Разработка и монтаж лабораторного стенда на основе преобразователя ЭТ6 (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Кузбасский государственный университет
Кафедра электропривода и автоматизации
к дипломной работе
Тема работы:
Разработка и монтаж лабораторного стенда на основе преобразователя
ЭТ6
Автор проекта: студент группы ЭА-022
Бурзянцев А.В.
Проверил: к.т.н, доцент кафедры ЭПА
Сидельцев С.В.
Содержание
Введение
1. Описание электропривода
1.1 Основные технические данные и условия работы
1.2 Конструкция электропривода
2. Устройство и принцип работы
2.1 Структурная схема электропривода
2.2 Принцип работы электропривода
3. Состав тиристорного преобразователя и принцип работы его составных частей [2]
3.1 Силовая схема
3.2 Схема формирования управляющих импульсов
3.3 Регулятор скорости
3.4 Регулятор тока с датчиком тока и схемой ограничения производной
напряжения на выходе регулятора
3.5. Схема ограничения минимального угла управления
3.5 Схема ограничения минимального угла управления
3.6 Схема ограничения тока якоря
3.7 Схема защиты
Приложение 1
Приложение 2
Введение
Много внимания уделялось поиску возможностей замены электромашинных преобразователей статическими вентильными преобразователями. В свое время получила некоторое распространение система управляемый ртутный выпрямитель – двигатель (УРВ–Д). Однако особенности ртутных вентилей не позволили этой системе успешно конкурировать с системой Г–Д. Эта задача получила успешное решение только после создания полупроводниковых кремниевых вентилей и совершенных систем импульсно-фазового (СИФУ) управления на базе микроэлектроники, которые позволили разработать тиристорные преобразователи с высокими техническими показателями [1].
Лабораторный стенд собран на основе серийно выпускаемого унифицированного электропривода серии ЭТ6 и представляет собой автоматизированный электропривод постоянного тока. Стенд служит для изучения и исследования параметров работы электропривода и снятия осциллограмм контрольных точек и показаний приборов. Он предназначен для регулирования и стабилизации частоты вращения электропривода постоянного тока в диапазоне 1:10000.
1.Описание электропривода
1.1 Основные технические данные и условия работы
Электропривод предназначен для работы в закрытых отапливаемых помещениях при следующих условиях:
·высота над уровнем моря не более 1000 м;
·температура окружающего воздуха (внутри шкафа) от +5 до +45°С;
·относительная влажность окружающего воздуха 80% при температуре 30°С.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание масел, пыли – в пределах санитарных норм.
Основные технические параметры электропривода указаны в табл. 1.
Таблица 1
| Наименование параметра | Ед. измерения | Требования техническихусловий |
| Напряжение сети | В | 380 (+10–15) % |
| Частота сети | Гц | 50±1 |
| Мощность электродвигателя | кВт | 0,6  11,3 |
| Максимальный диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя | 10000 |
Электропривод обеспечивает работу во всех 4-х квадрантах механической характеристики при изменении управляющего напряжения в пределах ±10В.
1.2 Конструкция электропривода
Электропривод серии ЭТ6 состоит из тиристорного преобразователя, электродвигателя со встроенным тахогенератором, согласующего трансформатора серии ТСТ, задатчика частоты вращения и токоограничивающих реакторов РТ.
Электропривод конструктивно представляет собой комплектное устройство, выполненное в открытом исполнении (степень защиты IP00) и предназначенное (кроме электродвигателя) для встройки в шкаф.
Преобразователь имеет блочную конструкцию, обеспечивающую оперативную замену блоков и возможность ремонта или замены отдельных элементов.
Внешний вид преобразователя приведен на рис. 1.
В электроприводе применены электроизоляционные материалы класса нагревостойкости не ниже В.
Рис.1. Преобразователь тиристорный
2. Устройство и принцип работы
2.1 Структурная схема электропривода
Электропривод серии ЭТ6 представляет собой электромеханическое устройство, служащее для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока в диапазоне 1:10000.
Структурная схема электропривода приведена на рис. 2.1, где:
РС – регулятор скорости;
РТ – регулятор тока;
Uто=f(n) – узел зависимости токоограничения;
ТП – тиристорный преобразователь;
ДТ – датчик тока;
ДС – датчик скорости;
Rэ – эквивалентное сопротивление якорной цепи;
Тя – электромагнитная постоянная времени;
Тм – электромеханическая постоянная времени;
К – конструктивный коэффициент;
Uз – задающее напряжение;
Uогр=f(Uc) – узел ограничения минимального угла управления;
Uдс – напряжение датчика скорости;
ΔU1 – разность (Uз–Uдс);
Uрс – напряжение на выходе регулятора скорости;
Uто – напряжение узла токоограничения;
Uдт – напряжение на выходе датчика тока;
ΔU2 – разность (Uрс–Uдт);
Uрт – напряжение на выходе регулятора тока;
Uя – напряжение на якоре двигателя;
Iя – ток якоря двигателя;
n – частота вращения электродвигателя;
М – двигатель;
Принципиальная электрическая схема приведена в Приложении 1.
2.2 Принцип работы электропривода
Электропривод состоит из двух замкнутых контуров подчиненного регулирования: контура тока (РТ) и контура скорости (РС).
Работа электропривода осуществляется следующим образом:
Рис. 2.1 Структурная схема электропривода
При наличии рассогласования (ΔU1) на входе регулятора скорости (РС), на его выходе формируется сигнал, пропорциональный этому рассогласованию, который, сравниваясь с текущим значением тока якоря, поступает на вход регулятора тока РТ. Регулятор тока усиливает эту разность и подает управляющее напряжение на схему формирования управляющих импульсов (СИФУ), функция которой заключается в формировании и распределении импульсов управления силовыми тиристорами. По мере уменьшения рассогласования (под действием отрицательной обратной связи по частоте вращения) происходит стабилизация часты вращения двигателя на уровне, пропорциональном напряжению задания (Uз). Коэффициент усиления системы регулирования обеспечивает необходимый диапазон регулирования и достаточную точность поддержания частоты вращения при различных возмущающих воздействиях.
Ограничение тока якоря двигателя осуществляется путем ограничения напряжения выхода регулятора скорости.
Предусмотрено зависимое ограничение тока в функции частоты вращения.
тиристорный преобразователь автоматизированный электропривод
3. Состав тиристорного преобразователя и принцип работы его составных частей [2]
Тиристорный преобразователь является управляемым двухполярным, шестипульсным выпрямителем, состоящим из:
силовой схемы;
схемы формирования управляющих импульсов;
схемы усилителя – регулятора скорости;
схемы усилителя – регулятора тока с датчиком тока и схемой ограничения производной РТ;
схемы ограничения минимального угла управления;
схемы ограничения тока якоря;
схемы защиты;
источника питания;
схемы дополнительного усилителя.
3.1 Силовая схема
Силовая схема (см. Приложение 2) и состоит из:
согласующего трансформатора типа ТСТ (Тр13);
управляемого выпрямителя;
токоограничивающих реакторов РТ (Др1, Др2).
Трансформатор трехфазный ТСТ имеет две силовые обмотки и обмотку для питания цепей управления. Первичная обмотка соединена в треугольник, вторичная – шестифазную звезду с нулевым выводом, третья обмотка – в звезду.
3.2 Схема формирования управляющих импульсов
Схема формирования управляющих импульсов (СИФУ) осуществляет формирование и распределение управляющих импульсов на тиристоры силовой схемы и состоит их шести идентичных каналов управления. Схема СИФУ приведена на рис. 3.1.
Рис. 3.1 Схема формирования управляющих импульсов
Принцип работы схемы рассмотрим на примере работы канала фазыAl.
Отфильтрованное опорное напряжение синусоидальной формы снимается с конденсатора С101и через резистор R103 подается на вход нуль-органа DA101.Нуль-орган выполнен на интегральном операционном усилителе с большим коэффициентом усиления.Моменты времени переключения нуль-органаDА101 выделяются дифференцирующей цепочкойR105, С105, С106, производные напряжения усиливаются транзисторами VT101, VT102 и через импульсный трансформатор TV02 поступают на управление тиристоров анодной группы, а импульсы, усиленные транзистором VT103, через импульсный трансформатор TV01 поступают на управление тиристором катодной группы. Резисторы R13 и R14 служат для ограничения тока через первичные обмоткиимпульсных трансформаторов и являются общими для всех шести каналов СИФУ. Ширина импульса 10–15 электрических градусов.