Кемток Электропривод постоянного тока двухкоординатный
Устройство и принцип работы

Сведения о производителе электропривода Кемток

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

Электропривод постоянного тока комплектный Кемток. Назначение область применения

Электроприводы типа Кемток производства НРБ находят широкое применение в приводах высокомоментных двигателей постоянного тока для подач в металлорежущих станках с ЧПУ благодаря высоким статическим и динамическим характеристикам, а также большому количеству типоразмеров (от 1, 5 Нм до 170 Нм).

Наличие тормоза, резольвера и величины передаточного отношения к нему определяются, заказчиком, так же как и количество координат при одном общем силовом трансформаторе.

Основные технические характеристики привода Кемток полностью соответствуют требованиям «Интерэлектро».

Электропривод Кемток представляет собой однокоординатный модуль, выполненный по блочной конструкции, обеспечивающей свободный доступ ко всем элементам и контрольным точкам

В комплект привода Кемток входят:

Комплектность электропривода Кемток

1. Тиристорный двухкоординатный трехпульсный преобразователь Кемток-М - 2 шт; Блоки электроники каждого канала размещены на двух платах: Одна из них зекреплена неподвижно, а другая откидывается.
1. Плата "Управление"
2. Плата "Регуляторы и защиты"
2. Силовой трансформатор общий для обоих координат - 1 шт;
3. Уравнительные дроссели - 2 шт;
4. Блок динамического торможения;
5. Высокомоментные двигатели постоянного тока - 2 шт.

Обозначение и основные параметры электропривода Кемток-М

• Тип - обозначение электропривода, код
• Iном (А) - номинальный выпрямленный ток преобразователя (Режим S1)
• Iмах (А) - максимальный выпрямленный ток преобразователя
• Uв_ном (В) - номинальное напряжение питания
• Двиг - тип электродвигателя постоянного тока
• Дв_ном (Н·м) - номинальный момент вращения двигателя
• Vмах (об/мин) - максимальная скорость вращения электродигателя

Тип	Iном, А	Iмах, А	Uв_ном, В	Двиг	Дв_ном, Н·м	Vмах, об/мин
4МЕВ23, 0000	40	180	3~175	МВН	13, 21	1000
3МЕВ23Н, 0001	32	150	3~540	2МТА/ 2МТА	13, 13	1500
3МЕВ231, 0002	32	160	3~320	2МТА/ 3МТА	13, 21	1500

Технические данные электропривода Кемток-М

Основные параметры преобразователя Кемток

• Напряжение питания — 380х3 В (+10%, -15%), 50Гц ±2%
• Управляющее напряжение:аналоговое - 0.. ±10В
• Диапазон регулирования - 1: 10 000
• Режим работы - продолжительный (S1)
• Климатическое исполнение — нормальное
• Степень защиты - IPOO

Фото электропривода Кемток

Фото электропривода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Фото электропривода Кемток

Фото электропривода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Комплектный двухкоординатный электропривод подачи типа «Кемток»

Электроприводы типа Кемток производства НРБ предназначены для использования в приводах подач токарных станков с ЧПУ.

В комплект привода входят:

• двухкоординатный тиристорный преобразователь типа 4ЕВ23:
• два высокомоментных электродвигателя постоянного тока типа МВН;
• силовой трансформатор, общий для обоих координат;
• уравнительные дроссели;
• блок динамического торможения.

Основные технические характеристики привода полностью соответствуют требованиям «Интерэлектро» к приводам подач металлорежущих станков.

Общий вид преобразователя приведен на рис. 3.1. Он представляет собой двухкоординатный модуль, выполненный по блочной конструкции, обеспечивающей свободный доступ к большинству элементов схемы.

Описание работы преобразователя

Оба преобразователя выполнены по двухконтурной схеме подчиненного регулирования с пропорционально-интегральными регуляторами скорости тока.

Управление преобразователями — согласованное нелинейное на низких частотах вращения и раздельное на высокой частоте вращения. Предусмотрено нелинейное токоограничение в соответствии с коммутационными кривыми двигателей и адаптивное регулирование коэффициента передачи регулятора скорости. СИФУ построено по вертикальному принципу с линейным опорным напряжением и возможностью регулировки начального тока якоря.

Блок электронных защит, общий для обеих координат, обеспечивает удобную и безаварийную эксплуатацию привода.

Блок-схема привода приведена на рис. 3.2.

Блок-схема электропривода Кемток

Блок-схема электропривода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

• PC - регулятор скорости;
• РТ - регулятор тока;
• АР - адаптивный регулятор;
• КЗ - корректирующее звено;
• МТГ - схема выделения модуля напряжения тахогенератора;
• ФП - функциональный преобразователь;
• ПЭ - пороговый элемент;
• БНТО - блок нелинейного токоограничения;
• РУТ - регулятор уравнительного (начального) тока;
• СИФУ - система импульсно-фазового управления;
• ТП - тиристорный преобразователь;
• ТР - силовой трансформатор;
• Я - двигатель;
• ТГ - тахогенератор;
• Sh - шунт;
• L - уравнительные дроссели;
• OL - защита от длительной перегрузки по току;
• ТО - защита от обрыва цепи тахогенератора;
• СР - защита от неправильного подключения;
• RD - готовность;
• ON - сигнал «Работа» (Деблокировка привода);
• БП - блок питания.

Приступим к подробному описанию принципиальной схемы привода.

Силовая схема (рис. 3.3) выполнена по реверсивной трехпульсной противопараллельной схеме выпрямления с уравнительными дросселями.

Силовая схема электропривода Кемток

Силовая схема электропривода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Силовой трансформатор осуществляет согласование напряжения электродвигателя с напряжением питающей сети и является общим для обеих силовых схем выпрямления. Соединения обмоток по схеме «Треугольник— зигзаг» исключает поток вынужденного намагничивания и, как следствие, дает экономию в стали.

Предусмотрены защитные RC-цепочки от коммутационных перенапряжений.

Шунты B1 и В2 используются в качестве датчиков тока якоря в системе подчиненного регулирования.

Силовые контакторы КМ1 и КМ2 включения привода одновременно осуществляют динамическое торможение при аварийном отключении преобразователя.

Регулятор скорости PC

Регулятор скорости PC представляет собой классический ПИ-регулятор и выполнен на операционном усилителе D51 (рис. 3.4).

Схема регулятора скорости, регулятора тока, нелинейного токоограничения

Схема регулятора скорости, регулятора тока, нелинейного токоограничения. Смотреть в увеличенном масштабе

Примечание. Здесь и далее рассматривается принципиальная схема преобразователя для координаты X. Координата Z выполнена аналогично.

Регулятор имеет два входа:

1) X2/1, Х2/2, X2/3 — для подключения задающего сигнала Uзад

В случае запайки перемычек М10 и М11 обеспечивается непосредственное подключение Uзад к регулятору скорости.

При отключенных M10 и М11 и запаянной перемычке М12 осуществляется дифференциальное включение Uзад через ОУ D50.

Естественно, возможно и асимметричное включение задающего напряжения с использованием промежуточного ОУ D50. Схемы подключения приведены в описании электропривода "Мезоматик-К";

2) Х2/5, Х2/4 — для подключения тахогенератора, т. е. сигнала обратной связи по частоте вращения.

Передаточная функция регулятора определяется следующей формулой:

W(p) = -Uвых(р) / Uвх(р) = - Крег (1 + рТос)/РТи

где Крег = (R264 + RP17 + R265)/ (RP17* + R265) - регулируемое потенциометром RP17 слагаемое коэффициента передачи усилителя (RP17*— сопротивление части потенциометра RP17 от движка до нижнего по схеме вывода); То. с = R263 • C152 — постоянная времени цепи обратной связи;============ Ги = R257 • С152 — постоянная времени цепи интегрирования.

Выполнив преобразование передаточной функции, можно выделить нерегулируемую часть коэффициента пропорционального усиления:

W(p) = —Ко • Крег • (1+рТос)/ рТос

где Ко = R263/R257 — постоянная часть коэффициента передачи, не зависящая от положения движка потенциометра RP17.

Настройка переходного процесса по частоте вращения производится путем изменения коэффициента передачи регулятора. Изменение величины постоянных времени Тос и Ти производить не рекомендуется, так как они подобраны на заводе-изготовителе исходя из фактической электромеханической постоянной времени электродвигателя и приведенной нагрузки Тэм и оптимальности переходного процесса.

Резистор R261 является наладочным. Его запайка делает PC пропорциональным, что весьма удобно при первоначальном пуске привода.

Балансировка усилителя осуществляется потенциометром RP16 в цепи питания отрицательной полярности.

Регулирование максимальной частоты вращения электродвигателя осуществляется изменением глубины обратной связи потенциометром RP15. При недостаточности глубины регулировки следует изменить величину резистора R254.

Отличительной особенностью регулятора скорости электропривода «Кемток» является наличие адаптивного регулирования коэффициента передачи в функции частоты вращения (рис. 3.5). Адаптация осуществляется за счет нелинейности характеристик диодов VD151, VD195, VD152 и VD204, включенных встречно-параллельно резистору R264 в цепи регулирования коэффициента передачи PC.

Коэффициента передачи в функции частоты вращения

Коэффициента передачи в функции частоты вращения. Смотреть в увеличенном масштабе

На малой частоте вращения выходное напряжение PC мало, диоды заперты и не влияют на коэффициент пропорционального усиления регулятора, величина которого в среднем положении потенциометра RP17 составляет

К = Ко • Крег = R263/R257 • (R264 + RP17 + R265)/ (RP17* + R265) = 68кОм/ 15кОм • (20кОм + 10кОм + 2, 7кОм)/ (5кОм + 2,7кОм) = 4,53 • 4,25 ≈ 19,24.

При большой частоте вращения, в зависимости от полярности выходного напряжения PC, полностью открывается одна из пар диодов VD151, VD195 или VD152,VD204, шунтируя резистор R264. Принимая сопротивление пары диодов в прямом направлении равным 3 кОм, получим

К ≈ 4,53 • (3+10+2,7)/ (5+2,7) = 4,53 • 2 ≈ 9

На средних частотах вращения происходит плавное изменение величины сопротивления диодных пар и, следовательно, коэффициента передачи.

Введение адаптации позволяет компенсировать нелинейность выходной характеристики тиристорного преобразователя, обеспечивая высокое качество переходных процессов во всей зоне регулирования частоты вращения.

Регулятор тока РТ также выполнен в виде пропорционально-интегрального регулятора на ОУ D52 (рис. 3.4).

Входным сигналом РТ, т. е. заданием на ток, является выходное напряжение регулятора скорости Uрс. Сигнал обратной связи по току двигателя снимается с шунта, включенного в цепи якоря двигателя, и подается на РТ через резистор R267.

В схеме регулятора тока не предусмотрено никаких регулировок, так как в силу комплектности привода его настройка на конкретный электродвигатель производится на заводе-изготовителе.

Постоянная времени цепи обратной связи РТ Тос = R273 • C153 компенсирует электромагнитную постоянную времени якорной цепи.

Запайкой наладочного резистора R271 регулятор можно сделать пропорциональным.

Ключ на полевых транзисторах VT62 и VT63 предназначен для блокировки регулятора.

При необходимости подключением резисторов Р269 или R270 можно задать начальное значение тока якоря при остановленном двигателе, т. е. создать начальный момент, например, удерживающий вертикальные координаты от падения.  

Выходное напряжение РТ является управляющим для системы импульсно-фазового управления.

Блок нелинейного токоограничения БНТО

Блок нелинейного токоограничения БНТО предназначен для ограничения предельно допустимого тока якоря в функции частоты вращения и в соответствии с коммутационной кривой двигателя.

Принцип работы БНТО поясняется блок-схемой рис. 3.6.

Регулятор скорости PC охвачен двумя целями обратной связи, выполненными на ОУ D56 и D57, на входы которых подаются напряжение выхода Uрс и напряжение функционального преобразователя Uфп, выполненного на ОП D55.

Выходное напряжение функционального преобразователя является функцией частоты вращения двигателя, причем форма кривой Uфп = f(n) копирует коммутационную кривую электродвигателя.

Если Upc<Uфп, то выход цепей обратной связи имеет полярность, запирающую диоды VD162 и VD163, и токоограничение не работает.

При Uрс > >Uфп открывается один из диодов — VD162 или VD163 — в зависимости от направления вращения, шунтируя вход регулятора скорости. Вследствие этого уменьшается напряжение на выходе PC, т. е. задание для регулятора тока РТ, и происходит ограничение величины тока до допустимого на данной частоте вращения значения.

Принципиальная схема БНТО приведена на рис. 3.4.

Операционный усилитель D54 предназначен дли выделения модуля напряжения тахогенератора lUтг l. Напряжение на его выходе всегда положительно и пропорционально частоте вращения (рис. 3.7).

Коэффициент передачи схемы выделения модуля одинаков для обеих полярностей напряжения тахогенератора и составляет 0,25.

Дли положительной полярности (диод VD154 закрыт, диод VD155 открыт):

К = R281 / (R280 + R281) = 10кОм / 30кОм + 10кОм) = 0,25

Для отрицательной полярности (диод VD154 открыт, диод VD155 закрыт): К- = R282/ R280 = 7,5 кОм / 30кОм = 0.25

Напряжение модуля | Uтг l подается на вход схемы функционального преобразователя. При нулевой частоте вращения под действием отрицательного напряжения смещения, подаваемого через резистор R284, диоды VD161 и VD157 заперты и напряжение на вход функционального преобразователя не поступает.

Величина Uфп определяется смещением, подаваемым на инвертирующий вход через резистор R289 и равна

Uфп = - (- Uсм • R291/ R289) = 15В • 200кОм/ 270кОм = 11В

В точке А (рис. 3.8) при небольшой частоте вращения открывается диод VD161 и напряжение на выходе начинает определяться следующим уравнением:

Uфп = - (Uсм • R291 /R289 + Uвх. фп • R291/ R288)

где Uвх. фп — входное напряжение функционального преобразователя в точке общих анодов вентилей VD161 и VD157.

Поскольку сопротивление резистора R288 = 30 кОм, то есть значительно меньше, чем сопротивление R289, то выходное напряжение с ростом Uвх. фп резко падает.

Величина Uвх.фп не является пропорциональной напряжению модуля тахогенератора I Uтг I, а определяется коэффициентом передачи адаптивного делителя напряжения, образованного резистором R283 и цепочкой VD157, R285,VD158, R286,VD159, R287 и VD160. По мере роста частоты вращения последовательно открываются диоды VD157... VD160, уменьшая величину напряжения Uвх.фп.

Темп уменьшения выходного напряжения ФП замедляется, что формирует коммутационную кривую Uфп = f(n), показанную на рис. 3.8.

В идеальном случае это кривая постоянной мощности (рис. 3.9), реально — на высокой частоте вращения нужно несколько уменьшить нагрузку, а на низкой ее можно увеличить.

Заштрихованная за током отсечки Тотс зона не используется, так как на практике максимальный ток достигается в худшем случае на 3-м пульсе и при этом двигатель достигает такой частоты вращения, что уже нужно ограничивать ток. Максимальная величина тока отсечки обычно Iотс ≈ (4... 6) Iном.

Способность двигателя выдерживать большие перегрузки — до (10... 12) Iном — говорит лишь об общем качестве двигателей, их защищенности от размагничивания и не может быть реализована на практике.

Работа компараторов D56 и D57 описывается следующими уравнениями и пояснений не требует:

Ud56 = R294/ R292 • (R292/ R293)/ (R293/ R294); Uрс - R295/ R292 • Uфп

Ud57 = R294/ R292 • (R292 + R295)/ (R293 + 294);Uрс - R295/ R292 • Uфп

или подставляя численные значения,

Ud56 = Uрс - Uфп и Ud57 + Uфп,

т. к. все сопротивления резисторов R292... R299 равны 10 кОм.

При работе токоограничения компаратор D58 переходит в состояние положительного насыщения. Если время работы БНТО превысит величину уставки таймера на конденсаторе С179, то вырабатывается сигнал защиты преобразователя от перегрузки.

Резистор R304 образует дополнительную цепь заряда конденсатора С179, чем достигается определенная адаптация работы защиты. По мере снижения частоты вращения, например, при работе на упор, заряд конденсатора осуществляется быстрее.

Канал регуляторов второго преобразователя работает аналогично.

Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для формирования и синхронизации подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры.

СИФУ выполнено по вертикальному принципу и состоит из трех одинаковых каналов для каждой из фаз питания (рис. 3.10). Характерной особенностью структуры построения СИФУ является наличие канала, общего для обоих преобразователей генератора пилообразного напряжения.

Блок-схема СИФУ

Блок-схема СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Диаграмма работы СИФУ приведена на рис. 3.11.

Диаграмма работы СИФУ

Диаграмма работы СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Напряжение синхронизации Uх(Uy,Uz) подается на входы каналов СИФУ с делителей силового напряжения, образованных резисторами R20 и R5, R25 и R6, R30 и R7 соответственно (рис. 3.12). Это напряжение цепочками RP1, С31 задерживается приблизительно на 32 электрических градуса (1,8 мсек) и поступает на инвертирующий вход компаратора D3 и неинвертирующий вход компаратора D4 (рис. 3.12).

Схема компаратора и генератора пилообразного напряжения

Схема компаратора и генератора пилообразного напряжения. Смотреть в увеличенном масштабе

Примечание. Здесь и далее рассматривается только один канал первого преобразователя СИФУ.

За счет подачи на противоположные входы компараторов разнополярных напряжений смещения, регулируемых потенциометром RP7, взаимоинверсные выходные напряжения D3 и D4 перекрывают друг друга. Схема «И», выполненная на диодах VD27 и VD28. формирует короткий отрицательный импульс, который запускает ждущий генератор пилообразного напряжения. выполненный на ОУ D5 и транзисторе VT1. Амплитуда пилообразного напряжения регулируется потенциометром RP2.

Резистор R57 и диод VD30 формируют положительный импульс пилообразного напряжения.

На компараторах D6 и D7 осуществляется сравнение величины пилообразного напряжения с управляющими разнополярными напряжениями, поступающими с ОУ D25 (анодная группа) и D24 (катодная группа). В момент равенства этих напряжений компараторы D6 и D7 переходят из положительного состояния насыщения в отрицательное. Этот перепад дифференцируется конденсаторами С41 и С44, отрицательный импульс на выходе которых открывает транзистор VT2 или VT4 (тот, у которого на втором диодном входе VD32 или VD36 отрицательное напряжение с выхода компаратора D3 или D4).

Транзисторы VT2 и VT4 открывают силовые усилители VT3 или VT5 соответственно, нагрузкой которых являются импульсные трансформаторы управления тиристорами (рис. 3.13). Предусмотрена блокировка импульсов СИФУ от схемы защиты через транзистор VT28.

Схема выходных каскадов СИФУ

Схема выходных каскадов СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

Разделение каналов управления тиристорами анодной и катодной групп осуществляется ОУ D25 и D24 (рис. 3.14), входным сигналом которых является выходное напряжение регулятора тока РТ. На входах ОУ D25 и D24 происходит суммирование напряжения смещения положительной полярности, регулируемого потенциометром RP8, и напряжения Uрт, причем за счет включения диодных цепей VD103,R151 и VD102, R146 обеспечивается различный темп смещения управляющих импульсов и группах тиристоров.

Схема управления каналами СИФУ

Схема управления каналами СИФУ. Смотреть в увеличенном масштабе

При положительном управляющем напряжении Uрт выходные напряжения ОУ D25 и D24, а также компараторов D6 и D7 определяются следующим образом:

Ud25 == — Uрт—UCM; D24 = +0, 5Uрт—Uсм

Ud6 = Ко(— Uгпн +Uрт + UCM);

Ud7 = Ко(— Uгпн +0,5Uрт + UCM);

Аналогично при отрицательном управляющем напряжении — UрТ:

Ud25 = +0, 5UPТ - UCM; UD24= —Uрт— Uсм;

Ud6 = Ко(—UГПН - 0, 5Uрт + Uсм);

Ud7 = Ко(—UГПН + Uрт + Uсм;

Из выражений видно, что смещение управляющих импульсов инверторной группы вправо происходит быстрее, чем обеспечивается уменьшение уравнительных токов и переход от согласованного управлении к раздельному за счет "срыва" генерации управляющих импульсов при I U7рт + Uсм|>| Uгпн |.

Регулируя величину смещения на входах ОУ D25 и D24, можно установить желаемую величину начального тока якоря. Стандартная регулировка предусматривает αнач ~ 130°.

Остальные схемы тракта СИФУ работают аналогично.

Система защит преобразователя

В двухкоординатном приводе «Кемток» предусмотрены следующие виды электронных защит, сигнализации и внешних управляющих сигналов.

Схема защит преобразователя

Схема защит преобразователя. Смотреть в увеличенном масштабе

Защита от обрыва цепи обратной связи по частоте вращения TG (Tachogenerator)

Она включает в себя два автоколебательных мостовых генератора Вина, выполненных на ОУ D53 для первой координаты (рис. 3.14) и на ОУ D60 для второй координаты, включенных через диоды VD153 и VD171 по схеме ИЛИ и управляющих триггером на ОУ D68 (рис. 3. 15). При нормальной работе на выходах генераторов нулевые напряжения, т. к. их входы через конденсаторы С154 и С161 шунтированы на высокой частоте низким омическим сопротивлением тахогенераторов и колебания отсутствуют. Если цепь любого из тахогенераторов оборвана, то возникают колебания (рис. 3. 16), положительная амплитуда которых превышает напряжение смещения на инвертирующем входе триггера на ОУ D68, и он переходит в состояние положительного насыщения. Транзистор VT73 открывается, горит светодиод VH196 (TG), снимается сигнал RD (Ready — готовность), блокируются регуляторы скорости и тока, а также импульсы СИФУ обоих преобразователей. Выключается сигнализация включенного состояния преобразователей ON1 (VH222) и ON2 (VH219).

Диаграмма работы защиты

Диаграмма работы защиты. Смотреть в увеличенном масштабе

Для восстановления работоспособности привода необходимо блокировать и деблокировать привод внешними управляющими сигналами «Работа> (Деблокировка).

Для исключения действия генераторов Вина в условиях сильных помех необходимо отпаять перемычки М14 и М16, запаяв перемычки М15 и М17.

Перемычкой М24 можно исключить действие защиты на сигналы RD и ON при работе сигнализации TG.

Перемычкой М22 при первоначальном пуске устанавливают nмах ~ 100 об/мин.

Защита от превышения максимальной частоты

Защита от превышения максимальной частоты вращения выполнена с использованием триггера и индикации защиты от обрыва цепи тахогенератора, однако включение триггера осуществляется от схем выделения модуля напряжения тахогенератора D54 и D59, управляющих функциональными преобразователями системы нелинейного токоограничения (рис. 3. 4). Выходы ОУ D54 и D59 соответственно через диоды VD156 и VD170 включены по схеме ИЛИ с диодами VD153 и VD171 на выходах генераторов Вина.

Работа защиты аналогична предыдущей.

Защита от длительной перегрузки привода OL (Overload)

Защита от длительной перегрузки привода OL (Overload), общая для обоих преобразователей, выполнена на ОУ D58 (первый привод), D64 (второй привод), схемах задержек С179 и С180 соответственно, триггере D69 и транзисторе VT76 (рис. 3. 4 и 3. 15)

Если токоограничение не работает, т. е. Uрс<Uфп, то на выходе D57 положительное напряжение, а на выходе D56 отрицательное. Входы ОУ D58 шунтированы диодами D164 и D165 (рис. 3.14), однако на выходе ОУ D58 (соответственно другой координаты D64) отрицательное напряжение —12 В. Конденсатор С179 также заряжен до напряжения —12 В.

При работе системы токоограничения ОУ D58 переходит в состояние положительного насыщения, диод VD166 закрывается, и начинается перезаряд конденсатора С179 от положительного напряжения питания через резистор R306 и от напряжения

выходной кривой функционального преобразователя через резистор R304. Если время работы токоограничения превышает допустимую величину, то напряжение на конденсаторе С179 успевает достичь уровня напряжения смещения триггера D69, последний переключается и открывает транзистор VT76 (рис. 3. 17).

Включается светодиод сигнализации перегрузки VH205 (ОL), снимается сигнал готовности, блокируются регуляторы скорости и тока, СИФУ.

Действие защиты можно исключить снятием перемычки М23.

Защита от неправильного чередования или обрыва фаз СР (Connecting Protection)

Защита от неправильного чередования или обрыва фаз СР (Connecting Protection) выполнена на ОУ D70, транзисторах VT77, VT78, VT79 и фильтре С176 (рис. 3.15).

На инвертирующий вход ОУ D70 подается напряжение с диодной схемы ИЛИ (VD1... VD4) выделения управляющего сигнала защиты СР (рис. 3.18).

Схема выделения управляющего сигнала защиты СР

Схема выделения управляющего сигнала защиты СР. Смотреть в увеличенном масштабе

При нормальной работе напряжение в этой точке близко к нулю, т. к. оно определяется четырьмя включенными по логической схеме ИЛИ цепочками, выделяющими напряжение UА+ UВ + UC = 0 в разном сочетании.

На неинвертирующем входе ОУ D70 при нормальной работе отрицательное напряжение с пульсациями пилообразной формы (рис. 3.27). Диод VD206 открыт, VD207 закрыт, на выходе ОУ D70 отрицательное напряжение насыщения. Тогда транзистор VT77 закрыт, конденсатор С176 заряжен, VT78 открыт, VT79 закрыт.

При неправильном чередовании фаз или обрыве любой из них на инвертирующем входе ОУ D70 появляются отрицательные полуволны синусоидального неуравновешенного напряжения UА+ UВ + UС < 0.

Операционный усилитель D70 периодически переходит в положительное состояние насыщения, открывая транзистор VT77. Благодаря наличию конденсатора С176 за время отрицательного насыщения ОУ D70 напряжение на коллекторе VT77 не успевает достичь уровня, достаточного для открытия транзистора VT78. Последний, находясь в закрытом состоянии, открывает транзистор VT79. Срабатывает защита, горит светодиод VH211 (СР), снимается готовность, блокируются регуляторы и СИФУ.

Диаграмма работы защиты показана на рис. 3.19.

Отличительной особенностью защиты является ее самовосстанавливаемость при устранении неисправности.

Диаграмма работы защиты СР

Диаграмма работы защиты СР. Смотреть в увеличенном масштабе

Защита от пропадания пилообразного напряжения

Защита от пропадания пилообразного напряжения выполнена с использованием тракта защиты "СР". Ее работа аналогична и поясняется диаграммой, приведенной на рис. 3.20.

Защита от пропадания напряжения стабилизированного источника питания ±15 В

Защита от пропадания напряжения стабилизированного источника питания ±15 В также выполнена с использованием тракта защиты "СР".

При нормальной работе в общей точке резисторов R386, R387 и анода диода VD209 нулевое напряжение (рис. 3.15).

При исчезновении напряжения +15 В защита срабатывает по цепи отрицательного смешения через резистор R385 иа входе транзистора VT78. Последний закрывается и через диод VD210 открывает транзистор VT79.

При исчезновении напряжения —15 В защита срабатывает по цепи положительного смешения через резистор R386, открывающий через диод VD209 транзистор VT79.

В остальном действие защиты аналогично.

Формирование сигнала Ready (Готовность)

Формирование сигнала Ready (Готовность) осуществляется на транзисторе VT74 (рис. 3.15). При нормальной работе транзистор VT74 открыт под действием положительного напряжения смещения через резистор R364. Включено реле К1, горит светодиод VH200 (RD). Блокировка формирования сигналов «Работа» (ON) через диоды VD188 и VD215 снята.

Диаграмма формирования сигналов ON и RD

Диаграмма формирования сигналов ON и RD. Смотреть в увеличенном масштабе

Сигнал «Готовность» снимается по цепям диодов VD197, VD198 или VD199 при срабатывании любой из электронных защит, т. е. реализуется уравнение

RD = -TG • -OL • -СР.

Формирование сигнала ON (Работа)

Формирование сигнала ON (Работа) рассмотрим на примере канала первого преобразователя.

При снятом внешнем сигнале «Деблокировка 1» (Работа 1) транзистор VT68 закрыт, VT69 открыт, VT70 закрыт, VT71 закрыт, VT72 открыт.

Через резисторы R352 и R353 создана цепь протекания базового тока транзистора VT28 (рис. 3.13), блокирующего систему импульсно-фазового управления.

Потенциал +15 В через открытый транзистор VT72 открывает ключи на полевых транзисторах в цепях обратных связей регуляторов скорости и тока (рис. 3.4) и блокирует их.

Одновременно транзистор VT75, открытый положительным смещением через резистор R368, сбрасывает триггеры D68 (защита TG) и D69 (защита OL), переводя их в состояние отрицательного насыщения.

При включении тумблера "ДЕБЛ. 1" схема переходит в следующее состояние:

• открывается транзистор VT68;
• закрывается транзистор VT75, восстанавливая работоспособность триггеров защит TG и OL;
• проверяется наличие сигнала «Готовность» (открыт транзистор VT74);
• при присутствии сигнала RD (общая точка диодов VD188 и VD215 подключена к нулю) и открытом транзисторе VT68 (анод диода VD187 подключен к нулю) закрывается транзистор VT69;
• заряжается конденсатор С172 и через выдержку времени τ≈ 0,5с открывает транзистор VT70;
• загорается светодиод VH222 (ON1);
• открывается транзистор VT71. Потенциал +24 В закрывает транзистор VT28 в схеме СИФУ, снимая блокировку управляющих импульсов;
• закрывается транзистор VT72. Потенциал —30 В запирает ключи на полевых транзисторах, снимая блокировку регуляторов скорости и тока.

Привод готов к работе.

Диаграмма формирования сигнала ON приведена на рис. 3.21.

Блок питания привода

Блок питания привода (рис. 3.22) включает в себя два однополупериодных трехфазных нестабилизированных выпрямителя на диодах VD114... VDH6 и VD117... VD119. формирующих напряжение ±24 В. Выходные напряжения фильтруются конденсаторами C108 и С112.

Блок питания привода

Блок питания привода. Смотреть в увеличенном масштабе

Стабилизированные источники питания ±15 В реализованы на интегральных стабилизаторах D1 и D2, а также транзисторах VT32 и VT33, VT34. В обоих источниках предусмотрена внутренняя защита от перегрузки и коротких замыканий. Точная подстройка выходных напряжений осуществляется подбором резисторов R183* и R193* соответственно. Стабилитроны VD124 и VD125 осуществляют ограничение выходных напряжении на уровне ±18 В в аварийных ситуациях.

Источник —30 В реализован на удвоителе напряжения С107, VD121, VD120 и С116

Методика наладки электропривода «Кемток» в регулируемом режиме

При вводе привода в эксплуатацию рекомендуется следующая последовательность работ:

1. Провести внешний осмотр обоих преобразователей, всех их блоков и печатных плат, силового трансформатора, дросселей, двигателей. При необходимости устранить видимые повреждения, подтянуть крепежные и разъемные соединения.

2. Выполнить монтаж согласно схеме внешних соединений (рис. 3.23). Выключить автоматы.

Схема подключения привода "Кемток"

Схема подключения привода "Кемток". Смотреть в увеличенном масштабе

Примечание. В дальнейшем рассматривается наладка первого преобразователя. последовательность работы со вторым преобразователем аналогична.

3. Отключить якорные концы двигателей от силового преобразователя.

4. В плате регуляторов запаять наладочные резисторы R261 = 20 кОм (регулятор скорости) и R271 = 51 кОм (регулятор тока), сделав их пропорциональными.

5. Исключить перемычку M14 и запаять М15, т. е. исключить защиту от обрыва цепи тахогенератора.

6. Запаять перемычку М22, установив тем самым порог срабатывания защиты от превышения максимальной частоты вращения на уровне 100 об/мин.

7. Включить общее силовое питание. При этом должен загореться и через 0,5 с погаснуть светодиод СР (VH211), а также загореться светодиод RD (VH200). Если светодиод СР не гаснет, следовательно, в приводе имеется неисправность в цепи питания или формирования пилообразных напряжений. Ее следует устранить.

8. Проверить наличие и правильность фазировки силового питания в соответствии с векторной диаграммой (рис. 3.24).

Векторная диаграмма защиты СР

Векторная диаграмма защиты СР. Смотреть в увеличенном масштабе

При правильном подключении напряжение в общей точке диодов VD1... VD4 (рис. 3.18) равно нулю (Uр = 0)

9. Проверить плату источников питания. Напряжение в контрольной точке 144 должно быть +15В ±0, 1В, в точке 146 —15В ±0, 1В, в точке 147 —30В ±2В.

10. Проверить и настроить систему импульсно-фазового управления СИФУ, для чего:

10.1. Включить питание второго преобразователя. Это связано с тем, что напряжение синхронизации СИФУ, являющееся общим, снимается с резисторных делителей напряжения, питаемых от силовой цепи второго преобразователя (рис. 3.18).  

Амплитуда напряжений синхронизации в контрольных точках 113, 114 и 115 должна быть Uсинх ≈ (4... 6) В.

10.2. Проверить работу и при необходимости настроить фазосдвигающие цепочки на входах компараторов D3 и D4, D10 и D11, D17 и D18. Фазовый сдвиг в контрольных точках 117, 124 и 131 должен быть 33° ±1° или 0,8 мс (рис. 3.25) в сторону отставания.

Настройка осуществляется соответственно потенциометрами RP1, RP3, RP5.

10.3. Потенциометром RP7 установить равенство напряжений смешения в контрольных точках 137 и 138 на входах компараторов.

10.4. Проверить наличие и форму пилообразных напряжений в контрольных точках 118, 125 и 132. При необходимости потенциометрами RP2, RP4 и RP6 выставить амплитуду напряжений равной —9 В ±0,2 В (рис. 3. 26).

10.5. Проверить наличие суммарного сигнала защиты от пропадания пилообразного напряжения. В общей точке анодов диодов VD41, VD66,VD91 наблюдать осциллограмму рис. 3.27.

10.6. Проверить величину напряжения управления СИФУ в контрольных точках 140, 139 (первый преобразователь) и 142, 141 (второй преобразователь) при нулевом задающем напряжении. Напряжение должно быть равно —(6... 6,5) В, что соответствует αнач — 135 эл. градусов.

Регулировка осуществляется потенциометрами RP8 для первого преобразователя и RP9 для второго.

Окончательно начальный угол управления выставляется по форме якорного тока, что рассматривается дальше.

10.7. Проверить функционирование тракта СИФУ в контрольных точках 119... 128 в соответствии с диаграммой работы рис. 3.11.

10.8. Включить тумблер «Деблокировка 2» Через 0,5 с должен загореться светодиод ON2 (VH2I9). При этом деблокируются импульсы СИФУ второго преобразователя.

Проверить наличие управляющих импульсов на коллекторах транзисторов VT7, VT9, VT16, VT18, VT24, VT26, а также на управляющих электродах тиристоров.

Начальная привязка управляющих импульсов к силовому питанию должна соответствовать рис. 3.28.

Начальная фазировка управляющих импульсов

Начальная фазировка управляющих импульсов. Смотреть в увеличенном масштабе

Примечание. Если привод пускается впервые после выполнения сложных ремонтных работ, то рекомендуется потенциометрами RP8 и RP9 передвинуть управляюшие импульсы в зону отрицательных напряжений силового питания. Этим уменьшается вероятность возможных неисправностей при аварийных режимах.

10.9. Выполнить аналогичную проверку для первого преобразователя, включив тумблер «Деблокировка I».

В случае отсутствия управляющих импульсов необходимо проверить осциллограммы сигналов в предыдущих точках тракта и устранить неисправность.

На этом проверку СИФУ можно считать законченной.

11. Проверить функционирование тракта регуляторов скорости и тока, для чего:

11.1. Балансировать регулятор скорости.

11.1.1. Подключить перемычку М11, исключив перемычку М12.

11.1.2. Закоротить конденсаторы С170 (регулятор скорости) и С171 (регулятор тока).

11.1.3. Подать нулевое задающее напряжение, деблокировать привод и потенциометром RP16 установить на выходе PC (контрольная точка 151) нулевое напряжение.

11.1.4. Убедиться в наличии нулевого напряжения на выходе РТ (контрольная точка 152).

1.2. Выставить предварительно необходимый коэффициент усиления регулятора скорости.

1.2.1. На вход привода подать Uзад ~ 50 мВ.

1.2.2. Деблокировать привод и потенциометром RP17 выставить в контрольной точке 151 напряжение, равное 0,625 В, что соответствует коэффициенту усиления Rрс ~ 25.

11.2.3. Зафиксировать величину напряжения на выходе РТ (контрольная точка 152).

11.2.4. Изменить полярность задающего напряжения и проверить величины и знак напряжений в точках 151 и 152. Они должны иметь обратную полярность.

1.3. Проверить функционирование тракта регуляторов при реверсе задающего напряжения:

• а) при закороченных конденсаторах (ПИ- регулятор);
• б) со снятыми перемычками (ПИ-регулятор).

Привод должен быть блокирован. При правильном функционировании наблюдать осциллограммы рис. 3.29.

1.4. При необходимости проверить работу дифференциального усилителя задающего напряжения. Для этого необходимо снять перемычку М11 и установить перемычку M12.

12. Проверить настройку схемы нелинейного токоограничения.

12.1. Подключить к выводам тахогенератора регулятор задатчика напряжения.

12.2. Выполнить замеры в контрольных точках 154 (выделение модуля) и 155 (функциональный преобразователь).

• При Uзад = (0... 3) В в точке 155 должно быть +11В ±0,1В.
• При Uзад = ±10В в точке 155 должно быть +4,2В ±0,2В.
• Промежуточные значения в соответствии с диаграммой рис. 3.30.

При несоответствии осуществляется подстройка кривой токоограничения подбором сопротивлений резисторов R279 и R433 схемы выделения модуля.

13. Запаять вновь настроечные резисторы R261 (PC) и R271 (РТ).

14. Осуществить пробный пуск привода.

14.1. Подключить двигатель.

14.2. Отключить тахогенератор с клеммы Х2/5.

14.3. Установить нулевое задающее напряжение.

14.4. Деблокировать привод.

14.5. Плавно увеличивая задающее напряжение, добиться медленного вращения двигателя.

14.6. Замерить полярность напряжения на отключенном конце тахогенератора. Она должна быть обратной полярности задающего напряжения на резисторном входе R259 регулятора скорости.

14.7. Остановить привод и подключить тахогенератор, при необходимости изменить его полярность.

15. Плавно разогнать двигатель до частоты вращения 100 об/мин (порог срабатывания защиты OS) при обоих направлениях вращения. Убедиться в действии защиты OS.

16. При нулевом задающем напряжении выставить начальный ток якоря.

Iнач ~ 4 А) в соответствии с рис. 3.31. Длительность протекания тока должна быть равна длительности паузы, что соответствует αнач ~ 135 эл. градусов. Регулировка осуществляется потенциометром RP8 схемы СИФУ.

Равенство амплитуд выставляется регулировочными потенциометрами RP2, RP4, RP6 в схемах генераторов пилообразных напряжений СИФУ.

17. Подать небольшое задающее напряжение Uзад ~ 1В и наблюдать трансформацию кривой тока якоря (рис. 3.32).

18. Восстановить действие зашиты от обрыва цепи тахогенератора TG (запаятьперемычки М14 и исключить М15) и проверить ее действие, отключив цепь тахогенератора.

19. Сиять наладочные резисторы R261 и R271.

20. Снять перемычку М22.

21. Плавно разогнать двигатель до максимальной частоты вращения для обоих направлений. При Uзад = 10В потенциометром RP15 выполнить масштабирование частоты вращения (n = 1000 об/мнн).

22. Увеличив частоту вращения, убедиться в действии защиты от превышения максимальной частоты вращения OS при снятой перемычке М22.

23. Настроить переходный процесс по частоте вращения в соответствии с осциллограммами рис. 3.33. Настройка выполняется потенциометром RP17 путем подбора величины коэффициента усиления регулятора скорости. Добиваются кривой с величиной перерегулирования не более 10... 15%.

Осциллограмма тока якоря

Осциллограмма тока якоря. Смотреть в увеличенном масштабе

Постоянные времени цепей обратной связи регуляторов подобраны на заводе-изготовителе для конкретных электродвигателей и типовой инерционной массы нагрузки, и менять их не следует.

При необходимости регулировки надо обратиться к специальной литературе, например [5, 10].

24. Реверсируя двигатель на максимальной частоте вращения, убедиться в правильности работы системы нелинейного токоограничения и при необходимости выполнить дополнительную подстройку (рис. 3.34).

Зависимость Iя = f(t)

Зависимость Iя = f(t). Смотреть в увеличенном масштабе

25. Убедиться в правильности работы токоограничения, проверить действие зашиты от длительной перегрузки по току OL. Это можно сделать, выполнив несколько частых реверсов на максимальной частоте вращения.

26. Проверить действие защиты от обрыва и неправильного чередования фаз "СР", отключив одну из фаз питания преобразователя.

На этом этап ввода первого преобразователя в эксплуатацию закончен.

Наладка второго преобразователя проводится аналогично. Напоминаем, что общие цепи СИФУ и электронных защит уже проверены и налажены.

Естественно, наладка привода может быть выполнена и в другой последовательности и с использованием других приемов.

Схема электрическая привода Кемток

Плата Управление Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток

Плата Управление Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Плата Управление Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток

Плата Управление Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Плата Регуляторы и защиты Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток

Плата Регуляторы и защиты Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Плата Регуляторы и защиты Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток

Плата Регуляторы и защиты Р89-1. Принципиальная схема привода Кемток. Смотреть в увеличенном масштабе

Кемток Электропривод. Видеоролик.

Связанные ссылки. Дополнительная информация