Tiristorski regulatorji napetosti

Tiristorski napetostni regulatorji so naprave, ki so namenjene krmiljenju hitrosti in navora elektromotorjev. Regulacija hitrosti in navora se izvaja s spreminjanjem napetosti, ki se napaja v statorju motorja, in se izvaja s spreminjanjem kota odpiranja tiristorjev. Ta način krmiljenja motorja se imenuje fazni nadzor. Ta metoda je vrsta parametričnega (amplitudnega) nadzora.

Tiristorski regulatorji napetosti se lahko izvajajo z zaprtimi in odprtimi krmilnimi sistemi. Regulatorji z odprto zanko ne zagotavljajo zadovoljivega nadzora hitrosti. Njihov glavni namen je prilagajanje navora za doseganje želenega načina delovanja pogona v dinamičnih procesih.

Poenostavljena shema tiristorskega regulatorja napetosti

Močnostni del enofaznega tiristorskega regulatorja napetosti vključuje dva krmiljena tiristorja, ki zagotavljata pretok električnega toka na bremenu v dveh smereh pri sinusni vhodni napetosti.

Tiristorski krmilniki z zaprto zanko se praviloma uporabljajo z negativno povratno informacijo o hitrosti, kar omogoča dovolj toge mehanske lastnosti pogona v območju nizkih hitrosti vrtenja.

Najučinkovitejša uporaba tiristorskih regulatorjev za krmiljenje hitrosti in navora asinhroni rotorski motorji.

Napajalna vezja tiristorskih regulatorjev

Na sl. 1, a-e prikazujejo možne sheme za vključitev usmerniških elementov regulatorja v eno fazo. Najpogostejši med njimi je diagram na sl. 1, a. Uporablja se lahko za katero koli povezovalno shemo statorskih navitij. Dovoljeni tok skozi obremenitev (efektivna vrednost) v tem tokokrogu v načinu neprekinjenega toka je:

kjer je Azt dopustna povprečna vrednost toka skozi tiristor.

Največja napetost tiristorja naprej in nazaj

kjer kzap — varnostni faktor, izbran ob upoštevanju možnih stikalnih prenapetosti v tokokrogu; — efektivna vrednost omrežne napetosti.

riž. 1. Sheme močnostnih tokokrogov tiristorskih regulatorjev napetosti.

V diagramu na sl. 1b je v diagonali mostu nenadzorovanih diod vključen samo en tiristor. Razmerje med obremenitvijo in tiristorskimi tokovi za to vezje je:

Nekontrolirane diode so izbrane za tok, ki je polovica tiristorja. Največja napetost naprej do tiristorja

Povratna napetost tiristorja je blizu nič.

Diagram na sl. 1b ima nekaj razlik od sheme na sl. 1, temveč za izgradnjo sistema vodenja. V diagramu na sl. 1, krmilni impulzi za vsakega od tiristorjev pa morajo slediti frekvenci napajanja. V diagramu na sl.1b je frekvenca krmilnih impulzov dvakrat večja.

Diagram na sl. 1, c, sestavljen iz dveh tiristorjev in dveh diod, če je mogoče, je krmiljenje, obremenitev, tok in največja napetost tiristorjev podobna diagramu na sl. 1, a.

Povratna napetost v tem vezju zaradi ranžirnega delovanja diode je blizu nič.

Diagram na sl. 1d glede toka in največje napetosti naprej in nazaj tiristorjev je podoben vezju na sl. 1, a. Diagram na sl. 1, d se razlikuje od obravnavanih zahtev za krmilni sistem, da zagotovi potrebno območje variacije regulacijskega kota tiristorja.Če se kot šteje od ničelne fazne napetosti, potem za vezja na sl. 1, a-c, razmerje

kjer je φ- fazni kot bremena.

Za vezje na sl. 1, d, je podobno razmerje v obliki:

Potreba po povečanju obsega spremembe kota zaplete tiristorski krmilni sistem… Diagram na sl. 1, d se lahko uporabi, ko so navitja statorja povezana v zvezdo brez nevtralnega vodnika in v trikotniku z usmerniki, vključenimi v vodnike. Obseg te sheme je omejen na ireverzibilne in tudi reverzibilne električne pogone z obratnim kontaktom.

Diagram na sl. 4-1, e po svojih lastnostih je podobna shemi na sl. 1, a. Tok triaka je tukaj enak obremenitvenemu toku, frekvenca krmilnih impulzov pa je enaka dvakratni frekvenci napajalne napetosti. Pomanjkljivost vezja triac je veliko manjša kot pri običajnih tiristorjih, dovoljene vrednosti du / dt in di / dt.

Za tiristorske regulatorje je najbolj racionalna shema na sl. 1, vendar z dvema protivzporedno vezanima tiristorjema.

Močnostna vezja regulatorjev so izvedena z antiparalelnimi tiristorji v vseh treh fazah (simetrično trifazno vezje), v dveh in eni fazi motorja, kot je prikazano na sl. 1, f, g oziroma h.

V regulatorjih, ki se uporabljajo v električnih pogonih žerjavov, je najbolj razširjeno simetrično stikalno vezje, prikazano na sl. 1, e, za katerega so značilne najnižje izgube zaradi višjih harmonskih tokov. Večje izgube v tokokrogih s štirimi in dvema tiristorjema so posledica neravnovesja napetosti v fazah motorja.

Osnovni tehnični podatki za tiristorske regulatorje serije PCT

Tiristorski regulatorji serije PCT so naprave za spreminjanje (v skladu z danim zakonom) napetosti, ki se napaja v stator indukcijskega motorja z navitim rotorjem. Tiristorski krmilniki serije PCT so izdelani po simetričnem trifaznem stikalnem vezju (slika 1, e). Uporaba regulatorjev določene serije v električnih pogonih žerjavov omogoča regulacijo frekvence vrtenja v območju 10: 1 in regulacijo navora motorja v dinamičnih načinih med zagonom in zaustavitvijo.

Tiristorski regulatorji serije PCT so zasnovani za trajne tokove 100, 160 in 320 A (maksimalni tokovi 200, 320 in 640 A) in napetosti 220 in 380 V AC. Regulator je sestavljen iz treh napajalnikov, ki so sestavljeni na skupnem okvirju (glede na število faz protivzporedno povezanih tiristorjev), enote tokovnega senzorja in enote za avtomatizacijo. Napajalniki uporabljajo tablične tiristorje s hladilniki iz ekstrudiranega aluminijastega profila. Zračno hlajenje - naravno. Blok avtomatizacije je enak za vse izvedbe regulatorjev.

Tiristorski regulatorji so izdelani s stopnjo zaščite IP00 in so namenjeni za montažo na standardna ohišja magnetnih krmilnikov tipa TTZ, ki so po konstrukciji podobni krmilnikom serije TA in TCA. Skupne dimenzije in teža regulatorjev serije PCT so prikazane v tabeli. 1.

Tabela 1 Splošne mere in teža napetostnih regulatorjev serije PCT

Magnetni krmilniki TTZ so opremljeni s smernimi kontaktorji za obračanje motorja, kontaktorji rotorskega tokokroga in drugimi relejno-kontaktnimi elementi električnega pogona, ki komunicirajo krmilnik s tiristorskim regulatorjem. Konstrukcijska struktura krmilnega sistema regulatorja je razvidna iz funkcionalnega diagrama električnega pogona, prikazanega na sl. 2.

Trifazni simetrični tiristorski blok T je krmiljen s sistemom fazne regulacije SFU. S krmilnikom KK v regulatorju se spreminja nastavitev hitrosti BZS Preko bloka BZS se v funkciji časa krmili pospeševalnik KU2 v rotorskem krogu. Razliko med referenčnimi signali in tahogeneratorjem TG ojačata ojačevalnika U1 in UZ.Na izhod ojačevalnika UZ je priključena logična relejna naprava, ki ima dve stabilni stanji: eno ustreza vklopu kontaktorja smeri naprej KB, drugi - za vklop prednjega kontaktorja v smeri nazaj KN.

Hkrati s spremembo stanja logične naprave se signal v krmilnem vezju stikalne naprave obrne. Signal iz ujemajočega ojačevalnika U2 se sešteje s povratnim signalom zakasnjenega toka statorja motorja, ki prihaja iz bloka za omejevanje toka TO in se napaja na vhod SFU.

Na logični blok BL vpliva tudi signal tokovnega senzorja DT in tokovnega modula prisotnosti NT, ki prepoveduje preklapljanje smernih kontaktorjev, ko so pod napetostjo. Enota BL izvaja tudi nelinearno korekcijo sistema stabilizacije hitrosti za zagotavljanje stabilnosti pogona. Regulatorji se lahko uporabljajo v električnih pogonih dvižnih in potovalnih mehanizmov.

Regulatorji serije PCT so izdelani s sistemom za omejevanje toka. Raven tokovne omejitve za zaščito tiristorjev pred preobremenitvijo in za omejevanje navora motorja v dinamičnih načinih se gladko spreminja od 0,65 do 1,5 nazivnega toka regulatorja, raven tokovne omejitve za zaščito pred prekomernim tokom - od 0,9 do. 2,0 nazivni tok regulatorja. Širok razpon zaščitnih nastavitev omogoča delovanje regulatorja enake standardne velikosti z motorji, ki se po moči razlikujejo za faktor 2.

riž. 2. Funkcionalna shema električnega pogona s tiristorskim regulatorjem tipa PCT: KK — krmilnik ukazov; TG - tahogenerator; KN, KB - usmerjeni kontaktorji; BZS — blok za nastavitev hitrosti; BL - logični blok; U1, U2. US — ojačevalniki; SFU — fazni nadzorni sistem; DT - senzor toka; IT — trenutna enota prisotnosti; TO - enota za omejevanje toka; MT - zaščitna enota; KU1, KU2 - pospeševalni kontaktorji; KL — linearni kontaktor: R — odklopnik.

riž. 3. Tiristorski regulator napetosti PCT

Občutljivost sistema prisotnosti toka je 5-10 A rms toka v fazi. Regulator zagotavlja tudi zaščito: nič, pred preklopnimi prenapetostmi, pred izgubo toka v vsaj eni od faz (blokira IT in MT), pred motnjami v radijskem sprejemu.Visokohitrostne varovalke tipa PNB 5M zagotavljajo zaščito pred kratkim stikom.