Tiristorski regulatori napona

Tiristorski regulatori napona su uređaji namijenjeni kontroli brzine i momenta elektromotora. Regulacija brzine i momenta provodi se promjenom napona koji se dovodi u stator motora i provodi se promjenom kuta otvaranja tiristora. Ovaj način upravljanja motorom naziva se fazno upravljanje. Ova metoda je vrsta parametrijske (amplitude) kontrole.

Tiristorski regulatori napona mogu se izvesti i sa zatvorenim i sa otvorenim sustavima upravljanja. Regulatori otvorene petlje ne pružaju zadovoljavajuće performanse upravljanja brzinom. Njihova osnovna namjena je podešavanje momenta za postizanje željenog režima rada pogona u dinamičkim procesima.

Pojednostavljena shema tiristorskog regulatora napona

Energetski dio jednofaznog tiristorskog regulatora napona uključuje dva kontrolirana tiristora koji osiguravaju protok električne struje na opterećenju u dva smjera pri sinusoidnom ulaznom naponu.

Tiristorski regulatori zatvorene petlje koriste se, u pravilu, s negativnom povratnom spregom brzine, što omogućuje dovoljno krute mehaničke karakteristike pogona u području niskih brzina vrtnje.

Najučinkovitija uporaba tiristorskih regulatora za kontrolu brzine i momenta asinkroni motori s rotorom.

Krugovi napajanja tiristorskih regulatora

Na sl. 1, a-e prikazuju moguće sheme za uključivanje ispravljačkih elemenata regulatora u jednu fazu. Najčešći od njih je dijagram na sl. 1, a. Može se koristiti za bilo koju shemu spajanja namota statora. Dopuštena struja kroz opterećenje (efektivna vrijednost) u ovom krugu u kontinuiranom načinu rada je:

gdje je Azt dopuštena prosječna vrijednost struje kroz tiristor.

Maksimalni prednji i obrnuti napon tiristora

gdje kzap — faktor sigurnosti odabran uzimajući u obzir moguće sklopne prenapone u krugu; — efektivna vrijednost linijskog napona mreže.

Riža. 1. Sheme strujnih krugova tiristorskih regulatora napona.

U dijagramu na sl. 1b, samo je jedan tiristor uključen u dijagonalu mosta nekontroliranih dioda. Omjer između struje opterećenja i tiristora za ovaj krug je:

Nekontrolirane diode odabrane su za struju koja je upola manja od struje tiristora. Maksimalni prednji napon na tiristor

Povratni napon tiristora je blizu nule.

Dijagram na sl. 1b ima neke razlike od sheme na sl. 1, već za izgradnju sustava upravljanja. U dijagramu na sl. 1, a upravljački impulsi za svaki od tiristora moraju pratiti frekvenciju napajanja. U dijagramu na sl.1b, frekvencija upravljačkih impulsa dvostruko je veća.

Dijagram na sl. 1, c, koji se sastoji od dva tiristora i dvije diode, ako je moguće, upravljanje, opterećenje, struja i maksimalni prednji napon tiristora sličan je dijagramu na sl. 1, a.

Reverzni napon u ovom krugu zbog ranžirnog djelovanja diode je blizu nule.

Dijagram na sl. 1d u smislu struje i maksimalnog prednjeg i povratnog napona tiristora sličan je krugu na sl. 1, a. Dijagram na sl. 1, d razlikuje se od razmatranih zahtjeva za sustav upravljanja kako bi osigurao potreban raspon varijacije kuta upravljanja tiristora.Ako se kut računa od napona nulte faze, tada za krugove na sl. 1, a-c, odnos

gdje je φ- fazni kut opterećenja.

Za krug na Sl. 1, d, sličan omjer ima oblik:

Potreba za povećanjem raspona promjene kuta komplicira tiristorski sustav upravljanja… Dijagram na sl. 1, d može se primijeniti kada su namoti statora spojeni u zvijezdu bez neutralnog vodiča iu trokut s ispravljačima uključenim u linijske vodiče. Opseg ove sheme ograničen je na nepovratne, kao i na reverzibilne električne pogone s obrnutim kontaktom.

Dijagram na sl. 4-1, e po svojim svojstvima sličan je shemi na sl. 1, a. Struja triaka ovdje je jednaka struji opterećenja, a frekvencija upravljačkih impulsa jednaka je dvostrukoj frekvenciji napona napajanja. Nedostatak kruga triaka je mnogo manji nego kod konvencionalnih tiristora, dopuštene vrijednosti du / dt i di / dt.

Za tiristorske regulatore najracionalnija shema je na sl. 1, ali s dva protuparalelno spojena tiristora.

Strujni krugovi regulatora izvedeni su s antiparalelnim tiristorima u sve tri faze (simetrični trofazni krug), u dvofaznom i jednofaznom motoru, kao što je prikazano na sl. 1, f, g i h redom.

U regulatorima koji se koriste u električnim pogonima dizalica najrašireniji je simetrični sklopni krug prikazan na sl. 1, e, koji karakteriziraju najmanji gubici od struja viših harmonika. Veći gubici u krugovima s četiri i dva tiristora uvjetovani su neravnotežom napona u fazama motora.

Osnovni tehnički podaci za tiristorske regulatore serije PCT

Tiristorski regulatori serije PCT su uređaji za promjenu (prema zadanom zakonu) napona koji se dovodi do statora asinkronog motora s namotanim rotorom. Tiristorski regulatori serije PCT izrađeni su prema simetričnom trofaznom sklopnom krugu (slika 1, e). Korištenje regulatora navedene serije u električnim pogonima dizalica omogućuje regulaciju frekvencije vrtnje u rasponu 10:1 i regulaciju momenta motora u dinamičkim režimima tijekom pokretanja i zaustavljanja.

Tiristorski regulatori serije PCT dizajnirani su za trajne struje od 100, 160 i 320 A (maksimalne struje od 200, 320 i 640 A respektivno) i napone od 220 i 380 V AC. Regulator se sastoji od tri jedinice napajanja sastavljene na zajedničkom okviru (prema broju faza antiparalelno povezanih tiristora), jedinice strujnog senzora i jedinice automatizacije. Napajanja koriste tablet tiristori s hladnjacima od ekstrudiranog aluminijskog profila. Hlađenje zrakom — prirodno. Blok automatizacije je isti za sve verzije regulatora.

Tiristorski regulatori se proizvode sa stupnjem zaštite IP00 i namijenjeni su za montažu na standardne okvire magnetskih regulatora tipa TTZ, koji su po izvedbi slični regulatorima serije TA i TCA. Ukupne dimenzije i težina regulatora serije PCT prikazani su u tablici. 1.

Tablica 1. Ukupne dimenzije i težina regulatora napona serije PCT

Magnetski regulatori TTZ opremljeni su usmjerenim kontaktorima za reverziranje motora, kontaktorima kruga rotora i drugim relejno-kontaktnim elementima elektropogona, koji komuniciraju regulator s tiristorskim regulatorom. Konstrukcijska struktura upravljačkog sustava regulatora vidljiva je iz funkcionalne sheme elektropogona prikazane na sl. 2.

Trofaznim simetričnim tiristorskim blokom T upravlja SFU sustav upravljanja fazama. Pomoću regulatora KK u regulatoru mijenja se podešenje brzine BZS Preko bloka BZS se u funkciji vremena upravlja akceleratorom KU2 u krugu rotora. Razliku između referentnih signala i tahogeneratora TG pojačavaju pojačala U1 i UZ.Na izlaz pojačala UZ spojen je logički relejni uređaj koji ima dva stabilna stanja: jedno odgovara uključenju sklopnika smjera naprijed i UZ. KB, drugi - za uključivanje prednjeg kontaktora unatrag KN.

Istodobno s promjenom stanja logičkog uređaja, signal u upravljačkom krugu rasklopnog uređaja se preokreće. Signal iz prilagodbenog pojačala U2 zbraja se s odgođenim povratnim signalom struje statora motora koji dolazi iz bloka za ograničavanje struje TO i dovodi se na ulaz SFU.

Na logički blok BL također utječe signal sa strujnog senzora DT i strujnog modula prisutnosti NT, koji zabranjuje prebacivanje usmjerenih kontaktora dok su pod naponom. BL jedinica također vrši nelinearnu korekciju sustava stabilizacije brzine kako bi se osigurala stabilnost pogona. Regulatori se mogu koristiti u električnim pogonima mehanizama za podizanje i kretanje.

Regulatori serije PCT izrađeni su sa sustavom ograničenja struje. Razina ograničenja struje za zaštitu tiristora od preopterećenja i za ograničavanje momenta motora u dinamičkim načinima rada glatko varira od 0,65 do 1,5 nazivne struje regulatora, razina ograničenja struje za zaštitu od prekomjerne struje - od 0,9 do. 2,0 nazivna struja regulatora. Širok raspon zaštitnih postavki omogućuje rad regulatora iste standardne veličine s motorima koji se razlikuju u snazi ​​za faktor oko 2.

Riža. 2. Funkcionalna shema elektropogona s tiristorskim regulatorom tipa PCT: KK — komandni regulator; TG — tahogenerator; KN, KB - usmjereni kontaktori; BZS — blok za podešavanje brzine; BL — logički blok; U1, U2. US — pojačala; SFU — sustav upravljanja fazama; DT — senzor struje; IT — trenutna jedinica prisutnosti; TO — jedinica za ograničenje struje; MT — zaštitna jedinica; KU1, KU2 — kontaktori za ubrzanje; KL — linearni kontaktor: R — prekidač.

Riža. 3. Tiristorski regulator napona PCT

Osjetljivost sustava prisutnosti struje je 5-10 A efektivne struje u fazi. Regulator također osigurava zaštitu: nula, od sklopnih prenapona, od gubitka struje u barem jednoj od faza (blokovi IT i MT), od smetnji u radio prijemu.Brzi osigurači tipa PNB 5M pružaju zaštitu od struja kratkog spoja.