Тиристорный возбудитель электропривода

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности автоматизированному электроприводу, и может найти применение в тиристорных электроприводах. Сущность изобретения: в тиристорный возбудитель электропривода, содержащий тиристорный преобразователь, вход которого подключен через трансформатор тока к питающей сети, а выход к обмотке возбуждения электродвигателя, а также систему импульсно-фазового управления, подключенную к тиристорному преобразователю и регулятору тока, причем входы последнего соединены с выпрямителем в цепи датчика тока и задатчиком тока возбуждения, при этом выпрямитель подключен к пороговому элементу, выход которого соединен с блоком защиты, введен второй компаратор, при этом входы порогового элемента и компаратора объединены и соединены с выходом регулятора тока возбуждения, а выходы подключены к блоку защиты. За счет введения компаратора достигается четкий контроль двух аварийных режимов в возбудителе. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному электроприводу.

Известен тиристорный возбудитель для питания обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, используемый в тиристорном электроприводе серии Мезоматик-V производства Чехословакии (Чернов Б.А. Кузмин В.П. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ. Горький: Волго-Вятское книжное издательство, 1989, с. 39-48), содержащий тиристорные преобразователи для питания якоря (якорный преобразователь) и для питания цепи возбуждения (возбудитель) двигателя постоянного тока. В состав возбудителя входят тиристорный преобразователь, подключенный к обмотке возбуждения и питающей сети, система фазового управления, регулятор тока возбуждения, датчик и задатчик тока возбуждения ниже установленного значения. Устройство защиты состоит из компаратора, на вход которого поступает сигнал датчика тока возбуждения, и триггера, вход которого подключен к компаратору, а выход к устройству отключения возбудителя и системы регулирования в целом.

К недостаткам возбудителя следует отнести необходимость качественного датчика тока, позволяющего без искажений передавать сигнал тока возбуждения при изменении его в широких пределах, особенно в двухзонных электроприводах, где ток возбуждения может снижаться в 5-8 раз. Диагностируется только один аварийный режим возбудителя снижение или обрыв тока возбуждения, но не определяется второй аварийный режим выход возбудителя на максимальное напряжение при неисправностях или неправильном функционировании возбудителя. Так, например, в номинальном режиме напряжения на обмотке возбуждения электрической машины имеют напряжение 220 В, а при неисправности в однофазном мостовом тиристорном возбудителе из-за самопроизвольного включения тиристоров напряжение может достигать величины U_d ≃ 0,9х380=340 В. Это ведет к перегреву электрической машины и выходу ее из строя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является источник питания обмотки возбуждения (возбудитель), используемый в электроприводе широко распространенной серии ЭПУ1 (Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ1. Каталог 08.41.11-89. Информэлектро, 1989, листы 1-9 и фиг. 1). Он состоит из тиристорного возбудителя, подключенного выходом к обмотке возбуждения двигателя электропривода, а входом к сети через трансформатор тока. Выход трансформатора соединен с выпрямителем, а управляющие входы возбудителя подключены к системе импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорами возбудителя, причем вход СИФУ соединен с выходом регулятора тока возбуждения, входы которого соединены с выпрямителем и задатчиком тока возбуждения. Выход выпрямителя соединен с компаратором, который подключен к устройству защиты электропривода.

Возбудитель работает в режиме регулятора тока возбуждения и поддерживает заданный задатчиком ток возбуждения в обмотке. При обрыве тока возбуждения в обмотке, например, по причине сгорания предохранителя в его силовой части и обрыве в цепи обмотки срабатывает компаратор и выдает сигнал в устройство защиты, которое отключает электропривод. Это предупреждает аварийный режим в электроприводе.

К недостаткам данного возбудителя следует отнести сложность, обусловленную высокими требованиями к датчику и выпрямителю, которые должны обеспечивать максимальную чувствительность при большом диапазоне регулирования (уменьшения) тока возбуждения; недостаточную надежность из-за отсутствия защиты при неисправности в силовой части или самопроизвольном включении тиристоров, когда выходное напряжение однофазного возбудителя достигает более 300 В при номинальном напряжении на нагрузке 220 В.

Технический результат заявляемого решения повышение надежности.

Технический результат достигается тем, что в тиристорный возбудитель электропривода, содержащий тиристорный преобразователь, вход которого подключен через трансформатор тока к питающей сети, а выход к обмотке возбуждения электродвигателя, а также СИФУ, подключенную к тиристорному преобразователю и регулятору тока, причем входы последнего соединены с выпрямителем в цепи датчика тока и задатчиком тока возбуждения, выпрямитель подключен к компаратору, выход которого соединен с блоком защиты, введен второй компаратор, при этом входы обоих компараторов объединены и соединены с выходом регулятора тока возбуждения, а выходы компараторов подключены к блоку защиты.

Сущность заключается в том, что введение второго компаратора и оригинальное подключение путем объединения входов обоих компараторов в общую точку и подключения ее к выходу регулятора тока возбуждения, при этом выходы компараторов подключены к блоку защиты электропривода, позволяют обеспечить диагностирование двух аварийных режимов, использовать простой датчик тока и выпрямитель без высоких требований к чувствительности.

На чертеже приведена схема заявляемого тиристорного возбудителя, где 1 тиристорный преобразователь, например, однофазный мостовой, 2 обмотка возбуждения электродвигателя, 3 трансформатор тока, 4 выпрямитель, 5 СИФУ, 6 регулятор тока возбуждения, 7 задатчик тока возбуждения, 8 пороговый элемент, 9 блок защиты, осуществляющий прием информации от датчиков и компараторов и производящий необходимые отключения в электроприводе, 10 компаратор.

Преобразователь 1 соединен выходом с обмоткой 2 возбуждения двигателя, а входом с трансформатором 3 тока, выход которого подключен к выпрямителю 4. Управляющие цепи преобразователя соединены с СИФУ 5, вход которой подключен к выходу регулятора 6 тока возбуждения. Входы последнего соединены с выпрямителем 4 и задатчиком 7 тока возбуждения. Входы порогового элемента 8 и компаратора 10 объединены и подключены к выходу регулятора 6 тока. Выходы порогового элемента 8 и 10 подключены к блоку 9 защиты электропривода.

Возбудитель работает следующим образом.

Установив задатчиком 7 уровень номинального тока возбуждения в обмотке 2, имеют номинальный режим работы возбудителя в системе электропривода. В этом случае на выходе регулятора 6 имеют сигнал U_ун, соответствующий номинальному току в обмотке 2. Пороговый элемент 8 и компаратор 10 на выходе имеют сигналы логической "1", в результате блок 9 не срабатывает (не включает защиту электропривода).

Рассмотрим аварийные режимы.

Обрыв цепи обмотки 2 возбуждения. В результате обрыва на выходе трансформатора 3 и выпрямителя 4 сигнал равен нулю, что приводит к резкому возрастанию сигнала U_у на выходе регулятора 6, т.е.

U_у>U_ун.

Это приводит к срабатыванию порогового элемента 8, на выходе которого появляется сигнал "0", что вызывает срабатывание блока 9 защиты с отключением электропривода. Зависимость между входными U_вх и выходным U_вых напряжениями для порогового элемента 8: U_вых= для компаратора 10: U_вых= При предварительно отлаженном возбудителе и выведенном в номинальный режим происходит сбой в преобразователе и на выходе преобразователя 1 появляется высокое напряжение (большее номинального напряжения обмотки 2 возбуждения электродвигателя). В результате этого возрастает ток в обмотке 2 (i>i_н), сигнал с выходом трансформатора 3 тока и выпрямителя 4 становится большим, чем с выхода задатчика 7 тока возбуждения, что приводит к резкому уменьшению сигнала на выходе регулятора тока возбуждения, т.е. U_у ≅ 0. Это приводит к срабатыванию компаратора 10, на выходе которого появляется сигнал логического "0". В результате блок 9 защиты срабатывает и отключает электропривод.

Преимуществом предлагаемого тиристорного возбудителя по сравнению с прототипом является повышение надежности за счет более совершенной защиты электропривода с расширенными функциональными возможностями (диагностируются два аварийных режима).

В прототипе для защиты от обрыва тока возбуждения двигателя используется минимальный сигнал с датчика тока и выпрямителя, что обусловлено большой сложностью, так как датчик (трансформатор) 3 тока имеет нелинейную характеристику, а выпрямитель 4 имеет зону нечувствительности в области малых токов. Реализация защиты от обрыва тока возбуждения в электродвигателе особенно усложняется в двухзонном электроприводе, т.е. при снижении тока возбуждения до минимальной величины i_в.мин, определяющей максимальную скорость двигателя, при которой не должна срабатывать защита от обрыва тока возбуждения. Значение i_в.мин может достигать величины 0,1 i_в.ном, в результате сигнал на выходе выпрямителя 4 может быть малым и близким к нулю. Кроме того, в прототипе нет защиты от максимального напряжения на обмотке 2 возбуждения электродвигателя.

В предлагаемом устройстве благодаря двум компараторам с соответствующими характеристиками, входы которых объединены и подключены к выходу регулятора тока возбуждения, а выходы соединены с блоком защиты электропривода, достигается более высокая надежность, так как четко контролируются два аварийных режима в возбудителе. При этом не требуется обработка очень малых сигналов на входе компаратора, как это применяется во всех известных электроприводах.

Формула изобретения

ТИРИСТОРНЫЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащий тиристорный преобразователь, вход которого подключен через трансформатор тока к питающей сети, а выход к обмотке возбуждения электродвигателя, систему импульсно-фазового управления, подключенную к тиристорному преобразователю и регулятору тока, выходы которого соединены с выпрямителем трансформатора тока и задатчиком тока возбуждения, пороговый элемент, выход которого соединен с блоком защиты, отличающийся тем, что введен компаратор, при этом входы порогового элемента и компаратора объединены и соединены с выходом регулятора тока возбуждения, а их выходы подключены к блоку защиты.

РИСУНКИ

Рисунок 1