородные функции, однотипны, а число их сведено до минимума.
С этой целью, для схемы с двумя тиристорами и двумя дио дами, включенными по схеме рис. 36, а управляющий сигнал бе рется от фазы С, в результате чего из схемы исключается один из фазосдвигающих блоков.
На рис. 47 показана принципиальная схема автоматического уп равления углом открывания двух тиристоров при включении их по схеме рис. 36, а. Работа этой схемы управления заключается в сле дующем. На вход 1 схемы поступает синусоидальное напряжение фазы С (см. рис. 45, а). Усилитель — формирователь представляет
|
|
|
|
|
|
|
І |
|
т |
|
|
|
|
1 |
|
COS%(JJ) |
|
W |
|
|
|
|
|
—\ — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
І0 |
0,9 |
|
|
|
• |
|
/' Л; I |
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
0.9 |
0,8 |
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
/ У |
|
|
|
|
||
|
|
|
*/ |
|
з |
1 |
|
|
|
07 |
/ |
/ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
1 |
|
0,7 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
] _ _ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OpL |
0,5і |
04 |
0.5 |
0,6 |
•0,7 |
|
09 |
1,0 Ji |
|
0,3 |
|
||||||
Рис. 46. Графическая зависимость работы тиристор |
||||||||
ного регулятора |
для |
повышения |
cos ср электродвига |
|||||
|
|
|
теля типа А32-4 |
|
|
|||
собой несимметричный |
триггер с |
коллекторной обратной связью. |
За счет отрицательного смещения, поступающего через резистор R$ (см. рис 47) на базу транзистора /777, последний в исходном со стоянии открыт, а транзистор ПТ2 закрыт в результате положи тельного смещения на базе, поступающего через резистор 7?4. При переходе синусоиды через нуль, на базе транзистора ПТ1 создается положительный потенциал и транзистор ПТ1 закрывается, а тран зистор ПТ2 открывается в результате отрицательного смещения с коллектора закрытого транзистором ПТ1 через диод Д2. В ре зультате на выходе УФ формируются прямоугольные импульсы, фронт и спад которых соответствует переходу синусоиды через нуль.
Блок регулируемой задержки состоит из: симметричного триг
гера на транзисторах ПТЗ и ПТ4 типа |
П-15 с раздельным управле |
|
нием; генератора |
линейно-падающего |
пилообразного напряжения |
на транзисторах |
ПТ5 и ПТ6 типа П-15; диодно-регенеративного |
юг
Рис. 47. Принципиальная схема автоматического управления углом |
открывания двух тиристоров при включении их по |
схеме рис. 36, |
а |
компаратора на диодах Д5 и Д6 типа Д-211; устройства |
сравнения |
на транзисторах ПТ7 и ПТ8 типа П-15. |
|
В исходном состоянии транзистор ПТЗ открыт, а |
транзистор |
ПТ4 закрыт. Через открытый транзистор ПТ5 происходит заряд емкости С5. Положительный импульс, соответствующий фронту им пульса, с выхода УФ через дифференцирующую цепочку Д3\ Rr, С2 перебрасывает триггер и транзистор ПТЗ закрывается, а тран зистор ПТ4 открывается. Транзистор ПТ5 запирается и конденса тор С5 разряжается через транзистор IIT6.
В момент равенства линейно-падающего напряжения на кон денсаторе С5 и напряжения на выходе блока управляющего напря жения ПТ8, замыкается цепь положительной обратной связи по базе блокинг-генератора ПТ7 и вырабатывается импульс, перебра сывающий триггер в исходное положение. Блокинг-генератор сра
батывает |
и выдает импульс (см. |
рис. 45, е) с |
обмотки 2 |
(см. |
|
рис. 47), который дифференцируется |
в цепочке Ri2\ |
С4 ; Д4 . |
|
||
В момент возврата триггера в исходное положение, запускается |
|||||
БЗТ фазы С (транзистор ПТ9 типа П-201) и фазосдвигающий |
блок |
||||
фазы А, который выдает управляющий сигнал на БЗТ |
фазы А |
(см. |
|||
рис. 45, /, |
g). |
|
|
|
|
На рис. 45, с, е, k показано формирование коротких |
разнополяр- |
||||
иых импульсов в дифференцирующих устройствах, фронт и |
спад |
которых соответствует фронту и спаду прямоугольных импульсов. Схема управления углом открывания тиристоров (см. рис. 47)
состоит из маломощных элементов, которые имеют следующие па
раметры. Резисторы типа МЛТ 0,5 |
Вт, I I кл., гр. Б, в кОм: |
Rit |
R^ |
|||||||||
и |
Я м — 1 ; Яг—-27; |
R3 и |
Д4 |
— 24; |
R5 и |
R8— 1,5; |
Re, |
Rl3, |
Ra—U; |
|||
R7—\5; |
R9 и |
Ris— |
1,2; |
R10 |
и Ri7 — 10; |
Ян — 0 , 1 ; |
Riz — 6,2; |
R20 |
— |
|||
12; |
Я 2 1 |
— 0 , 5 1 ; |
RZ2 — 0,33; |
R23 |
— 91; |
R25 — 2000; R№—\ |
МгОм. |
|
||||
|
Конденсаторы: Сі — металлический, бумажный МБМ, 0,05 мкФ; |
|||||||||||
С2 |
и Съ — трубчатый керамический |
КТК.-ЗЗО пФ; С3, |
С4 С9 и Сп |
— |
КСО-11, 2000 пФ; С6 и С1 0 — МБМ1-4, 0,1 мкФ; С7 — полистироло вый ПМ, 5100 пФ.
Германиевые диоды типа Д 9Б — Ді, |
Д2, Дь Де, Дч\ кремниевые |
||||
диоды типа Д 211 —Д3 |
и Дь, стабилитрон типа Д 815 — Д&\ |
тран |
|||
зисторы |
германиевые типа П15 — Ть |
Т2, |
Т3, Тк, Тъ, Т7, Та, Т9; |
тран |
|
зисторы |
германиевые |
типа П8 — Т в , |
Ті0, |
Тц\ трансформатор |
типа |
МИТ - 3 — Тр-1, трансформатор 70 В т — Тр-2.
5. Оценка надежности и устойчивости работы асинхронного электродвигателя
с тиристорными регуляторами, повышающими его cos ср
Надежность работы асинхронного электродвигателя с тиристорным управлением
Качественная характеристика надежности работы тиристорных регуляторов для повышения cos ф недогруженных асинхрон ных электродвигателей может оказаться недостаточной при их