ЭТ-6 Электропривод постоянного тока
Устройство и принцип работы

Сведения о производителе тиристорного электропривода ЭТ-6

Производитель электропривода ЭТ-6 - ТУ16-530.304-83, Прокопьевский завод Электромашина.

Производитель электропривода ЭТ-6 Чебоксарский электроаппаратный завод, ЧЭАЗ.

Производитель электропривода ЭТ-6 - Александрийский электромеханический завод им. XXV съезда КПСС, В-8078 (В настоящее время ООО ЭТАЛ) г. Александрия, Заводская улица, д.1, Кировоградской обл., Ураина.

В настоящее время трёхфазные электроприводы серии ЭТ6 сняты с производства, возможная заменена на ЭПУ1М и ЭПУ1М7.

Электропривод тиристорный постоянного тока серии ЭТ-6. Назначение область применения

Электропривод постоянного тока серии ЭТ6 (Снят с производства) предназначен для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока в широком диапазоне и применяется в качестве привода подач металлорежущих станков.

Электропривод состоит:

• Тиристорный преобразователь ТП;
• Электродвигатель постоянного тока со встроенным тахогенератором ДПТ;
• Согласующий силовой трансформатор ТС;
• Токоограничивающие дроссели РТП;
• Задатчик частоты вращения.

В качестве ДПТ (двигатель постоянного тока) составе привода ЭТ6 могут применяться электродвигатели типов: 2П, ПБСТ, ПГТ и ПБВ.

В настоящее время в приводах подач станков с ЧПУ широко применяется привод ЭТ6 с высокомоментным ДПТ типа ПБВ.

Электроприводы ЭТ6 обеспечивают работу во всех 4 квадрантах механической характеристики при изменении управляющего напряжения в пределах ±10 В.

Электропривод конструктивно представляет собой комплектное устройство, выполненное в открытом исполнении (степень защиты IP00). Тиристорный преобразователь предназначен для встройки в шкаф и имеет блочную конструкцию, обеспечивающую оперативную замену блоков, а также возможность ремонта или замены отдельных элементов. Внешний вид электропривода приведен на рис. 5.1.

Фото электропривода ЭТ-6

Фото электропривода ЭТ-6. Смотреть в увеличенном масштабе

Фото электропривода ЭТ-6

Фото электропривода ЭТ-6. Смотреть в увеличенном масштабе

Обозначение электроприводов ЭТ-6

ЭТ6 —Х₁ —Х₂ Х₃ —ХХ₄ /ХХХ₅ —ХХХ₆ /ХХХХ₇ УХЛ4

ЭТ6-Р-11-25/220-180М/1500УХЛ4 Пример заказа

ЭТ6-Р-12-6,3/110-23/3000УХЛ4 Пример заказа

ЭТ6-С-24-25/70-132L/600УХЛ4 Пример заказа

• ЭТ-6 - Электропривод Тиристорный, с 6-и пульсной схемой выпрямления
• -Х₁ - Код исполнения по реверсу
• Р → Реверсивный;
• С → Реверсивный с гарантийными параметрами динамической характеристики, пригодный для следящего режима;
• -Х₂ - Режим регулирования
• 1 → регулирование с постоянным моментом на валу (от Nmin до Nnom);
• 2 → регулирование скорости от Nmin до Nnom с постоянным моментом, Nnom до Nmax за счет повышения напряжения якоря сверх нормативного (для двигателей ПБВ);
• Х₃ - Серия двигателя:
• 1 → 2П (2ПБ, 2ПО, 2ПФ);;
• 2 → ПБСТ;
• 3 → ПГТ;
• 4 → ПБВ;
• -ХХ₄ - Номинальная мощность трансформатора, кВА;
• /ХХХ₅ - Номинальное напряжение двигателя, В;
• -ХХХ₆ - Типоразмер двигателя. M, E, S, O, L — дополнительная характеристика;
• ХХХХ₇ - Номинальная скорость двигателя, об/мин, соответствующая заданному напряжению 10В;
• -УХЛ4 - УХЛ4 - Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150.
• У → умеренный климат;
• Т → тропический климат.
• 4 → категория размещения.

Технические данные электропривода ЭТ-6

Условия, при которых обеспечивается нормальный режим работы электропривода:

• Диапазон рабочих температур (+5... +45°С);
• Верхнее значение влажности воздуха 80 % при (30°C);
• Напряжение питания — 380х3 В (+10%, -15%), 50Гц ±2%
• Мощность двигателя или номинальный ток преобразователя: - от 0,6 кВт до 11,3 кВт.
• Управляющее напряжение: аналоговое - 0.. ±10В
• Диапазон регулирования - 1: 10 000
• Режим работы - продолжительный (S1)
• Климатическое исполнение — нормальное
• Степень защиты - IPOO

• СИФУ - схема импульсно-фазового управления;
• ТП - тиристорный преобразователь;
• PC - регулятор скорости;
• РТ - регулятор тока;
• Uто =f(n ) - узел зависимости токоограничения;
• ТП - тиристорный преобразователь;
• ДТ -датчик скорости;
• ДС - датчик скорости;
• Rэ - эквивалентное сопротивление якорной цепи;
• Тя - электромагнитная постоянная времени;
• Тм - электромеханическая постоянная времени;
• К - конструктивный коэффициент;
• Uзад - задающее напряжение;
• Uогр = f(Uc) - узел ограничения минимального угла управления;
• Uтг - напряжение датчика скорости;
• ΔU1 - разность (Uзад — Uтг);
• Upc - напряжение на выходе регулятора скорости;
• UТО - напряжение узла токоограннчения;
• Uдт - напряжение на выходе датчика тока;
• ΔU2 - напряжение рассогласования контура тока (Upc—Uдт);
• Uрт - напряжение на выходе регулятора тока;
• Uя - напряжение на якоре электродвигателя;
• Iя - ток якоря двигателя;
• n - частота вращения электродвигателя;
• М - двигатель.

Устройство и описание работы электропривода ЭТ6

Структурная схема электропривода серии ЭТ6 приведена на рис. 5.2. Электропривод выполнен по двухконтурной структуре подчиненного регулирования с регуляторами тока РТ и скорости PC РТ и PCпредставляют собой ПИ-регуляторы. Работа электропривода происходит следующим образом.

Структурная схема электропривода ЭТ-6

Структурная схема электропривода ЭТ-6. Смотреть в увеличенном масштабе

При наличии рассогласования по скорости ΔU1 между сигналами задания Uзад и обратной связи по частоте вращения Uтг на выходе PC появляется управляющее напряжение Uрс, которое сравнивается с напряжением Uдт пропорциональным текущему значению тока якоря электродвигателя. Напряжение рассогласования по току ΔU2 поступает на вход РТ, что вызывает появление на его выходе соответствующего управляющего напряжения Uрт, которое управляет схемой импульсно-фазового управления (СИФУ). СИФУ обеспечивает формирование и распределение импульсов управления силовыми тиристорами управляемого выпрямителя УВ. СИФУ и УВ входят в состав тиристорного преобразователя ТП по мере уменьшения рассогласования (за счет действия отрицательной обратной связи по скорости) происходит стабилизация частоты вращения электродвигателя п на уровне, пропорциональном значению напряжения задания Uзад. Коэффициент усиления системы регулирования обеспечивает необходимый диапазон регулирования и точность поддержания частоты вращения электродвигателя при различных возмущающих воздействиях.

Для обеспечения надежной и безопасной работы электропривода предусмотрено наличие:

• схемы ограничения тока якоря двигателя в динамических режимах;
• схемы ограничения минимального угла регулирования УВ;
• схемы защиты от неправильного чередования фаз питающей сети или их обрыва, исчезновения напряжения стабилизированного источника питания и т. д.

Полная принципиальная схема электропривода ЭТ6 приведена на рис. 5.19. Ее рассмотрение удобно производить по узлам в соответствии со структурной схемой.

Силовая часть электропривода ЭТ-6

Силовая часть электропривода ЭТ6 (рис. 5.3) представляет собой управляемый выпрямитель, выполненный по шестипульсной реверсивной встречно-параллельной схеме, и состоит из силового согласующего трансформатора, собственно выпрямителя и токоограничивающих дросселей. Трехфазный трансформатор Тр13 осуществляет согласование напряжения электродвигателя с напряжением питающей сети и содержит первичную, две силовые вторичные обмотки и отдельную обмотку для питания цепей управления. Обмотка управления отделена от силовых обмоток экраном. Первичная обмотка соединена в треугольник, вторичные — в шестифазную звезду с нулевым выводом, обмотка управления — в звезду.

Силовая часть электропривода ЭТ-6

Силовая часть электропривода ЭТ-6. Смотреть в увеличенном масштабе

Выпрямитель выполнен на тиристорах Д01 ...Д12. Для защиты тиристоров от перенапряжений включены защитные RC-цепочки. Управление группами тиристоров совместное согласованное. Для ограничения уравнительного тока включены дроссели Др1 и Др2. Векторная диаграмма напряжений вторичных силовых обмоток трансформатора приведена на рис. 5.5, б.

Схема формирования управляющих импульсов

Схема формирования управляющих импульсов (рис. 5.4) служит для формирования и распределения управляющих импульсов на тиристоры силовой схемы и состоит из 6 идентичных каналов управления. На рис. 5.4 представлена схема канала фазы А1. Работа этой и других схем формирования управляющих импульсов иллюстрируется рис. 5.5, на котором показаны процессы изменения на-пряжений во времени в различных точках СИФУ и вторичных обмотках трансформатора Тр13 и Тр14, а также векторные диаграммы напряжений переменного тока, которые поясняют процесс формирования управляющих импульсов. На временных и векторных диаграммах рис. 5.5 более жирными линиями показаны напряжения и соответствующие им вектора, которые используются для формирования управляющих импульсов для силовых тиристоров фазы А1. Напряжение U0-6с выходной обмотки Тр14, сдвинутое на 90° в сторону опережения относительно напряжения А1 (рис. 5.5 г), подается на фазосдвигающую цепочку, выполненную на элементах R101, R102, C101.Регулировкой сопротивления резистора R101 обеспечивается сдвиг напряжения на конденсаторе С101 (точка 17А) относительно напряжения А1 на 25° в сторону опережения (рис. 5.5 ж), Временные и векторные диаграммы напряжений в точках 17А—17Е показаны на рис. 5.5, д, е. Каждое из этих напряжений является опорным для формирования управляющих импульсов силовых тиристоров и сдвинуто в сторону опережения относительно напряжений соответствующих фаз на угол 25°; А1—17А; В1—17Б; С1—17В; Х1—17Г; Y1—17Д; Z1—17Е. Напряжение синусоидальной формы (точка 17А) поступает на вход нуль-органа А101, на выходе которого происходит переключение напряжения с одной полярности на другую в моменты прохождения нуля синусоидальным напряжением в точке 17А (рис. 5. 5, з). При наличии управляющего напряжения с выхода регулятора тока, например, положительной полярности моменты переключения выходного напряжения нуль-органа будут соответственно изменяться в ту или другую сторону относительно моментов прохождения нуля напряжением в точке 17А, что обеспечивает сдвиг влево угла ре-гулирования выпрямительной и вправо инверторной групп силовых тиристоров. С помощью дифференцирующей цепочки R105, С105, С106, R108 из перепадов выходного напряжения нуль-органа формируются разнополярные импульсы (рис. 5.5, и). После усиления положительного импульса 1 транзистором Т103 на вторичной обмотке Тр01 формируется импульс для управления тиристором катодной группы Д01 (рис. 5. 5, к). Отрицательный импульс 2 (рис. 5. 5, и) после инвертирования транзистором Т101 и усиления транзистором Т102 обеспечивает формирование на вторичной обмотке Тр02 импульса для управления тиристором анодной группы Д02 (рис. 5.5, л). Ширина управляющих импульсов 10.. 15° эл.

Схема формирования управляющих импульсов СИФУ

Схема формирования управляющих импульсов СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Согласование по фазе

Согласование по фазе. Смотреть в увеличенном масштабе

Поступление напряжения питания (точка 128 источника питания) на выходные каскады СИФУ производится через контакт реле 1Р2 после его срабатывания.

Регулятор тока РТ

Внутренним контуром электропривода ЭТ6, выполненного по структуре подчиненного регулирования, является контур тока. В этот контур, кроме тиристорного преобразователя и якорной цепи электродвигателя, входит регулятор тока РТ и датчик тока ДТ, принципиальные схемы которых приведены на рис. 5.6. Основным назначением РТ является компенсация электромагнитной постоянной времени якорной цепи электродвигателя и обеспечение управления током этой цепи в соответствии с сигналом рассогласования между заданным значением тока с выхода регулятора скорости и фактическим значением, которое определяется с помощью специального датчика тока.

Схема регулятора тока и датчика тока

Схема регулятора тока и датчика тока. Смотреть в увеличенном масштабе

РТ выполнен на операционном усилителе А601 и представляет собой пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор. Параметры такого регулятора определяются резистором R604 и конденсатором С*, в качестве которого выбираются при настройке конденсаторы С602, С603 и С604. Резистор R605и конденсатор С601 (не показанный на рис. 5. 6) относятся к элементам, обеспечивающим устойчивую работу операционного усилителя, и практически не оказывают влияния на параметры РТ (R605—910 кОм, С601—6800 пФ, а сумма R602 и R603—3, 5 кОм). Резистор R607 обеспечивает защиту операционного усилителя ОУ от перегрузки по току и также не влияет на параметры РТ, поскольку охватывается обратной связью. Диоды Д601 и Д602 обеспечивают защиту ОУ по входу. В состав РТ входит схема ограничения производной (СОП) его выходного сигнала с целью исключения динамического уравнительного тока в силовой схеме. СОП выполнена на ОУ А701 и содержит дифференцирующую цепочку R705—C704, формирующую сигнал на входе А701, зависящий от скорости изменения выходного сигнала РТ, и делитель R702, R707, причем резистор R707шунтирован двусторонним стабилитроном Д701, Когда напряжение на выходе А701 превышает напряжение пробоя стабилитрона Д701, последний пробивается и напряжение с резистора R702 поступает через резистор R701 на неинвертирующий вход 5 ОУ А601 РТ. При этом происходит ограничение скорости изменения выходного сигнала РТ на заданном уровне. Датчик тока предназначен для передачи на вход РТ сигнала обратной связи, пропорционального току якоря электродвигателя. Датчик тока выполнен на основе магнитодиодов Д501 и Д502, включенных в мостовую схему из резисторов R507, R508 и R506,который служит для балансировки датчика тока. Для защиты от высокочастотных помех магнитодиоды шунтированы конденсаторами С505, С506 (6800 пФ). Включение магнитодиодов по мостовой схеме позволяет исключить влияние уравнительных токов, протекающих по цепи 50—52, 51—52, поскольку при одинаковой величине этих токов напряжение в диагонали моста будет равно нулю, что обеспечивается его балансировкой с помощью резистора R506. При вращении электродвигателя в том или ином направлении токи в указанных цепях силовой схемы оказываются не равными, что приводит к соответствующей разбалансировке моста и появлению напряжения в его диагонали, пропорционального разности токов. Это напряжение усиливается с помощью дифференциального усилителя, выполненного на ОУ А501 (коэффициент передачи ДУ около 51) и поступает на один из входов РТ (резистор R601), на другой вход которого (резистор R602) поступает сигнал от регулятора скорости PC. Назначение резистора R503 аналогично R607 в РТ.

Сигнал с выхода РТ поступает на СИФУ.

Регулятор скорости (PC)

Регулятор скорости (PC) входит в состав контура скорости (рис. 5.2) и преобразует сигнал рассогласования между напряжением задания Uзад и напряжением датчика скорости Uтг, в качестве которого используется тахогенератор, встроенный в электродвигатель. Параметры PC совместно с РТ обеспечивают требуемые показатели электропривода в статике и динамике, В целом PC, так же как и РТ, является ПИ- регулятором, но отличается более сложной схемой, так как PC входит в состав внешнего контура скорости и в основном определяет качественные характеристики электропривода. С помощью PC компенсируется электромеханическая постоянная времени электродвигателя. PC выполнен на трех ОУ и является двухкаскадным (рис. 5.7). Первый каскад выполнен на ОУ А301 и А302. Структура первого каскада и соответствующий выбор входящих в его состав элементов обеспечивают термостабильность характеристик электропривода за счет компенсации теплового дрейфа ОУ А301 параллельно включенным прецизионным ОУ А302. Последний реализован по структуре «модулятор—демодулятор» и отличается практически отсутствием дрейфа при коэффициенте передачи 10 (К140УД13). Конденсаторы С309 и С311, включенные параллельно, С312, С313 и резистор R317 обеспечивают стандартную схему включения ОУ типа К140УД13. Элементы R311, R312, R313 и С304, С305 предназначены для обеспечения устойчивой работы ОУ A301. Второй каскад на ОУ А303 служит для получения необходимого коэффициента усиления PC. Оба каскада охвачены обратной связью (резисторы R319, R320 и емкость С*), соответствующей ПИ-регулятору. В качестве С* могут использоваться конденсаторы С315, С316 или С317. Настройка PC осуществляется переменным резистором R319 и выбором соответствующего значения конденсатора С*.

Схема регулятора скорости

Схема регулятора скорости. Смотреть в увеличенном масштабе

PC имеет два входа: 91 — вход задающего сигнала Uзад и 90 — вход сигнала обратной связи по скорости Uтг. По обоим входам предусмотрены фильтры: R301, R306 и С301 — по первому входу и R303, R304, R305 и С302 — по второму входу. С помощью переменного резистора R302,за счет изменения коэффициента передачи цепи обратной связи, осуществляется регулировка максимальной скорости.

Сигнал с выхода PC поступает на вход РТ. Цепь, состоящая из размыкающегося контакта реле 1Р1 и резистора R318, охватывает PC и РТ вместе и служит для защиты электропривода, поскольку резко уменьшает коэффициенты передачи последовательно включенных PCи РТ. При нормальной работе электропривода цепь разорвана с помощью контакта реле 1Р1, входящего в состав схемы защиты, и не оказывает влияния на работу электропривода. Цепочка из резисторов R315, R322 и диодов Д303, Д304 обеспечивает защиту по входу ОУ А303.

Схема ограничения минимального угла управления

Назначение схемы — исключить превышение входным напряжением СИФУ (выход РТ) амплитуды опорного напряжения в динамических режимах и при изменении напряжения питающей сети (рис. 5.8). С этой целью опорные синусоидальные напряжения всех шести фаз (точки 17А... 17Е) подаются на выпрямительный мост Д403—Д414 и поступают после выпрямления и фильтрации (элементы R410, С405 и R414, С406) на делители напряжения R409, R411, R412 и R413, R415, R416,Потенциометры R411 и R415 служат для регулировки уровня ограничения (уставки напряжения ограничения).

Схема ограничения минимального угла управления

Схема ограничения минимального угла управления. Смотреть в увеличенном масштабе

Напряжения с движков потенциометров R411 и R415 поступают на иеинвертирующие входы ОУ А401 и А402, на инвертирующие входы которых через делитель R408, R406 и резисторы R405, R407 поступает выходное напряжение РТ. ОУ А401 и А402 выполняют функцию компараторов, полярность выходного напряжения которых изменяется на противоположную, когда напряжение на инвертирующих входах (с выхода РТ) становится больше напряжения на неинвертирующих входах (которое является в данном случае опорным). Изменение полярности выходного напряжения одного из компараторов (в зависимости от полярности напряжения с выхода РТ) приводит к открыванию соответствующего диода Д401 или Д402 и через цепь 155, подключенную ко входу 5 А601 РТ, к ограничению дальнейшего роста выходного напряжения РТ.

Таким образом, рассматриваемая схема представляет собой цепь отрицательной обратной связи, охватывающей РТ и вступающей в действие при достижении напряжением на выходе делителя R408, R406величины напряжения уставки ограничения. При изменении напряжения питающей сети величина уставки меняется пропорционально изменению величины опорных напряжений (17А... 17Е), чем и обеспечивается исключение превышения напряжением управления (выход РТ) уровня опорных напряжений.

Схема ограничения тока якоря

Схема ограничения тока якоря (рис. 5.9) обеспечивает, в зависимости от настройки, ограничение тока якоря на заданном уровне и зависимое ограничение тока в функции частоты вращения. Ограничение тока якоря осуществляется ограничением выходного напряжения регулятора скорости, которым задается ток якоря.

Схема ограничения тока якоря

Схема ограничения тока якоря. Смотреть в увеличенном масштабе

Кривая допустимой перегрузки

Кривая допустимой перегрузки. Смотреть в увеличенном масштабе

Как видно на рис. 5.10, кривая допустимой перегрузки по току для двигателей ПБВ является существенно нелинейной и для практической реализации аппроксимируется двумя прямыми с углами наклона α1 и α2. Переход с одной прямой на другую осуществляется за счет изменения коэффициента передачи узла аппроксимации в точке перегиба.

Схема ограничения тока якоря состоит из трех частей: схемы выделения модуля — A201,схемы аппроксимации и выходных усилителей А202 и А203 с диодами Д205 и Д206. Напряжение тахогенератора через делитель из резисторов R304, R305 (PC) подается на схему выделения модуля, на выходе которой получается напряжение положительной полярности, пропорциональное напряжению тахогенератора. Напряжение с выхода А201 подается на вход схемы аппроксимации, состоящей из элементов R207, R210, Д203, R208, R209, R211. Точка перегиба определяется величиной напряжения подпора U'под диода Д203 и регулируется, в зависимости от типа применяемого электродвигателя, резистором R208.Максимально допустимое значение тока якоря определяется напряжением, поступающим на неинвертирующий вход А202 с движка потенциометра R213.Таким образом, напряжение на выходе дифференциального усилителя А202 будет определяться разностью напряжений уставки (движок R213) и делителя из резисторов R207, R210.

При этом с увеличением частоты вращения напряжение подпора +U" под диода Д205, являющегося выходным напряжением А202, будет уменьшаться в соответствии с зависимостью, определяемой первым участком аппроксимации (прямая с углом наклона α1). Аналогично будет изменяться и напряжение подпора — U" под диода Д206, которое отличается от +Uпод только знаком (коэффициент передачи усилителя А203 = 1).

Когда напряжение на выходе делителя R207, R210 превысит напряжение подпора U' под диода Д203, последний открывается и параллельно резистору R210 подключается резистор R211, вследствие чего коэффициент передачи делителя существенно уменьшается (т. е. большему приращению напряжения тахогенератора будет соответствовать меньшее приращение напряжения на выходе делителя). Происходит переход на второй участок аппроксимации (прямая с углом наклона α2 на рис. 5. 10).

Максимально допустимое напряжение на выходе PC,задающее ток якоря (а следовательно, и момент двигателя), определяется в каждый момент времени в процессе разгона электродвигателя величиной напряжения подпора ±U"под диодов Д205 и Д206. Как только напряжение на выходе PC (156) превысит напряжение подпора U"под, открывается соответствующий диод и оно фиксиру-ется на уровне U"под. Диод Д204 ограничивает величину отрицательного напряжения на выходе А202.

Схема защиты

Схема защиты (рис. 5.11) предназначена для осуществления защиты электропривода от неправильного чередования фаз питающей сети, обрыва любой из фаз, исчезновения стабилизированного напряжения источника питания (+Uип —Uип), перегрева электродвигателя типа ПБВ.

Схема защиты

Схема защиты. Смотреть в увеличенном масштабе

Схема защиты состоит из выходных реле Р1 и Р2 с транзисторным ключом Т908 и индикатора Д914, схемы совпадения на элементах Д910, Д911, R925, R926, R919 и Т907, транзисторных ключей Т905, Т906 с соответствующими входными элементами.

В исходном состоянии транзистор Т907 заперт, а транзистор Т908 открыт за счет протекания базового тока по цепи: +Uип, R927, Д913, R928, общий провод. При нажатии кнопки «Пуск» включаются реле Р1 и Р2, получая питание от нестабилизированного выхода источника питания (128) через открытый ключ Т908. Нормальной работе привода соответствует свечение светодиода Д914. При включении реле Р1 размыкается общая цепь обратной связи PCи РТ, подготавливая их к работе, а при включении реле Р2 подается напряжение на выходные каскады СИФУ, после чего управляющие импульсы начинают поступать на тиристоры силовой схемы — происходит запуск электропривода. В аварийных ситуациях транзистор Т908 закрывается, обеспечивая отключение реле Р1 и Р2.

Источник питания

Источник питания обеспечивает питание всех цепей управления стабилизированным напряжением и собран по схеме двухканального стабилизатора с последовательно включенными регулирующими транзисторами. В качестве усилителей постоянного тока используются операционные усилители А901, А902 (принципиальная схема электропривода ЭТ6С — рис. 5. 19). Стабилизаторы обеспечивают на выходах напряжения +12, 6 В и —12, 6 В относительно общего провода. Нестабилизированное напряжение после выпрямителя (точка 128) поступает на выходные каскады СИФУ и схему защиты.

Дополнительный усилитель

В составе электропривода предусмотрен дополнительный усилитель — регулятор А801, который может быть использован в качестве регулятора положения. Входные и выходные цепи усилителя А801 выведены на внешний разъем. Подстройка "нуля" усилителя осуществляется потенциометром R810. Элементы коррекции — С801, С802, С803, R802, R803, R804.

Методика наладки комплектного электропривода серии ЭТ6

Наладку электропривода серии ЭТ6 удобнее производить отдельно от станка на специальном стенде, обеспечивающем его подключение в соответствии со схемой рис. 5.12. Если это по какой-то причине невозможно, тогда желательно производить наладку электропривода по аналогии с наладкой иа стенде, обеспечив при этом разъединение вала электродвигателя и ходового винта или вала редуктора.

Ниже приводится рекомендуемый порядок наладки:

1. Произвести внешний осмотр тиристорного преобразователя и всех других компонентов привода. Устранить видимые повреждения.

2. Выполнить монтаж внешних соединений в соответствии со схемой рис. 5.12.

Схема соединений электропривода ЭТ-6

Схема соединений электропривода ЭТ-6. Смотреть в увеличенном масштабе

3. Выполнить следующие подготовительные операции:

1) отпаять перемычку в приводе (цепь 19 на выходе ОУ А601) для исключения поступления управляющего напряжения с выхода регулятора тока на СИФУ;

2) отключить вторичные обмотки силового трансформатора Тр13 (А1, В1, C1, X1, Y1, Z1) от тиристоров;

3) подать напряжение на привод вводным автоматом F1, при этом подается напряжение на источник питания и все цепи управления за исключением выходных каскадов СИФУ.

4. Проверить наличие нестабилизированного напряжения питания ±24 В в точке 128N и стабилизированных напряжений на выходе источника питания в точках 22 (—12, 6 В) и 20 (±12,6 В). Допустимые погрешности составляют соответственно ±2 В и ±0,2 В.

5. Проверить правильность порядка чередований фаз на вторичных обмотках силового трансформатора Тр13. Для этого на вход осциллографа последовательно подают напряжения в точках A1, Z1, B1, X1, C1, Y1 относительно нулевого провода 01. Переключатель синхронизации устанавливается в положение «Сеть». При правильном порядке чередования фаз каждое последующее из перечисленных синусоидальных напряжений отстает от предыдущего на 60° эл. (рис. 5.5, а, б). В случае, если фактическое чередование напряжений не соответствует требуемому, то переключением обмоток трансформатора Тр13 необходимо добиться правильного порядка чередования фаз.

6. Аналогично произвести проверку порядка чередования фаз на вторичных обмотках трансформатора цепей управления Тр14 (точки 6, 8, 4, 9, 5, 7 относительно общей точки — общего провода). Каждое последующее из указанных напряжений должно отставать от предыдущего также на 60° эл. (рис. 5. 5, в, г). Из этих напряжений формируются опорные напряжения в каналах СИФУ для управления силовыми тиристорами соответствующих фаз, поэтому должно выполняться и условие согласования напряжений в точках 6, 8, 4, 9, 5, 7 с напряжениями в точках A1, B1, C1, X1, Y1, Z1. Между этими напряжениями должен быть сдвиг по фазе на 90° в сторону опережения, т. е.:

напряжение в точке 6 опережает на 90° напряжение в т. А1;

напряжение в точке 8 опережает на 90° напряжение в т. В1 и т. д. (рис. 5.5, б, г; а, в).

Если чередование напряжений в т. 6, 8, 4, 9, 5, 7 не соответствует требуемому (рис. 5.5, г) и фазовые соотношения этих напряжений с напряжениями A1, В1, C1, X1, Y1, Z1 нарушены, то соответствующим переключением обмоток трансформатора Тр14 необходимо добиться правильного чередования указанных напряжений и фазовых соотношений между ними.

7. Проверить правильность фазировки опорных напряжений.

Из напряжений в т. 6, 8, 4, 9, 5, 7 с помощью фазосдвигающих цепочек получают опорные напряжения (например, цепочка R101, R102и С101 в канале СИФУ тиристоров Д01, Д02), которые снимаются относительно общего провода соответственно с точек 17А, 17Е, 17Б, 17Г, 17В, 17Д (рис, 5. 5, е).

Для правильного функционирования схемы тиристорного преобразователя опорное напряжение должно опережать соответствующее напряжение на тиристорах на 25° эл., что достигается регулировкой переменного резистора на входе СИФУ (например, R101 СИФУ тиристоров Д01, Д02, напряжение А1) — рис. 5. 5, ж.

Связь напряжений по каналам СИФУ и фазовые соотношения между ними представлены в табл. 5.1.

Фазовые сдвиги

Фазовые сдвиги. Смотреть в увеличенном масштабе

8. Произвести регулировку начальных углов управления αнач.

Для этого с помощью переменных резисторов R101 необходимо установить фазовый сдвиг между напряжениями в точках 17А... 17Д и напряжениями A1... Y1 соответственно +25° эл. Практически из-за разброса параметров фазовращающих цепочек и неточности настройки на заводе-изготовителе опорные напряжения различных СИФУ имеют разброс по фазе и опережают соответствующие напряжения на тиристорах на угол, отличный от 25° эл. (30°.. 20° эл. ). Такой разброс приводит к значительному искажению формы тока, протекающего через двигатель, и появлению недопустимого по величине уравнительного тока.

Форма тока двигателя

Форма тока двигателя. Смотреть в увеличенном масштабе

На рис. 5.5, д, з, и, к показано, в какой момент формируется управляющий импульс для тиристора Д01 при отсутствии задающего (управляющего) напряжения. Можно видеть, что этот импульс поступает на тиристор с опережением на 25° момента прохождения напряжением питания этого тиристора нулевого значения (А1). Аналогично и для других тиристоров.

В теории управляемых выпрямителей принято отсчитывать момент подачи импульса на тиристор не от нулевого значения питающего напряжения (как отмечено выше), а от момента естественного зажигания вентиля. На рис. 5.5, а для напряжения А1 показан этот момент, при котором начальный угол регулирования на тиристорах равен αнач = 95°. Перед установкой начальных углов регулирования необходимо проверить наличие управляющих импульсов на каждом тиристоре. Далее необходимо подключить вторичные обмотки силового трансформатора Тр13 к тиристорам. Установка начального угла регулирования производится с помощью переменных резисторов R101 СИФУ.

При правильно установленных начальных углах регулирования величина уравнительного тока, контролируемого по амперметру в первичной обмотке трансформатора Тр13, не должна превышать 10..15% от Iном (электродвигатель ПБВ112LГУ3, 21 Нм 750 об/мин). При этом форма тока, протекающего через двигатель и контролируемого с помощью осциллографа в точке 120, должна соответствовать рис. 5.13.

В большинстве случаев за счет выбора начального угла регулирования с помощью резисторов R101 удается установить допустимый уровень и форму уравнительного тока.

При такой регулировке начального угла не требуется его непосредственное измерение. При этом осуществляется косвенный контроль правильности установки начального угла регулирования по форме и величине уравнительного тока двигателя. Это наиболее быстрый и простой способ.

Можно также производить установку начального угла регулирования αнач, осуществляя последовательно замеры этого угла для каждого канала СИФУ. Ниже приводится одни из возможных способов замера и регулировки αнач с помощью осциллографа С1-19Б. Порядок подключения осциллографа и регулировки αнач следующий:

— отключить провода A1, B1, C1, X1, Y1, Z1от тиристоров за исключением провода того тиристора, для которого производится регулировка (например, А1 для тиристоров Д01, Д02). На снятые провода надеть хлорвиниловые чулки;

— отпаять от тиристора Д01 провод 32, идущий на управляющий электрод;

— подключить провод 32 к гнезду «Внешняя синхронизация» осциллографа;

— на вход осциллографа подключить провода А1 и 50 (анод и катод тиристора Д01);

— параллельно емкости С107 СИФУ подключить резистор сопротивлением 300 Ом;

— переключатель рода работы осциллографа установить на «Ждущий режим» и включить «Метки».

При таком подключении осциллографа развертка синусоидального напряжения, приложенного к тиристору, начнется с момента поступления управляющего импульса (провод 32) в гнездо внешней синхронизации осциллографа (рис. 5. 14). При этом необходимо установить длительность развертки таким образом, чтобы на экране просматривался примерно участок синусоиды, очерченный окружностью.

Далее необходимо сосчитать количество меток, которые находятся в интервале от начала развертки (tр1) до пересечения синусоидой нулевого уровня.

Если, например, на переключателе установлена цена метки 0,1 мс (что на частоте 50 Гц соответствует 1,8° эл. ), а количество меток в указанном интервале равно 16, то измеряемый угол будет равен 1,8 • 16 ~ 29° эл. Этому углу соответствует начальный угол регулирования αнач =91° эл. (120°—29°). После регулировки резистором R101,операция измерения αнач повторяется до тех пор, пока не будет получено αнач =95°.

В случае, если регулировка с помощью резистора R101 не дает желаемого эффекта, следует увеличить емкость конденсатора С102 до 10000 или 22000 пФ и повторить регулировку.

Встречаются отдельные приводы, в которых регулировка формы и величины уравнительного тока очень трудно выполнима. В таких случаях рекомендуется проводить регулировку αнач при попарном подключении проводов, питающих тиристорный выпрямитель. Первоначально подключают только провода А1 и X1 (остальные: B1, C1, Y1, Z1 — отключены), затем В1 и Y1 (A1 C1, X1, Z1 — отключены) и, наконец, С1 и Z1 (A1, B1, X1, У1 — отключены). Регулировкой резисторов R101добиваются приемлемой формы и величины уравнительного тока. При этом также может осуществляться увеличение в некоторых каналах СИФУ емкостей конденсаторов С102.

На этом заканчивается фазировка привода, регулировка формы и величины уравнительного тока.

Ниже для справки приведены значения напряжений в некоторых точках тиристорного преобразователя:

а) выходные напряжения трансформатора Тр13:

- фазное напряжение обмоток А1—01; В1—01; С1—01; X1—01; Y1—01; Z1 — 01 ~ 110 — 115 В;

- линейное напряжение вторичной обмотки А2, В2, С2 ~ 96В;

б) трансформатор Тр14

- линейное напряжение вторичных обмоток ~28—32 В;

в) источник питания, точка 128: +25 В.

9. Проверить правильность функционирования регулятора тока и регулятора скорости.

Эти регуляторы являются пропорционально-интегральными (ПИ-регуляторами). Упрощенная схема ПИ- регулятора (а) и его реакция на скачок входного сигнала (б) показаны на рис. 5.15. Вначале его выходное напряжение изменяется скачком, затем линейно растет до ограничения на уровне напряжения источника питания.

Упрощенная схема ПИ- регулятора

Упрощенная схема ПИ- регулятора. Смотреть в увеличенном масштабе

Проверка регуляторов осуществляется следующим образом:

— отключить силовое питание;

— отключить регуляторы от СИФУ, сняв перемычку 19;

— деблокировать регуляторы;

— периодически изменяя полярность задающего напряжения, наблюдать форму выходного напряжения PC,которая должна соответствовать рис. 5.16;

— снять перемычку 156, подать на вход РТ задающее напряжение и, переключая его полярность, наблюдать форму выходного напряжения (рис. 5.16);

— заблокировать регуляторы и, проведя аналогичные операции, наблюдать на выходах PCи РТ прямоугольную форму выходного напряжения (пунктирная линия на рис. 5.16).

В случае неправильного функционирования PCи РТ необходимо определить причину и устранить ее.

10. Проверить и установить минимальный и максимальный углы регулирования.

Проверка производится при отсутствии силового напряжения на тиристорах или разомкнутой якорной цепи электропривода.

На тиристорный преобразователь подается напряжение питания, регуляторы скорости и тока деблокируются. В плате «Регуляторы» перемычки (вых. PC — вх. PC)и (вых. РТ — вх. СИФУ) должны быть запаяны.

Наблюдать осциллографом выходной сигнал нуль-органов СИФУ (контрольные точки 162) при изменении полярности напряжения задания величиной (1—2) В. При положительной полярности задающего напряжения форма сигнала приведена на рис. 5. 17, а. Положение фронта минус-плюс соответствует αмах катодной группы, а фронта плюс-минус αминанодной группы. Резистором R411установить ширину импульса положительной полярности (20—40) эл. град. При αнач =90° эл. град и ширине импульса γ = 30° эл. град будем иметь αмин =15° эл, град, αмах = 165° эл. град.

Форма сигнала при отрицательной полярности задающего напряжения приведена на рис. 5.17, б. Резистором R415 установить ширину импульса отрицательной полярности (20—40)° эл. град. В этом случае положение фронта минус-плюс соответствует αмин катодной группы, а положение фронта плюс-минус αмах анодной группы.

Выходное напряжение Нуль-органов

Выходное напряжение Нуль-органов. Смотреть в увеличенном масштабе

11. Проверить функционирование электропривода в разомкнутой системе регулирования и выполнить фазировку обратной связи по скорости.

Проверка работы электропривода в разомкнутой системе регулирования производится путем подачи задающего напряжения на вход СИФУ. Для этого снимается перемычка (вых. РТ — вх. СИФУ) и на штифт, который соединяется со входом СИФУ, запаивается провод от среднего вывода потенциометра задающего напряжения. Поскольку в этом случае ток двигателя не ограничивается схемой токоограничения преобразователя, а также отсутствует ограничение минимального и максимального углов регулирования, необходимо плавно изменять напряжение задания на входе СИФУ, не превышая величины ±5 В.

Деблокировать преобразователь. Плавно увеличивая напряжение задания от 0 до 5 В, проверить работоспособность тиристорного преобразователя и двигателя. Плавно уменьшить задание до нуля. Произвести проверку в противоположном направления вращения двигателя.

Наблюдать осциллографом сигнал тахогенератора. Убедиться в отсутствии недопустимых провалов и пульсаций в напряжении тахогенератора. В противном случае произвести осмотр и профилактику щеточно-коллекторного узла тахогенератора.

Для проверки знака обратной связи по скорости необходимо замерить полярности напряжений на входе СИФУ и тахогенератора. Отрицательная обратная связь по скорости соответствует противоположной полярности указанных напряжений. Если в процессе проверки полярности напряжений окажутся одинаковыми, необходимо поменять местами выводы тахогенератора.

Снять с преобразователя силовое напряжение и напряжение питания, убрать провод от потенциометра задания со входного штифта СИФУ, установить перемычку (вых. РТ — вх. СИФУ).

12. Проверить и выполнить регулировку схемы токоограничения.

Настройка кривой тока в режиме токоограничения производится при скачкообразном изменении на входе электропривода напряжения задания величиной ±10 В. Предварительно выполняется балансировка усилителя датчика тока (ОУ А501, потенциометр R506).

Если известен коэффициент передачи датчика тока, контроль тока осуществляется осциллографом по сигналу датчика тока в контрольной точке 120. При неизвестном коэффициенте передачи ДТ ток контролируется осциллографом по измерительному сигналу шунта, установленного в якорной цепи двигателя. Вид кривой тока двигателя при реверсе приведен на рис. 5.18. Величина тока Iо, соответствующего нулевой скорости вращения, устанавливается потенциометром R213 равной (4..5) Iном, где Iном — номинальный ток двигателя. Величина тока Iп, соответствующего максимальной скорости вращения, устанавливается потенциометром R303 равной (0,5—1,5) Iном в соответствии с коммутационной кривой используемого двигателя.

Если диапазон регулировки потенциометра R213 окажется недостаточным для установки необходимой величины тока, то масштаб тока можно изменять сменным резистором R501в цепи обратной связи операционного усилителя датчика тока. Ток якоря в режиме токоограничения будет уменьшаться пропорционально увеличению резистора R501.

Если перед началом настройки кривой тока отсутствует уверенность, что узел токоограничения согласован с номинальным током двигателя, необходимо при заблокированном преобразователе потенциометром R213 установить минимальную величину выходного напряжения операционных усилителей А202, А203 в контрольных точках 151, 152.

13. Установить максимальную величину частоты вращения. Установка производится при величине задающего напряжения 10 В. Регулировкой потенциометра R302 устанавливается максимальная скорость вращения, указанная в паспорте электродвигателя. Обычно в станках с ЧПУ для двигателей серии ПБВ величине задания 10 В соответствует скорость вращения 1000 об/мин. Контроль скорости осуществляется тахометром либо по напряжению якоря двигателя, соответствующему устанавливаемой скорости вращения.

14. Настроить оптимальный характер переходных процессов.

Порядок и принципы настройки переходных процессов в контуре тока и контуре скорости, при которых электропривод обеспечивает максимальные динамические характеристики, изложены в главе 9 «Методика настройки переходных процессов».

Общая принципиальная схема комплектного электропривода ЭТ6 приведена на рис. 5.19.

Схема комплектного электропривода ЭТ6

Схема комплектного электропривода ЭТ6. Смотреть в увеличенном масштабе

Схема комплектного электропривода ЭТ6С

Схема комплектного электропривода ЭТ6С

Схема комплектного электропривода ЭТ6С. Смотреть в увеличенном масштабе

Схема комплектного электропривода ЭТ6С

Схема комплектного электропривода ЭТ6С. Смотреть в увеличенном масштабе

ЭТ-6 Электропривод. Видеоролик.

Связанные ссылки. Дополнительная информация