ЭПУ2 Электропривод однофазный унифицированный постоянного тока
Устройство, неисправности и способы их устранения

Сведения о производителе тиристорного электропривода ЭПУ2

Производитель электропривода ЭПУ2 ТУ16-654.002-84, ИГФР.654634.001: - завод Электромашина, г. Харьков, Муранова, 106.

Электропривода ЭПУ2 выпускал, также, Чебоксарский электроаппаратный завод, ЧЭАЗ.

Электропривод тиристорный постоянного тока однофазный унифицированный серии ЭПУ2. Назначение область применения

Электроприводы предназначены ЭПУ2 для создания регулируемых приводов мощностью до 43 кВт для приводов станков (включая и станки с ЧПУ), роботов и манипуляторов в качестве комплектующих изделий. Питаются от однофазной сети переменного тока частотой 50 или 60 Гц.

В настоящее время однофазные электроприводы серии ЭПУ2 сняты с производства. Возможная замена современный электропривод - БОТ электропривод однофазный тиристорный

Основные модификации приводов ЭПУ2:

• ЭПУ2-2 - Электроприводы реверсивные - с блоком управления БС3201
• ЭПУ2-1 - Электроприводы нереверсивные - с блоком управления БС3101
• ЭПУ2-2...Е - Электроприводы с обратной связью по напряжению с IR-компенсацией
• ЭПУ2-2...М - Электроприводы с обратной связью по частоте вращения от тахогенератора

2. Технические характеристики электропривода ЭПУ2-2

Тиристорные реверсивные бестрансформаторные электроприводы ЭПУ2-2 рассчитаны:

• Напряжение питания, 1-фазное - 220 ±10% В, 50 ±2% Гц
• Напряжение на якоре - от -Umax до +Umax В
• Мощность 0,06...43 кВт
• Силу тока 5... 12 А
• Скорость вращения электродвигателя: 1000...3000 мин
• Диапазон регулирования: Д = 1 : 50 (исполнение Е)
• Диапазон регулирования: Д = 1 : 2000 (исполнение М)
• Электропривод обеспечивает регулирование частоты вращения от 0 до n ном. (вперед или назад) при изменении Uзад. от 0 до ± 10 В.

Электроприводы имеют следующие виды защит:

• Защита максимально токовая - Есть
• Защита от пропадания пилообразного напряжения - Есть
• Защита от пропадания стабилизированного напряжения ±15В - Есть
• Защита от исчезновения или понижения напряжения в сети - Есть
• Защита от обрыва тахогенератора - Есть
• Защита от превышения максимальной скорости - Есть
• Защита от неправильного чередования фаз - Есть
• Защита от перенапряжений - Есть
• Защита от замыканий - Есть
• Защита от перегрева двигателя - Есть

Структура условного обозначения электропривода ЭПУ2

ЭПУ2 -Х₁ -ХХ₂ Х₃ Х₄ УХЛ4

ЭПУ2-1-271Е УХЛ4 - Пример заказа - ток 5А, напряжение 110В,

ЭПУ2-2-302М(Е) УХЛ4(04),380 - Пример заказа

ЭПУ2-2-342М(Е) УХЛ4(04),380 - Пример заказа

• ЭПУ2 → Электропривод Постоянного тока Унифицированный, 2 → номер разработки;


• -Х₁ - код исполнения по реверсу:
• 1 → нереверсивный
• 2 → реверсивный
• -ХХ₂ - код номинального тока блока управления (выпрямленный):
• 27 → 5А
• 30 → 10А
• 34 → 25А
• Х₃ - код номинального выпрямленного напряжения блока управления:
• 1 → 115 В - для напряжения питания 220, 230, 240 В;
• 2 → 230 В - для напряжения питания 380, 400, 415, 440 В;
• Х₄ - функциональная характеристика:
• Е → обратная связь по ЭДС двигателя (диапазон регулирования 1:50);
• М → обратная связь по частоте вращения двигателя (диапазон регулирования 1:2000 или 1:1000);
• УХЛ4 - Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150.
• УХЛ4

Основные параметры электропривода ЭПУ2

Основные параметры электропривода ЭПУ2. Смотреть в увеличенном масштабе

Основные параметры электропривода ЭПУ2

Основные параметры электропривода ЭПУ2. Смотреть в увеличенном масштабе

Фото электропривода ЭПУ 2-2 (Харьков)

Фото электропривода ЭПУ 2-2. Смотреть в увеличенном масштабе

Принятые обозначения физических величин

• α - регулируемый угол открывания тиристоров (угол регулирования);
• α max - максимальный угол регулирования;
• α min - минимальный угол регулирования;
• Iя - ток якоря двигателя;
• Uя - напряжение на якоре двигателя;
• Iном - номинальный ток электропривода;
• Едв - ЭДС двигателя;
• М - момент нагрузки электропривода;
• n - частота вращения (скорость) электродвигателя;
• n ном - номинальная частота вращения;
• φ - угол сдвига синхронизирующего напряжения;
• Uзад - напряжение задания;
• Uном - номинальное напряжение питающей сети;
• Uу - напряжение управления;
• Uе - напряжение положительной связи по ЭДС двигателя;
• U1 - напряжение задания тока якоря;
• Uрс - выходное напряжение регулятора скорости;
• Uби - напряжение блокировки ЛПУ импульсом управления;
• Uбл - напряжение блокировки ЛПУ датчиком проводимости;
• Uсинх - напряжение синхронизации;
• Uсм - напряжение смещения.
• Кн.з - коэффициент передачи нелинейного звена;

Принятые обозначения составных частей электропривода

• БУ - блок управления;
• БВ - блок ввода:
• ГПН - генератор пилообразного напряжения;
• ДЕ - датчик ЭДС;
• ДТ - датчик тока;
• ДПр (ДП) - датчик проводимости;
• 3ЧВ - задатчик частоты вращения;
• И - усилитель - инвертор;
• ИВМ - источник возбуждения машины;
• ИП - источник питания;
• К - ключ;
• КР - коммутационный реактор;
• ЛПУ - логическое переключающее устройство;
• М - электродвигатель;
• НЗ - нелинейное звено;
• НО - нуль-орган
• ОВМ - обмотка возбуждения машины (двигателя);
• ПЭ1, ПЭ2 - пороговые элементы;
• ПХ - переключатель характеристик;
• Р - регулятор;
• РЕ - регулятор ЭДС;
• РС - регулятор скорости;
• РИ - регулятор импульсов;
• С - сумматор;
• СИФУ - система импульсно-фазового управления;
• СР - сглаживающий реактор;
• УИ1..УИ4 - усилители импульсов;
• УР - узел развязки;
• ф - фильтр;
• ФДИ - формирователь длительности импульсов;
• BR - тахогенератор;
• УВ - управляемый выпрямитель;
• а, х - диагонали управляющего моста.

4. Состав электропривода

В состав электроприводов ЭПУ2-2 входят:

• Блок ввода (БВ). Блок ввода состоит из четырех предохранителей и коммутационного реактора;
• Блок управления: нереверсивный БС3101 или реверсивный БС3201 состоят из силовой части, размещенной на охладителе, и системы регулирования, расположенной на двух печатных платах;
• Сглаживающий реактор L2;
• Задатчик частоты вращения (ЗЧВ);
• Двигатель постоянного тока (М);
• Тахогенератор (BR) (для исполнения М);
• Запасные части

5. Устройство и принцип действия электропривода

5.1. Блок ввода (БВ)

Блок ввода

Силовая часть блока управления БС3201 подключается к питающей сети через коммутационный (сетевой) реактор и предохранители, выполняющие защиту модулей от токов короткого замыкания и длительных перегрузок. Реактор снижает нелинейные искажения, вносимые ЭП в питающую сеть, исключает взаимное влияние ЭП при их одновременной работе от общей сети. Кроме того, эти реакторы ограничивают коммутационный ток через модули силовой части и тиристоры, снижают скорость нарастания тока di/dt, что увеличивает надежность работы силовых полупроводниковых приборов. Коммутационные реакторы имеют исполнения на силу тока 5, 10 и 25 А. Для защиты от коротких замыканий в цепях управления и возбуждения используются предохранители.

Электропривод ЭПУ2-1 состоит из блока ввода (БВ) и блока управления БС3201, задатчика частоты вращения (ЗЧВ), сглаживающего реактора L2 и двигателя М.

Коммутационный реактор L1 служит для развязки приводов, работающих от общей сети.

Сглаживающий реактор L2 сглаживает пульсации тока якорной цепи и ограничивает пульсации напряжения на коллекторе двигателя.

Электропривод ЭПУ2-1 исполнения М по сравнению с исполнением Е имеет следующие отличия:

• обратная связь по скорости снимается с тахогенератора BR;
• для ограничения максимального тока двигателя введен узел токоограничения (ТО), который подключается к выходу БР;
• резистором R16 выставляется ток отсечки;
• введен узел развязки (УР), который при помощи оптрона V13 гальванически развязывает систему управления от силовой части;
• для предотвращения разгона двигателя при обрыве в цепи тахогенератора в этом исполнении предусмотрен блок защиты от обрыва тахогенератора (БЗОТ).

Коммутационный реактор выполняет следующие функции:

• снижает нелинейные искажения, вносимые электроприводом в питающую сеть;
• исключает взаимное влияние электроприводов при их одновременной работе от общей сети.

Якорь двигателя М подключается к зажимам выпрямленного напряжения через сглаживающий реактор L2 для обеспечения требуемого коэффициента использования.

Сглаживающий реактор, кроме того, ограничивает пульсации напряжения U.

Конструктивно электроприводы состоят из двигателя, сглаживающего реактора, блока управления, блока ввода и задатчика частоты вращения.

Блоки ввода и управления выполнены в открытом исполнении с односторонним обслуживанием и допускают встройку в нормализованные шкафы комплектных устройств управления электроприводами.

Блок ввода состоит из четырех предохранителей и коммутационного реактора.

Блоки управления БС3101 и БС3201 состоят из силовой части, размещенной на охладителе и системы регулирования, расположенной на двух печатных платах.

5.2. Электропривод ЭПУ2-2 исполнения М

Функциональная схема электропривода ЭПУ 2-2..М

Функциональная схема электропривода ЭПУ 2-2..М. Смотреть в увеличенном масштабе

Функциональная схема электропривода исполнения М приведена на рис. 1. Электропривод ЭПУ2-2 представляет собой замкнутую систему, в которой регулирование скорости и направления вращения двигателя производится изменением напряжения и его знака на якоре. Основным элементом ЭП является блок управления БС 3201, в котором происходит выпрямление переменного напряжения питающей сети и осуществляются все необходимые функции по управлению двигателем. Регулирование скорости ЭП производится задатчиком скорости или внешним задающим устройством. На якорь двигателя М через сглаживающий реактор СР подается выпрямленное напряжение.

Схема управления электропривода выполнена по одноконтурной структуре с ПИ-регулятором (пропорционально-интегральным регулятором) скорости и жесткой отрицательной обратной связью по току, поступающей через систему импульсно-фазового управления СИФУ на вход управляемого выпрямителя и обеспечивающей высокие динамические качества системы в режиме непрерывного тока. При таком схемном решении используется нереверсивный датчик тока.

Для обеспечения высокого качества переходных процессов в режиме прерывистого тока производится линеаризация регулировочной характеристики управляемого выпрямителя, которая достигается введением в канал регулирования нелинейного звена НЗ с коэффициентом передачи, обратным коэффициенту усиления управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока. Суммарный сигнал управления равен

U_у = К_нзU_РС + U_Е,

где К_нз — коэффициент нелинейного звена;

U_РС — напряжение регулятора скорости;

U_Е — ЭДС.

На выходе сумматора включен переключатель характеристики ПХ, согласующий знак напряжения управления с напряжением однополярной СИФУ.

Выбор направления тока осуществляется логическим переключающим устройством ЛПУ в функции полярности напряжения регулятора скорости PC. Напряжение PC определяет выходной ток. Блокировка ЛПУ при наличии тока в силовой цепи осуществляется датчиком проводимости ДПр, который дает информацию о наличии напряжения на силовых элементах. Питание внутренних элементов осуществляется от стабилизированного источника ИП. Обмотка возбуждения мотора ОВМ подключается к стабилизированному источнику возбуждения машин ИВМ.

СИФУ система импульсно-фазового управления

СИФУ построена по принципу "вертикального" управления и состоит из фильтра синхронизирующего напряжения, пороговых элементов, генератора пилообразного напряжения, нуль-органа, на входе которого сравниваются сигналы генератора напряжений управления и смещения формирователя длительности импульсов.

Функциональная схема СИФУ

Функциональная схема СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Распределение управляющих импульсов производится распределителем импульсов, на вход которого поступают в логической форме следующие сигналы: синхронизация с питающей сетью, выход ЛПУ (В — "вперед" и Н— "назад") и сигнал с формирователя длительности импульсов СИФУ. Импульс формируется при совпадении всех перечисленных сигналов, при этом ЛПУ блокируется.

5.3. Электропривод исполнения Е

Функциональная схема электропривода ЭПУ 2-2..Е

Функциональная схема электропривода ЭПУ 2-2..Е. Смотреть в увеличенном масштабе

Электрическая схема соединений блока управления БС 3201

Электрическая схема соединений блока управления БС 3201. Смотреть в увеличенном масштабе

Принципиальная схема блока управления Е1

Принципиальная схема блока управления Е1. Смотреть в увеличенном масштабе

Функциональная схема ЭП исполнения Е (для двигателей без тахогенератора) приведена на рис. 2. В ЭП с обратной связью по ЭДС двигателя применен принцип параметрического выделения ЭДС по сигналам напряжения и тока двигателя (IR-компенсация).

На вход датчика ЭДС поступают отфильтрованный сигнал (через узел гальванической развязки УР) и сигнал с датчика тока ДТ. Сигнал с датчика тока устанавливается потенциометром R27 при малой скорости двигателя. Для обеспечения устойчивости на скоростях, близких к номинальной, введено ослабление указанного сигнала в функции Uзад посредством применения модуля Б и управляемого делителя токовой связи R_п. В остальном схема аналогична схеме на рис. 1.

Электрическая схема соединения блока управления БС 3201 приведена на рис. 3. Блок управления БС 3201 состоит из силовой части и системы управления. Система управления содержит блоки управления Е1 и Е2.

Силовая часть управления БС 3201 выполнена в виде реверсивного мостового управляемого выпрямителя на оптотиристорных модулях или на тиристорах V1... V8. Трансформатор тока ТА1 используется в качестве датчика тока. Импульсные трансформаторы Т1...Т4 формируют сигналы управления тиристорами.

Схема принципиальная блока управления Е1 приведена на рис. 4. Она состоит из следующих функциональных узлов и элементов:

1. регулятора DA1.1
2. нелинейного звена DA1.2
3. переключателя характеристики DA2.1

образующих прямой канал системы авторегулирования, элемента сравнения DA2.2 и узлов раздельного управления DD1 и DD2, входящих в состав ЛПУ (см. рис. 2), одноканальной СИФУ, узла питания и защиты.

На вход ПИ-регулятора поступают сигналы задания и отрицательной обратной связи. Нелинейное звено одновременно является сумматором. Потенциометром R6 задается сигнал положительной обратной связи по ЭДС двигателя. При полной компенсации внутренней обратной связи двигателя напряжение на выходе регулятора определяет только ток двигателя. При этом резистором R15 осуществляется настройка токоограничения в переходных режимах. Переключатель характеристик представляет собой инвертор-повторитель, управляемый через ключи V9 выходными сигналами ЛПУ.

Элементы R2* и С1* регулятора подбираются в зависимости от параметров двигателя при наладке ЭП. Характеристика нелинейного звена определяется числом диодов в нелинейном делителе (V4...V8), ее можно изменять при наладке, закорачивая диоды V6, V7.

Минимальный выходной ток переключателя (усилителя DA2.1), определяющий минимальный угол управления αmin и, следовательно, максимальное выпрямленное напряжение Umax, ограничивается резистором R28.

Узел раздельного управления включает в себя: логический инвертор (DD1.1) и элементы совпадения И—НЕ (DD1.2 и DD1.3); триггер истинного положения (DD1.4 и DD2.1); элементы совпадения И—НЕ (DD2.2 и DD2.3); элементы задержки на переключение ЛПУ (В31, С7).

Выходной сигнал регулятора поступает на вход высокочувствительного элемента сравнения, устанавливая его в положение "логической 1" при отрицательной полярности и в положение "логического 0" — при положительной. Прохождение сигнала элемента сравнения на триггер истинного положения происходит при разрешающем сигнале "1" (точка 24).

При работе в определенном направлении ("вперед" или "назад") триггер истинного положения и элементы DD2.2 и DD2.3 установлены так, чтобы на выходе одного из элементов совпадения (DD2.2 или DD2.3) был сигнал "1", на выходе другого — "0". При наличии тока в силовой цепи ДПр "зануляет" точку 24, запрещая прохождение управляющего сигнала на триггер. При этом сигналы на выходе ЛПУ соответствуют состоянию триггера истинного положения ТИП.

При переключении регулятора (следовательно, и выхода нуль-органа НО) триггер и элементы совпадения DD2.2, DD2.3 остаются в прежнем состоянии до момента спада силы тока в силовой цепи до нуля. Как только в точке 24 появится сигнал "1", элементы DD2.2, DD2.3 переключатся в новое положение, а триггер будет удерживаться в прежнем положении, так как напряжение на С7 соответствует "логическому 0".

При рассогласованном положении триггера и элементов DD2.3 выход ЛПУ нейтрален, т. е. в точках 18 и 19 — "логический 0". Конденсатор С7 начинает заряжаться через резистор R31, и после его заряда до "логической 1" элементы DD1.2 и DD1.3 переключат триггер истинного положения в новое положение (согласованное). На одном из выходов ЛПУ появляется сигнал "1" — начинается работа в другом направлении.

Таким образом, при смене направления протекания тока выдерживается бестоковая пауза (управляющие импульсы не формируются), что повышает надежность работы силовой части.

Если в течение паузы на НО поступит команда возврата в прежнее положение, то DD2.2 и DD2.3 переключатся обратно (в соответствии с триггером истинного положения), и сразу разрешается формирование управляющих импульсов.

СИФУ имеет одноканальное исполнение и управляется однополярным напряжением по принципу "вертикального" управления.

Синхронизирующее напряжение поступает от трансформатора питания на фильтр (R54, С10, R55), фильтруется и сдвигается на угол φ = 20...30°. Затем оно поступает в блок синхронизации, состоящий из пороговых элементов (транзисторы V15, VI7 и V16, V18), в котором преобразуется в противофазные логические сигналы. Эти сигналы подаются на входы элементов И—НЕ, DD3.2 u DD3.3, на объединенном выходе которых в момент перехода отфильтрованного синхронизирующего напряжения через ноль вырабатываются узкие синхронизирующие импульсы. Эти импульсы поступают на вход генератора пилообразного напряжения ГПН (V19, С11, DA3.1). Частота опорного напряжения СИФУ 100 Гц (для сети частотой 50 Гц). Напряжение с ГПН подается на вход элемента сравнения (DA3.2). Выходной сигнал с DA3.2 поступает на формирователь длительности, реализованный на элементах R67, С14, R69, V22, и далее на распределитель импульсов DD4...DD5.1.

Как указывалось выше, на каждый элемент совпадения подаются: логический сигнал синхронизации с сетью (с транзистора V17 или VI8), управляющий фазовый сигнал СИФУ, сигнал с выхода ЛПУ. Если последнее включено в условном направлении "назад" (на точке 19 — сигнал "1"), то управляющие импульсы формируются элементами DD4.3 и DD5.1. Ключи V27...V30 — усилители импульсов. Длительность управляющих импульсов определяется временем перезаряда цепочки R67, С14 и составляет от 10 до 30°.

Во время выдачи импульса элемент DD3.1 блокирует переключение ЛПУ.

Узел питания и защита

Узел питания содержит двухполярный источник ±24 В, предназначенный для питания цепей смещения, сигнализации и получения стабилизированных напряжений ±15 В для питания микросхем и цепей смещения. Для получения напряжения + 15 В используется интегральный стабилизатор DA6 с опорным стабилитроном V33. Стабилизатор симметричного отрицательного напряжения (—15 В) построен по компенсационной схеме на элементах DA4.1, V32, R78...R83.

Узел защиты ЭП от обрыва цепи тахогенератора основан на схеме RС-генератора с мостом Вина (DA5.1). В нормальном режиме генератор отключен; при обрыве цепи обратной связи генератор переходит в режим колебаний (настройку осуществляют резистором R106), открывает ключ DA5.2, переключая общий триггер защиты DD5.2 и DD5.3.

Если скорость ЭП превышает допустимое значение, устанавливаемое резистором R99, то переключится компаратор DA5.2, что также приведет к срабатыванию защиты.

При использовании двигателя со встроенным терморезистором с положительным коэффициентом (позистором) обеспечивается защита двигателя от превышения температуры с помощью элемента DD3.4 (на рисунке не указан) и общего триггера. При отсутствии позистора устанавливается перемычка 32—33.

Для защиты двигателя от превышения температуры при длительной перегрузке применен известный узел времятоковой защиты на интеграторе DA4.2 (настройка с помощью резистора R92).

Для ограничения длительности протекания аварийных токов в силовой части применен узел "сеточной" защиты на ключе V55 и триггере, выполненном на элементах DD5.3, DD5.2. Ток отрицательного смещения определяет уставку срабатывания. Если сигнал с датчика тока превысит ток смещения, ключ откроется и переключит триггер, установленный в "0", конденсатором С20. При этом сигнал "логическая 1" триггера принудительно установит на выходе переключателя характеристик ПХ (через стабилитрон V57 и резистор R49) "логический 0", обеспечив увеличение угла управления до αmах, одновременно откроется ключ цепи сигнализации V59.

Для обеспечения надежной безаварийной работы ЭП в блоке реализованы следующие блокировки: выдержка при включении блока, снятие импульсов и блокировка регулятора при снижении напряжения сети.

При подаче напряжения питания блокируются регулятор и входы распределителя импульсов (соответственно через ключи V36, V1 и диод V40). После выдержки времени примерно 400 мс (заряд конденсатора С20) блокировки снимаются.

Для устранения дрейфа выходного напряжения регулятора DA1.1 при отключенном задатчике скорости применено блокирующее устройство с закорачиванием цепи обратной связи регулятора. При подаче питания открывается правый транзистор V36 и открывает ключ V1, шунтирующий RC-цепь ПИ - регулятора и осуществляющий блокировку выдачи импульсов.

После заряда конденсатора С20 и "пробоя" стабилитрона V38 правый ключ V36 закроется, но уже будет открыт левый ключ через R86. Ключ V1 закроется напряжением —15 В после подачи положительного напряжения на вход блока "Запуск" (одновременно с подключением задатчика), так как закроется левый ключ V36. После этого регулятор начинает работать.

При отключении задатчика скорости левый ключ V36 откроется после перезаряда конденсатора С19 — этим создается выдержка времени для рекуперативного торможения двигателя.

При снижении напряжения сети открывается ключ V37, и "снимаются" управляющие импульсы. После восстановления напряжения сети работа системы регулирования и СИФУ возобновится после некоторой выдержки времени (как при включении).

Принципиальная схема блока управления Е2

Принципиальная схема блока управления Е2. Смотреть в увеличенном масштабе

Электрическая схема соединений электропривода серии ЭПУ 2-2..Е

Электрическая схема соединений электропривода серии ЭПУ 2-2..Е. Смотреть в увеличенном масштабе

Электрическая схема соединений электропривода серии ЭПУ 2-2..Е

Электрическая схема соединений электропривода серии ЭПУ 2-2..Е. Смотреть в увеличенном масштабе

Принципиальная схема блока управления Е2 приведена на рис. 5 и включает в себя возбудитель ИВМ, датчик проводимости, источник напряжения + 12 В (дополнительно для ЭП исполнения Е: узел развязки УР и датчик ЭДС ДЕ).

Источник возбуждения двигателя ИВМ выполнен стабилизированным и обеспечивает изменение напряжения на нагрузке не более ±2 % при колебаниях напряжения сети в пределах (0,9...1,1)UНОМ. В зависимости от напряжения сети и напряжения на обмотке возбуждения силовая часть ИВМ выполняется в двух вариантах. При напряжениях сеть/ОВМ 220...240/110 и 380...440/220 В применяется однофазная асимметричная схема — один тиристор V8 и три диода V9, V10 и V11, а при напряжениях 380...440/110 В — однополупериодная асимметричная схема: тиристор V8 и диод V9. В последнем случае диоды V10, V11 отсутствуют. Система управления ИВМ включена параллельно тиристору и работает по принципу заряда конденсатора С2 до напряжения пробоя порогового элемента V5 с последующим разрядом его на управляющую цепь тиристора.

Регулирование тока заряда конденсатора С2 осуществляется предварительным усилителем (V2, V4), на вход которого подаются регулируемое напряжение задания и отфильтрованное напряжение обратной связи (R7,C1, R1). Для ограничения перенапряжений со стороны нагрузки применен варистор.

Узел развязки УР предназначен для гальванической развязки силовой части и цепей системы регулирования с целью получения на выходе напряжения, пропорционального напряжению двигателя. Узел развязки УР выполнен по схеме модулятор-демодулятор и содержит высокочастотный (5 кГц) автогенератор на ключах V12, V15, трансформаторы TV1 и TV2, модулятор V13 и демодулятор V17. Входной сигнал поступает с делителя R17, R20, R21, подключаемого к якорю двигателя. Коэффициент передачи УР близок к единице. Рабочий (линейный) участок характеристики вход-выход ограничен напряжением ±5 В.

Узел датчика ЭДС ДЕ состоит из сумматора (усилитель DA1.1) и дополнительных элементов, обрабатывающих сигналы, пропорциональные напряжению и току двигателя. Элементы С5, R25 образуют фильтр.

При необходимости потенциометром R27 производится подстройка ДЕ (при вращении на малой скорости ЭП затормаживают и устанавливают на выходе DA1.1 среднее значение напряжения равным нулю).

Для обеспечения устойчивой работы ЭП на скоростях, близких к номинальной, степень токовой связи дважды дискретно уменьшается ключами VI8 по мере увеличения сигнала задания. На усилителе DA1.2 собран выпрямитель. Уровни переключения ступеней уменьшения токовой связи определяются резисторами R37, R38.

Датчик проводимости работает по принципу контроля напряжений на вентилях силовой части. Гальваническая развязка выполнена на оптроне V24.

При отсутствии тока в силовой цепи (все вентили закрыты) через светоизлучающий диод оптрона V24 протекает ток, ограниченный резисторами R3, R4 силовой части. Транзистор V25 закрыт, так как фотодиод оптрона шунтирует его базо-эмиттерный переход.

Если откроется одна из пар силовых вентилей, то она зашунтирует один из выходов ДПр (2ДПр или ЗДПр). Тока в цепи оптрона V24 не будет, ключ V25 откроется и заблокирует ЛПУ(в блоке Е1).

Источник напряжения +12 В (V29 и С10) предназначен для питания автогенератора узла развязки УР (в исполнении Е) и цепей управления силовых вентилей (модулей).

Герконовые реле К1 и К2 (для исполнения М) предназначены для обеспечения связи ЭП с внешним устройством управления, например с системой ЧПУ. Реле К1 выключается при перегрузке ЭП (V58 в блоке Е1), реле К2 срабатывает при блокировке регулятора в блоке Е1.

Через сглаживающий реактор СР к преобразователю (см. рис. 2) подключается якорь двигателя М. Сглаживающий реактор обеспечивает коэффициент использования двигателя 0,8, ограничивает пульсации напряжения, обеспечивает улучшение коэффициента формы тока двигателя, что снижает его нагрев и улучшает использование двигателя по моменту и мощности. Эти реакторы имеют исполнения на силу тока 5, 10 и 25 А.

Подготовка ЭПУ 2-2 к работе

Блоки управления и ввода монтируют в вертикальном положении в шкаф или нишу станка, внутри которых температура не должна быть выше 45°С. Сглаживающий реактор устанавливают не ближе 0,3 м от блока управления.

Двигатель устанавливают в соответствии с инструкцией по его эксплуатации. Перед монтажом ЭП выдерживают при температуре производственного помещения в течение 6 ч. При монтаже ЭП следует обратить особое внимание на надежность заземления корпуса двигателя, сглаживающего реактора, блока ввода.

Подсоединение выводов тахогенератора и задатчика скорости выполняют проводами с высоким сопротивлением изоляции, попарно скрученными с шагом до 20 мм. При длине более 10 м провода необходимо экранировать.

Силовые цепи и цепи управления должны быть уложены в разные жгуты, исключающие электромагнитные наводки.

Подключение ЭП должно выполняться в соответствии с ПУЭ. Предварительно необходимо произвести осмотр конструктивных блоков, обратив особое внимание на прочность болтовых соединений токоведущих частей и отсутствие повреждений пайки внутренних монтажных соединений. Подключение ЭП следует производить согласно схемам внешних соединений (рис. 6, 7).

На схемах приведен один из возможных вариантов построения узла управления ЭП (обведен штриховой линией).

Наладка электропривода ЭПУ2-2

Напряжение питания в контрольных точках блока Е1

При удаленном предохранителе вводного устройства FU1 и подключении ЭП к питающей сети проделать следующее:

• измерить напряжение на обмотке возбуждения двигателя и установить его резистором R3 блока Е2 (см. рис. 5) равным номинальному напряжению;
• убедиться по напряжению в точках 3, 5 блока Е2, что автогенератор узла УР переключается с частотой около 5 кГц (только для ЭПУ-2...Е);
• проверить напряжение питания в контрольных точках блока Е1 (см. рис. 4) относительно клеммы "общий" по табл. 1;
• установив задатчик скоростей ЗС в положение максимального задания скорости и включив узел управления в положение "назад" или "вперед", выставить напряжение задания +10 В резистором R2 (см. рис. 4) или R1 (рис. 6);
• ползунок резистора R15 блока Е1 (см. рис. 4) установить в среднее положение и, переключив узел управления, убедиться, что сигналы в точках 12, 13 меняют полярность, а сигналы в точках 18, 19 неизменны. Отключить ЗС;
• убедиться, что сигналы в точках 25, 26, 27 соответствуют диаграмме напряжений;
• проверить в точке 27 блока Е1 уставку угла αmax = 160... 165° (относительно точки 25). При необходимости отрегулировать ее резистором R64.

По известному коэффициенту передачи тахогенератора KBR выбрать сопротивление резистора R10 (блок Е1):

R10 = 0,27 KBRnH0M.

Установить предохранитель FU1, отключить обмотку возбуждения двигателя. Резистор R15 установить в крайнее положение по часовой стрелке (минимальное значение). Резистор R6 установить в среднее положение. Подключить ЭП к сети и убедиться, что сигнал в точке 24 блока Е1 соответствует диаграмме напряжений.

Установить напряжение задания примерно 0,5...1 В, включить узел управления (в любое положение). Вращая резистор R15 против часовой стрелки, установить ток отсечки, равный номинальному току двигателя. Отключить ЭП от сети. Подключить обмотку возбуждения двигателя. Включить ЭП.

Установив минимальное задание скорости задатчиком, включить узел управления (в любое положение). При неконтролируемом возрастании скорости двигателя до номинальной и более поменять местами провода подключения тахогенератора или обмотки возбуждения (только для ЭПУ2-2...М), поменять провода, подключенные ко входу узла развязки блока Е2 (для ЭПУ2-2...Е). При правильном монтаже двигатель должен вращаться с малой скоростью п « nном.

Настроить датчик ЭДС резистором R27(блок Е2) следующим образом. Застопорить вращающийся двигатель и, поворачивая R27, установить среднее значение напряжения в точке 6 равным нулю. При этом указанное напряжение должно иметь гладкую форму (подстройка изменением емкости конденсатора С5).

Реверсируя двигатель на скорости п « 0,1nном, добиться симметричной диаграммы сигнала тока якоря, близкой к прямоугольной, с помощью резистора R6 блока Е1 (регулировка положительной связи по ЭДС) и установить резистором R15 требуемый ток отсечки (не более 4Iном).

Установить скорость двигателя п ≈ 0,5nном и, реверсируя его, подстроить токовую диаграмму резистором R6.

Установить максимальное напряжение Uзад задатчиком, убедиться, что скорость двигателя равна номинальной (при необходимости подстроить резистором R3 блока Е1).

Проверить настройку токовой отсечки при пусках, торможениях и реверсах двигателя.

При неудовлетворительном качестве переходных процессов (перерегулирование скорости больше 30 %; число колебаний скорости до выхода на установившееся значение более двух) и неустойчивой работе двигателя под нагрузкой (колебания тока якоря) необходимо экспериментально подобрать сопротивление резистора R12, емкость конденсатора С1 блока Е1 (коррекция регулятора).

При невозможности добиться устойчивой работы ЭП подбором указанных элементов необходимо увеличить сопротивление резистора R9 блока Е1 в 2 раза и вновь выбрать R12 и С1 (только для ЭПУ2-2...Е).

При значительной неравномерности вращения двигателя (коэффициент Кн более допустимых значений) необходимо дополнительно корректировать параметры RC-цепи регулятора (увеличивая R или уменьшая С). При этом также возможно подключение внешней RС-цепи параллельно резистору R10 в блоке Е1 (гибкая связь по скорости). Значения R и С определяются экспериментально.

Характерные неисправности и методы их устранения приведены в табл. 2.

Неисправности электропривода ЭПУ 2 и методы их устранения

Неисправности электропривода ЭПУ 2 и методы их устранения. Смотреть в увеличенном масштабе

ЭПУ 2-2 Электропривод. Видеоролик.

Связанные ссылки. Дополнительная информация