ЭТУ-3601 электропривод комплектный тиристорный
Устройство и принцип работы

Сведения о производителе тиристорного электропривода ЭТУ3601

Производитель электропривода ЭТУ3601 - ТУ16-530.238-78 Александрийский электромеханический завод (В настоящее время ООО ЭТАЛ) г. Александрия, Заводская улица, д.1, Кировоградской обл., Ураина.

Преобразователи унифицированные трехфазные тиристорные серии ЭТУ-3601. Назначение область применения

В настоящее время унифицированные трёхфазные электроприводы серии ЭТУ-3601 сняты с производства, возможная замена ЭПУ1М и ЭПУ1М-7.

Электроприводы типа ЭТУ3601 предназначены для создания на основе высокомоментных электродвигателей постоянного тока быстродействующих широкорегулируемых (с диапазоном регулирования до 1:10000 ) приводов подач металлорежущих станков, в том числе станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Электропривод тиристорный ЭТУ3601, — реверсивный, с раздельным управлением, шестиимпульсной силовой схемой. Диапазон мощностей 0,5..18,5 кВт, ток до 200 А и напряжение до 440 В.

ЭлектроприводЭТУ3601 используется в координатно-расточных станках 2431СФ10, 2Е450АФ1.

Преобразователи имеют три типа исполнения: по выходному току 40А, 100А и 200А и два диапазона регулирования 1:1000 и 1:10000.

Структурная схема электропривода ЭТУ3601

Структурная схема электропривода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Электропривод (рис.43, а) состоит из следующих функциональных узлов:

• из регулятора скорости (PC;)
• регулятора тока (РТ);
• управляемого выпрямителя (УВ);
• электродвигатель постоянного тока (Д) со встроенным тахогенератором;
• тахогенератора (ТГ);
• датчика тока (ДТ).

Регуляторы тока и скорости охвачены цепями коррекции R1, С1, R2, С2. Между регулятором тока и тиристорным выпрямителем имеется нелинейное звено НЗ, служащее для обеспечения качества регулирования при переходе из зоны прерывистых в зону непрерывных токов. В схеме отсутствуют уравнительные реакторы, что обусловлено применением раздельного управления группами тиристоров.

Электропривод состоит из следующих конструкционных узлов:

• электродвигатель постоянного тока со встроенным тахогенератором (типы электродвигателей: ПБВ, 2ПБ, ПБСТ, ПГТ, ПСТ;
• блок преобразователя;
• трансформатор;
• дроссель;
• автоматический выключатель.

Фото электропривода ЭТУ3601

Фото электропривода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Структура условного обозначения электропривода ЭТУ3601

ЭТУ 3601-ХХ₁ Х₂ Х₃ 04 УХЛ

ЭТУ3601-30100 - Пример заказа

ЭТУ3601-36100 - Пример заказа

• ЭТУ → Электропривод Тиристорный Унифицированный;
• 3 → класс: со статическим полупроводниковым преобразователем постоянного тока;
• 6 → код исполнения по реверсу:
• 5 → силовая часть выполнена по нереверсивной трехфазной мостовой схеме выпрямления;
• 6 → силовая часть выполнена по реверсивной трехфазной мостовой схеме выпрямления.
• 01 → порядковый номер разработки;


• -ХХ₁ - код номинального выпрямленного тока управления:
• 30 → 10А
• 36 → 40А
• 40 → 100А
• Х₂ - Код номинального выпрямленного напряжения блока управления:
• 1 → 115В для напряжения питания 220В
• 2 → 230В для напряжения питания 380В
• Х₃ - код напряжения трехфазной питающей сети управления:
• 4 → 220 В, 50 и 60 Гц;
• 7 → 380 В, 50 и 60 Гц;
• 8 → 400 В, 50 и 60 Гц;
• 9 → 415 В, 50 и 60 Гц;
• Р → 220 В, 60 Гц;
• Ф → 230 В, 60 Гц;
• С → 380 В, 60 Гц;
• Ц → 400 В, 60 Гц;
• Э → 415 В, 60 Гц;
• Т → 440 В, 60 Гц;
• У → 460 В, 60 Гц;
• Х₄ - функциональная характеристика:
• П → диапазон регулирования 1000;
• Ш → диапазон регулирования 10 000;
• С → диапазон регулирования 1000 + наличие устройства связи с системой ЧПУ
• 04 УХЛ - климатическое исполнение по ГОСТ 15150:
• У → умеренный климат;
• Т → тропический климат.
• 4 → категория размещения.

Технические данные

Питание электроприводов осуществляется от трехфазной сети:

• напряжением 220 или 380 В частоты 50 Гц - для нужд народного хозяйства;
• напряжением 220, 230, 380, 400, 415 В частоты 50 Гц и напряжением 220, 380, 440, 460 В частоты 60 Гц - для поставок на экспорт в страны с умеренным и тропическим климатом.

При этом силовая часть подключается к сети через согласующий трансформатор. Допустимые колебания напряжения питающей сети от -15% до +10% номинального значения. Допустимые колебания частоты питающей сети ±2% номинального значения.

Электроприводы обеспечивают регулирование выпрямленного напряжения на якоре двигателя в диапазоне минус с Uном-0-Uном.

Электроприводы в режиме регулирования частоты вращения обеспечивают технические характеристики в соответствии с табл. 1. При этом крутизна выходной характеристики тахогенератора должна быть не менее 20В/1000 об/мин.

Электроприводы обеспечивают полосу пропускания частот замкнутой системы регулирования частоты вращения не менее 200 рад/с.

Примечание: Под полосой пропускания частот понимается диапазон частот гармонического сигнала, в котором сдвиг по фазе первых гармоник сигналов тахогенератора и задатчика скорости не превышает 90° эл. град.

Электропривода должны допускать перегрузку по току не менее 6 Iном. в течение 0,2 с.

Электропривода имеют следующие виды защит:

• а) максимально токовую - от внешних и внутренних коротких замыканий;
• б) от перегрева двигателя при перегрузках;
• в) от понижения напряжения сети;
• г) от перенапряжений.

Устройство связи с системой ЧПУ по путевому каналу обеспечивает выходное напряжение не менее 5В при скважности импульсов на одном из входов 1 и при постоянной скважности импульсов на другом входе, равной 2.

Отклонение нуля выходного напряжения в устройстве связи по путевому каналу при скважности импульсов на обоих входах, равной 2, при изменении температуры окружающей среды от 20 до 40°С и напряжения питающей сети от 0, 9 до 1, 1 номинального значения не более 10 мВ.

Устройство связи с системой ЧПУ по скоростному каналу обеспечивает выходное напряжение ±10 В при длительности импульсов на входах 62,5 мкс и частоте 3 кГц или длительности 31, 5 мкс и частоте 16 кГц. При этом знак (+) соответствует наличию импульсов на первом входе, а знак (-) на втором.

Отклонение характеристики "вход - выход" устройства связи по скоростному каналу от прямой линии в диапазоне от 8 Гц до 8 кГц не более ±2% от текущего значения.

Суммарная нестабильность характеристики "вход-выход" устройства связи во скоростному каналу при изменении температуры окружающей среды от 20 до 40°С и напряжения питающей сети от 0,9 до 1,1 номинального значения не более ±1% от номинального значения (10 В).

Система импульсно - фазового управления тиристорами обеспечивает работоспособность электропривода при следующих нелинейных искажениях питающей сети:

• коммутационных провалах до 10% амплитудного значения
• угловой длительностью до 10° электрических градусов в любой точке синусоиды.

Электроприводы являются электродинамически устойчивыми при коротких замыканиях и внутренних нарушениях в течение времени действия защиты и коммутирующей аппаратуре.

Электроприводы имеют:

• сигнализацию состояния "включено" и "отключено";
• сигнализацию срабатывания максимально токовой (сеточной) защиты и защиты от перегрева двигателя при перегрузках;
• блокировку, обеспечивающую номинальную работу при любой последовательности включения коммутационной и защитной аппаратуры, в том числе при включении комплектного устройства общим коммутационным аппаратом.

Корпус имеет болт для подключения шины заземления.

Показатели надежности электроприводов:

• наработка на отказ - не менее 4000 по ГОСТ 13216-74;
• средний срок службы - 15 лет.

4. Устройство и работа изделия Электропривод ЭТУ3601

4.1. Блок преобразователя

Блок преобразователя является основным элементом электропривода, в котором происходит преобразование переменного напряжения 3-фазной питающей сети в постоянное напряжение, подаваемое на якорь электродвигателя, и в котором осуществляются вое необходимые функции по управлению поступающим к якорю потоком энергии с целью регулирования его частоты вращения в функции сигналов задатчика частоты вращения или устройства ЧПУ.

Функциональная схема блока преобразователя отражая также его взаимосвязь с другими элементами электропривода, приведена на рис. I, приложения.

Функциональная схема канала СИФУ электропривода ЭТУ3601

Функциональная схема канала СИФУ электропривода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Силовая часть устройства, выполненная в виде реверсивного 3-фазного мостового тиристорного управляемого выпрямителя, работающего по принципу раздельного управления силовыми комплектами тиристоров КТ "В" и КТ "Н" с запиранием неработающего комплекта (без уравнительных токов), подключается к питающей сети через согласующий трансформатор Т5 и автоматический выключатель F4, осуществляющий защиту электропривода от токов короткого замыкания и длительных перегрузок выпрямителя.

Якорь электродвигателя М подключается к зажимам постоянного тока силовых вентильных комплектов, включенных встречно параллельно, через сглаживающий дроссель L, устанавливаемый в электроприводе в том случае, если индуктивности якоря двигателя недостаточно для обеспечения коэффициента использования двигателя по току Кi - 0,9.

Схема управления электроприводом выполнена по принципу двухконтурной системы подчиненного регулирования параметров с ПИ- регуляторами тока и скорости и конструктивно размещена на двух выемных печатных платах П1 и П2.

Первая плата П1 одинакова для всех исполнений электроприводов и содержит элементы, необходимые для управления нереверсивными электроприводами, а именно:

• систему импульсно-фазового управления - СИФУ;
• регуляторы скорости и тока - РС и РТ;
• функциональный преобразователь э. д. с. двигателя ФПЕ;
• блок питания - БП;
• датчик тока - ДТ;
• узел защиты и сигнализации.

Вторая плата П2 имеет три модификации, соответственно для исполнений электроприводов П, Ш, С.

Плата П2 для исполнения электропривода С имеет следующие функциональные узлы:

Логическое устройство системы раздельного управления УЛ с переключателем характеристик ПХ и датчиком проводимости вентилей ДПВ:

• узел зависимого токоограничения УЗТ;
• предварительный усилитель регулятора скорости ПУРС, выполненный по схеме модулятор - усилитель - демодулятор;
• устройство связи о числовым программным управлением УС.

Плата П2 для исполнения электропривода Ш отключается от платы для исполнения привода С отсутствием устройства связи УС, а плата для исполнения П - отсутствием узлов УС и ПУРС.

Пропорционально-интегральные регуляторы скорости и тока выполнены соответственно на операционных усилителях A1 и A2. Параметры регуляторов определяются величинами сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов в цепи обратной связи (выбор параметров коррекции см. приложение).

Выходной сигнал регулятора скорости (сигнал заданного значения тока) Uрс является задающим для внутреннего токового контура, поэтому ограничения максимальной величины Uрс с помощью резистора B17 соответственно приводит и и ограничению максимально возможного тока якоря двигателя в переходных режимах пуска и торможения или при перегрузках.

Регулятор скорости для исполнений электропривода Ш и С как уже отмечалось выше, содержит предварительный усилитель ПУРС с двойным преобразованием сигнала ( модулятор-усилитель-демодулятор) с коэффициентом усиления около 100 и высокой термостабильностью. ПУРС выполнен на двух инвертирующих операционных усилителях А4, А5 (рис. 3, приложение). Входной сигнал подается на указанные усилители через модуляторы (транзисторы V10, V11).

Усиленный сигнал через демодуляторы (транзисторы V14, V15) подается на входы усилителя постоянного тока A1 платы П1 через резисторы R40, R41 (зажимы X1.17 и X1.19, платы П1).

Модулятор и демодулятор работает на частоте 3 кГц, вырабатываемой генератором прямоугольных импульсов (усилитель А3 платы П2).

В электроприводе исполнения "П" (диапазон регулирования 1:1000) ПУPC на плате П2 не устанавливается, а вместо него устанавливаются перемычки 52-53 и 54-55, благодаря которым, сигнал от задатчика частоты вращения (34В), подаваемой на зажимы в5 или а8 внешнего разъема, поступает непосредственно на входы усилителя A1 платы П1. Усилитель A1 в этом случае охватывается корректирующей цепочкой обратной связи R10, С4, а конденсатор С3 отключается (перемычка 2-3 снимается).

В электроприводах исполнений "Ш" и "С" роль корректирующей цепочки обратной связи выполняет цепь R18, С11 платы П2.

Для обеспечения постоянства коэффициента усиления управляемого выпрямителя в режиме непрерывного и прерывистого токов, в канал регулирования введено нелинейное звено (НЗ) с характеристикой, обратной регулировочной характеристике управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока.

Нелинейное звено выполнено на операционном усилителе А4 платы П1 с нелинейной обратной связью:

Управляющее напряжение на входе НЗ представляет сумму сигналов пропорциональных величине тока и э.д.с. двигателя

Uy =Uрт + Uе

Сигнал, пропорциональный э.д.с. двигателя Ue формируется с помощью функционального преобразователя э.д.с. (ФПЕ) имеющего арксинусную характеристику и выполненного на операционном усилителе А3 платы П1.

Величина сигнала Uе (единичная положительная связь по э. д. с. двигателя) выставляется с помощью переменного резистора R16 при номинальной частоте вращения двигателя и холостом ходе таким образом, чтобы среднее значение выходного напряжения регулятора тока Uрт было равно нулю.

При такой настройке сигнал Uрт становится пропорциональным только току двигателя и поэтому ограничение его максимального уровня с помощью резистора R33 обеспечивает также ограничение максимальной величины составляющей выпрямленного напряжения Ud- Е = Id Ra, которая непосредственно определяет ток якоря двигателя. Таким образом, осуществляется дополнительное ограничение максимально возможного тока двигателя (так называемое упреждающее токоограничение). Но так как в приводе основное ограничение тока осуществляется путем ограничения максимальной величины сигнала задания тока Uрс с помощью регулятора R17 платы П1, то дополнительное токоограничение, как менее точное, используется лишь для ограничения величины первого выброса тока, который основное токоограничение не исключает.

Для согласования однополярной регулировочной характеристики СИФУ d = f(Uвх) с реверсивным сигналом U у служит переключатель характеристик ПХ в плате П2, выполненный на операционном усилителе А1 и транзисторных ключах Vl (рис. 3, приложение).

Для ограничения углов регулирования в СИФУ, а также выставления начального угла регулирования служит управляющий орган СИФУ, выполненный на операционном усилителе А5 платы П1 (рис. 2 приложение).

Начальный угол регулирования αнач ~ 120° эл. градусов выставляется с помощью резистора R41, максимальный αмакс = 150° эл. градусов с помощью резистора R49, а минимальный угол αмин - 5..10 эл. градусов ограничивается с помощью резистора R50.

Величины сопротивлений резисторов R49, R50 определяются по следующим формулам:

R50 = (540 · Uпит)/ (Uпм · αмин) - 3 [кОм] (1)

где: Uпит - напряжение питания -15В

Uпм - иаксимальное напряжение в генераторе пилообразного напряжения СИФУ 16В.

R49 = (540 · Uпит) - (αмакс · 3 · R50)/ αмакс (R50 + 3) [кОм] (2)

Для изменения уставки токоограничения в зависимости от частоты вращения двигателя в соответствии с характеристикой рис. 1 (для высокомоментных двигателей) в системе регулирования предусмотрен узел зависимого токоограничения УЗТ (рис. 1 приложение).

Зависимость допустимого значения максимального тока электропривода ЭТУ3601

Зависимость допустимого значения максимального тока электропривода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Принцип действия УЗТ основан на ограничении (по модулю) выходного напряжения регулятора скорости в зависимости от величины напряжения тахогенератора. Максимальное выходное напряжение УЗТ (точки 37, 38) устанавливается резистором R6 минимальное - резистором R5. Резистором R5 устанавливается наклон характеристики вход - выход УЗТ.

Сигнал обратной связи по току формируется с помощью датчика тока (ДТ), питающегося от трансформаторов тока Т2.. Т4.

Реверсирование сигнала обратной связи по току обеспечивается транзисторными ключами V16 платы П2.

Управление транзисторными ключами V16, а также подключение выхода СИФУ к необходимому комплекту тиристоров осуществляется логическим устройством раздельного управления УЛ.

УЛ включает в себя, кроме ПХ и ключей V16:

• Нуль -орган (НО);
• триггер I заданного направления тока;
• схему совпадения состояний триггеров (СС);
• триггер 2 истинного значения тока;
• элемент отсчета выдержки времени t;
• датчик проводимости вентилей ДПВ.

При изменении полярности напряжения (Uy - Uв) на промежуточном выходе нелинейного звена НЗ изменяется сигнал на выходе НО. После исчезновения тока в силовой цепи на выходе датчика проводимости ДПВ формируется сигнал "I", и при отсутствии управляющих импульсов Uб.имп. = 1, триггер 1 перебрасывается в новое состояние. Схема совпадения СС фиксирует несоответствие состояний триггеров (Uр = 0). Сигналом Up = 0 обеспечивается блокировка выдачи управляющих импульсов СИФУ, а также запускается элемент отсчета выдержки времени t. После отсчета выдержки времени (примерно I мс) формируется сигнал "I" на выходе элемента t, и при отсутствии блокирующего сигнала ДПВ, триггер 2 перебрасывается в новое состояние.

Если во время отсчета выдержки времени на вход НО поступает команда на включение в первоначальное положение, то триггер I возвращается в исходное состояние, соответствующее триггеру 2, и мгновенно разрешается выдача управляющих импульсов на тиристоры первоначально работающего комплекта. Это позволяет исключить потери информации в системе регулирования тока нагрузки, уменьшить бестоковые паузы и обеспечить тем самым, устойчивую работу преобразователя.

Нуль-орган выполнен на усилителе А2 (рис. 3 приложение) триггер I - на микросхеме Д1, триггер 2 - на микросхеме Д2, а схема совпадения и элемент t - на микросхеме Д3.

Датчик проводимости вентилей работает по принципу контроля напряжения на тиристорах и состоит из диодных мостов V4... V6, оптронов V7... V9, резисторов R3... R11 и нуль органа (транзисторы V10, V11).

При наличии напряжения на всех тиристорах, вход нуль-органа (перехода эмиттер-база транзисторов V10, V11) шунтируется в результате чего транзисторы V10, V11 закрываются и на выходе ДП формируется сигнал "I".

Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения, вырабатываемого системой автоматического регулирования комплектных устройств в последовательность прямоугольных управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов.

СИФУ состоит из трех идентичных каналов фазосмешения и управляющего органа УО (рис. 2).

Каждый канал СИФУ выполнен по принципу одноканального управления двумя противофазными вентилями выпрямительного моста, что практически исключает асимметрию противофазных управляющих импульсов. Каналы фазосмещения выполнены по "вертикальному" принципу управления с линейно возрастающим опорным напряжением.

В целях обеспечения максимального быстродействия реверсивного управляемого выпрямителя при использовании одного комплекта СИФУ, линейно возрастающее напряжение выполнено непрерывным во всем диапазоне регулирования, а каждый канал подготавливается к выдаче управляющего импульса не только к началу каждого полупериода синхронизирующего напряжения, но и в любой момент времени от специального сигнала (Up). формируемого логическим устройством раздельного управления в момент отсчета им бестоковой паузы при переключении силовых комплектов вентилей, причем повторные управляющие импульсы появляются в тех каналах, где опорное напряжение превышает новое значение управляющего напряжения.

СИФУ включает в себя следующие узлы (рис. 2).

• 1. Источник синхронизирующего напряжения ИСН;
• 2. Три формирователя импульсов ФИ (на рис. 2, приложение) изображен один формирователь импульсов);
• 3. Управляющий орган УО;
• 4. Шесть усилителей импульсов УИ;
• 5. 12 вводных устройств (УВ).

Формирователь импульсов состоит в свою очередь из следующих узлов: фильтра Ф, двух пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 формирователя синхронизирующих импульсов F, генератора пилообразного напряжения Г, нуль-органа НО, RS- триггера Т, формирователя длительности импульсов S.

Схема работает следующим образом: синхронизирующее фазное напряжение поступающее из ИСН (обмотки W3 трансформатора Т1 см. рис. 4 и 5, приложение) сдвигается фильтром Ф на угол 30 эл. градусов. С выхода фильтра напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразуется соответственно в противофазные прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответственно для фазы "а" и "х" и составляет для каждой фазы примерно 176 эл. градусов, что исключает одновременную выдачу управляющих импульсов в двух противофазных вентилях выпрямительного моста.

При сигнале "0" на выходах обоих пороговых элементов на выходе Г формируется синхроимпульс (сигнал "1"), которым осуществляется разряд интегрирующей емкости генератора пилообразного напряжения Г до нуля. В момент исчезновения синхроимпульса напряжение на выходе Г начинает снова линейно нарастать от нуля до 10 В. Момент превышения напряжения Г над управляющим напряжением (которое подается от управляющего органа) фиксируется нуль-орган НО, который изменяет свое состояние с "1" на "0". При этом триггер Т переключается и на его выходе появляется сигнал "0", который вызывает появление на выходе S управляющего импульса длительностью 10.. 15 эл. градусов. Этот импульс проходит на вход одного из усилителей (УИ "а" или УИ "х") в соответствии с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2.

После УИ усиленный импульс поступает на вводное устройство УВ комплекта "Вперед" или "Назад", осуществляющее гальваническую развязку цепей управления и силовой цепи. Триггер Т после появления "0" на выходе нуль-органа сохраняет свое состояние до тех пор, пока с Г на другой его выход не поступит синхроимпульс, который подготавливает триггер для выдачи очередного управляющего импульса. Триггер Т может подготовиться к выдаче управляющего импульса, также и сигналом с блока логики (пропадание и последующее появление напряжения разрешения выдачи импульсов Up).

Усилитель импульсов УИ собран по схеме составного транзистора нагрузкой которого являются вводные устройства УВ. Усилитель импульсов имеет два выхода: один для "своего" импульса, другой для "чужого" идущего с другого формирователя импульсов. Это необходимо для получения сдваивания импульсов для трехфазной схемы выпрямления.

Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления и состоит из разделительного трансформатора, защитных и развязывающих диодов, а также резисторов (рис. 5, приложение) один из которых ограничивает ток в первичной обмотке трансформатора и защищает таким образом от перегрузки усилители импульсов, а второй шунтирует управляющий переход тиристора, повышая его помехоустойчивость.

В состав функциональных узлов одного канала СИФУ входят следующие элементы принципиальной схемы (рис. 2, приложение)

• 1) фильтр (Ф) - элементы R1, R2, R20, C1;
• 2) первый пороговый элемент (ПЭ1) - элемент V1, V3, RЗ, R5;
• 3) второй пороговый элемент (ПЭ2) - V2,V4, R4, R6;
• 4) формирователь синхронизирующих импульсов (F) - логические элементы 3, 4 микросхемы Д1, R12;
• 5) генератор пилообразного напряжения Г - элементы V8, А1, С3.. С5, R8, R9, R11, R13, R16;
• 6) нуль-орган - элементы А2, V9, V10, R17... R19;
• 7) формирователь длительности импульсов ( S)- V6, V7, R7, R10, R11, С2;
• 8) усилитель импульсов (УИ) - элементы А7, R103, R108, R110, R111, R113, R114, V67, V68, V73, V74;
• 9) RS- триггер - логические элементы "И - НЕ" 3,4 микросхемы Д2;
• 10) управляющий орган (УО) - элементы R41... R50, А5, C12, C13, C27.

Резистором R1 устанавливается сдвиг синхронизирующего напряжения по фазе на угол 30 эл. градусов (подбирается требуемая для этого постоянная времени фильтра Ф), а также в процессе наладки устраняется междуфазная асимметрия управляющих импульсов при минимальном угле регулирования (αмин. ).

С помощью сменного резистора R11 обеспечивается изменение наклона "пилы" генератора опорного напряжения, с целью устранения возможной "полочки" (участка насыщения в конце "пилы", а также сведение до минимума междуфазной асимметрии управляющих импульсов при максимальном угле регулирования (αмакс).

Сдваивание управляющих импульсов осуществляется путем подключения к входам усилителей импульсов через резисторы R111, R114, R117, R120,R123, R126, соответствующих выходов формирователей импульсов.

Устройство связи с системой ЧПУ (рис. I, приложение) содержит два канала: скоростной и путевой.

Скоростной канал представляет из себя частотно-аналоговый преобразователь, преобразующий импульсы длительностью 625 мкс, следующие с частотой от 3 Гц до 8 кГц, в линейно зависимый аналоговый сигнал с максимальным напряжением на выходе ±10В.

Путевой канал преобразует широтно-импульсный сигнал в аналоговый, линейно зависимый от скважности импульсов.

Гальваническая развязка устройства связи выполнена на оптронах V16... V19. В канале связи по скорости оптроны управляют ключами на транзисторах V21, V28 и V23, V32 (рис. 3, приложение), которые подключают постоянное разнополярное напряжение, стабилизированное элементами V29,V33 ко входу усилителя А6. На базе усилителей А6 и А8 собраны активные RC - фильтры. Входное напряжение усилителя А8 является сигналом задания для регулятора скорости и при номинальной частоте импульсов 8 кГц выставляется резистором R74 на уровне 10В. При поступлении импульсов от системы ЧПУ на оптрон V16 (рис. 3) полярность выходного напряжения положительная, при поступлении импульсов на оптрон V17 - отрицательная.

Диаграмма напряжений скоростного канала УС1

Диаграмма напряжений скоростного канала УС1. Смотреть в увеличенном масштабе

Канал связи по пути выполнен аналогично. Импульсы от системы ЧПУ подаются одновременно на оба входа канала в противофазе с частотой 40 Гц. При скважности импульсов по обоим входам равной 2 выходное напряжение канала равно нулю. При наличии рассогласования по пути скважность импульсов по одному из входов уменьшается, а по другому остается равной 2.

Входное напряжение УС при работе только канала связи по пути будет положительным при уменьшении скважности импульсов на оптроне V18 и отрицательным - при уменьшении скважности импульсов на оптроне V19 (рис. 4).

Диаграмма напряжений путевого канала УС1

Диаграмма напряжений путевого канала УС1. Смотреть в увеличенном масштабе

Узел защиты обеспечивает следующие виды защиты:

• 1) максимально-токовую "сеточную", действующую при аварийных токах;
• 2) от перегрева двигателя при перегрузках;
• 3) устранения "ползучей" скорости при отключении задатчика частоты вращения;
• 4) от понижения напряжения в питающей сети.

Все виды защит воздействуют на RS триггер платы П1 (рис. 1, приложение), который при срабатывании переводит угол регулирования α в инвенторный режим (αмакс. ) и вызывает зажигание сигнальной лампы срабатывания защиты (Н2, Н3). Триггер выполнен на базе логических элементов 3, 4 микросхемы Д2 (рис. 2, приложение).

Максимально - токовая защита выполнена на пороговом элементе ПЭ3 (элементы R60, R61, V46, V47, С22 принципиальной схемы (рис. 2, приложение), у которого величина порога срабатывания определяется величиной сопротивления резистора R60.

Защита от перегрева двигателя при перегрузках выполнена на операционном усилителе А6, работающем в режиме интегратора и пороговом элементе ПЭ1 элемент 2 микросхемы Д2 (по рис. 2, приложение) с порогом сбрасывания примерно + 8 В.  

При токе двигателя, меньшем заданного значения, определяемого уставкой резистора R72, напряжение на выходе А6 отрицательно. При повышении этого значения напряжение на выходе А6 начинает возрастать со скоростью, прямоугольной величине перегрузки и обратно пропорциональной постоянной интегрирования.

По достижении порога срабатывания ПЭ1 происходит переключение RS - триггера.

Устранение ползучей скорости при отключении задатчика частоты вращения (контакты В и Н разомкнуты) осуществляется включением с помощью порогового элемента ПЭ2 (элемент 2 микросхемы Д1) реле K1, которое своими контактами шунтирует цепи обратных связей регуляторов скорости и тока. Благодаря наличию конденсатора на входе ПЭ2, включение реле K1 произойдет спустя определенную выдержку времени после отключения задатчика, определяемую временем разряда конденсатора до уровня срабатывания ПЭ2 и необходимую для осуществления электрического торможения привода. Отключение же реле K1 при включении задатчика частоты вращения происходит практически мгновенно, ввиду малой постоянной времени цепи заряда указанного конденсатора. Кроме шунтирования регуляторов тока и скорости, при включении реле K1 происходит также перевод выпрямителя в инверторный режим (увеличение угла регулирования до αмакс) и снятие управляющих импульсов с тиристоров (Uр = 0), что исключает всякую возможность появления тока в якоре двигателя при отключенном задатчике частоты вращения.

Узел защиты от понижения напряжения питающей сети, осуществляющий также задержку управляющих импульсов в СИФУ при подключении устройства к питающей сети, выполнен на пороговом элементе ПЭ4 (элемент 1 микросхемы Д1, а также элементы С21, R66, R67, R68, V54 и V55, см. рис. 2 приложение). В момент подачи через делитель Р51, Р52 на вход порогового элемента ПЭ4 неотфильтрованного напряжения 24 В из-за наличия конденсатора C21 напряжение на выходе ПЭ4 (точка 47) равно нулю. По мере заряда конденсатора оно возрастает и через 50..100 мс достигает уровня срабатывания логических элементов микросхемы Д1 в СИФУ, которые разрешают выдачу управлявших импульсов.

При снижении питающего напряжения всех или одной из фаз более чем на 50% на выходе порогового элемента ПЭ4 появляется нулевой сигнал, конденсатор C21 быстро разряжается, что приводит к снятию управляющих импульсов и прекращению тока в нагрузке.

После восстановления напряжения происходит повторный отсчет выдержки времени, после которой привод может продолжать работу, если задатчик частоты вращения остается подключенным к источнику питания.

4.2. Описание конструкции

Конструктивно блок преобразователя выполнен в открытом исполнении с односторонним обслуживанием и предназначено для встройки в шкафы комплектных устройств или ниши металлорежущих станков и других производственных механизмов.

Система управления выполнена на двух выемных печатных платах габаритом 200x340 мм, размещенных в поворотной рамке, открывающей доступ с лицевой стороны к силовым элементам и остальным узлам устройства.

Межблочный монтаж является унифицированным для всех типов исполнений.

Для наладки и эксплуатации на печатных платах предусмотрены съемные перемычки и контрольные зажимы.

Для подсоединения к электроприводу внешних цепей предусмотрены специальные клеммники.

Габаритные, установочные, присоединительные размеры блоков преобразователей трансформаторов силовых согласующих дросселей сглаживающих приведены на рис. 5, 5а, 5б и в табл. 2, 2а, 2б.

6. Подготовка к работе

Перед установкой и монтажом электроприводов необходимо произвести тщательный осмотр, обратив особое внимание на прочность болтовых соединений токоведущих частей и вентилей, на пайку монтажных проводов цепей управления, защиты и сигнализации. При исправности всех узлов можно приступить к сборке и монтажу.

Подключение блока преобразователя, согласующего силового трансформатора и сглаживающего дросселя к остальным элементам электропривода необходимо производить в соответствии со схемами по рис, 1, 4, 5 приложения, соблюдая последовательность чередования фаз питающей сети, указанную на схемах.

Подключение тахогенератора устройства ЧПУ и задатчика частоты вращения к внешнему клеммнику блока преобразователя производить проводами, скрученными с шагом 10.. 20 мм.

Важнейшие точки электрической схемы блока преобразователя выведены на клеммники Х6 и разъем XI (ЭТУ3601-30) и на разъем XI (ЭТУ3601-36, ЭТУ3601-40). В таблице 7 дается краткая характеристика всех выведенных точек.

Электрические схемы привода ЭТУ3601

Функциональная схема электропривода ЭТУ3601

Функциональная схема электропривода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Электросхема платы управления П1 привода ЭТУ3601

Электросхема платы управления П1 привода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Электросхема платы управления П2 привода ЭТУ3601

Электросхема платы управления П2 привода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Электросхема привода ЭТУ3601

Электросхема привода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

Электросхема силовой частипривода ЭТУ3601

Электросхема силовой частипривода ЭТУ3601. Смотреть в увеличенном масштабе

ЭТУ3601 Электропривод. Видеоролик.

Связанные ссылки. Дополнительная информация