Тиристорни регулатори на напрежението

Тиристорните регулатори на напрежението са устройства, предназначени да контролират скоростта и въртящия момент на електродвигателите. Регулирането на скоростта и въртящия момент се извършва чрез промяна на напрежението, подадено към статора на двигателя, и се извършва чрез промяна на ъгъла на отваряне на тиристорите. Този метод за управление на двигателя се нарича фазов контрол. Този метод е един вид параметричен (амплитуден) контрол.

Тиристорни регулатори на напрежението може да се изпълнява както със затворени, така и с отворени системи за управление. Регулаторите с отворен контур не осигуряват задоволителни показатели за контрол на скоростта. Основната им цел е да регулират въртящия момент, за да получат желания режим на работа на задвижването в динамични процеси.

Опростена схема на тиристорен регулатор на напрежението

Захранващият участък на монофазния тиристорен регулатор на напрежението включва два управлявани тиристора, които осигуряват потока на електрически ток върху товара в две посоки при синусоидално напрежение на входа.

Тиристорни контролери със затворен контур се използват, като правило, с отрицателна обратна връзка на скоростта, което прави възможно наличието на достатъчно твърди механични характеристики на задвижването в зоната с ниски скорости на въртене.

Най -ефективната употреба тиристорни регулатори за контрол на скоростта и въртящия момент асинхронни двигатели с ротор.

Захранващи вериги на тиристорни регулатори

На фиг. 1, a-e показва възможни схеми за включване на токоизправителните елементи на регулатора в една фаза. Най -често срещаната от тях е схемата на фиг. 1, а. Може да се използва за всяка схема на свързване на намотките на статора. Допустимият ток през товара (ефективна стойност) в тази верига в режим на непрекъснат ток е:

където Азt е допустимата средна стойност на тока през тиристора.

Максимално напрежение на тиристора напред и назад

където кzap — коефициент на безопасност, избран като се вземат предвид възможните комутационни пренапрежения във веригата; — ефективната стойност на линейното напрежение на мрежата.

Ориз. 1. Схеми на силови вериги на тиристорни регулатори на напрежението.

В диаграмата на фиг. 1б, има само един тиристор, включен в диагонала на моста от неконтролирани диоди. Съотношението между натоварването и тиристорните токове за тази верига е:

Неконтролираните диоди се избират за ток, който е наполовина по -малък от този за тиристор. Максимално напрежение напред към тиристора

Обратното напрежение на тиристора е близо до нула.

Диаграмата на фиг. 1b има някои разлики от схемата на фиг. 1, но за изграждането на системата за управление. В диаграмата на фиг. 1, а управляващите импулси за всеки от тиристорите трябва да следват честотата на захранващата мрежа. В диаграмата на фиг. 1б, честотата на управляващите импулси е два пъти по -висока.

Диаграмата на фиг. 1, в, състоящ се от два тиристора и два диода, ако е възможно, управление, натоварване, ток и максимално напрежение напред на тиристорите е подобно на диаграмата на фиг. 1, а.

Обратното напрежение в тази верига поради шунтиращото действие на диода е близо до нула.

Диаграмата на фиг. 1d по отношение на тока и максималното напрежение напред и назад на тиристорите е подобно на схемата на фиг. 1, а. Диаграмата на фиг. 1, d се различава от разглежданите изисквания към системата за управление, за да осигури необходимия диапазон на изменение на ъгъла на управление на тиристора.Ако ъгълът се брои от нулевото фазово напрежение, тогава за веригите на фиг. 1, a-c, отношението

където φ- фазов ъгъл на товара.

За веригата на фиг. 1, d, подобно съотношение приема формата:

Необходимостта от увеличаване на обхвата на смяна на ъгъла усложнява тиристорна система за управление… Диаграмата на фиг. 1, d може да се приложи, когато намотките на статора са включени в звезда без неутрален проводник и в триъгълник с изправителните елементи, включени в линейните проводници. Обхватът на тази схема е ограничен до необратими, както и до обратими електрически задвижвания с обратен контакт.

Диаграмата на фиг. 4-1, д по своите свойства е подобна на схемата на фиг. 1, а. Токът на триака тук е равен на тока на натоварване, а честотата на управляващите импулси е равна на двойната честота на захранващото напрежение. Недостатъкът на триак верига е много по -малък от този на конвенционалните тиристори, допустимите стойности du / dt и di / dt.

За тиристорните регулатори най -рационалната схема е на фиг. 1, но с два антипаралелно свързани тиристора.

Силовите вериги на регулаторите се изпълняват с антипаралелни тиристори във всичките три фази (симетрична трифазна верига), в две и една фаза на двигателя, както е показано на фиг. 1, f, g и h съответно.

В регулаторите, използвани в кранови електрически задвижвания, най -широко разпространена е симетричната комутационна верига, показана на фиг. 1, д, който се характеризира с най -ниските загуби от по -високи хармонични токове. По -големите загуби във вериги с четири и два тиристора се определят от дисбаланса на напрежението във фазите на двигателя.

Основни технически данни за тиристорни регулатори от серията РСТ

Тиристорните регулатори от серията PCT са устройства за промяна (съгласно даден закон) на напрежението, подавано към статора на асинхронен двигател с намотан ротор. Тиристорните контролери от серията PCT са направени съгласно симетрична трифазна комутационна верига (фиг. 1, д). Използването на регулатори от посочената серия в кранови електрически задвижвания позволява регулиране на честотата на въртене в диапазона 10: 1 и регулиране на въртящия момент на двигателя в динамични режими по време на стартиране и спиране.

Тиристорните регулатори от серията PCT са проектирани за непрекъснати токове 100, 160 и 320 A (максимални токове съответно 200, 320 и 640 A) и напрежения 220 и 380 V AC. Регулаторът се състои от три захранващи блока, сглобени на обща рамка (според броя на фазите на антипаралелно свързани тиристори), токов сензорен блок и блок за автоматизация. Захранващите устройства използват таблетни тиристори с изтеглени охладители от алуминиев профил. Въздушно охлаждане — естествено. Блокът за автоматизация е еднакъв за всички версии на регулаторите.

Тиристорните регулатори са изработени със степен на защита IP00 и са предназначени за монтаж върху стандартни рамки на магнитни контролери от типа TTZ, които са подобни по дизайн на контролерите от серията TA и TCA. Общите размери и тегло на регулаторите от серията PCT са показани в таблица. 1.

Таблица 1 Общи размери и тегло на регулаторите на напрежение от серията PCT

В магнитните контролери TTZ са монтирани насочени контактори за обръщане на двигателя, контактори на роторната верига и други релейно-контактни елементи на електрическото задвижване, които комуникират контролера с тиристорния регулатор. Структурата на конструкцията на системата за управление на регулатора е видима от функционалната схема на електрическото задвижване, показана на фиг. 2.

Трифазният симетричен тиристорен блок Т се управлява от системата за фазово управление SFU. С помощта на контролера KK в регулатора се променя задаването на скоростта на BZS, Чрез блока BZS, във функцията на времето, се контролира ускорителя KU2 в роторната верига. Разликата между референтните сигнали и TG тахогенератора се усилва от усилвателите U1 и UZ.Логично релейно устройство е свързано към изхода на усилвателя UZ, който има две стабилни състояния: едното съответства на включването на контактора за посока напред KB, второто — за включване на контактора за посока назад КН.

Едновременно с промяна в състоянието на логическото устройство, сигналът в управляващата верига на разпределителното устройство се обръща. Сигналът от усилвателя за съвпадение на U2 се сумира със сигнала за забавена обратна връзка за тока на статора на двигателя, който идва от блока за ограничаване на тока TO и се подава към входа на SFU.

Логическият блок BL също се влияе от сигнала от датчика за ток на DT и модула за присъствие на ток NT, който забранява превключването на посочните контактори, докато са под напрежение. Блок BL също извършва нелинейна корекция на системата за стабилизиране на скоростта, за да гарантира стабилността на задвижването. Регулаторите могат да се използват в електрически задвижвания на повдигащи и ходови механизми.

Регулаторите от серията PCT са направени със система за ограничаване на тока. Нивото на ограничение на тока за защита на тиристори от претоварване и за ограничаване на въртящия момент на двигателя в динамични режими варира плавно от 0,65 до 1,5 от номиналния ток на регулатора, нивото на ограничение на тока за защита срещу свръхток — от 0,9 до. 2,0 номинален ток на регулатора. Широка гама от настройки за защита позволява работа на регулатор със същия стандартен размер с двигатели, които се различават по мощност около 2 пъти.

Ориз. 2. Функционална схема на електрическо задвижване с тиристорен регулатор от типа РСТ: KK — команден контролер; TG — тахогенератор; KN, KB — насочени контактори; БЗС — блок за настройка на скоростта; BL — логически блок; U1, U2. US — усилватели; SFU — система за фазово управление; ДТ — токов сензор; IT — текуща единица за присъствие; TO — единица за ограничаване на тока; МТ — защитна единица; KU1, KU2 — ускорителни контактори; KL — линеен контактор: R — прекъсвач.

Ориз. 3. Тиристорен регулатор на напрежение РСТ

Чувствителността на текущата система за присъствие е 5-10 A rms ток във фазата. Регулаторът също така осигурява защита: нула, от превключване на пренапрежения, от загуба на ток в поне една от фазите (блокове IT и MT), от смущения в радиоприемането. Високоскоростните предпазители от тип PNB 5M осигуряват защита срещу токове на късо съединение.