Составители: В. В. Шохин

С.;3. Мавлютов

Комплектные автоматизированные электроприводы КТЭ и БТУ.3601: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Автоматизированный электропривод производствен­ных механизмов в металлургии" для студентов специальности 180400. Магнитогорск: МГТУ, 2001. 18 с.

Приведены технические данные автоматической системы ре­гулирования скорости, рассмотрены силовая схема и работа схемы регулирования скорости, функциональная и принципиальная схе­мы комплектного электропривода для металлорежущих станков, а также схема защит БТУ-3601.

Рецензент С. А. Евдокимов

Шохин В.В., Мавлютов С.З., 2001

Редактор Т.А. Колесникова

Оператор компьютерной верстки Н.А. Шишкина

Тем. план 2001, поз.143

Лицензия ПР № 020377 от 22.01.97

Подписано в печать 26.10.01 Формат 60x84 1/16 Бумага тип.№ 1

Плоская печать Усл.печ.л. 1,25+3 вкл. Уч.-изд.л. 1,31 Тираж 150 экз

Издательский центр МГТУ им. Г.И. Носова

.4550.00, Магнитогорск, пр. Ленина, 38

Полиграфический участок МГТУ

Заказ ?УЗ

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ В КОМПЛЕКТНОМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ КТЭ

ВВЕДЕНИЕ

Современные электроприводы выпускаются промышленно­стью в виде комплектных устройств. В состав такого устройства входят тиристорный преобразователь, система регулирования, ко­торая обычно выполняется по принципу подчиненного регулирова­ния координат, система защиты и сигнализации, а также коммута­ционная аппаратура. Структура и состав системы регулирования могут быть различными в зависимости от назначения электропри­вода. В лабораторной работе рассматривается система однозонного регулирования скорости в комплектном электроприводе посто­янного тока КТЭ.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КТЭ

Комплектные тиристорные электроприводы КТЭ содержат автоматическую систему регулирования (АСР) скорости для ревер­сивных и нереверсивных электроприводов постоянного тока со стабилизацией тока возбуждения.

Технические данные аср скорости

1. Диапазон регулирования скорости при использовании обрат­ной связи по напряжению или э.д.с. 25:1.

2. Диапазон регулирования скорости при использовании обрат­ной связи по скорости 75:1.

3. Погрешность стабилизации скорости вращения в статиче­ском режиме не более 1 %.

4. Ограничение полного тока на заданном уровне с погрешно­стью не более 10 %.

5. Время реверса тока якорной цепи при подаче на вход регу­лятора тока ступенчатого сигнала не более 30 мс (время бестоко­вой паузы при этом не превышает 7 мс).

6. Погрешность стабилизации скорости вращения с применени­ем прецизионного тахогенератора не более 0,1 %/

к.

1

2. СИЛОВАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

На рис.1 изображена силовая схема электропривода КТЭ с естественным воздушным охлаждением. Тиристоры в плечах пре­образователя включены встречно-параллельно и образуют две мостовые схемы. Тиристорный преобразователь подключен к сети через трансформатор. Включение и отключение преобразователя рсуществляется автоматическим выключателем Q1.1. Нагрузка (якорная цепь двигателя) подключается через автоматический вы­ключатель Q2.1.

Тиристоры VD1 и VD2 замыкают цепь динамического торможения. Для защиты по току используется максимально токовый элемент FА герконового типа. В схеме показано подключение дат­чиков запирания мостов, необходимых для работы схемы логиче­ского перемечающего устройства (принято раздельное управле­ние группами вентилей). В схеме указаны также датчики тока и на­пряжения, выходные сигналы которых используются в системе ре­гулирования скорости и системе защиты.

Питание обмотки возбуждения осуществляется от однофаз­ного тиристорного преобразователя, выполненного по мостовой однофазной схеме. Этот преобразователь подключается к сети 380В через реакторы.

3. Устройство и работа аср скорости

АСР скорости (рис.2) комплектного тиристорного электропри­вода КТЭ относится к системам подчиненного регулирования коор­динат и содержит в своем составе: регуляторы скорости, тока якоря и тока возбуждения;

• устройства, обеспечивающие ввод сигнала задания от сельсинных командоаппаратов и источников постоянного напря­жения;

• устройство для исключения самохода двигателя при отсутст­вии сигнала задания и реактивном моменте на валу двигателя;

- логические элёмёнты, обеспечивающие необходимый алгоритм работы системы;

- датчики тока якоря, тока возбуждения и напряжения двигателя; - резервные устройства.

Датчики тока и напряжения, а также делители напряжения для устройств гальванической развязки аналоговых сигналов, располагаются у мест установки шунтов, с которых снимается сигнал.

2

Устройство, обеспечивающее ввод сигнала задания от сельсинного командоаппарата, состоит из ячейки генератора № 703, предназначенной для питания сельсинов, и ячейки фазочувствительного выпрямителя № 207.

Цепи питания и выходного сигнала сельсинного командоап­парата гальванически отделены от общей точки системы регули­рования с помощью двух трансформаторов, размещенных в ячей­ке № 703.

Питание сельсинного командоаппарата осуществляется на­пряжением прямоугольной формы с частотой 400 Гц.

Преобразование переменного напряжения сельсинного ко- мандоаппарата в постоянное с полярностью, зависящей от соот-­ ношения фаз питающего и выходного напряжений, осуществляется в ячейке № 207. Выходной усилитель ячейки № 207 с устройством ограничения может быть использован самостоятельно (без фазо- выпрямительного устройства) для ограничения сигналов задания, поступающих, например, через устройства гальванической развяз-­ ки. С помощью этого узла обеспечивается ограничение сигнала за-­ дания при подаче команд "Ограничение хода вперед'¹ или "Ограни­- чение хода назад" и полное снятие сигнала при отсутствии коман­ ды "Рабочая скорость" или наличии команды "Запрет задания". Уровень ограничения выходного напряжения задается с помощью резисторов, расположенных на лицевой стороне поворотной рамы и обозначенных "n1" и " n2". При этом, если команда "Ограничение скорости" не подана, уровень ограничения регулируется резисто­ ром " n 2", а при подаче этой команды — резистором " n 1".

Выходной сигнал фазовыпрямительного устройства поступа­ет на вход регулятора скорости через ячейку задатчика интенсив­ности скорости ЗИ-2АИ.

На вход регулятора скорости поступает также сигнал " nТ" при подаче команд "Толчок вперед" (ТВ) или "Толчок назад" (ТН); Уро­вень сигнала регулируется с помощью резистора RЗ ячейки № 003 (обозначен

" n T", а его полярность зависит от того, какая из команд (ТВ или ТН) подана. Сигнал " n Т" блокируется при одновременной подаче команд "Толчок вперед" и "Толчок назад", а также при на­личии команд "Рабочая скорость" или "Запрет задания". Кроме то­го, команды "Толчок вперед" и Толчок назад" блокируются при на­личии команд "Ограничение хода вперед" и "Ограничение хода на­зад" соответственно. Перечисленные блокировки и команды реализуются на элементах ячейки № 222.

Выходной сигнал регулятора скорости поступает на вход ре­гулятора тока через задатчик интенсивности тока, расположенный

3

в ячейке № 205, позволяющей плавно регулировать темп нараста-­ ния тока в широких пределах. Перевод регуляторов скорости и тока из пропорционального в пропорционально-интегральный режим осуществляется как вручную, установкой тумблера SА2, располо­- женного на лицевой стороне поворотной рамы в положение РАБОТА (при собранной силовой цепи), так и автоматически при включении силовой цепи и тумблера SА2, установленном в положение РАБОТА, Нажатием кнопки "ПИ-режим" осуществляется перевод ре­- гуляторов скорости, и тока в "ПИ-рёжим" при положении SА2 - -РАБОТА и разобранной силовой цепи. При установке тумблера SА2 в положение, ПРОВЕРКА регулятора скорости и тока переводится в »ПИ-режим" независимо от состояния кнопки "ПИ-режим". Сигналы задания скорости, обратной связи по скорости и заданного значения производной скорости (dn/dt)* поступают на вход устройства блокировки регуляторов, которое расположено в ячейке № 205 (усилители А1, А2, А4, А6). При наличии любого из вышеперечисленных сигналов, по уровню превышающего порого- вое значение, устанавливаемое резистором " Un " ячейки №205 (с учетом нелинейных звеньев на усилителях А1, А2), на выходе порогового устройства (А4) " τ_n " появляется положительное на-­ пряжение, которое через усилитель А6 поступает на управление ключами, установленными цепи регулирования уровня ограни-

чения выходного напряжения регулятора скорости, и на вход бло­кировки регулятора тока. Таким образом, на регуляторе скорости устанавливается необходимый заданный уровень ограничения выходного напряжения, а регулятор тока переводится в "ПИ-режим" (при собранной силовой, цепи и тумблере SА2, установ­ленном в положение РАБОТА). При уменьшении всех сигналов на входе устройства до уровней, меньших установленного порогово­го значения, выходной сигнал А4 становится отрицательным и напряжение на входе А6 плавно уменьшается до значения на­пряжения, устанавливаемого резистором" тЗ " (ячейка № 205). При достижении этим напряжением нулевого уровня, выходное напряжение А6 становится отрицательным, регулятор тока пере­водится в "П-режим" и выходной сигнал регулятора скорости ста­новится равным нулю, так как становится равным нулю увровень ограничения регулятора из-за отключения, ключей в цепи задания уровня ограничения выходного напряжения регулятора

При наличии на контактах А1,В1 сигнала системы защиты блокирование регуляторов осуществляется независимо от состоя­ния входных сигналов устройства. Таким образом при подаче сиг-

4

нала задания скорости расшунтирование регуляторов происходит практически без задержки, а шунтирование регуляторов происхо­дит после уменьшения входных сигналов до порогового значения по истечении времени, которое определяется параметрами R27, С15, С16 и установкой потенциометра " тЗ ^и.

При отсутствии тахогенератора (в зависимости от требова­ний к электроприводу и условий работы) может быть использована обратная связь по э.д.с. двигателя. Напряжение, пропорциональ­ное э.д.с. двигателя, выделяется на усилителе, расположенном в ячейке № 205. Этим усилителем обеспечивается плавная под­стройка статической компенсации падения напряжения на актив­ном сопротивлении якорной цепи с помощью резистора R1 и дина­мическая компенсация с помощью входного фильтра, имеющего сменные элементы.

Стабилизация тока возбуждения осуществляется с помощью регулятора тока возбуждения, расположенного в ячейке № 003.

Развязка всех внешних дискретных сигналов (команд), посту­пающих в АСР скорости, осуществляется с помощью оптронных разделителей, расположенных в ячейке №604, а развязка всех внешних входных и выходных аналоговых сигналов осуществляет­ся через ячейки РТ- 4АИ (ячейка № 404 и 406).

Для увеличения срока службы оптронов в устройствах галь­ванической развязки дискретных сигналов (ячейка № 604) необхо­димо обеспечить такой режим их работы, когда излучатель оптрона преимущественно обесточен. Подключение контактов, находящих­ся большее количество времени в замкнутом (нормально замкну­тых) и разомкнутом (нормально разомкнутых) состоянии, показано на рис. 3 и 4.

В системе предусмотрен ряд резервных элементов, уст­ройств и цепей, используемых заказчиком для расширения функ­циональных возможностей проектируемых систем. С этой же це­лью на объединительных печатных платах кассет предусмотрена возможность изменения стандартных связей между элементами системы, исключение отдельных элементов и включение резерв­ных элементов. Так как кассеты системы регулирования располо­жены в непосредственной близости друг от друга, то допускается осуществление перемонтажа не только в пределах кассет, но и между кассетами (без использования разъемов кассет).

,; Вис 3. Схема подключения замыкающихся контактов КТЭ