БУ3509, БУ3609 Преобразователь тиристорный однофазный
Устройство и принцип работы

Сведения о производителе преобразователя тиристорного однофазного БУ3509, БУ3609

Производитель аналогового трехфазного электропривода БУ3609 ИГЕВ.656442.027 ТО: .

• БУ 3509 → 6РЕ.360.377, 3РЕ.010.049, ТУ16-536.573-78
• БУ 3509 В → ОЛХ.463.218, ОБК.469.559,
• БУ 3609 → ОВХ.466.027, ИГЕВ.656442.027, ТУ16-536.577-78

Производитель электропривода преобразователя (устройства управления) БУ 3509 - Александрийский электромеханический завод им. XXV съезда КПСС, В-8078 (В настоящее время ООО ЭТАЛ) г. Александрия, Заводская улица, д.1, Кировоградской обл., Ураина.

Преобразователь тиристорный однофазный БУ3509 6РЕ.360.377, БУ3609 ОВХ.466.027 ТО. Назначение область применения

Устройства управления однофазные серии БУ предназначены для питания цепей якоря электродвигателя (исполнение Т), а также для питания обмоток возбуждения электрических машин (исполнение В) в системе реверсивного (БУ3609) и нереверсивного (БУ3509) автоматизированного электропривода постоянного тока мощностью до 5,0 кВА.

Устройства исполнения Т (якорные устройства) предусматривают введение обратной связи по частоте вращения и обеспечивают регулирование частоты вращения якоря 1:2000.

Устройства исполнения В (возбудителя) позволяют регулировать ток возбуждения электрических машин в электроприводах с реверсом поля.

В настоящее время электроприводы серии БУ3609 сняты с производства:

• БУ3509-ХХВХ УХЛ4 заменены на электроприводы серии ЭПУ5-1-... В (управления обмоткой возбуждения двигателя);
• БУ3609-ХХТХ У4 заменены на электроприводы серии БОТ-2-... М (управления якорем двигателя).

Устройства рассчитаны для работы в таких условиях:

• климат умеренный или тропический;
• категория размещения 4 (ГОСТ 15150—69);
• высота над уровнем моря не более 1000 ш;
• окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию;
• группа условий изоляции Ml (ГОСТ 17516—72);
• рабочее положение вертикальное.

Фото электропривода БУ3609

Фото электропривода БУ3609. Смотреть в увеличенном масштабе

Структура условного обозначения электропривода БУ3609

БУ 3609 -Х₁ Х₂ Х₃ Х₄ УХЛ4

БУ 3609-21Т1У4 - Пример заказа

БУ 3609-21В1У4 - Пример заказа

• БУ → Блок Унифицированный;
• 3 → класс: со статическим полупроводниковым преобразователем постоянного тока;
• 6 → группа - с реверсивным управлением; 5 → группа - с нереверсивным управлением
• 09 → порядковый номер разработки;


• -Х₁ - код номинального выпрямленного тока управления:
• 1 → 5А
• 2 → 10А
• 3 → 25А
• Х₂ - Код номинального выпрямленного напряжения блока управления:
• 1 → 115В для напряжения питания 220В
• 2 → 230В для напряжения питания 380В
• Х₃ - вариант исполнения:
• Т → якорное устройство с обратной связью по частоте вращения;
• В → возбудитель для обмотки возбуждения;
• Х₄ - код напряжения трехфазной питающей сети управления:
• 1 → 220 В, 50 и 60 Гц;
• 2 → 380 В, 50 и 60 Гц;
• 3 → 400 В, 50 и 60 Гц;
• 4 → 415 В, 50 и 60 Гц;
• 5 → 440 В, 60 Гц;
• 04 УХЛ - климатическое исполнение по ГОСТ 15150:
• У → умеренный климат;
• Т → тропический климат.
• 4 → категория размещения.

2. Техническая характеристика устройства управления БУ3609

Питание устройств БУ3609 осуществляется непосредственно от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220, 380, 400, 415 В или 60 Гц напряжением 220, 380, 400 В. При этом колебания напряжения сети должны быть в пределах 0,9... 1,15 Uн, частоты — ±2 %, а коммутационные провалы напряжения сети — до 10 % от амплитудного значения длительностью не более 10° в любой точке синусоиды.

При работе в замкнутой системе автоматизированного электропривода якорные устройства управления с задающим напряжением на уровне 10 V обеспечивают параметры, приведенные в табл. 2.

Якорные устройства обеспечивают коэффициент использования двигателя по току при номинальной нагрузке не менее 0, 8 во всем диапазоне регулирования частоты вращения.

Полоса пропускания частот замкнутой системы регулирования электропривода не менее 10 Гц.

При работе в замкнутой системе с обратной связью по току возбудители обеспечивают параметры, приведенные в табл. 3.

Габаритные размеры устройства управления БУ3609 приведены на рис. 1.

3. Устройство и работа устройства управления БУ3609

Устройство управления представляет собой блок открытого исполнения с односторонним обслуживанием, который можно встроить в нишу технологического оборудования или нормализованный шкаф комплектной станции управления.

Силовые приборы и элементы устройства смонтированы на верти-кальной панели, жестко соединенной с корпусом устройства, а органы системы управления размещены на поворотной передней плате с печатным монтажом. Плата управления соединяется с приборами силовой панели гибким жгутом при помощи двух разъемных соединений. Для удобства наладки и проверки работы системы управления на плате предусмотрены контрольные выводы для индикации состояния отдельных узлов.

Связь устройства управления с другими устройствами осуществляется автономным монтажным соединением.

Исполнительными органами устройства управления являются силовые тиристоры, соединенные по противопараллельной однофазной мостовой схеме с питанием непосредственно от сети. Включение тиристоров программируется системой управления, в состав которой входят элементы и приборы для формирования командных сигналов, функционально зависящих от величины задающего напряжения и состояния выходных параметров.

Для обеспечения требуемого коэффициента использования двигателя по току устройство управления снабжено дросселем (рис. 2), который является автономным узлом. В зависимости от величины номинального выпрямленного тока дроссели изготавливаются четырех исполнений. Питание обмотки возбуждения двигателя осуществляется от сети через автономный узел, входящий в состав системы управления устройства.

Широкорегулируемый электропривод с устройством управления БУ3609 — замкнутая система автоматического регулирования с обратной связью по регулируемому параметру.

Для облегчения анализа, синтеза и наладки устройства вся система разбита на простейшие регуляторы, каждый из которых контролирует свой параметр, причем в системе подчиненного регулирования выходной сигнал внешнего регулятора является сигналом задания для подчиненного внутреннего.

Регулирование выходных параметров осуществляется путем изменения выпрямленного напряжения Ud преобразователя в функции сигнала задания.

Система регулирования выполнена по двуконтурной структуре с ПИ-регуляторами.

В зависимости от построения замкнутых систем электроприводов (стабилизация частоты вращения вала электродвигателя или стабилизация тока возбуждения электрических машин) применяется якорное устройство или возбудитель.

3.1. Работа якорного устройства

Функциональная схема якорного устройства

Функциональная схема якорного устройства . Смотреть в увеличенном масштабе

На входе регулятора скорости PC (рис. 3) сравниваются сигнал задания U3 с выхода задатчика скорости ЗС и сигнал отрицательной обратной связи Uoc по частоте вращения, поступающей с тахогенератора GN.

Выходной сигнал PC является задающим для регулятора тока РТ. На входе РТ сравниваются сигнал с PCи сигнал отрицательной обратной связи ioc по току, поступающий с датчика тока ДТ управляемого выпрямителя УВ.

Далее выходной сигнал РТ Ui через нелинейное звено НЗ поступает на вход системы импульсно-фазового управления СИФУ.

НЗ вводится в систему регулирования для компенсации нелинейности внешней характеристики устройства, которая в значительной мере проявляется при переходе из режима непрерывных токов РНТ в режим прерывистых токов РПТ. В РПТ, который является характерным для однофазных преобразователей, имеет место резкое снижение коэффициента усиления Кув преобразователя, когда ток Id нелинейно зависит от сигнала задания Uз:

Кув = dId/ dUз

Соответственно снижается общий коэффициент усиления всей системы, что приводит к ухудшению характеристик и переходных процессов в системе автоматического регулирования, а при малых токах — к потере устойчивости.

Для оптимизации переходных процессов в РПТ необходима корректировка параметров регулятора в функции ЭДС и тока.

НЗ подбирается таким образом, чтобы его коэффициент передачи Кнз был обратным Кув. В этом случае результирующий коэффициент передачи звеньев «УВ — НЗ» не зависит от режима тока и для линеаризованного УВ является величиной постоянной Кув · Кнз = const (рис. 4).

Диаграмма зависимости усиления от режима работы

Диаграмма зависимости усиления от режима работы. Смотреть в увеличенном масштабе

Приведенная на рис. 5 форма внешней характеристики НЗ достигается соответствующим подбором параметров НЗ в функции сигнала тока Ui.Сдвиг характеристики по оси ординат осуществляется введением в НЗ сигнала положительной обратной связи Ueпо ЭДС двигателя, поступающего с тахогенератора GN(рис. 3) через инвертор И2, и зависит от знака Ue.

Таким образом, выходное напряжение НЗ равно:

Uнз = Кнз · Uвх -Uе = Ui + Uе

При разгоне двигателя ЭДС увеличивается, а ток Id (рис. 6) уменьшается, что соответственно снижает Кув.

Таким образом Кнз = f(Е). Для сохранения постоянства коэффициента передачи всей системы Кнз необходимо увеличить, что и достигается сдвигом линеаризованной характеристики НЗ (рис. 5). Выходной сигнал НЗ, определяющий ток и ЭДС двигателя, поступает в СИФУ. Этот сигнал является управляющим — Uy — для СИФУ и задает угол регулирования а, определяющий выпрямленное напряжение Ud = E + IR.

СИФУ является одноканальной и построена по вертикальному принципу управления с линейным опорным напряжением. Выходные импульсы СИФУ поступают на комплекты тиристоров "Вперед" («В») и «Назад» («Н»). В СИФУ предусмотрена возможность получения узких и широких управляющих импульсов, необходимых для применения в силовых схемах выпрямления соответственно с тиристорами или оптронами.

Для осуществления раздельного управления тиристорным преобразователем служит логическое переключающее устройство ЛУ — узел раздельного управления. ЛУ работает в функции выходного сигнала нелинейного звена Uнз, характеризующего направление вращения, и сигнала блокировки Uбл, характеризующего проводящее состояние тиристоров.

Сигнал блокировки, поступающий с безынерционного датчика проводимости ДП тиристоров, запрещает переключение ЛУ при протекании тока через тиристоры. ДП работает по принципу контроля напряжения на тиристорах катодной и анодной групп УВ. При отсутствии напряжения на тиристорах (проводящее состояние вентилей) Uбл = 0, запрещается переключение каналов В и Н и логических ключей ЛУ.

При изменении полярности сигнала задания У3, поступающего на вход PCс выхода ЗС, выходные сигналы PC, РТ и НЗ также реверсируются. Это приводит к сдвигу углов в αмах и отключению тиристоров. При спаде тока, протекавшего по последней перед реверсом задания группе тиристоров, до нуля ДП дает разрешение на переключение каналов ЛУ (Uбл=1).

ЛУ переключается в среднее положение (каналы В и Н выключены), и начинается отсчет бестоковой паузы, необходимой для восстановления запирающих свойств тиристоров.

После паузы ЛУ дает разрешающий сигнал на включение противопараллельной группы силовых тиристоров. Ток якоря меняет направление. Двигатель тормозится и разгоняется в обратном направлении. Наличие контактов реле К1 (приложение), установленных в обвязке PC,ускоряет динамические процессы преобразователя при реверсе.  

3.2. Работа возбудителя

Функциональная схема возбудителя (рис. 7), работающего в системе регулирования тока нагрузки, по своей структуре и работе аналогична схеме якорных устройств. Отличие заключается в следующем: регулятор, выполняющий функции ПИ-регулятора скорости, здесь отсутствует, а регулятор тока является регулятором тока возбуждения; отсутствуют источник питания обмотки возбуждения двигателя (ИПОВМ), инвентор И1, реле К1; предусмотрен узел защиты тиристоров от перенапряжений УЗП, возникающих со стороны питающей сети при отключении индуктивной нагрузки.

Функциональная схема возбудителя

Функциональная схема возбудителя. Смотреть в увеличенном масштабе

4. Силовая часть

Основу силовой части устройства управления (рис. 8, 9) составляют две группы тиристоров V1... V4 и V5... V8, работающие с раздельным управлением.

Схема электрическая - 0птронный вариант

Схема электрическая - 0птронный вариант. Смотреть в увеличенном масштабе

Схема электрическая - Тиристорный вариант

Схема электрическая - Тиристорный вариант. Смотреть в увеличенном масштабе

Тиристорные группы могут быть выполнены на тиристорах Т10, а также на оптронных тиристорах (для устройства управления с выходным Iн = 10А).

Применение оптронных тиристоров позволяет исключить импульсные трансформаторы со вспомогательными элементами, упростить систему регулирования и управлять широкими (до 180°) импульсами. Это преимущество позволяет исключить в возбудителях проблему токоудержания тиристоров.

Трансформатор тока ТА формирует сигнал отрицательной обратной связи по току iос

Трансформатор питания TV предназначен для синхронизации СИФУ и получения постоянных напряжений ±24, ±15, ±12 V.

Обмоточные данные трансформатора питания TV приведены в табл. 4.

Предохранители FU1, FU2, RС-цепочки выполняют защитные функции.

Нагрузка (обмотка возбуждения электрической машины или якорь двигателя со сглаживающим дросселем) подключается к устройству управления через клеммную колодку X1 (контакты 4, 5).

Питание обмотки возбуждения двигателя осуществляется от стабилизированного источника ИПОВМ якорного устройства. При этом изменение напряжения на нагрузке должно быть не более ±2 % при колебаниях напряжения питающей сети 0,85... 1,1 UH.

Силовая часть подключается к системе регулирования СР через разъемы Х2, ХЗ.

5. Система регулирования

Система регулирования СР (см. приложение) построена по структуре подчиненного регулирования и конструктивно выполнена на общей печатной плате.

Отличия СР устройств исполнений Т и В описаны в подразделе 3.2.

СР согласно принципиальным схемам устройств разбита на следующие узлы:

• источник питания обмотки возбуждения двигателя ИПОВМ;
• регуляторы;
• узел раздельного управления—логическое переключающее устройство ЛУ;
• датчик контроля проводимости тиристоров — датчик проводимости ДП;
• система импульсно-фазового управления СИФУ;
• узел защиты от перенапряжений УЗП;
• источник питания и узлы блокировок.

5.1. Источник питания обмотки возбуждения двигателя ИПОВМ

ИПОВМ представляет собой регулируемый источник, у которого силовая часть выполнена по асимметричной схеме выпрямления.

Подключение ИПОВМ к сети непосредственное.

В зависимости от соотношения напряжения сети Uси номинального напряжения обмотки возбуждения ОВМ силовая часть ИПОВМ выполняется в двух вариантах. При Uс/Uовм соответственно 380/220В и 220/110В применяется однофазная асимметричная схема: один тиристор V52(рис. 10, а); диоды V53... V55, перемычки с анодов V54, V55 на лепесток 46, при 380/110 — однополупериодная асимметричная схема: диод V53 (рис. 10, b), тиристор V52, перемычки между лепестками 46 и 43. На рис. 11 приведены диаграммы напряжений на ОВМ.

Подключение ИПОВМ к сети

Подключение ИПОВМ к сети. Смотреть в увеличенном масштабе

Достоинством этих схем является то, что в них отсутствует проблема токоудержания тиристоров, что позволяет при работе на индуктивную нагрузку управлять узким (10... 20 мкс) импульсом. Это обеспечивается за счет того, что по ОВМ всегда протекает ток от неуправляемой группы диодов V53, V54, а тиристор V52 только коммутирует и добавляет соответствующую часть тока.

Во втором варианте тиристор V52 регулирует длительность приложения к ОВМ. обратного напряжения (режим инвертирования).

Система управления устройства включена параллельно тиристору V52 и работает по принципу заряда конденсатора С22 до напряжения пробоя порогового элемента V48(однопереходный транзистор) с последующим разрядом его на управляющую цепь тиристора V52.Тиристор открывается. После того как тиристор V52 открылся, напряжение на V49 снижается до нуля, и схема возвращается в исходное состояние.

Уровень срабатывания V48 определяется напряжением стабилизированного источника (R92, R93, V50, V49). Изменяя ток заряда конденсатора, можно регулировать фазу управляющего импульса тиристора V52. Ток заряда определяется током коллектора транзистора V47,включенного по схеме с общим эмиттером. Управление током его базы осуществляется транзистором V45.

Диаграмма напряжения на ОВМ

Диаграмма напряжения на ОВМ. Смотреть в увеличенном масштабе

5.2. Регуляторы

В якорных устройствах управления на базе регулятора Р1 (см. приложение) строится регулятор скорости PC. Регулятор Р1 выполнен на микросхеме А1 и дополнительных элементах, обеспечивающих его устойчивую работу.

Задающее напряжение U3 =10(100) В и напряжение обратной связи UGN соответственно суммируются на инвертирующем входе 4 А1. Выходное напряжение UРС, определяющее уставку токоограничения, регулируется потенциометром R20.

Элементы R21, С2 выбираются в зависимости от параметров объекта регулирования и включаются в диагональ реверсирующего мостика, собранного на контактах герконного реле К1, которое через диод VI подключено параллельно ЗС. При реверсе напряжения на ЗС срабатывает К1 и переключает гибкую обратную связь С2, R12, в результате С2 подключается к А1 обратной полярностью, и реверс выходного напряжения Р1 и двигателя ускоряется. Это особенно важно при диапазоне регулирования частоты вращения двигателя 1:500... 1:2000, когда величина задающего сигнала мала, а время инвертирования Р1 велико.

Потенциометром R3 устанавливается нуль на выходе А1.

Элементы R14, C1, С3 осуществляют внутреннюю коррекцию интегральной микросхемы.

Регулятор Р2 выполняет функции регулятора тока РТ и построен на микросхеме А2. На входе Р2 суммируются сигналы задания тока i3 через R25 и обратной связи по току ioc через R26, R27, поступающего с датчика тока (V4, R15... R18).

Нелинейное звено НЗ выполнено на микросхеме А4. В цепь обратной связи включен нелинейный двигатель (V13... V20, R41, R42),который позволяет строить регулировочную характеристику СР с переменным коэффициентом усиления.

В возбудителях задающий сигнал U3 подается через контакт 13 клеммной колодки XI (рис. 8, 9) на вход 4 (см. приложение) регулятора Р2, на базе которого построен регулятор тока возбуждения. При этом А1 шунтируется резистором R12при помощи перемычек 4—12, 13—15.

5.3. Узел раздельного управления

Узел раздельного управления (логическое переключающее устройство ЛУ) осуществляет управление силовыми комплектами тиристоров в реверсивных преобразователях.

Функциональная схема ЛУ (рис. 12) включает в себя:

• нуль-орган НО, обеспечивающий высокую чувствительность на входе устройства;
• элементы совпадения «И — НЕ» (_2... _9), «И» (_1, _10);
• триггер заданного положения ТЗП;
• триггер истинного положения ТИП;
• узел выдержки времени т;
• логические транзисторные ключи Вс и Нс;
• усилители импульсов УИ1, УИ2.

ЛУ выполняет следующие функции:

• выбор нужного направления работы ВПЕРЕД («В») или НАЗАД («Н») в зависимости от знака входного сигнала;
• включение соответствующих ключей Вс или Нс, разрешающих выдачу управляющих импульсов, поступающих в СИФУ на соответствующий комплект тиристоров, а также подачу на вход в СИФУ Uразр., блокирующего управляющие импульсы в течение паузы;
• осуществление блокировки входа ЛУ сигналами Uдп и UСИФУ датчика проводимости ДП тиристоров;
• создание необходимой для надежной работы выдержки времени между снятием импульсов с работавшего ранее комплекта и подачей их на вступивший в работу комплект.

Управляющий сигнал с выхода регуляторов поступает на вход НО — микросхема А6 (см. приложение и рис. 12). В момент времени, когда сигнал Uдп с ДП равен "1" и не выдаются управляющие импульсы UСИФУ _1 (контрольная точка 35) через _2(Д1-1) и _3(Д1-2), сигнал НО проходит на вход ТЗП (Д1-3, Д1-4) и устанавливает его в определенное состояние. Элементы _4 (Д2-1) и _5(Д2-2)при блокирующем сигнале Uбл., равном «1», переводят ТИП (Д2-3, Д2-4) в то же состояние. Выходы обоих триггеров подаются на схемы совпадения _6 (Д3-1) и _7 (ДЗ-2) и переключают ключи Вс (V36)или Нс (V37).Сигналы Вс, Нс усиливаются соответственно усилителями УИ1 (V38-1, V38-2, V39, V40), УИ2 (V38-3, V38-4, V42, V43)и подаются на соответствующие комплекты тиристоров.

При наличии тока в силовой цепи с ДП поступает сигнал запрета «0», в результате на выходе _1 «0», ТЗП не переключается до исчезновения тока нагрузки.

При реверсировании управляющего сигнала реверсируется сигнал на выходе НО. Ток нагрузки начинает падать. При Id=0 сигнал UДП становится равным «1», что дает возможность переключиться элементам _1... _3 и перевести ТЗП в новое состояние. Таким образом, ТЗП и ТИП находятся в противоположном состоянии, и на выходах _6 (Д3-1) и _7 (ДЗ-2) появляются сигналы «1». При этом Вс и Нс отключаются, сигнал Uразр. с элемента _8 (ДЗ-З) блокирует прохождение управляющих импульсов с СИФУ, и начинается отсчет выдержки времени элементом т (С19, V33)до приведения триггеров в новое состояние.

При наличии сигнала «1» на выходе _9 (ДЗ-4) конденсатор С19 начинает заряжаться, и как только напряжение на нем достигает «1», выходной сигнал Uбл. элемента _10 (V32, V33, R65)также становится равным «1», ТИП переводится в новое состояние, соответствующее состоянию ТЗП. Таким образом, ключи Вс и Нс переключаются, и управляющие импульсы поступают на другой комплект тиристоров.  

5.4. Датчик контроля проводимости тиристоров

Датчик контроля проводимости тиристоров (датчик проводимости ДП) выдаст информацию о состоянии управляемых тиристоров силового моста (ОТКРЫТ, ЗАКРЫТ).

Схема электрическая принципиальная и подключений ДП приведена на рис. 13, диаграммы напряжений, поясняющих работу схемы, — на рис. 14.

Схема электрическая принципиальная и подключений ДП

Схема электрическая принципиальная и подключений ДП. Смотреть в увеличенном масштабе

Функционально ДП состоит из измерителей напряжений (R57... R60, V25... V27), элемента гальванической развязки (V28)и усилителя сигнала (V29, V30, R63,R64). Измерители напряжения подключаются параллельно участкам «анод — катод» тиристоров.

Если тиристоры обеих групп закрыты, т. е. ток нагрузки равен нулю, ДП шунтирует силовую схему, и напряжение сети падает на резисторах R37... R60. При этом оптронный тиристор V28 открывается, а транзисторы V29, V30 закрываются. Таким образом, на вход ЛУ поступает сигнал Uдп, равный «1». Этот сигнал является разрешающим для переключения ЛУ.

При открывании силовых тиристоров одно из плеч делителя R57... R60 оказывается зашунтированным. Это приводит к закрыванию V28 и открыванию V29, V30, а значит UПд равен «0» и блокирует переключение ЛУ.

5.5. Система импульсно-фазового управления СИФУ

Функциональная схема СИФУ

Функциональная схема СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Схема функциональная СИФУ приведена на рис. 15 и включает в себя:

• источник синхронизирующего напряжения ИСН;
• фильтр Ф;
• пороговые элементы ПЭ1 и ПЭ2;
• формирователь синхронизирующих импульсов ФСИ;
• генератор пилообразного напряжения ГПН;
• нуль-орган НО;
• RS-триггер Т;
• формирователь длительности импульсов ФДИ;
• распределители импульсов РИ1, РИ2;
• усилители импульсов УИ1, УИ2;
• импульсные трансформаторы Т1... Т4.

ИСН и Т1... Т4 расположены на силовой панели, а остальные узлы — на печатной плате СР.

Схема работает следующим образом. Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее с обмотки 11 -12 (рис. 8, 9) питающего трансформатора TV в СИФУ (см. приложение и рис. 15), отфильтровывается и сдвигается на 30° фильтром Ф (R95, R96, С23). С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1 (R97,R100, V56, V58) и ПЭ2 (R98, R99, V57, V59)преобразуется в противофазные прямоугольные импульсы. Диаграммы, приведенные на рис. 16, поясняют работу схемы.

Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов на тиристоры. Например, для группы «В» («Вперед») управляющие импульсы на тиристоры VI, V4подаются в моменты времени t4—t6а на тиристоры V2, V3 — в моменты времени t1—t4 (рис. 16, b, с), что исключает одновременную выдачу управляющих импульсов в двух противофазных тиристорах выпрямительного моста. Длительность протекания тока через силовые тиристоры составляет не более 150° (рис. 16, а). В моменты отсутствия импульсов с обоих пороговых элементов, т. е. в моменты перехода синусоиды Uф через нуль, на выходе ФСИ (Д4-1 Д4-2), формируется синхроимпульс (сигнал «1»), которым осуществляется разряд С24 ГПН (R102... R105, V60, С24... С26, А7) до нуля через транзистор V60. Заряд С24 осуществляется по цепи: — 15В, R104, С24, А7.

В момент исчезновения синхроимпульса (рис. 16, е) напряжение на ГПН начинает снова нарастать от 0 до 10 В.

Дианрамма напряжений СИФУ

Дианрамма напряжений СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Таким образом, ГПН генерирует пилообразное опорное напряжение Uпил.двойной частоты питающей сети (100 Гц), которое поступает на вход НО (А8, С27, R109). На входе НО Uпил, сравнивается с управляющим напряжением Uyи с сигналом ограничения αмах (—15 V, R106, R107). Сравнение происходит по токам. Когда iUпил >iогр · αмах — iUу, НО изменяет свое состояние с «1» на «0», что приводит к срабатыванию RS-триггера (Д5-1, Д5-2), и на его выходе появляется сигнал «0» — моменты t2—t3 (рис. 16, i). Этот сигнал поступает на вход ФДИ (R111, R110, R116, R117, V65, V66, С28), и конденсатор С28, заряженный ранее по цепи: + 12В, R110,R111, С28, V56, О. Т., разряжается через Д5-1.

Таким образом, на выходе ФДИ формируется управляющий импульс длительностью τ = С28 х R111.

Наличие триггера на выходе НО исключает срыв импульса из-за пульсаций напряжения управления Uу и обеспечивает гарантированную ширину импульса. Возврат триггера в исходное состояние ocу- ществляется при появлении синхронизирующего импульса с ФСИ (Д43-3) или при сигнале разрешения с ЛУ, равном нулю, в момент отсчета выдержки времени τ паузы логическим устройством при реверсе тока нагрузки.

Процессы, происходящие в схеме, иллюстрируются диаграммами на рис. 17.

Реверс тока нагрузки устройства

Реверс тока нагрузки устройства. Смотреть в увеличенном масштабе

До момента времени работал комплект тиристоров с током iВ. В момент времени t1 была подана команда на реверс тока. Разрешение на снятие управляющих импульсов с комплекта "В" и подачу их на комплект "Н" от ЛУ поступает после падения тока до нуля, т. е. в момент времени t2.Одновременно с переключением импульсов осуществляется скачкообразное изменение управляющего напряжения U2(рис. 17, с), момент t2.

Если не осуществить выдачу повторных импульсов, величина бестоковой паузы (t4—t1) может достичь 1, 5... 2 периодов дискретности выпрямителя, что обуславливает большие перерегулирования, а иногда может вызвать и автоколебания в замкнутой системе регулирования. Для исключения этого с ЛУ подается сигнал Uразр на триггер Д5-1, Д5-2 и подготавливает его к выдаче повторного импульса. В момент t3, когда Uпил >Uу — Uαмах, выдается повторный импульс. Управляющие импульсы с ФДИ поступают в силовую схему при установке перемычки 53—54.

Управляющие импульсы поступают на вход распределителей импульсов РИ1, (Д5-3) и РИ2 (Д5-4), где они перемножаются с соответствующими сигналами с ПЭ1 и ПЭ2 (рис. 16, l, т):

Uри1 = Uуи · Uпэ1, Uри2 = Uуи · Uпэ2

где Uри1, UРИ2 — выходные сигналы с PH1, РИ2;

Uуи — сигнал управляющего импульса;

Uпэ1,Uпэ2 — выходные сигналы с ПЭ1, ПЭ2.

В моменты равенства нулю Uри1 и Uри2 соответственно усилитель импульсов УИ1 (V67-1, V67-2, V68, V69, R119) или УИ2 (V67-3, V67-4,V70, V71, R120) открыт, и на силовые тиристоры поступает управляющий импульс.

5.6. Узел защиты от перенапряжений УЗП

Защита тиристоров от перенапряжений в якорных устройствах осуществляется RС-цепочками, включенными параллельно тиристорам.

Но при питании активно-индуктивной нагрузки этой защиты недостаточно, поэтому применяется УЗП, схема электрическая принципиальная которого приведена на рис. 18.

УЗП работает следующим образом. Если отключился автомат питающей сети или сгорел предохранитель в устройстве, со стороны индуктивной нагрузки появляется перенапряжение, которое открывает стабилитрон V90 и включает оптрон V91, что приводит к отпиранию транзистора V93. В результате на оба усилителя импульсов УИ1 и УИ2 подается сигнал "0", все тиристоры одного комплекта открываются, нагрузка замыкается накоротко, и перенапряжение снимается.

Схема электрическая УЗП

Схема электрическая УЗП. Смотреть в увеличенном масштабе

5.7. Источники питания и узлы блокировок

Узел источников питания предназначен для питания элементов СР и является унифицированным для всех исполнений устройств БУ3609.

Принципиальная электрическая схема узла источников питания приведена в приложении и включает в себя такие маломощные источники (ИП):

• ±24 В, предназначенные для питания цепей смещения и получения стабилизированных напряжений ±15 В (питание микросхем А1... А8, Д1, Д2, Д4)
• ±12 В, предназначенные для питания микросхем ЛУ (ДЗ) и СИФУ (Д5).

СР содержит такие узлы блокировок:

• устройство задержки УЗ выдачи управляющих импульсов при включении преобразователя;
• устройство блокировки регуляторов.

Переменное напряжение в ИП поступает от трансформатора питания TV (рис. 8, 9), расположенного на плате силовой части.

Источники ±12 и ±24 В образуются с использованием средних точек обмоток 5, 6, 7 и 8, 9, 10 трансформатора TV. Напряжения с TV выпрямляются мостами V25, V26 и сглаживаются конденсаторами С13... С18.

Стабилизированные источники ±15 В выполнены на элементах R121... R124, V74... V79, С29, С30.

Уровни стабилизированных напряжений на выходах источников определяются стабилитронами V75... V78.

При наладке устройств БУ3609 перемычки 57—58 и 59—60 необходимо убрать и проверить, есть ли стабилизированное питание ± 15 В (контрольные точки 57, 59).

УЗ выдачи управляющих импульсов предназначено для предотвращения подачи на тиристоры ложных управляющих импульсов.

Последние возникают в СР при переходных процессах, связанных с одновременной подачей напряжения на силовые цепи и цепи СР при глубоком понижении (более 30 %) напряжения сети или кратковременном его исчезновении, и могут привести к возникновению аварийного режима. Для его предотвращения УЗ блокируют системы на входах распределителей импульсов СИФУ на время переходных процессов в СР.

Это происходит следующим образом. При подаче напряжения питания на вход распределителей импульсов Д5-3, Д5-4 СИФУ через диод V88 поступает блокирующий сигнал «0». По окончании переходных процессов в СР (время заряда С32 от источника ±24 В через R130до напряжения пробоя стабилитрона, находящегося в микросхемах Д4-4, Д5-4) с СИФУ снимается сигнал блокировки, и СИФУ начинает выдавать на тиристоры управляющие импульсы.

При снижении напряжения сети или его кратковременном пропадании (снижается ток запирания V84по цепи— 12 В, R128)транзистор V84 открывается током от источника +15 В через R129и подает блокирующий сигнал «0» на СИФУ. Таким образом, импульсы с выхода СИФУ снимаются мгновенно, а появляются вновь с задержкой.

Устройство блокировки регуляторов предназначено для устранения дрейфа выходного напряжения ПИ-регуляторов P1, Р2 при снятом сигнале задания. Контакты К2-1 и К2-2 реле К2шунтируют усилители А1 и А2, чем устраняется вращение двигателя, вызванное дрейфом нуля усилителей.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания в СР правый канал транзистора V85через R131открывается и герконное реле через контакты К2-1, К2-2шунтирует A1, А2 резисторами R11, R29.При этом напряжение на ПИ-регуляторах равно нулю.

По истечении выдержки времени (длительность заряда С32) пробивается стабилитрон V86,и правый канал V85закрывается, но реле К2 остается включенным, т. к. включается левый канал V85через R126с выдержкой времени иа заряд С31.

При подаче задающего напряжения U3на СР одновременно на контакт 10 разъема ХЗ подается сигнал +24 В через ключи В4 или Н4 (рис. 19, а, b). При этом V85закрывается, и реле К2отключается, а значит СР начинает функционировать.

При остановке — включение кнопки I (рис. 19, с) — контакты В1... В4 и Н1... Н4 отключаются, что приводит к снятию напряжения задания U3и напряжения управления К2+24 В. Конденсатор С31 (см. приложение) перезаряжается через R126 за время, достаточное для окончания торможения двигателя.

Схема подключения устройства управления БУ3609

Схема подключения устройства управления БУ3609. Смотреть в увеличенном масштабе

При снижении напряжения питающей сети более чем на 30 % срабатывает УЗ, шунтируя транзистором V84конденсатор С32. При этом стабилитрон V86запирается, и через правый канал V85включается реле К2.

Выходное напряжение равно нулю, и двигатель тормозится силами трения.

При восстановлении номинального значения напряжения сети выключается с выдержкой времени реле К2; ПИ-регуляторы расшунтируются, и работа устройства управления БУ3609 продолжается.

На рис. 19, с приведена рекомендуемая схема устройства выбора направления, выполненного на основе двух реле В и Н и кнопок управления. Питание реле осуществляется от дополнительного источника (например, 220 В) или внутренних источников ±24 В при использовании реле с током потребления 50 мА, или от ИПОВМ.

6. Защита

Защита от токов короткого замыкания управляющих цепей и цепей питания обмотки возбуждения ОВМ осуществляется плавкими предохранителями типа ПК-45. В силовых цепях для этой цели применены специальные быстродействующие предохранители типа ПРС.

Для защиты силовых цепей от перегрузки в устройстве установлен узел токовой отсечки, снабженный регулятором уровня тока уставки R20 (см. приложение), который подбирается на объекте, но не должен превышать величину, указанную в табл. 1.

Резистором R33ограничивается напряжение РТ (устраняются выбросы тока в момент пуска и реверса).

Для предотвращения самопроизвольного включения тиристоров от импульсов помех в силовой цепи тиристоры зашунтированы RС-цепочками. Но при индуктивной нагрузке этой защиты недостаточно, поэтому в устройстве установлен специальный узел защиты от перенапряжений УЗП.

При напряжении сети Uc=380 В и напряжении ОВМ, равном 110 В, целесообразно установить элементы защиты диода V53 ИПОВМ. Подключение RС-цепочки показано на рис. 19, b. Элементы защиты (резистор R5 и конденсатор С) поставляются комплектно с устройствами БУ3609 и устанавливаются заказчиком.

Для сигнализации о том, что устройство управления включено, предусмотрена сигнальная лампа HL (рис. 8, 9). Питание лампы может осуществляться от обмотки 3—4 трансформатора ТV или от источника питания 48 В. В последнем случае лампа устанавливается потребителем на пульте управления и подключается к устройству через контакты 18, 20 клеммного набора X1.

7. Задатчик частоты вращения

Рекомендуемая схема задатчика частоты вращения (рис. 19, а, b) для диапазона регулирования 1:2000 состоит из задатчика плавного задания частоты вращения, выполненного на базе переменного резистора R1,позволяющего изменять диапазон регулирования в пределах 1:50, и узла дискретного задания, включающего в себя переключатель и резисторы R3 и R4,позволяющего изменять диапазон регулирования в пределах 1:40.

Учитывая, что диапазон плавного изменения напряжения составляет 1:50 от Uзн, а узел дискретного задания обеспечивает коэффициент деления 1:40, суммарный диапазон изменения задающего напряжения составляет 1: 2000. Такой диапазон может оказаться необходимым для якорных устройств.

При положении 1, 2 переключателя S задающее напряжение U3M принимает соответственно значения U1 и 0,025 U1.Провода, идущие от задатчика частоты вращения к контактам 7, 8, 11, 14, 15, выполняются скрученными, экранированными. При помощи R2 обеспечивается соотношение напряжений:

U2 = 0,02 Uзн

Основным задающим напряжением принято ±10 В от источников ±15 V с общей точкой, расположенных в устройстве управления.

При помощи резисторов Rогр1 и Rогр2 обеспечивается равенство по абсолютному значению частот вращения двигателя вперед и назад, чему, в свою очередь, соответствует равенство напряжений + Uзн ( + 10 В) и Uзн (—10 В), если напряжение тахогенератора при вращении в обе стороны одинаково.

Возможно также применение задающего напряжения ±100 В и более с использованием задатчиков частоты вращения на основе ползункового переключателя ПП36. Однако такой источник в комплект устройства БУ3609 не входит.

Источник должен иметь общую точку, которая соединяется с общей точкой PC(перемычку 11—19 на клеммном наборе XI следует снять), а переключение полярности производится контактами ВЗ и НЗ. В этом случае упрощается задатчик частоты вращения (не требуются переключатель S и резисторы R3, R4), не обязательно применение экранированных проводов 7, 9, 11, 14, 15. Но при этом следует ограничить ток реле К1, что осуществляется включением последовательно с контактом 7 клеммного набора XI резистора МЛТ-2-5, 6 кОм при U3H= 100 В.

Рекомендуемые параметры задатчика частоты вращения:

R1 =2... 3 кОм;

R2 =0,1... 0,2 кОм;

Rогр.1 =Rогр.2 = 1.. 2 кОм;

U2 = 0,02;

Uзн = ±10 В — номинальное задающее напряжение.

Электрические схемы преобразователя БУ3509

Электрические схемы преобразователя БУ3509 для питания якорной цепи двигателя

Электрические схемы преобразователя БУ3509 для питания якорной цепи двигателя. Смотреть в увеличенном масштабе

преобразователя БУ3509 для питания обмоток возбуждения

преобразователя БУ3509 для питания обмоток возбуждения. Смотреть в увеличенном масштабе

БУ3609 Электропривод. Видеоролик.

Связанные ссылки. Дополнительная информация