КЕМРОС Электропривод постоянного тока
Устройство и принцип работы

Сведения о производителе электропривода Кемрос

Производитель электропривода Кемрос - Завод "Елпром" им. Найдена Кирова, г. Русе, Болгария.

Электропривод постоянного тока комплектный Кемрос. Назначение область применения

Электропривод типа Кемрос предназначен для управления приводами главного движения токарных, фрезерных и других металлорежущих станков с ЧПУ.

Электропривод Кемрос является реверсивным. Изменение направления вращения осуществляется посредством реверсирования якорного напряжения. Этот способ управления обеспечивает более хорошие динамические показатели, чем реверсирование посредством изменения направления тока возбуждения.

В электроприводе Кемрос реализован принцип двухзонного регулирования.

Обозначение и основные параметры электропривода Кемрос

Х1 E O Х4 Х5 - Х6 Х7 Х8 (пример 3ЕОА3-ОСН)

• Х1 - токовая группа 3=5,5кВт/ 4=7,5кВт/ 5=11кВт/ 5=15кВт/ 6=18,5кВт/ 8=22кВт/ 10=30 кВт
• Е - электропривод
• О - управление главным приводом - шпинделем
• Х4 = А/ Р/ 3 - А - предназначен для ГАПС/ Р - расширенный интерфейс/ 3 - трехфазный
• Х5 = М/ К/ 1 - М - модификация/ К - изготовлен для завода "Красный Пролетарий"/ 1 - преобразователь с N_max =3500 об/мин
• -
• Х6 - О - имеется позиционирование шпинделя
• Х7 - С - имеется ЦАП - цифровой выход 12 разрядов
• Х8 - Н - повышенное N_max

Обозначение и основные параметры электропривода Кемрос

• Тип - обозначение электропривода, код
• Мощн - номинальная мощность преобразователя
• ЦАП - наличие цифро-аналогового преобразователя
• Поз - возможность позиционирования шпинделя
• Двигат - тип электродигателя постоянного тока
• Об/мин - интервал оборотов
• Трансф - тип трансформатора возбуждения
• Дросс - тип трехфазного коммутационного дросселя

Тип	Мощн	ЦАП	Позиц	Двигат	об/мин	Трансф	Дросс
3ЕОА3-ОС, 601079.0000	5,5	ЦАП	Поз	МР132SA	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0525
3ЕОА3-ОСН, 601079.0002	5,5	ЦАП	Поз	МР132SB	5500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0525
3ЕОА3, 601079.0003	5,5	-	-	МР132SА	4500	ТВ-380/240/18-1,4	РК-0525
3ЕОА3-С, 601079.0004	5,5	ЦАП	-	МР132SA	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0525
3ЕОА3-О, 601079.0005	5,5	-	Поз	МР132SA	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0525
3ЕОА31, 601118.0000	5,5	-	-	MP132S	3500	ТВ-380/240/18-1,4	РК-0525
3ЕОА-OC, 601125.0000	5,5	ЦАП	Поз	МP112М	5500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0525
3ЕОА3M-ОC, 601093.0000	7,5	ЦАП	Поз	МР112L	5000	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0548
4ЕОА3, 601116.0000	11	-	-	МР132М	3500	ТВ-380/160/18-1,4	РК-0548
4ЕОА3К, 601108.0000	11	-	-	МР132М	3000	ТВ-380/160/18-1,4	РК-0548
5ЕР03-ОС, 601055.0000	11	ЦАП	Поз	МР132М	3500	ТВ-380/160/18/13-1,4/	РК-0548
5ЕР03-ОС, 601055.0000	11	ЦАП	Поз	МР132М	3500	ТВ-380/160/18/13-1,4	РК-0548
5ЕОА3-ОС, 601073.0000	11	ЦАП	Поз	МР132МА	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0548
5ЕОА3, 601073.0001	11	-	-	МР132МА	4500	ТВ-380/240/18-1,1	РК-0548
5ЕОА3-С, 601073.0002	11	ЦАП	-	МР132МА	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0548
5ЕОА3-О, 601073.0003	11	-	Поз	МР132МА	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-0548
5ЕОА3М1, 601117.0000	13	-	-	MР132L	3500	ТВ-380/240/18-1,4	РК-05410
5ЕОА33М-ОС, 601077.0000	15	ЦАП	Поз	МP132LA	4500	ТВ-380/2*0/18/13-1,4	РК-05410
5ЕОА3М-С, 601077.0002	15	ЦАП	-	МP132LA	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-05410
5ЕОА3М-О, 601077.0003	15	-	Поз	МP132LA	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-05410
5ЕОА3М, 601100.0000	15	-	-	МP132LА	4500	ТВ-380/2*0/18-1,4	РК-05410
6ЕОА3-ОС, 601071.0000	18,5	ЦАП	Поз	МР132МВ	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-02510
6ЕОА3, 601094.0000	18,5	-	-	МР132МВ	4500	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-02510
8ЕОА3-ОС, 601069.0000	22	ЦАП	Поз	МР160М	4000	ТВ-380/240/18/13-1,4	РК-02612
8ЕОА3, 601069.0001	22	-	-	МР160М	4000	ТВ-380/240/18-1,4	РК-02612

Технические данные электропривода Кемрос

Комплектность электропривода Кемрос

1. Регулируемый тиристорный преобразователь постоянного напряжения типа "КЕМРОС" для питания обмоток якоря и возбуждения. В нем использован принцип двухзонного регулирования и схемы реверсирования тока якоря.
2. Электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением и с встроенными тахогенератором и вентилятором;
3. трехфазный коммутационный дроссель;
4. трансформатор для питания обмотки возбуждения;
5. коммутационный блок включая блок динамического торможения.

Основные параметры преобразователя Кемрос

• Напряжение питания — 380х3 В (+10%, -15%), 50Гц ±2%
• Выходное управляющее напряжение:
• аналоговое - 0.. ±10В
• цифровое (при наличии ЦАП - цифроаналогового преобразователя) - 12 разрядный код
• Номинальное выпрямленное напряжение якоря двигателя - 400 В
• Диапазон регулирования - 1: 1000
• Режим работы - продолжительный (S1)
• Климатическое исполнение — нормальное
• Степень защиты - IPOO

Основные параметры системы позиционирования шпинделя

• Точность позиционирования шпинделя - ±0,2°
• Разрядность принимаемой информации - 12
• Связь с ЧПУ - стандартный 24В интерфейс

Основные параметры фотоимпульсного преобразователя (фРП)

(Болгарское наименование - фоторастерный преобразователь - фРП)

• Разрешающая способность - 1024 импульса/оборот
• Имеется два выходных импульсных ряда, дефазированные на 90°
• Имеется единичный импульс начала оборота
• Выходные сигналы — стандартный TTL уровень
• Питание - +5 В ±0,25 В

Конструкция преобразователя Кемрос

Конструкция преобразователя Кемрос делится на три основные блока:

1. Силовой блок якоря
2. Силовой блок возбуждения двигателя
3. Блок электронного управления силовыми выпрямителями расположен на пяти платах. Две из них закреплены неподвижно, а другие три раскрываются как тетрадь. Это обеспечивает свободный доступ ко всем узлам и контрольным точкам электронных блоков.

Печатные платы блока электронного управления, входящие в преобразователь

• УТ - Питание и управление тиристорами - 55.04/82.010 (неподвижная)
• ТП - Токовая - 45.16/73.010 (неподвижная)
• ФУ - фазовое управление - 55.05/81.010
• РЛ - Регуляторы - 55.06/80.010
• ОС - ЦАП и позицирование - 55.08/84.010

Питающая и токовая платы закреплены неподвижно, а остальные могут вращаться.

В зависимости от конкретного применения управляющий блок выполняют с платой или без платы "ЦАП" и "Позиционирования шпинделя"

Принцип работы преобразователя Кемрос

Система автоматического регулирования выполнена по двухконтурной схеме с подчиненным регулированием.

Сигнал тока якоря получается от выпрямления сигнала двух токовых трансформаторов.

Регулирование скорости двухзонное (рис. 2). В первой зоне (до номинальной скорости) регулирование осуществляется изменением напряжения на якоре при сохранении постоянного значения тока возбуждения. Момент в этой зоне является постоянной величиной и ее называют зоной регулирования при постоянном моменте.

Во второй зоне регулирования скорости (выше номинальной скорости) напряжение на якоре сохраняется постоянным и равным максимальному, а ток возбуждения уменьшается. В этой зоне значения номинальной и максимальной мощностей остаются постоянными величинами и в ней осуществляется регулирование при постоянной мощности.

2. Блок схема тиристорного преобразователя Кемрос

Регулирование скорости вращения электродвигателя осуществляется посредством двух управляемых токовыпрямителей. Один для якорного напряжения и один для тока возбуждения. Токовыпрямитель для якорного напряжения является реверсивным. Он состоится из двух трехфазных мостовых выпрямительных схем и содержит 12 управляемых вентилей /тиристоров/. Токовыпрямитель возбудительного тока является однофазным мостовым. Он не реверсивен. Это позволяет управление только двумя из вентилей.

Оба выпрямительных моста для якорного напряжения включены параллельно и противонаправлено. Одновременная работа двух выпрямителей недопустима, так как может получится короткое замыкание. Вот почему они управляются по способу, который обеспечивает всегда работу только одного моста. Это достигается посредством паузы из 4мс при переключении управления с одного к другому мосту. Поэтому управление называется раздельным. Блок ориентированного торможения обеспечивает позиционирование вала двигателя точностью 2n/4096.

На блок- схеме показаны:

Блок схема тиристорного преобразователя Кемрос

Блок схема тиристорного преобразователя Кемрос. Смотреть в увеличенном масштабе

• 1 — рампгенератор (генератор пилообразного напряжения) — этот узел подает интенсивность развертывания и торможения. При скачкообразной подаче управляющего напряжения на ввод, его выводное напряжение нарастает линейно до достижения заданной вводной стоимости. Время достижения этой стоимости можно регулировать;
• 2 — дифференцирующая сеть — улучшает динамические характеристики регулирования в скоростном контуре;
• 3 - регулятор скорости (РС) - сравнивает задание с действительной скоростью и вырабатывает управляющее воздействие (напряжение) к регулятору скорости тока;
• 4 - зависимое от скорости токоограничения - ограничивает выводное напряжение на РС, т.е. задания на ток, на уровне, определенном скоростью вращения;
• 5 - блок для ограничения вращающего момента электродвигателя через него ограничивается М6 на две степени командами TLL и TLH. TLH - ограничение вращающего момента уровня 0,5МН мах; TLL-ограничение вращающего момента уровня /0,05..0,25/ МНмах;
• 6 - блок формирования кривой токоограничения;
• 7 - регулятор якорного тока (РТ) - сравнивает задание тока с действительным током и вырабатывает управляющее воздействие к системе для импульсного фазового управления тиристорного выпрямителя для якорного напряжения;
• 8 - блок, который определяет направление вращения. Он разрешает или запрещает работу двух мостов из выпрямителя для якорного напряжения;
• 9 - синхронный выпрямитель - посредством этого блока задается якорный ток (Iо) при нулевой скорости и выпрямляется напряжение с вывода РТ;
• 10 - токоснимающий узел - посредством него и трансформаторов тока 13 можно следить за якорным током электродвигателя. На выводе этого узла получается напряжение пропорциональное току, который подается к РТ. Таким способом осуществляется обратная связь по току.
• 11, 12 - система импульсного фазового управления выпрямителя для якорного напряжения;
• 13 - трансформаторы тока;
• 14 - выпрямитель якорного напряжения;
• 15 - коммутационный дроссель- ограничивает скорость роста якорного тока;
• 16 — трансформатор для питания возбудительной обмотки электродвигателя;
• 17 - выпрямитель тока возбуждения;
• 18 - датчик якорного напряжения;
• 19 - дифференцирующая сеть;
• 20 - регулятор тока возбуждения;
• 21 - система для импульсного фазового управления выпрямителя тока возбуждения;
• 22 - комплекс "Защиты и сигнализации". Он предназначен обеспечить легкое и простое управление и безаварийную работу электропривода;
• 23 - блок "Ориентированное торможение и ЦАП". Обеспечивает возможность торможения двигателя в 4096 положениях и позволяет принятие задания в аналоговом или числовом виде;
• М - электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением;
• TG - тахогенератор,который служит датчиком скорости;
• ФРП - фотоимпульсный преобразователь - датчик положения шпинделя;
• RS - мощный резистор, посредством которого можно следить за током возбуждения.

Электропривод представляет собой систему для автоматического регулирования скорости вращения электродвигателя. Изменение скорости осуществляется посредством изменения якорного напряжения и тока возбуждения.

- В первой зоне регулирования ток возбуждения является постоянным, а изменяется якорное напряжение.

- Во второй зоне Iв управляется посредством Uя, которое достигло своей максимальной стоимости и его изменение - десятки милливольт. Это изменение достаточно чтобы вызвать значительное изменение тока возбуждения, а таким способом и скорости вращения.

Якорное напряжение регулируется двуконтурной схемой с подчиненным регулированием. Основным является контур регулировки скорости, а подчиненным - контур регулировки тока.

Скорость вращения подается от управляющего напряжения - Uy. Величина этого напряжения определяет скорость, а его знак — направление вращения.

Возможна подача скорости в двоичном коде, который преобразуется ЦАП в постоянное напряжение. Отрицательная обратная связь по скорости осуществляется при помощи тахогенератора, который присоединен к валу двигателя.

Якорный ток можно следить при помощи трансформаторов тока (13), включенные в двух из фаз, питающих выпрямитель якорного напряжения. Вторичный ток этих трансформаторов суммируется и преобразовывается в постоянное напряжение от токоснимающего узла (10).

Регулятор скорости (3) сравнивает Uy (заданную скорость) с U_TG (действительной скоростью) и на его выводе получается напряжение, которое подается к регулятору тока (7) посредством токо-ограничивающего узла (4). Это напряжение является заданием якорного тока. Регулятор тока сравнивает заданный с действительным током и на его выводе получается напряжение. Модуль этого напряжения посредством СИФУ (11,12) определяет стоимость якорного напряжения, таким способом чтобы заданная и действительная скорость были равными, независимо от нагрузки.

Блок (8) сравнивает выводные напряжения на PC и РТ и разрешает работу на одном или другом выпрямительном мосту, так чтобы якорное напряжение было с необходой полярностью. Таким образом совершается регулирование скорости в первой зоне. В контуре регулирования тока возбуждения создана отрицательная обратная связь. Это со своей стороны обеспечивает точную (весьма точную) поддержку заданной стоимости на 1в, за которой можно следить посредством мощного резистора, включенного последовательно на возбудительной обмотке. Когда якорное напряжение достигнет своей максимальной стоимости (400V), на выводе датчика (18) получается достаточно высокое отрицательное напряжение, которое посредством диодного ключа прерывает обратную связь. Стоимость тока возбуждения уже зависит от модуля якорного напряжения.

При задавании скорости, которая выше номинальной, Uя нарастает выше 400V, что со своей стороны вызывает уменьшение Iв. Скорость увеличивается и достигает заданную. Якорное напряжение устанавливается на 400V, а ток возбуждения на необходимую стоимость, чтобы поддерживать заданную скорость.

Узел зависимого от скорости токоограничения выполняет свою функцию, ограничивая выводное напряжение на PC, т.е. задание тока.

На рис.2.2. показана зависимость уровня ограничения от скорости вращения.

зависимость уровня ограничения от скорости вращения

Такое ограничение якорного тока необходимо, потому что с увеличением скорости коммутационные возможности аппарата "коллектор- щетки" электродвигателя уменьшаются.

3. Комплекс "Защиты и сигнализации"

Он обеспечивает легкое введение в эксплуатацию, простое управление и безаварийную работу электропривода.

Блоковая схема показана на рис.3.1.

Блок схема защиты и сигнализации Кемрос

Блок схема защиты и сигнализации преобразователя Кемрос. Смотреть в увеличенном масштабе

• ON - вводной сигнал, разрешающей работу электропривода;
• TLL, TLH - вводные сигналы для работы с ограниченным моментом вращения;
• L - логическая схема;
• ОС - защита от превышения максимального тока;
• СР - защита от неправильного присоединения к сети питания;
• FL - защита от отпадения возбуждения;
• TG - защита от прерывания обратной связи по скорости;
• OS - защита от превышения максимальной скорости вращения;
• ЕЕ - защита от большой ошибки в скорости;
• RD - выводной сигнал "Готовность";
• TL - выводной сигнал "Работа с ограниченным моментом вращения";
• SA - выводной сигнал "Достигнутая скорость";
• SD - выводной сигнал "Достижение заданной скорости";
• ZS - выводной сигнал "Нулевая скорость";
• n - выводной аналоговый сигнал, пропорциональный скорости;
• Ik - выводной аналоговый сигнал, пропорциональный якорному току.

n и Ik — это выводы, на которых получается постоянное напряжение Они позволяют посредством вольтметра обхватом 10В следить за скоростью и нагрузкой.

При подаче сигнала ON на выводе логической схемы /см.рис.2.1./ получается сигнал, разрешающий работу регулятора скорости, регулятора тока и системы для импульсного фазового управления (СИФУ). Привод в действие какой-либо защиты вызывает отпадение этого сигнала. Таким образом электропривод предохраняется от аварии.

Узел "ОС" следит за якорным током при величине большей 2.21 ном. Защита начинает действовать.

Узел "СР" следит за наличием всех фаз напряжения питания и за правильной связью электропривода к сети питания.

Узел "FL"следит за током возбуждения. При стоимости 1В меньше минимальной допустимая защита приводится в действие.

Узел "TG"следит за наличием связи с тахогенератором. Защита приводится в действие при прерывании этой связи.

Узел "OS”следит за скоростью вращения. Защита приводится в действие при скорости п- (1,05..1,15) n max.

Узел "ЕЕ" следит за заданной и действительной скоростью. При перегрузке выше допустимой разницы, разница между n зад. и n действ, становится большой и защита приводится в действие. Контакт на реле "RD" закрывается при готовности электропривода к работе.

Реле "TL"закрывает свой контакт, когда принята и выполнена команда для работы с ограниченным моментом вращения.

Контакт реле "SA"закрыт при разнице между заданием и действительной скоростью меньше 15%.

Реле "SD"закрывает свой контакт при достижении скорости, которая заранее задана в диапазоне от n min до 0,75 n max.

Реле "ZS"закрывает свой контакт при скорости от 0,01n max до 0,03 n max. Уровень привода в действие можно выбрать в этом диапазоне.

4. Управляемый выпрямитель якорного напряжения

Этот выпрямитель составлен из двух трехфазных выпрямительных мостов - рис.4.1.

Управляемый выпрямитель якорного напряжения преобразователя Кемрос

Управляемый выпрямитель якорного напряжения преобразователя Кемрос. Смотреть в увеличенном масштабе

Они работают отдельно, при чем переключение управления от одного к другому мосту происходит после паузы 4 ms.Таким образом избегается их одновременная работа, т.е. короткое замыкание между ними.

Трехфазный мост является двуполупериодным выпрямителем линейного напряжения. Поэтому пульсации выходного напряжения имеют частоту 300 Гц. В любом моменте работы этого выпрямителя ток течет между двумя фазами через два вентиля (тиристоры) и грузом. Тиристоры в трехфазном мосту образуют две группы: те, которые имеют общий катод - катодная группа, а те, которые имеют общий анод - анодная группа.

За один период сетевого напряжения /20ms/ каждый тиристор катодной группы последовательно работает с двумя тиристорами анодной группы. Вот почему к каждому тиристору подаются два включающих импульса. На рис.4.2. показана времядиаграмма работы выпрямительного моста. Из нее видно, что когда угол меньше 30°е1 с начала положительного полупериода на фазе R напряжение анод- катод на Т1 является отрицательным. Когда угол меньше 30°е1 с начала отрицательного полупериода напряжение анод-катода на Тб тоже является отрицательным. Это относится и для остальных тиристоров. Поэтому в системе для импульсного фазового управления приняты меры - управляющие импульсы должны подаваться если угол больше 30°е1. Это осуществляется посредством дефазирования синхронизирующего напряжения на 1.8 ms Z33°е1.

Так как тиристоры работают по парам, запирание происходит, когда напряжение на одном из них станет отрицательным.

На рис.4.2. показана работа выпрямительного моста, когда угол включения тиристоров 135°е1. На рис.4.3. угол включения 45°е1.

Работа выпрямительного моста при 135°

Работа выпрямительного моста при 135°. Смотреть в увеличенном масштабе

Работа выпрямительного моста при 45° включения тиристоров

Работа выпрямительного моста при 45° включения тиристоров. Смотреть в увеличенном масштабе

5. Регуляторы

5.1. Общие сведения

Система автоматического регулирования скорости электродвигателей постоянного тока с тиристорными преобразователями для главных приводов типа "КЕМРОС" показана на рис.5.1.

Система автоматического регулирования скорости двигателя Кемрос

Система автоматического регулирования скорости двигателя Кемрос. Смотреть в увеличенном масштабе

1. регулятор скорости
2. регулятор тока
3. токовыпрямитель управляемый со схемой для импульсного, фазового управления
4. электродвигатель
5. регулятор возбуждения

В первой зоне регулирования посредством регулятора возбуждения задается возбудительный ток Iв равный номинальному, а регулирование скорости вращения двигателя осуществляется практически по двухконтурной схеме с подчиненным регулированием. По основному контуру на вход регулятора скорости поступает задание на скорость двигателя пз и по сети для отрицательной обратной связи с тахогенератора - информация о действительной стоимости скорости nд. Выходная реакция регулятора скорости Iв является заданием для регулятора тока. По сети для отрицательной обратной связи, посредством трансформаторов тока получается информация о действительной стоимости тока, протекающего через двигатель 1д и закрывается второй контур регулирования, который со своей стороны является подчиненным первому. Его выходная реакция управляет систему импульсного фазового управления тиристорного выпрямителя для якорного напряжения, которая должна быть такой, чтобы действительная скорость вращения была равна заданной, независимо от нагрузки двигателя.

Во второй зоне регулирования самым большим является влияние регулятора возбуждения, потому что после достижения номинальных оборотов (максимальное якорное напряжение), увеличение скорости достигается посредством тока возбуждения. По контуру отрицательной обратной связи, реализованный посредством дифференциального усилителя якорного напряжения поступает информация о нем /U к1/; его изменения порядка десятка милливольт вызывают значительное уменьшение тока возбужденияг что приводит к увеличению скорости вращения двигателя.

Основные узлы электрической схемы, использованные в I-ой зоне регулирования показаны в блок-схеме на рис.5.2.

Система автоматического регулирования скорости в 1-й зоне

Система автоматического регулирования скорости в 1-й зоне. Смотреть в увеличенном масштабе

• 1 - рамп-генератор - задающий интенсивность развертывания и торможения двигателя, т.е. время для достижения заданной скорости;
• 2 - дифференцирующее звено - улучшает динамические характеристики регулирования в скоростном контуре;
• 3 - регулятор скорости - вырабатывающий задание для тока после сравнивания заданной и действительной скорости;
• 4 - блок для ограничения вращающего момента при сигнале TLH на 50% максим, и при ТLL с возможностью регулирования от 5 до 25% МВмах;
• 5 - токоограничение - ограничивает задание тока на выходе регулятора скорости;
• 6 - узел для формирования коммутационной кривой двигателя, т.е. для реализации зависимого от скорости вращения токоограничения;
• 7 - регулятор тока - сравнивает задание тока с действительным якорным током и воздействует на схему для импульсно-фазового управления, посредством изменения угла включения тиристоров от силового выпрямителя;
• 8 - логический блок - разрешающий работу регуляторов, определяющий направление вращение двигателя и включающий все сигнализации и защиты тиристорного преобразователя;
• 9 - формирователь сигнала для якорного тока, преобразующий информацию от трансформаторов тока о нагрузке двигателя;
• 10 - система для импульсно-фазового управления;
• 11 - узел для определения направления вращения двигателя;
• 12 - трансформаторы тока;
• 13 - управляемый токовыпрямитель для якорного напряжения;
• М - двигатель;
• TG - тахогенератор;

5.2. Рамп-генератор (генератор пилообразного напряжения)

Этот блок используется для задания интенсивности при развертывании и торможении двигателя. При подаче задания к преобразователи скачком рамп-генератор обеспечивает его линейное уменьшение или увеличение до соответствующей стоимости и облегчает работу привода в переходных режимах. Принципиальная электрическая схем блока указана на рис.5.3.

Рамп-генератор

Рамп-генератор. Смотреть в увеличенном масштабе

Операционный усилитель DA76 работает в качестве компаратора, а DA77 - в качестве интегратора. Порог переключения на DA76 зависит от выходного напряжения на DA77. При изменении скачком на Uy компаратор переворачивается и начинается интегрирование, при чем скорость работа выходного напряжения зависит от положения потенциометра RP37. При выравнивании входного напряжения (Uy) и выходного (I66) компаратор колебается около нуля и напряжение вывода на DA77 остается постоянным. 

Время интегрирования можно изменять грубо посредством изменения R445, который на поднятом монтаже, или плавно посредством потенциометра RP37. Купирование рамп-генератора совершается при помощи потенциометра RP26. Релейный контакт ONT шунтирует ввод преобразователя при выключении команды для работы.

5.3. Регулятор скорости (РС)

Регулятор скорости

Регулятор скорости. Смотреть в увеличенном масштабе

Регулятор скорости является пропорционально-интегральным и после получения сигнала о подаче скорости (при разрешенной работе привода), сравнивает его с действительной скоростью и в зависимости от моментной разницы вырабатывается сигнал, который должен послужить заданием регулятору тока. Регулятор выполнен с одним операционным усилителем DA78. Как показано на принципиальной электросхеме рис.5.4. На его инвертирующем вводе суммируются напряжение, полученное на выходе рамп-генератора, как задание скорости /к.т.166/ и часть напряжения тахогенератора, реализующего обратную связь по скорости со знаком, противоположным заданию. На выводе DA78 /к.т.167/ получается моментное задание тока, а именно такое, чтобы заданная скорость соответствовала действительной. 

Коэффициент усиления регулятора настраивается при помощи RP39, при чем посредством ползуна изменяется глубина обратной связи. Резистор R451 запаивается только при первоначальном пуске и ремонте привода. С его включением в обратную связь регулятор уже является пропорциональным коэффициенту усиления и приблизительно равен единице. После развертывания двигателя и сфазирования обратных связей это сопротивление распаивается.

Для улучшения динамики системы в сети отрицательной обратной связи по скорости параллельно резистору R449 включено дифференцирующее звено R450, С218, при помощи которого регулятор скорости получает опережающую информацию при переходных процессах. Таким способом компенсируется инерция двигателя и избегается раскачивание системы при соответствующем коэффициенте усиления. Параллельно конденсатору С220, входящий в обратную связь регулятора включен ключ, составленный из двух MOS транзисторов KF-520-VT116 и VT117 или одного транзистора 2N4393 в зависимости от варианта исполнения. Когда нет разрешения на работу на гейти подается управляющее напряжение + 15V ключ закрыт, конденсатор С320 укороченный, уменьшается коеффициент усиления и избегается насыщение регулятора, потому что он становится пропорциональным. При включении "работы", когда комплекс логики защит подает сигнал исправности (зажигается светодиод VH19 (RD)) и закрыта связь между перьями 1-Х2 и 2-Х2 (зажигается светодиод VH18 (ON) гейтам транзисторов подается -30V для KF 520 или -15V для 2N4393, при чем они запираются, конденсатор С320 включен в обратную связь и регулятор работает в пропорционально-интегральном режиме.

С подбором конденсатора С218 от обратной связи по скорости, сопротивления R452, конденсатора С220 от обратной связи регулятора и изменения коеффициента усиления от RP35 улучшаются динамические характеристики системы преобразователя-двигателя - уменьшается перерегулировка, ликвидируется неравномерность в скорости вращения, повышается устойчивость системы в переходных режимах.

При помощи релейного контакта ONT шунтируется ввод регулятора скорости при выключенной "работе". Когда запаивается мост М58 и распаивается мост М59 сигналы задания получаются посредством рамп-генератора, а когда запаивается М59 и распаивается М58 - непосредствено на вход регулятора. При помощи RP38 нулируется регулятор скорости, а таким способом и привод.

5.4. Регулятор тока (РТ)

Регулятор тока тоже пропорционально-интегральный и реализован по схеме на рис.5.5.

Регулятор тока

Регулятор тока. Смотреть в увеличенном масштабе

Параметры регулятора определяются стоимостями резистора R460 и С222 и в меньшей степени зависят от С221. На одном из его входов (167) поступает задание тока с выхода PC, а на втором (172) сигнал обратной связи тока, который получается после обрабатывания информации от трансформаторов тока.

На его выходе получается сигнал, который зависит от моментной разницы задания на ток и его действительной стоимости, управляющий систему для импульсно-фазового управления и блока для определения направления вращения.

Резистор R459 является технологическим и роль, которую выполняет, та же, как и у резисторов R451 в PC.

Ключ, реализованный с MOS транзисторами VT118 и VT119 действует таким же способом, как и ключ, составленный VT116 и VT117, при чем сигнал для управления (р) получается от схемы, указанной на рис.5.6.

Регулятор тока

Регулятор тока. Смотреть в увеличенном масштабе

Когда на лицо условия для разрешения работы преобразователя транзистор VT109 насыщен (светодиод VH18 зажигается). Транзисторы VT110 и VT111 заперты. Сигнал (р), который подается на гейты MOS транзисторов является отрицательным -30V, когда используются KF20 (мост М56 запаивается, а мост М57 - распаивается) и -15V при 2N/4393 (М56 распаивается, а М57 запаивается) и они заперты, а регуляторы "свободные", т.е. пропорционально-интегральные.

При отпадении сигнала для работы VT109 запирается, a VT110 и VT111 насыщаются. Тогда на гейты транзисторов подается положительное напряжение около +14V/+15V минус падает на включенный диод VD285 и насыщенный транзистор VT111/ и они включаются, при чем укорачиваются конденсаторы в обратных связях регуляторов и они их делают пропорциональными.

С коллектора VT110 получается сигнал РАБ, который управляет логику для переключения групп с тиристорного блока, находящегося на плате фазового управления.

Компаратор для определения направления вращения (рис.5.7.) выравнивает выходные напряжения токового и скоростного регулятора.

Компаратор определения направления вращения

Компаратор определения направления вращения. Смотреть в увеличенном масштабе

Его выходное напряжение имеет две стоимости +14V и -13V, которые получаются при насыщении операционного усилителя DA80 в одном или другом направлении и используются для управления логического блока при определении работающей группы от силового выпрямителя и направления обратной связи по току, которая получается от платы тока (рис.5.8).

Датчик тока

Датчик тока. Смотреть в увеличенном масштабе

Напряжение, полученное на выходах трансформаторов тока ТА18 и ТА19, как информация о токе, протекающего через двигатель, выпрямляется выпрямителем, реализованным VD130..VD136. Транзисторы VTI50 и VT151 управляются компаратором для направления, и при задании положительного напряжения VT151 насыщается, a VT150 закрывается. R494 передается через R492 на 10 - ХТ7 к блоку "регулятора и логики".

При изменении направления, на 6-XT7 получается отрицательное напряжение, VT150 насыщается, VT151 — запирается и R492 подается к массе. Информация о токе передается через R494 и изменяет направление в отношении выхода 10-XT7.

5.5. Узел зависимого от скорости токоограничения

Он обеспечивает ограничение задания тока в зависимости от скорости вращения, т.е. работа в зоне под коммутационной кривой двигателя (рис.5.9), которая ограничивает максимальную стоимость тока, который может коммутироваться через аппарат "коллектор- щетки” электродвигателя постоянного тока.

Коммутационная кривая двигателя

Узел для токоограничения можно рассматривать в двух частях - одна формирующая коммутационная кривая и вторая - реализующая непосредственное токоограничение. В принципиальной эл.схеме первой части /рис.5.10/ при помощи резисторов R403, R404, R407..R409 и диодов VD295, VD297..VD299 реализован делитель с нелинейным коэффициентом усиленияу которым моделируется коммутационная кривая двигателя. Посредством включения резистора R405 к -15V создается порог, от которого диод VD296 должен быть заперт для напряжения ниже 3,8V поданого на аналоговый выход для скорости вращения двигателя /к.т.164/.

Узел токоограничения

Узел токоограничения. Смотреть в увеличенном масштабе

При помощи операционного усилителя DA73 реализован сумматор, на входах которого подаются: -15V через R414; на аноде VD296 сигнал с выхода делителя: + 15V на других двух входах, которые управляются сигналами для ограничения момента. TLH1 принимается коллектором транзистора VT113, который является нормально насыщенным и запирается при подаче сигнала для ограничения момента на 50% (TLH). TLL1 принимается коллектором на VТ114, который управляется сигналом для ограничения момента низкого уровня TLL, а уровень можно регулировать от 5% до 25% при помощи потенциометра RP34. ТЫ принимается коллектором транзистора VT115 (сигнализация TL), который является насыщенным при наличии одного из двух сигналов для ограничения момента (TLL или TLH).

Когда нет сигнала для ограничения момента - TLH1 и TLL1 являются логическими нулями. R411 и R413 привязаны к массе через насыщенные транзисторы VH113 и VH114 и диод VD296 заперт, напряжение на выходе DA73 /к.т.165/ определяется коэффициентом передачи, который определен R416 и R414.

Напряжение задает начальный уровень кривой токоограничения. Резистор R414 на поднятом монтаже и при изменении двигателя через его замену можно изменить напряжение в 165.

Для напряжений, при которых включен VD296 выходное напряжение (165) является алгебраической суммой от напряжения анода и диода и константой, которая подана на другой вход инвертирующего сумматора. Эта сумма уменьшается по нелинейному закону с увеличением напряжения от аналогового выхода скорости.

При подаче сигнала для ограниченного момента TL1 подается на массу через насыщенный транзистор VT115, VD296 запирается и этот вход сумматора не оказывает влияния. Если ограничение на 50% VT113 запирается и напряжение на выходе DA73 определяется:

U165 = - (-15·(R416/R414) + 15·(R416/(R410+R411) = -(-15·10/13 + 15·10/(15+10)) ~ 5,5 В (2)

при ограничении момента на низком уровне

U165 = - (-15·(R416/R414) + 15·(R416/(R412+R413+R234) = ~ 0,3..3,1 В (3)

и в зависимости от настройки RP34 на выходе сумматора напряжение варирует от 0,3 до 3,1V.

Вторая часть узла /рис.5.11/, реализирующая непосредственное токоограничение составлена из двух усилителей - один-дифференциальный, выполненный DA74 и неинвертирующий - DA75

Узел токоограничения

Узел токоограничения. Смотреть в увеличенном масштабе

Дифференцирующий усилитель усиливает разницу между напряжением с выхода PC /к.т.167/ и напряжением на выходе сумматора для формирования кривой токоограничения /к.т.165/, а неинвертирующий усилитель — сумму этих напряжений.

При нулевой скорости напряжение в 165 -11,5V, причем напряжения на выходах DA74 и DA75 соответственно -11,5V. Диоды VD300 и VD301 заперты.

При подаче положительного задания для большой скорости на выходе регулятора скорости устанавливается напряжение около -12 вольт, потому что это напряжение достаточно на выходе DA75 для того, чтобы на выходе DA75 получилось отрицательное напряжение порядка 0,6V, которое со своей стороны приводит к включению диода VD301 и неинвертирующий усилитель DA75включается в сеть активной отрицательной обратной связи регулятора скорости. Эта связь не позволяет роста задания для тока выше уровня определенного напряжением в 165. Каждый рост выходного напряжения на PC свыше допустимого вызывает включение активной отрицательной обратной связи, которая уменьшает уровень на входе регулятора, а отсюда и выходное напряжение. Поданное управляющее напряжение вызывает^ рост скорости вращения двигателя до заданной, при чем с увеличе нием скорости уровень в точке 165 уменьшается и задание тока тоже ограничивается на более низком уровне. При максимальной скорости ограничение на выходе скоростного регулятора самое низкое, задание тока самое маленькое.

Когда ограничивается отрицательный уровень на PC в сеть 00В включается как активный элемент DA75. При ограничении положи тельного уровня задания тока, процессы,развивающиеся там, являются аналогичными, но в этом случае активная отрицательная обратная связь осуществляется DA74 с включением диода VD300.

5.6. Аналоговый выход скорости (SM)

На перо 8 клемморяда Х2 получается напряжение, пропорциональное модулю скорости вращения двигателя. Его уровень изменяется с 0 до 10V в зависимости от моментной скорости, при чем +10V соответствуют максимальной скорости вращения данного двигателя.

Как видно из принципиальной электросхемы (рис.5.12) узел для получения модуля скорости составлен из входного двигателя, буффера (DA69) и точного выпрямителя, реализованного с операционными усилителями DA71, DA72 и резисторами в обратных связях, которые выполнении многослойной интегральной схемой ИСЗ НР16А-10К.

Узел получения модуля скорости

Узел получения модуля скорости. Смотреть в увеличенном масштабе

Активный выход тахогенератора, через который получается информация для обратной связи по скорости включается к перу 7 клемморяда Х2 и посредством делителя, реализованного R438 - R439 и RP38, часть его напряжения подается к регулятору скорости. Посредством RP35 можно изменять плавно, а через R436 грубо. С215 служит для фильтрования сигналов, полученных от тахогенератора.

С DA69 реализуется повторитель, который играет роль буффера. На его вход поступает информация о скорости с входного делителя а с его выхода сигнал подается к блоку логики, плате ЦАПОС и к блоку для получения модуля скорости, который представляет собой прецизный, точный выпрямитель, реализованный двумя операционными усилителями DA71и DA72.Первый из них DA71инвертирует только положительные сигналы, потому что для отрицательных VD293 включается, a VD294 запирается. Второй DA72 работает как сумматор с двумя входами, при чем на первый подается напряжение полученное для обратной связи по скорости, а на второй с выхода DA71.

Для его выхода можно записать:

U164 = - (-U363·(R13/R4-6) - (-U163·(R8-9/R10-11)· R1-3/R7-8)

т.к. все резисторы с интегральной схемы 16А-10к являются одинаковыми мы получаем:

U164 = - (-U363(n)·2R/2R) - (-U(n)·(R/R)· 2R/R =-U(n) +2U(n) (1)

Для положительных стоимостей входного напряжения U(n) (к-т.163) выходным является:

U164 = U(n)

Для отрицательных стоимостей второй член выражения (1) элиминируется, потому что DA71 шунтируется VD293 и выходное напряжение снова:

U164 = U(n)

Таким способом на выходе DA72 получается сигнал, пропорциональный модулю скорости вращения двегателя, который используется логическим блоком. Он выведен и на перо 8 клемморяда Х2, который представляет аналоговый выход скорости. е

5.7. Аналоговый выход тока (LМ)

На этом выходе (перо 10 клемморяда Х2) получается сигнал, пропор циональный силе якорного тока двигателя. Принципиальная эл.схема узла (рис.5.13) включает один инвертирующий усилитель DA83 и точный выпрямитель, реализованный интегральными схемами DA84 и DA85. 

Схема формирования выходного тока

Схема формирования выходного тока. Смотреть в увеличенном масштабе

Напряжение с платы тока (ТП), которое дает информацию о величине якорного тока подается на инвертирующий вход операционного усилителя DA83 (к.т.171). С выхода этого усилителя получается сигнал I, который подается к регулятору тока для обратной связи по току и к точному выпрямителю для получения модуля якорного тока.

Принцип работы точного выпрямителя, реализованного DA84 и DA85 является тот же, как и с аналогового выхода скорости. С изменением резистора R482, который включен в обратную связь сумматора изменяется его коэффициент усиления и изменяется маштаб тока для различных типов преобразователя, так, чтобы при максимальной стоимости тока через двигатель аналогового выхода /LМ/ получалось напряжение 10 вольт.

Фото электропривода Kemros

Фото электропривода Kemros. Смотреть в увеличенном масштабе

Принципиальная схема платы фазовое управление

Принципиальная схема платы фазовое управление. Смотреть в увеличенном масштабе

Принципиальная схема платы Питание и управление тиристорами

Принципиальная схема платы Питание и управление тиристорами. Смотреть в увеличенном масштабе

Принципиальная схема платы Регуляторы

Принципиальная схема платы Регуляторы. Смотреть в увеличенном масштабе

Kemros Электропривод. Видеоролик.

Связанные ссылки. Дополнительная информация