Лекція № 32-33 (2 год.)

ТЕМА: 2.14. КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ БЕЗКОНТАКТНИХ АПАРАТІВ

МЕТА:

Навчальна: Ознайомити із схемами вмикання та застосування безконтактних пристроїв при керуванні електродвигунами.

розвиваюча:

• розвивати пізнавальні можливості, увагу, пам'ять, логічне мислення, просторову уяву;

• розвивати навички логічного виведення формул, вміння узагальнювати й систематизувати матеріал, аналізувати інформацію, робити висновки, вміння правильно застосовувати фізичні терміни та символіку;

виховна:

• виховувати прагнення отримати нові знання, зацікавленість дисципліною;

• виховувати культуру мовного спілкування в ході бесіди;

• виховувати активність, зосередженість, старанність, вміння мислити, працелюбність, дисциплінованість;

• формувати осмислене ставлення до виконуваної роботи, вміння працювати ефективно, якісно, економічно;

• виховувати охайність, слухову культуру, графічну культуру та культуру писемного мовлення.

ОБЛАДНАННЯ: ілюстративний матеріал

ПЛАН

1 Безконтактне керування двигунами

2 Реверсування АД за допомогою дроселів насичення та тиристорних перетворювачів

3 Керування пуском трьох АД

4 Безконтактне регулювання швидкості обертання

5 Електропривід постійного струму

Зміст лекції

1 Безконтактне керування двигунами

Релейно-контакторне керування двигунами електроприводів, що одержало широке поширення, має істотні недоліки, пов’язані з наявністю частин, що рухаються, і рухомих замикаючих і розмикаючи контактів реле і контакторів, що вимагають своєчасного профілактичного огляду і ремонту, особливо при напруженому режимі роботи, супроводжуваному великою частотою включень комутаційних апаратів, і що порівняно швидко виходять з ладу. Порушення щільного і надійного з’єднання контактів, особливо в складних системах керування електроприводами з великим числом діючих реле і контакторів, є цілком ймовірним і досить частим, а це призводить до того, що робота таких автоматизованих систем стає ненадійною. Через це доводиться у відповідальних електроприводах застосовувати безконтактні пристрої, що використовують транзистори, тиристори, логічні інтегральні мікросхемі та інш.

У безконтактних схемах керування комутацію двигунів до електричних мереж забезпечують контакти магнітних пускачів, які використовують в якості комутаторів. Підвищення надійності роботи комутаторів досягається їх заміною електронними ключами. Так, підключення навантаження Z у коло змінного струму виконують безконтактні комутатори з паралельно включеними ключами — тиристорами VS1, VS2 (рис. 1).

Якщо на аноді тиристора VS1 діє додатна півхвиля, то при увімкненому електронному перемикачі К на тиристор VS1 через діод VD1, перемикач К і резистор R надходить керуючий імпульс. Тиристор відкривається й у колі з навантаженням Z виникає додатний напівперіод струму. При зміні полярності, тиристор VS1 закривається, а VS2 відкривається імпульсом через діод VD2, опір R і перемикач К. Таким чином, тиристори по черзі автоматично включаються, що забезпечує наявність у навантаженні обох на півперіодів струму. Подібна схема є основою трифазних тиристорних пускачів, що випускаються промисловістю.

Взаємний вплив силових кіл та кіл керування в подібних схемах виключається гальванічною розв’язкою, виконаною оптотранзисторною парою на VU1 (рис. 2). Одночасно це дає змогу спростити схеми керування за рахунок виключення розділових трансформаторів. При наявності керуючого сигналу Uк керує по каналі І силовим тиристором VS1. Аналогічно керується тиристор VS2 іншого каналу, внаслідок чого навантаження Z вмикається до мережі змінного струму. При цьому світло діоди оптотранзисторної пари є навантаженням логічного елемента DD1 схеми керування вихідного каскаду, а

світлочутливі органи — фото транзистори — керують безпосередньо силовими тиристорними ключами VS1 і VS2. У подібних схемах замість тиристорів також використовують симістори, що мають властивості паралельно з’єднаних тиристорів з одним керуючим електродом. При подачі керуючого сигнали, симістор відкривається обома на півхвилями змінного струму, при відсутності сигналу — закривається.

Регулювання напруги, струму і потужності електроустановок за заданим законом в однофазних або трифазних колах можливе при застосуванні електронних регуляторів. Виконавчими органами таких регуляторів є зустрічно-паралельно з’єднані тиристори VS1 і VS2, або симістори, чи силові транзистори, які виконують функції електронних комутаторів або ключів, якими навантаження Z вмикається до мережі змінної напруги. Форма струму І залежить від характеру навантаження і від умов подачі керуючих імпульсів на електроди керування тиристорів. У схемах регуляторів застосовують різні методи керування ключами. Так, імпульсно-фазове керування тиристорами викликає зміну форми кривих струмів і напруг, а амплітудні методи — супроводжуються значними втратами в активних елементах. В установках із значними комутуючими струмами використовують час-імпульсне або пакетно-імпульсне регулювання струму навантаження, що є найбільш економічним. При цьому методі зміна кількості періодів струму М, які забезпечуються регулятором із заданою кількістю N періодів Т в циклі, характеризується коефіцієнтом Кп = M/N, причому . При кінцевому значенні N регулювання потужності буде ступінчастим з дискретністю 1/, однак при виборі N така дискретизація буде практично незначною. Цей висновок також справедливий при N = const для технологічних процесів з об’єктами, що мають значну інерційність — електричні печі активними нагрівними елементами, індукційні котушки, потужні освітлювальні установки й ін. При цьому вплив регуляторів на параметри мережі, включаючи коефіцієнт спотворювання форми кривої струму, коефіцієнт потужності, рівні імпульсних і високочастотних перешкод, несуттєвий. Метод час-імпульсного регулювання дозволяє застосовувати цифрові системи керування тиристорами, оскільки напруга в мережі є практично ідеальною послідовністю гармонійних сигналів незмінної частоти, що спрощує синхронізацію вихідних сигналів. Використання двійкової системи числення дозволяє вибирати кількість періодів у циклі N кратне 2", де п - натуральне число.

Рисунок 3 — Електронний регулятор змінного струму:

а) структурна схема; б) часові діаграми.

Синхроімпульси керують роботою багаторозрядного двійкового лічильника СТ2 і формують на його виходах Q_] ... Q₄ різні кодові комбінації. Вони разом із двійковими кодами подаються в блок порівняння БП, який при їхньому збігу формує сигнал дозволу шз, який перемикає RS-тригер у стан логічної одиниці “1”. Повернення RS-тригера у вихідний стан “0” здійснюється сигна­лом U₀ після закінчення циклу.

Час перебування RS-тригера в стані “1” визначається інтервалом, протягом якого існує струм навантаження, збуджений напругою мережі живлення U_с, що складається з “пакетів” періодів М (рис. 15.27, б). Отже, коди, що задаються, змінюють час перебування RS-тригера в стані "1” і визначають кількість періодів М змінного струму - тобто струм навантаження І.