Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Тиристорный электропривод для кранов

..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
4.52 Mб
Скачать

Промежуточный усилитель

обычно

выполняется

с «обратной» характеристикой, т.

е. такой,

что при уве­

личении разности

и3—итг напряжение управления % и

пропорциональный

ему угол

а

(рис. 1-7)

снижаются,

а напряжение на

двигателе

и

его момент

возрастают.

Рис. 1-6. Упрощенная схема

Рис. 1-7. К пояснению регули­

узла обратной связи по ско­

рования угла а при изменении

рости.

управляющего напряжения и7.

Типовая характеристика

a = f(u ) , где и = и 3—ытг,

приведена на рис. 1-8. Из рис. 1-8 видно, что при малых входных напряжениях а = а макс и тиристоры практиче­ ски закрыты, а при больших напряжениях угол а сни­

жается,

тиристоры

открыва­

 

ются. При напряжении, боль- 1/1/1

шем

определенного

значения,

иуг

о=?омин^5фмин> где фмин — наи­

 

меньшее

возможное

значение

 

фазового

 

угла

асинхронного

 

двигателя.

 

 

 

 

 

Ясно,

 

что

значение

и3

 

определяет

скорость

двигате­

 

ля при данной нагрузке. Дей-

а

ствительно, при подаче за- ид

дающего

напряжения для

ра­

Рг1C. 1-8. Зависимость угла

боты

в двигательном

режиме

«тг=0.

а = а Мин>

тиристоры

и от входного напряжения.

полностью

открыты,

поэтому

 

пуск двигателя происходит по реостатной характеристи­ ке (а^ф , рис. 1-13), соответствующей введенному в цепь ротора резистору. Чем больше и3, тем дольше разгоняется привод по этой характеристике, так как напряжение и (рис. 1-8) достигает значения, при кото­ ром угол а начинает возрастать, момент двигателя сни­ жаться, а привод работать на жесткой характеристике

(например, на характеристике 3, рис. 1-13) при боль­ шей угловой скорости соь Для работы в тормозном ре­ жиме задающее напряжение может быть равно нулю либо отрицательно. В этом случае тиристоры начинают открываться лишь от напряжения тахогенератора, вра­ щающегося вместе с двигателем тяжелым грузом в на­ правлении спуска (характеристика 2 на рис. 1-13).

При необходимости глубокого регулирования скоро­ сти (10: 1 и выше) коэффициент усиления замкнутой по скорости системы ТРИ—АД оказывается таким, что после пуска привода имеют место автоколебания скоро­ сти двигателя, это часто делает систему неработоспособ­ ной. Большое число экспериментов и расчеты убедили в необходимости для таких систем введения коррекции. Обычно действенной оказывается простейшая стабили­ зация, когда в цепь обратной связи усилителя вклю­ чается дифференцирующая /?С-цепочка. Параметры ее зависят от типа и габарита двигателя, значения /?р, а также скольжения, при котором должен работать при­ вод. Заметим, что более склонна к колебаниям система

с меньшим

значением /?р, работающая при

больших

скольжениях

5 (обычно при

5 ^ 0 ,5 автоколебания не

наблюдаются).

 

 

Для удовлетворительных

переходных

процессов

обычно используются обратные связи по току с отсеч­ кой. В [Л. 41] приведена схема с обратной связью по току статора; такая же обратная связь описывается в [Л. 23].

Для этого в каждую фазу статора включаются трансформаторы тока, вторичные обмотки которых под­ ключаются к выпрямительному мосту; с выхода моста напряжение, пропорциональное току статора, через ста­ билитрон, потенциометр, а в ряде случаев — и усилитель подается к блоку фазового управления, алгебраически суммируясь с задающим напряжением. Однако не всег­ да целесообразно применение трансформаторов тока: с ними усложняется наладка схемы, они могут насы­ щаться (если выбраны без должного запаса), что нару­ шает линейную зависимость между током статора и на­ пряжением ит.

Так как в крановых приводах при использовании си­ стем ТРН—АД работают двигатели с фазными ротора­ ми, неплохие результаты могут быть получены при ис­ пользовании более простой схемы обратной связи по

22

току ротора с отсечкой. Ток ротора в большей степени, чем статорный, характеризует момент двигателя; к то­ му же исключаются трансформаторы тока и дополни­ тельный усилитель, так как с резисторов в цепи ротора можно получить любой требуемый сигнал (до 6—10 В).

Упрощенная принципиальная схема узла обратной связи по току ротора приведена на рис. 1-9. С постоян-

Рис. 1-9. Принципиальная схема

Рис. 1-10. Статические меха­

узла обратной связи по току ро­

нические

характеристики

тора.

двигателя МТ-111-6 с ТРИ

 

при Яр*=0,4.

 

но введенной в цепь ротора ступени резистора снимается напряжение, пропорциональное току ротора. Если в переходном процессе ток ротора становится выше тока уставки, напряжение на выходе моста В превышает на­ пряжение пробоя стабилитрона Д. Разность напряже­

ний и3 и ит снижается, что приводит

к увеличению

угла а. Коэффициент усиления узла

обратной связи

можно менять сопротивлением резисторов R i, R2-

На рис. 1-10 приведены экспериментальные механи­

ческие характеристики двигателя при отключенном узле токовой отсечки (1) и действии отсечки по току ротора (2), а на рис. 1-11 показаны осциллограммы переход­ ного процесса при пуске привода с обратными связями. Обе обратные связи, ограничивая пусковые моменты, поддерживают ускорение постоянным на основном участке пуска. Однако первый всплеск момента ограни­ чивается недостаточно, так какобратная связь по току в первый после включения полупериод напряжения практически не влияет на работу системы. Если необ-

Расчеты и эксперименты убедили, что влияние высших гармоник на момент двигателя незначительно, поэтому практически следует учитывать момент только от -первой гармонической. Для построения механических характеристик в разомкнутой системе сo = f(M ) при различных а = const необходимо воспользоваться зависимостями напряжения первой гармонической U\ от фазового угла нагрузки при

ос=30°

разных а (рис. 1-12). Угол <р для данного двигателя является функ­ цией сопротивления цепи ротора /?р и скольжения s; он может быть рассчитан по формуле, выведенной, например, из уточненной Г-образной схемы замещения для первой гармоники (активным со­ противлением контура намагничивания допустимо пренебречь):

у =

.

х

.

tf. + З Д п + Х \

arctg-J- =

arctg

------ ------------

Здесь

 

 

 

Х т (Я.\ + Х гХ т + Х \ )

R = Р* +

 

Х*)г * Х =

(Хт +

R\ + (хт + :х 2)>

в пределах а Макс—амин, то, подставляя

в выражение а = /(© ) по­

следовательно амакс и (02, а Мин и ©ь а

затем вычитая из первого

второе, находим выражение для ky:

 

у ______амакс амин

 

кроме того,

U2 = U i+ k T r((02— CDi).

Задающее напряжение можно определить, если учесть, что при скорости ©1 а = а Мин:

« з === Wi-j-^TrO)i.

Расчет механической характеристики в замкнутой системе осу­ ществляется так: задаваясь со, определяем а, на рис. 1-13, где по­ строены характеристики разомкнутой системы, находим точку, со­ ответствующую этим со и а, и т. д., расчет повторяется для несколь­ ких значений скорости.

Ясно, что минимальная угловая скорость в I квадранте при

любом моменте

сопротивления

получается при и3 = щ

(©1 =

6),

а в IV квадранте — когда

иа =

и2

(©2= 0). Для

получения

больших

скоростей в тормозном режиме ма следует

задавать

меньшим,

чем

u2t и даже отрицательным.

характеристика

усилителя такова,

что

В тех

случаях, когда

«2= 0, все зависимости и расчеты упрощаются.

 

 

 

 

1-5. РЕВЕРС ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ТРИ

 

 

 

 

 

Для

торможения

механизма

при

подъеме

груза

(переход из I квадранта во II и обратно), разгона тяже­

лого груза в

направлении

спуска (переход

из IV квад­

ранта в

III

и обратно),

а

также

реверса

механизма

передвижения или поворота необходимо изменять знак момента двигателя. При этом можно использовать ре­ версивные контакторы в статоре, переключая их в бестоковую паузу при закрытых тиристорах, либо осу­ ществлять бесконтактный реверс с применением пяти (четырех) пар тиристоров (схемы рис. 1-3,а или д). На крановых механизмах используется как одна система, так и другая [Л. 23, 44, 52, 55, 56]. Каждая из них имеет свои особенности, а области применения должны определяться технико-экономическими показателями и надежностью [1Л. 15].

На рис. 1-14 приведена схема силовой части, а также схема формирования сигнала управления иУу обеспечи­ вающая реверс с помощью контакторов В и Я. При этом их переключение по команде оператора (опреде­ лённое направление перемещения механизма передви­ жения, поворота, подъем груза механизмом подъема

и пр.) либо автоматически (электрическое торможение при подъеме, разгон тяжелого груза в направлении спуска) производится в бестоковую паузу.

После срабатывания реле РВ при пуске Вперед {Вверх) напряжение н3 определенной полярности по­ дается на релейный логичёский элемент РЭ. При этой полярности и3 реле РП срабатывает, включая контак-

тор В. Последний, главными контактами разрешая ра­ боту двигателя, одновременно вспомогательным контак­ том через диод и мост ЗВ подает напряжение на усилитель ЯУ, вследствие чего тиристоры полностью открываются. Двигатель пускается, напряже­ ние, подаваемое на РЭ и усилитель ЯУ, снижается, что приводит при достижении заданной скорости к закрыва­ нию тиристоров и снижению момента двигателя до зна­ чения, равного моменту сопротивления Мс.

Для перехода на пониженную скорость напряжение и3 снижается, а разность и3итг меняет знак. Если до этого осуществлялся подъем груза либо передвижение механизма, то это приводит к закрыванию тиристоров, отпаданию реле РП и, следовательно, переключению реверсивных контакторов. После переключения через диод на усилитель вновь поступает напряжение, ти-

28

ристоры открываются, и двигатель тормозится в режиме противовключения. При этом разность ивuTV умень­ шается, что при скорости, близкой к заданной, приводит к полному закрыванию тиристоров. Под действием Мс скорость продолжает снижаться, и когда и3 станет мень­ ше итг, срабатывает реле РП, переключающее контакто­ ры. Тиристоры получают возможность открываться

Рис. 1-15. Принципиальная схема узла бесконтакторного реверса.

вновь через диод . Аналогично происходит переклю­

чение контакторов

при разгоне на спуск

(переход из

III квадранта в IV).

и вспомо­

Следовательно,

цепочка из диодов IB,

гательных контактов В, Н не дает возможности тири­ сторам открываться, пока не закончилось переключение контакторов, обеспечивая таким образом их бестоковую коммутацию. Допустимое число включений контакторов в этом случае определяется лишь их механической прочностью, поэтому значительно повышается надеж­ ность и срок службы этих аппаратов.

На рис. 1-15 показана аналогичная принципиальная схема бесконтактного реверса с десятью тиристорами. Реле направления РВ, PH меняют полярность задаю­ щего напряжения и3. После срабатывания, например, реле РВ задающее напряжение через вентили IB, ЗВ поступает на усилитель 1ПУ, благодаря чему откры­

ваются тиристоры 1Т^6Т. При переходе на понижен­ ную скорость и3 уменьшается и становится меньше итг. Из-за изменения знака разности этих напряжений через усилитель 2ПУ открываются тиристоры реверсивной

группы 7Г, 8Т, 9Т,

ЮТ,

осуществляется

торможение

противовключением.

После снижения

скорости по

той же причине тиристоры

вновь переключаются.

Для ограничения момента двигателя во II—III квад­ рантах до 20—30% номинального значения целесооб­ разно напряжение на усилители 2ПУ и 1ПУ при вклю­ ченном Н подавать со стабилитронов, чтобы угол от­ крывания тиристоров не был меньше определенного значения (около 90°).

Статические характеристики при работе по схемам, показанным на рис. 1-14 и 1-15, одинаковы. Динамиче­ ские характеристики различаются лишь в таких режи­ мах, когда осуществляется переход из двигательного режима в тормозной или наоборот. В этих случаях по схеме, показанной на рис. 1-14, переключаются контак­ торы. Время этого переключения нельзя не учитывать в переходных режимах при торможении во время подъ­ ема груза либо передвижения механизма, а также при разгоне на спуск тяжелого груза.

Так как на время переключения реверсивных контак­ торов двигатель отключается от сети, то его скорость под действием момента сопротивления продолжает уменьшаться при торможении или расти при разгоне на спуск. Из-за этого возможно перерегулирование по ско­ рости, которое приводит к снижению точности работы механизма, увеличению продолжительности переходных процессов, появлению чрезмерных ударных моментов и пр. Так как просадка скорости зависит от момента сопротивления, момента инерции, времени переключения аппаратов, то она особенно проявляется при работе с тяжелыми грузами механизма подъема с двигателем большой мощности.

На рис. 1-16 приведены зависимости момента и ско­ рости двигателя от времени для обоих вариантов, рас­ считанные при переходе с номинальной скорости подъ­ ема груза 10 т на пониженную (0,1 сон), механизма подъема портального монтажного крана грузоподъем­ ностью 20 т (двигатель МТВ-512-8). Из 1-16,а видно, что в процессе торможения при скорости, близкой к за­ данной, вновь переключаются контакторы (М = 0), од-

30