Ρυθμιστές τάσης θυρίστορ

Οι ρυθμιστές τάσης θυρίστορ είναι συσκευές σχεδιασμένες να ελέγχουν την ταχύτητα και τη ροπή των ηλεκτρικών κινητήρων. Η ρύθμιση της ταχύτητας και της ροπής πραγματοποιείται με αλλαγή της τάσης που παρέχεται στον στάτορα του κινητήρα και πραγματοποιείται με αλλαγή της γωνίας ανοίγματος των θυρίστορ. Αυτή η μέθοδος ελέγχου κινητήρα ονομάζεται έλεγχος φάσης. Αυτή η μέθοδος είναι ένας τύπος παραμετρικού (πλάτους) ελέγχου.

Οι ρυθμιστές τάσης θυρίστορ μπορούν να εφαρμοστούν τόσο με κλειστά όσο και με ανοιχτά συστήματα ελέγχου. Οι ρυθμιστές ανοιχτού βρόχου δεν παρέχουν ικανοποιητική απόδοση ελέγχου ταχύτητας. Ο κύριος σκοπός τους είναι να προσαρμόσουν τη ροπή για να αποκτήσουν τον επιθυμητό τρόπο λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα σε δυναμικές διεργασίες.

Ένα απλοποιημένο σχήμα ενός ρυθμιστή τάσης θυρίστορ

Το τμήμα ισχύος του μονοφασικού ρυθμιστή τάσης θυρίστορ περιλαμβάνει δύο ελεγχόμενα θυρίστορ που εξασφαλίζουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος στο φορτίο σε δύο κατευθύνσεις σε μια ημιτονοειδή τάση εισόδου.

Οι ελεγκτές θυρίστορ κλειστού βρόχου χρησιμοποιούνται, κατά κανόνα, με αρνητική ανάδραση ταχύτητας, γεγονός που καθιστά δυνατή την ύπαρξη επαρκώς άκαμπτων μηχανικών χαρακτηριστικών της μονάδας στην περιοχή των χαμηλών ταχυτήτων περιστροφής.

Η πιο αποτελεσματική χρήση ρυθμιστών θυρίστορ για έλεγχο ταχύτητας και ροπής ασύγχρονοι κινητήρες ρότορα.

Κυκλώματα τροφοδοσίας ρυθμιστών θυρίστορ

Στο σχ. 1, a-e δείχνουν πιθανά σχήματα για τη συμπερίληψη των ανορθωτικών στοιχείων του ρυθμιστή σε μία φάση. Το πιο συνηθισμένο από αυτά είναι το διάγραμμα στο σχ. 1, α. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε σχήμα σύνδεσης των περιελίξεων του στάτορα. Το επιτρεπόμενο ρεύμα μέσω του φορτίου (τιμή rms) σε αυτό το κύκλωμα σε λειτουργία συνεχούς ρεύματος είναι:

όπου Azt είναι η επιτρεπόμενη μέση τιμή του ρεύματος μέσω του θυρίστορ.

Μέγιστη τάση θυρίστορ προς τα εμπρός και προς τα πίσω

όπου kzap — συντελεστής ασφαλείας που επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη πιθανές υπερτάσεις μεταγωγής στο κύκλωμα. — την πραγματική τιμή της τάσης γραμμής του δικτύου.

Ρύζι. 1. Σχέδια κυκλωμάτων ισχύος ρυθμιστών τάσης θυρίστορ.

Στο διάγραμμα του σχ. 1β, υπάρχει μόνο ένα θυρίστορ που περιλαμβάνεται στη διαγώνιο της γέφυρας των μη ελεγχόμενων διόδων. Η αναλογία μεταξύ των ρευμάτων φορτίου και θυρίστορ για αυτό το κύκλωμα είναι:

Οι μη ελεγχόμενες δίοδοι επιλέγονται για ρεύμα που είναι το μισό από αυτό ενός θυρίστορ. Μέγιστη τάση προς τα εμπρός στο θυρίστορ

Η αντίστροφη τάση του θυρίστορ είναι κοντά στο μηδέν.

Το διάγραμμα στο σχ. Το 1b έχει κάποιες διαφορές από το σχήμα του σχ. 1, αλλά για την κατασκευή του συστήματος διαχείρισης. Στο διάγραμμα του σχ. 1, και οι παλμοί ελέγχου για καθένα από τα θυρίστορ πρέπει να ακολουθούν τη συχνότητα της τροφοδοσίας. Στο διάγραμμα του σχ.1b, η συχνότητα των παλμών ελέγχου είναι διπλάσια.

Το διάγραμμα στο σχ. 1, c, που αποτελείται από δύο θυρίστορ και δύο διόδους, εάν είναι δυνατόν, έλεγχος, φορτίο, ρεύμα και μέγιστη προς τα εμπρός τάση των θυρίστορ είναι παρόμοια με το διάγραμμα στο σχ. 1, α.

Η αντίστροφη τάση σε αυτό το κύκλωμα λόγω της δράσης διακλάδωσης της διόδου είναι κοντά στο μηδέν.

Το διάγραμμα στο σχ. Το 1d ως προς το ρεύμα και τη μέγιστη τάση προς τα εμπρός και προς τα πίσω των θυρίστορ είναι παρόμοια με το κύκλωμα του σχ. 1, α. Το διάγραμμα στο σχ. 1, d διαφέρει από τις εξεταζόμενες απαιτήσεις για το σύστημα ελέγχου ώστε να παρέχει το απαραίτητο εύρος μεταβολής της γωνίας ελέγχου θυρίστορ. Εάν η γωνία μετράται από την τάση μηδενικής φάσης, τότε για τα κυκλώματα στο σχ. 1, α-γ, η σχέση

όπου φ- γωνία φάσης του φορτίου.

Για το κύκλωμα του Σχ. 1, d, μια παρόμοια αναλογία παίρνει τη μορφή:

Η ανάγκη αύξησης του εύρους αλλαγής γωνίας περιπλέκεται σύστημα ελέγχου θυρίστορ… Το διάγραμμα στο σχ. 1, d μπορεί να εφαρμοστεί όταν οι περιελίξεις του στάτη συνδέονται σε αστέρι χωρίς ουδέτερο αγωγό και σε δέλτα με τους ανορθωτές που περιλαμβάνονται στους αγωγούς γραμμής. Το πεδίο εφαρμογής αυτού του σχήματος περιορίζεται σε μη αναστρέψιμες καθώς και αναστρέψιμες ηλεκτροκινητήρες με αντίστροφη επαφή.

Το διάγραμμα στο σχ. 4-1, το e στις ιδιότητές του είναι παρόμοιο με το σχήμα στο σχ. 1, α. Το τριακ ρεύμα εδώ είναι ίσο με το ρεύμα φορτίου και η συχνότητα των παλμών ελέγχου είναι ίση με το διπλάσιο της συχνότητας της τάσης τροφοδοσίας. Το μειονέκτημα ενός κυκλώματος triac είναι πολύ μικρότερο από αυτό των συμβατικών θυρίστορ, οι επιτρεπόμενες τιμές du / dt και di / dt.

Για τους ρυθμιστές θυρίστορ, το πιο ορθολογικό σχήμα βρίσκεται στο σχ. 1, αλλά με δύο αντιπαράλληλα συνδεδεμένα θυρίστορ.

Τα κυκλώματα ισχύος των ρυθμιστών υλοποιούνται με αντιπαράλληλα θυρίστορ και στις τρεις φάσεις (συμμετρικό τριφασικό κύκλωμα), σε δύο και μία φάση του κινητήρα, όπως φαίνεται στο σχ. 1, f, g και h αντίστοιχα.

Στους ρυθμιστές που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτροκίνηση γερανών, το πιο διαδεδομένο είναι το συμμετρικό κύκλωμα μεταγωγής που φαίνεται στο σχ. 1, e, το οποίο χαρακτηρίζεται από τις μικρότερες απώλειες από υψηλότερα αρμονικά ρεύματα. Οι μεγαλύτερες απώλειες σε κυκλώματα με τέσσερα και δύο θυρίστορ καθορίζονται από την ανισορροπία τάσης στις φάσεις του κινητήρα.

Βασικά τεχνικά δεδομένα για ρυθμιστές θυρίστορ σειράς PCT

Οι ρυθμιστές θυρίστορ της σειράς PCT είναι συσκευές για την αλλαγή (σύμφωνα με έναν δεδομένο νόμο) της τάσης που παρέχεται στον στάτορα ενός κινητήρα επαγωγής με περιελιγμένο ρότορα. Οι ελεγκτές θυρίστορ της σειράς PCT κατασκευάζονται σύμφωνα με ένα συμμετρικό τριφασικό κύκλωμα μεταγωγής (Εικ. 1, ε). Η χρήση ρυθμιστών της καθορισμένης σειράς σε ηλεκτροκινητήρες γερανού επιτρέπει τη ρύθμιση της συχνότητας περιστροφής στο εύρος 10:1 και τη ρύθμιση της ροπής του κινητήρα σε δυναμικές λειτουργίες κατά την εκκίνηση και τη διακοπή λειτουργίας.

Οι ρυθμιστές θυρίστορ της σειράς PCT είναι σχεδιασμένοι για συνεχή ρεύματα 100, 160 και 320 A (μέγιστα ρεύματα 200, 320 και 640 A αντίστοιχα) και τάσεις 220 και 380 V AC. Ο ρυθμιστής αποτελείται από τρεις μονάδες τροφοδοσίας που συναρμολογούνται σε ένα κοινό πλαίσιο (ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων των αντιπαράλληλων συνδεδεμένων θυρίστορ), μια μονάδα αισθητήρα ρεύματος και μια μονάδα αυτοματισμού. Τα τροφοδοτικά χρησιμοποιούν θυρίστορ tablet με ψύκτες προφίλ εξωθημένου αλουμινίου. Αερόψυξη — φυσικά. Το μπλοκ αυτοματισμού είναι το ίδιο για όλες τις εκδόσεις των ρυθμιστών.

Οι ρυθμιστές θυρίστορ κατασκευάζονται με βαθμό προστασίας IP00 και προορίζονται για τοποθέτηση σε τυπικά πλαίσια μαγνητικών ελεγκτών τύπου TTZ, τα οποία έχουν παρόμοια σχεδίαση με τους ελεγκτές της σειράς TA και TCA. Οι συνολικές διαστάσεις και το βάρος των ρυθμιστών της σειράς PCT φαίνονται στον πίνακα. 1.

Πίνακας 1 Συνολικές διαστάσεις και βάρος των ρυθμιστών τάσης της σειράς PCT

Οι μαγνητικοί ελεγκτές TTZ είναι εξοπλισμένοι με κατευθυντικούς επαφές για την αναστροφή του κινητήρα, επαφές του κυκλώματος του δρομέα και άλλα στοιχεία επαφής ρελέ της ηλεκτρικής κίνησης, τα οποία επικοινωνούν τον ελεγκτή με τον ρυθμιστή θυρίστορ. Η δομή κατασκευής του συστήματος ελέγχου του ρυθμιστή είναι ορατή από το λειτουργικό διάγραμμα της ηλεκτρικής κίνησης που φαίνεται στο Σχ. 2.

Το τριφασικό συμμετρικό μπλοκ θυρίστορ T ελέγχεται από το σύστημα ελέγχου φάσης SFU. Χρησιμοποιώντας τον ελεγκτή KK στον ρυθμιστή, αλλάζει η ρύθμιση ταχύτητας του BZS.Μέσω του μπλοκ BZS, σε συνάρτηση με το χρόνο, ελέγχεται ο επιταχυντής KU2 στο κύκλωμα του ρότορα. Η διαφορά μεταξύ των σημάτων αναφοράς και της ταχογεννήτριας TG ενισχύεται από τους ενισχυτές U1 και UZ. Στην έξοδο του ενισχυτή UZ συνδέεται μια συσκευή λογικού ρελέ, η οποία έχει δύο σταθερές καταστάσεις: η μία αντιστοιχεί στην ενεργοποίηση του επαφέα κατεύθυνσης προς τα εμπρός KB, το δεύτερο - για την ενεργοποίηση του μπροστινού επαφέα προς τα πίσω KN.

Ταυτόχρονα με μια αλλαγή στην κατάσταση της λογικής συσκευής, το σήμα στο κύκλωμα ελέγχου του εξοπλισμού διακοπής αντιστρέφεται. Το σήμα από τον αντίστοιχο ενισχυτή U2 αθροίζεται με το σήμα καθυστερημένης ανάδρασης ρεύματος στάτη κινητήρα που προέρχεται από το μπλοκ περιορισμού ρεύματος TO και τροφοδοτείται στην είσοδο του SFU.

Το λογικό μπλοκ BL επηρεάζεται επίσης από το σήμα από τον αισθητήρα ρεύματος DT και τη μονάδα παρουσίας ρεύματος NT, η οποία απαγορεύει την εναλλαγή των κατευθυντικών επαφών ενώ είναι ενεργοποιημένοι. Η μονάδα BL εκτελεί επίσης μη γραμμική διόρθωση του συστήματος σταθεροποίησης ταχύτητας για να εξασφαλίσει τη σταθερότητα της μετάδοσης κίνησης. Οι ρυθμιστές μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ηλεκτρικές κινήσεις μηχανισμών ανύψωσης και κίνησης.

Οι ρυθμιστές της σειράς PCT κατασκευάζονται με σύστημα περιορισμού ρεύματος. Το επίπεδο περιορισμού ρεύματος για την προστασία των θυρίστορ από υπερφόρτωση και για τον περιορισμό της ροπής του κινητήρα σε δυναμικές λειτουργίες κυμαίνεται ομαλά από 0,65 έως 1,5 του ονομαστικού ρεύματος του ρυθμιστή, το επίπεδο περιορισμού ρεύματος για προστασία από υπερένταση — από 0,9 έως. Ονομαστικό ρεύμα 2.0 του ρυθμιστή. Ένα ευρύ φάσμα ρυθμίσεων προστασίας επιτρέπει τη λειτουργία ενός ρυθμιστή του ίδιου τυπικού μεγέθους με κινητήρες που διαφέρουν σε ισχύ κατά περίπου 2.

Ρύζι. 2. Λειτουργικό διάγραμμα ηλεκτρικής κίνησης με ρυθμιστή θυρίστορ τύπου PCT: KK — ελεγκτής εντολών. TG — ταχογεννήτρια. KN, KB — κατευθυντικοί επαφές. BZS — μπλοκ ρύθμισης ταχύτητας. BL — λογικό μπλοκ. U1, U2. ΗΠΑ — ενισχυτές. SFU — σύστημα ελέγχου φάσης. DT — αισθητήρας ρεύματος. IT — τρέχουσα μονάδα παρουσίας. TO — μονάδα περιορισμού ρεύματος. MT — προστατευτική μονάδα. KU1, KU2 — επαφές επιτάχυνσης. KL — γραμμικός επαφέας: R — διακόπτης κυκλώματος.

Ρύζι. 3. Ρυθμιστής τάσης θυρίστορ PCT

Η ευαισθησία του συστήματος παρουσίας ρεύματος είναι 5-10 A rms ρεύμα στη φάση. Ο ρυθμιστής παρέχει επίσης προστασία: μηδέν, από υπερτάσεις μεταγωγής, από απώλεια ρεύματος σε τουλάχιστον μία από τις φάσεις (μπλοκ IT και MT), από παρεμβολές στη λήψη ραδιοφώνου.Οι ασφάλειες υψηλής ταχύτητας τύπου PNB 5M παρέχουν προστασία από ρεύματα βραχυκυκλώματος.