Тиристорний збудник електроприводу

Винахід відноситься до електротехніки, зокрема автоматизованого електроприводу, і може знайти застосування в тиристорних електроприводах. Суть винаходу: в тиристорний збудник електроприводу, що містить тиристорний перетворювач, вхід якого підключений через трансформатор струму до мережі живлення, а вихід до обмотці збудження електродвигуна, а також систему імпульсно-фазового управління, підключену до тиристорному перетворювача і регулятору струму, причому входи останнього з'єднані з випрямлячем в ланцюзі датчика струму і задатчиком струму збудження, при цьому випрямляч підключений до пороговому елементу, вихід якого з'єднаний з блоком захисту, введений другий до омпаратор, при цьому входи порогового елемента і компаратора об'єднані і з'єднані з виходом регулятора струму збудження, а виходи підключені до блоку захисту. За рахунок введення компаратора досягається чіткий контроль двох аварійних режимів в збудника. 1 мул.

Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до автоматизованого електроприводу.

Відомий тиристорний збудник для живлення обмотки збудження двигуна постійного струму, який використовується в тиристорному електроприводі серії Мезоматік-V виробництва Чехословаччини (Чернов Б.А. Кузмін В.П. комплектні електроприводи верстатів з ЧПУ. Горький: Волго-Вятское книжкове видавництво, 1989, с. 39-48), що містить тиристорні перетворювачі для живлення якоря (якірний перетворювач) і для живлення ланцюга збудження (збудник) двигуна постійного струму. До складу збудника входять тиристорний перетворювач, підключений до обмотки збудження і мережі живлення, система фазового управління, регулятор струму збудження, датчик і задатчик струму збудження нижче встановленого значення. Пристрій захисту складається з компаратора, на вхід якого надходить сигнал датчика струму збудження, і тригера, вхід якого підключений до компаратору, а вихід до пристрою відключення збудника і системи регулювання в цілому.

До недоліків збудника слід віднести необхідність якісного датчика струму, що дозволяє без спотворень передавати сигнал струму збудження при зміні його в широких межах, особливо в двозонних електроприводах, де струм збудження може знижуватися в 5-8 разів. Діагностується лише один аварійний режим збудника зниження або обрив струму збудження, але не визначається другий аварійний режим вихід збудника на максимальне напруження при несправності або неправильному функціонуванні збудника. Так, наприклад, в номінальному режимі напруги на обмотці збудження електричної машини мають напругу 220 В, а при несправності в однофазному мостовому тиристорному збудника через самовільне включення тиристорів напруга може досягати величини Ud 0,9х380 = 340 В. Це веде до перегріву електричної машини і виходу її з ладу.

Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється є джерело живлення обмотки збудження (збудник), який використовується в електроприводі широко поширеною серії ЕПУ1 (Електроприводи уніфіковані трифазні серії ЕПУ1. Каталог 08.41.11-89. Інформелектро, 1989, листи 1-9 і фіг. 1) . Він складається з тиристорного збудника, підключеного виходом до обмотці збудження двигуна електроприводу, а входом до мережі через трансформатор струму. Вихід трансформатора з'єднаний з випрямлячем, а керуючі входи збудника підключені до системи імпульсно-фазового управління (СІФУ) тиристорами збудника, причому вхід СІФУ з'єднаний з виходом регулятора струму збудження, входи якого з'єднані з випрямлячем і задатчиком струму збудження. Вихід випрямляча з'єднаний з компаратором, який підключений до пристрою захисту електроприводу.

Збудник працює в режимі регулятора струму збудження і підтримує заданий задатчиком струм збудження в обмотці. При обриві струму збудження в обмотці, наприклад, з причини згорання запобіжника в його силової частини і обриві в ланцюзі обмотки спрацьовує компаратор і видає сигнал в пристрій захисту, яке відключає електропривод. Це попереджає аварійний режим в електроприводі.

До недоліків даного збудника слід віднести складність, обумовлену високими вимогами до датчика і випрямителю, які повинні забезпечувати максимальну чутливість при великому діапазоні регулювання (зменшення) струму збудження; недостатню надійність через відсутність захисту при несправності в силовій частині або мимовільному включенні тиристорів, коли вихідна напруга однофазного збудника досягає більше 300 В при номінальній напрузі на навантаженні 220 В.

Технічний результат рішення, що заявляється підвищення надійності.

Технічний результат досягається тим, що в тиристорний збудник електроприводу, що містить тиристорний перетворювач, вхід якого підключений через трансформатор струму до мережі живлення, а вихід до обмотці збудження електродвигуна, а також СІФУ, підключену до тиристорному перетворювача і регулятору струму, причому входи останнього з'єднані з випрямлячем в ланцюзі датчика струму і задатчиком струму збудження, випрямляч підключений до компаратору, вихід якого з'єднаний з блоком захисту, введений другий компаратор, при цьому входи шпалери х компараторов об'єднані і з'єднані з виходом регулятора струму збудження, а виходи компараторів підключені до блоку захисту.

Суть полягає в тому, що введення другого компаратора і оригінальне підключення шляхом об'єднання входів обох компараторів в загальну точку і підключення її до виходу регулятора струму збудження, при цьому виходи компараторів підключені до блоку захисту електроприводу, дозволяють забезпечити діагностування двох аварійних режимів, використовувати простий датчик струму і випрямляч без високих вимог до чутливості.

На кресленні наведена схема заявляється тиристорного збудника, де 1 тиристорний перетворювач, наприклад, однофазний мостовий, 2 обмотка збудження електродвигуна, 3 трансформатор струму, 4 випрямляч, 5 СІФУ, 6 регулятор струму збудження, 7 задатчик струму збудження, 8 пороговий елемент, 9 блок захисту , який здійснює прийом інформації від датчиків і компараторів і виробляє необхідні відключення в електроприводі, 10 компаратор.

Перетворювач 1 з'єднаний виходом з обмоткою 2 збудження двигуна, а входом з трансформатором 3 струму, вихід якого підключений до випрямляча 4. Керуючі ланцюга перетворювача з'єднані з СІФУ 5, вхід якої підключений до виходу регулятора 6 струму збудження. Входи останнього з'єднані з випрямлячем 4 і задатчиком 7 струму збудження. Входи порогового елемента 8 і компаратора 10 об'єднані і підключені до виходу регулятора 6 струму. Виходи порогового елемента 8 і 10 підключені до блоку 9 захисту електроприводу.

Збудник працює наступним чином.

Встановивши задатчиком 7 рівень номінального струму збудження в обмотці 2, мають номінальний режим роботи збудника в системі електроприводу. У цьому випадку на виході регулятора 6 мають сигнал Uун. відповідний номінальному струму в обмотці 2. Граничний елемент 8 і компаратор 10 на виході мають сигнали логічної "1", в результаті блок 9 не спрацьовує (не включає захист електроприводу).

Розглянемо аварійні режими.

Обрив ланцюга обмотки 2 порушення. В результаті обриву на виході трансформатора 3 і випрямляча 4 сигнал дорівнює нулю, що призводить до різкого зростання сигналу Uу на виході регулятора 6, тобто

Це призводить до спрацьовування порогового елемента 8, на виході якого з'являється сигнал "0", що викликає спрацьовування блоку 9 захисту з відключенням електропривода. Залежність між вхідними Uвх і вихідним U вих напруженнями для порогового елемента 8: U вих = для компаратора 10: U вих = При попередньо налагодженому збудника і виведеному в номінальний режим відбувається збій в перетворювачі і на виході перетворювача 1 з'являється висока напруга (більше номінальної напруги обмотки 2 порушення електродвигуна ). В результаті цього зростає струм в обмотці 2 (i> iн), сигнал з виходом трансформатора 3 струму і випрямляча 4 стає більшим, ніж з виходу задатчика 7 струму збудження, що призводить до різкого зменшення сигналу на виході регулятора струму збудження, тобто Uу 0. Це призводить до спрацьовування компаратора 10, на виході якого з'являється сигнал логічного "0". В результаті блок 9 захисту спрацьовує і відключає електропривод.

Перевагою пропонованого тиристорного збудника в порівнянні з прототипом є підвищення надійності за рахунок більш досконалого захисту електроприводу з розширеними функціональними можливостями (діагностуються два аварійних режиму).

У прототипі для захисту від обриву струму збудження двигуна використовується мінімальний сигнал з датчика струму і випрямляча, що обумовлено великою складністю, так як датчик (трансформатор) 3 струму має нелінійну характеристику, а випрямляч 4 має зону нечутливості в області малих струмів. Реалізація захисту від обриву струму збудження в електродвигуні особливо ускладнюється в двозонного електроприводі, тобто при зниженні струму збудження до мінімальної величини iв.мін. визначальною максимальну швидкість двигуна, при якій не повинна спрацьовувати захист від обриву струму збудження. Значення iв.мін ​​може досягати величини 0,1 iв.ном. в результаті сигнал на виході випрямляча 4 може бути малим і близьким до нуля. Крім того, в прототипі немає захисту від максимальної напруги на обмотці 2 порушення електродвигуна.

У пропонованому пристрої завдяки двом компаратора з відповідними характеристиками, входи яких об'єднані і підключені до виходу регулятора струму збудження, а виходи з'єднані з блоком захисту електроприводу, досягається більш висока надійність, так як чітко контролюються два аварійних режиму в збудника. При цьому не потрібна обробка дуже малих сигналів на вході компаратора, як це застосовується у всіх відомих електроприводах.

Тиристорні Збудник ЕЛЕКТРОПРИВОДА, що містить тиристорний перетворювач, вхід якого підключений через трансформатор струму до мережі живлення, а вихід до обмотці збудження електродвигуна, систему імпульсно-фазового управління, підключену до тиристорному перетворювача і регулятору струму, виходи якого з'єднані з випрямлячем трансформатора струму і задатчиком струму збудження , пороговий елемент, вихід якого з'єднаний з блоком захисту, що відрізняється тим, що введений компаратор, при цьому входи порогового елемента і компаратор об'єднані і з'єднані з виходом регулятора струму збудження, а їх виходи підключені до блоку захисту.