Расчет тиристора

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Электродвигатель с тиристорным управлением

1.1 Функциональная схема тиристорного электродвигателя

2. Бесконтактные аппараты и станции управления

2.1 Тиристорный электродвигатель - особенности и использования

2.2 Применение тиристора

3. Управление электродвигателем с применением бесконтактной (тиристора) аппаратуры

3.1 Бесконтактное управление электродвигателями

4. Охрана труда при работе с электродвигателями

4.1 Правила технической эксплуатации электродвигателей

Заключение

Список использованной литературы

тиристорный электродвигатель бесконтактный аппаратура



Введение

Внедрение в системы управления электродвигателями бесконтактных средств управления является одним из важнейших направлений развития электродвигателей. Особенно важное значение имеют бесконтактные элементы с большим числом срабатываний. Бесконтактные элементы автоматизации выполняются, главным образом, в виде магнитных и полупроводниковых устройств. Приступая к изучению бесконтактных аппаратов, необходимо уяснить, что, несмотря на ряд значительных преимуществ бесконтактных аппаратов перед контактными, последние не потеряли своего значения, так как ряд контактных аппаратов не имеет пока эквивалентных им бесконтактных устройств. Кроме того, во многих промышленных приводах контактная аппаратура, отвечая предъявляемым технологическим требованиям, обходится значительно дешевле бесконтактных устройств. Задача учащегося заключается в том, чтобы изучить устройство, принцип действия и применение наиболее распространенных бесконтактных устройств: индуктивных датчиков, магнитных усилителей, дросселей насыщения, тиристоров.

Объектом разработки и исследования служат элементы и узлы промышленной электроники, получающие в настоящее время наибольшее применение в полупроводниковом электродвигатель постоянного тока: тиристорный выпрямитель, устройство импульсно-фазового управления, цепи защиты тиристоров от перегрузок по току и перенапряжений, нелинейный регулятор и др. составление полной принципиальной схемы тиристорного электродвигателя на основе указанных элементов и узлов знакомит студентов с принципами построения вентильных электродвигателей однако задание ограничивается рассмотрением специальных вопросов, относящихся лишь нереверсивному (одноквадрантному) электродвигателю на основе однокомплектного тиристорного преобразователя. Выбор элементов, расчет статических и энергетических характеристик устройства составляет основное содержание расчетно-пояснительной записки к проекту. При этом часть материала ориентирует на творческое участие в научно-исследовательской работе студентов, проводимой на кафедре. Выполнение трудоемких вычислительных операций предусматривается с помощью ЭВМ



1. Электродвигатель с тиристорным управлением

Как отмечалось, в электродвигателях гидротехнических сооружений стали находить применение полупроводниковые силовые и оперативные элементы и устройства. Так, например, для управления асинхронными двигателями и регулирования их частоты вращения в приводах подъемно-опускных ворот (затворов) и двустворчатых ворот используются тиристерные преобразователи частоты (ТПЧ), тиристорные станции управления и регулирования (ТСУР) и пускорегулирующие бесконтактные устройства (ПРБУ).

Принципиальная схема силовой части электродвигателя с ПРБУ и векторная диаграмма э.д.с. работы системы приведены на (рисунке 31), а и б.

Пускорегулирующее бесконтактное устройство состоит из ревесного бесконтактное устройство состоит из реверсного бесконтактного коммутатора БК, блока динамического торможения БДТ, асинхронного вентельного каскада АВК, сглаживающих реакторов L и блоков управления и защиты (последние на схеме не показаны). Бесконтактный коммутатор состоит из четырех силовых тиристорных блоков, в каждый из которых входят по два встречно-параллельно включенных тиристора. Два блока коммутатора служат для включения двигателя в прямом направлении вращения, а два других - в обратном. Третья фаза двигателя включенна в сеть напрямую (не коммутируется). Блок динамического торможения тиристорный работает совместно с одним плечем тиристорного блока коммутатора, которое обеспечивает однополупериодный выпрямленный ток для динамического торможения. Блок динамического торможения состоит из симметричного тиристора V1, шунтирующего неработающую фазу двигателя, и рабочего тиристора V2, шунтирующего две другие фазы при непроводящем полупериоде работы коммутатора в режиме торможения.

Асинхронно-вентильный каскад включает асинхронный двигатель с фазным ротором М, выпрямитель U, инвертор И, ведомый сетью, и сглаживающий дроссель L. Выпрямитель собран из силовых неуправляемых вентильных блоков по мостовой схеме, но из силовых управляемых (тиристорных) блоков.[1, стр. 28-32]

Принцип действия ПРБУ основан на работе асинхронного вентильного каскада со звеном постоянного тока. Регулирование частоты вращения привода здесь обеспечивается введением добавочного э.д.с. в цепь ротора. Как видно из векторной диаграммы, при работе вентильного каскада введение в цепь выпрямленного тока ротора Ip внешней электродвижущей силы Еи, направленной навстречу току, меняет значение результирующей э.д.с. ротора Ер, а следовательно, тока и угла сдвига между током и э.д.с. Внешняя электродвижущая сила, создаваемая инвертором, направленная навстречу току, и, следовательно, ее вектор сдвинут относительно основной э.д.с. ротора на угол (180 - f). Внешнюю э.д.с. возможно изменить выбором угла опережения открывания тиристоров инвертора, обеспечивая изменение результирующей э.д.с. тока ротора и угла сдвига между ними. Изменение тока ротора вызовет изменение вращающего момента электродвигателя, а при постоянном моменте сопротивления и изменение частоты вращения двигателя [3, стр. 122-132].

При замкнутой системе регулирования в случае отрицательной обратной связи по частоте вращения, управляя углом опережения открывания тиристоров, в такой схеме обеспечивается поддержанием постоянной частоты вращения при изменении момента сопротивления на валу. Механические характеристики в рабочем диапазоне нагрузки при этом оказываются такими же, как и в системе Г-Д. Диапазон регулирования достигает 20:1 и выше. Первый опыт применения ПРБУ в приводах подъемно-опускных ворот (затворов) и двустворчатых ворот показал, что такие системы обладают хорошей регулирующей способностью и высокой надежностью и экономичностью, однако имеют сложную систему управления.



1.1 Функциональная схема тиристорного электродвигателя

Функциональная схема необходима для того, чтобы выяснить, какие функциональные блоки необходимы для реализации системы ЭП. Функциональная схема содержит блоки преобразования силовой энергии, двигатель, измерительные преобразователи, согласующие устройства, функциональные преобразователи, блоки управления, датчики. По функциональной схеме определяют, какие блоки необходимо использовать при составлении структурной схемы ЭП. Функциональная схема позволяет определить, как проходит по схеме силовая энергия (энергия, необходимая для выполнения технологического процесса) и по каким элементам схемы проходит сигнал управления [2, стр. 67-72].

Функциональная схема состоит из задающего устройства ЗУ которое вырабатывает задающий сигнал по скорости. Этот сигнал поступает на усилитель регулятора скорости УС1, он усиливает сигнал. Усилителю УС1 подчинен контур регулирования тока который состоит из: Тр - трансформатора, который понижает напряжение с 0,66 кВ до 230 В, БОСТ - блока обратной связи по току и УС2 - регулятора тока. Выходной сигнал регулятора тока УС2 воздействует на систему импульсно - фазового управления СИФУ. СИФУ предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения, вырабатываемого системой автоматического регулирования, в последовательность прямоугольных управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров. Тиристорный преобразователь ТП работает в режиме управляемого выпрямителя и подводит выпрямленное напряжение к якорю двигателя. Обмотка возбуждения двигателя ОВД запитывается от независимого источника питания ИПОВД. Вращение двигателя Д передаётся на механизм МЕХ. Частота вращения двигателя контролируется датчиком скорости ДС. Датчик скорости вырабатывает ЭДС которая в виде сигнала Uоc по обратной связи поступает на элемент сравнения С1, где происходит сравнение входного сигнала Uвх с сигналом поступающему по обратной связи

Uоc: ДU = Uвх - Uос.

Если есть разность между входным сигналом и сигналом поступающему по обратной связи, то происходит корректировка частоты вращения двигателя.

Рис. 1 - Функциональная схема электропривода

РС- регулятор скорости; РТ- регулятор тока; ДТ- датчик тока; ДС- датчик скорости; М- двигатель постоянного тока; ТП- тиристорный преобразователь.



2. Бесконтактные аппараты и станции управления

Коммутационные контактные аппараты имеют низкую надежность и сдерживают дальнейшее развитие автоматизированных электродвигателей. В современных системах широко применяются бесконтактные силовые и оперативные устройства, не разрывающие электрических цепей, а запирающие и отпирающие их. В качестве элементной базы таких устройств используют управляемые вентили (триоды и тиристоры), магнитные усилители, бесконтактные сельсины, бесконтактные емкостные и индуктивные датчики.

Принцип действия большинства из них основан на изменение включаемого в цепь электрического тока сопротивления, значение которого при опредиленных условиях может изменяться практически от нуля (открытое состояние) до бесконечности (закрытое состояние).

Механизм работы управляемого вентеля в п. 14 на примере тиристора с выходным параметром в виде изменяющегося напряжения, подводимого к двигателю и имеющегося в крайних условиях открытое и закрытое состояние.

Бесконтактные аппараты управления долговечны из - за отсутствия механических контактов, обладают высоким быстродействием, нечуствительны к изменениям характеристик окружающей среды, имеют низки массогабаритные показатели и эксплутационные затраты [5, стр. 92-101]

Бесконтактные устройства являются наиболее совершенными аппаратами для построения функциональной части схем автоматического управления электродвигателями. При разработке создании сложных схем управления электродвигателей, таких как приводы основных механизмов шлюзов и судов технического флота, бесконтактные устройства предусматривают в качестве контактных коммутационных аппаратов, способных выполнять отдельные операции в определенной (логической) последовательности. Поэтому их называют логическими элементами.

Бесконтактные логические элементы, как правило, строятся на транзисторных, диодных и магнитных элементах в виде прямоугольных таблеток с несколькими входами и выходами и схемами, позволяющими реализовать отдельные логические функции.

Выходные сигналы на логические элементы могут подаваться от бесконтактных и контактных датчиков и командо-аппаратов.

Схемы на бесконтактных логических элементах могут осуществлять все электрические блокировки и защиты.

Однако следует учитывать, что схемы на бесконтактных логических элементах, имея высокую стоимость, обеспечивают только один заранее заданный алгоритм управления и их невозможно просто переналадить на други алгоритмы. Поэтому наряду со схемами, выполненными на отдельных логических элементах в автоматизированных электродвигателях, начинают находить применение унифицированные логические системы управления. Примерами таких систем являются унифицированная система управления промышленными механизмами (УМП - 2) и унифицированная бесконтактная логическая система управления механизмами шлюзов (УБЛСУ). Эти системы представляют собой универсальные устройства, предназначенные для решения логических задач при автоматизации электродвигателей. Они выполняют логические операции по заданному алгоритму и позволяют сравнительно простыми средствами менять программы управления.

Для унификации устройств управления двигателями постоянного и переменного тока электромеханической промышленностью разработаны и выпускаются станции управления. Они представляют собой объединенные общей конструкцией комплексные устройства, содержание электрические коммутационные и защитные аппараты, соединенные по требуемой электрической схеме и предназначенные для дистанционного автоматического управления электродвигателями. Станции управления выполняют в виде блоков и панелей управления [2, стр. 128-132]

В блоках аппараты монтируются на раме реечной конструкции или на одной изоляционной плите. Панель управления составляется на общей раме из нескольких блоков.

В станциях по возможности предусматриваются запасные, не неиспользованные в схеме вспомогательные контакты аппаратов, а иногда и целые аппараты для развития схем, блокировок и сигнализации.

Станция управления для сложных систем электродвигателей объединяют в щиты открытого типа в виде панелей или закрытого типа в виде шкафов. Открытые щиты устанавливают в машинных отделениях или помещениях управления, а шкафы - около производственных механизмов.

Различают станции общепромышленного типа и специализированные. К общепромышленным относят станции, имеющие стандартные схемы управления двигателями постоянного тока, осуществляющие их пуск, реверсирование и торможение. Специализированные представляют собой станции управления электродвигателями конкретных механизмов различных отрослей промышленности (металургической, химической, текстильной и др.).

Создание мощных полупроводниковых вентилей и переключателей, применение бесконтактных устройств (магнитных усилителей, сельсинов, вращающихся трансформаторов и др.) явились технической основой коренного улучшения характеристик и широкой автоматизации электродвигателей. Прежде чем приступить к изучению конкретных схем судовых электродвигателей, необходимо в дополнение к рассмотренной электроаппаратуре остановиться на элементах бесконтактных и автоматизированных электродвигателей. Характер действия многих электрических устройств зависит от фазы напряжения питания. Например, если на одну из обмоток однофазного асинхронного электродвигателя подать напряжение сети Uc, то он будет вращаться, предположим, вправо (рис. 1, а). Стоит на эту же обмотку электродвигателя включить напряжение U1 (рис. 1, б) противоположной фазы, и электродвигатель изменит направление вращения.

Устройствами, способными изменять фазу своего выходного напряжения, являются: вращающиеся трансформаторы ТрВ, сельсины, работающие в трансформатором режиме, тахогенераторы переменного тока, дифференциальные магнитные усилители и другие устройства. Рассмотрим некоторые из них. Вращающиеся трансформаторы по конструкции сходны с малогабаритными электродвигателями.

Ротор ТрВ не вращается, его поворачивают вправо или влево от нулевого положения. Наиболее распространены линейные вращающиеся трансформаторы (рис. 2, а). Напряжение питания ~ U подается на обмотку статора О1 и последовательно включенную с ней обмотку ротора О2. Переменный ток этих обмоток создает в трансформаторе пульсирующий поток.

2.1 Тиристорный электродвигатель - особенности и использования

Главными преимуществами электродвигателя являются: бесконтактное и безынерционное управление; малые масса и габарит; возможность регулирования параметров питания электродвигателя. Благодаря этим весьма ценным преимуществам, тиристорный электродвигатель широко используется, а принцип построения схем электродвигателя коренным образом изменяется. На рис. 1, а показана схема прямого пуска асинхронного электродвигателя с помощью тиристорной аппаратуры. Здесь таблеточные тиристоры используются в качестве контактов, причем коммутация осуществляется без какого-либо механического перемещения. Если на управляющие электроды У ничего не подается, то все 6 тиристоров закрыты и переменный ток на электродвигатель не поступает. Достаточно на все электроды управления У подать постоянный ток напряжением 15--20 В, и двигатель начинает работать. В каждой фазе приходится ставить два тиристора, так как фазы пропускают переменный ток. Во время положительного полупериода ток от вывода А через тиристор Т1 поступает на электродвигатель, а затем через тиристор Т4 или Т6 -- на фазу В или С.

В то время тиристор Т2 закрыт, через него ток не может идти, так как относительно положительной мгновенной полярности фазы А в первый полупериод тиристор Т2 включен встречно. Во второй полупериод питания фазы А ток через тиристоры Т3, Т5 поступает на электродвигатель, а затем через тиристор Т2 -- на фазу А.

На рис. 6, а показана схема пуска односкоростного электродвигателя. Практически подобные тиристорные коммутаторы устанавливают на каждую обмотку многоскоростного электродвигателя. Подавая сигнал управления на коммутаторы, можно включать поочередно обмотки разных скоростей.

Если при наличии сети переменного тока нужно получить плавный регулируемый электродвигатель, то рационально применить схему, показанную на рис. 6, б. Здесь в одном плече выпрямительного силового устройства стоят неуправляемые диоды Д1, Д2, ДЗ, а в другом -- тиристоры Tl, Т2, Т3. Если от блока управления БУ нет сигнала управления, то электродвигатель напряжения не получает.

Рисунок-2 Применение тиристоров в схемах электродвигателей

С помощью БУ сигналы управления для тиристоров Tl, Т2, Т3 можно изменять так, что открытие тиристоров будет небольшим или полным. Это основное, ценное свойство тиристоров -- изменять величину выпрямленного направления. Следовательно, в этой схеме электродвигатель может получать различное по величине напряжение постоянного тока, чем и достигается широкое регулирование его частоты вращения.

Наконец, с помощью тиристоров можно получить регулируемый асинхронный электродвигатель по параметру электрической частоты (рис. 6, в). Трехфазный переменный ток выпрямителем Вn преобразуется в постоянный, который подводится на тиристорный преобразователь частоты (инвертор) Т1--Т6. Блок управления БУ так формирует сигналы для открытия каждого тиристора, что на выводы электродвигателя поступает снова трехфазный переменный ток, но уже регулируемой электрической частоты.

Датчики (реле). Датчики уровня, давления, температуры и т. д. широко применяют в схемах автоматики. Их срабатывание приводит к замыканию или размыканию электрических контактов [4, стр. 53-22].

2.2 Применение тиристора

Следует заметить, что применение тиристоров в системе самовозбуждения синхронного генератора позволяет наиболее полно использовать эффективность действия последовательных трансформаторов без применения каких-либо дополнительных элементов, согласующих работу последовательных трансформаторов с действием выпрямительного трансформатора. В случае использования трансформаторов без зазоров в их магнитопроводе, в частности в силовых трансформаторах тока, обычно ( в схемах фазового компаундирования) приходится вводить балластные сопротивления - реакторы.

В настоящее время область применения тиристоров быстро расширяется. Ими заменяют тиратроны и ртутные выпрямители. Их устанавливают на электровозах для питания двигателей постоянного тока при электрификации транспорта на переменном токе. Они служат бесконтактными переключателями в самых различных схемах и устройствах.

В большинстве схем с применением тиристоров тиристор выключают путем приложения обратного напряжения.

Следовательно, аппаратура с применением тиристоров должна быть рассчитана так, чтобы время, отводимое на восстановление управляющих свойств тиристора f0, было больше времени выключения 4ыкл в самом тяжелом режиме по нагрузке и окружающей температуре.

Современные электродвигатели выполняются с применением тиристоров. Высокая экономичность, малые габариты, меньшая масса элементов и другие преимущества определяют прогрессирующее использование тиристорных систем. Следует рассмотреть практическое применение этих систем в электродвигателя.

Опыт эксплуатации показал, что применение тиристоров в качестве коммутирующих элементов устройств снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов весьма эффективно. Это обусловлено практически мгновенным включением их в момент прикосновения электродом к свариваемой детали, что существенно облегчает зажигание дуги и повышает производительность труда сварщика, а также практически неограниченным числом включений, которое они выдерживают.

Ранее было показано, что применение тиристоров в статорных цепях асинхронного двигателя с фазовым управлением ими позволяет на качественно новой основе решать вопросы расширения управляемости и обеспечения необходимых режимов асинхронного двигателя. Так, тиристоры могут выполнить функции бесконтактных безынерционных пускателей, реверсоров, а также регуляторов подводимого к двигателю напряжения, что позволяет формировать переходные - процессы, регулировать скорость вращения в широких пределах, осуществлять режим динамического торможения, реализовать замкнутые системы управления асинхронным электродвигателем с введением обратных связей.

В приведен ряд принципиальных электрических схем с применением тиристоров, предназначенных для фазорегулирования напряжения. Имеются схемы с двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно, с одним тиристором в цепи нагрузки и многие другие.

Ранее проведенные исследования [V.12] свидетельствуют о возможности применения тиристоров типа Т-150 в преобразовательных установках при скорости восстановления прямого напряжения до 1200 - 1500 в/мксек. При этом увеличение критической скорости нарастания прямого напряжения достигается либо шунтированием управляющего электрода тиристора низкоомным резистором, либо введением в его цепь небольшого отрицательного напряжения [5, стр. 88-92]

В тех ТПН, где используется режим динамического торможения применением шунтирующих тиристоров, необходимо по окончании процесса торможения сначала снять отпирающий сигнал с шунтирую - tero тиристора, а затем через 0 01 с подать команду на запирание выпрямляющих тиристоров, работавших в режиме торможения. Это связано с тем, что за счет ЭДС самоиндукции в обмотках АД шунтирую - 1ий тиристор остается открытым и при повторном включении ТПН может произойти междуфазное короткое замыкание.

Преимуществом управляемого разрядника является значительное повышение напряжений переключения за счет применения не лавинных тиристоров любого класса и типа.

Более высокие значения максимального напряжения у генераторов развертки достигаются при применении полупроводниковых тиристоров, рассматриваемых в гл.

Гибридные выключатели постоянного тока за счет повышения их быстродействия, достигаемого применением тиристоров, имеют более чем на порядок меньшее значение защитного показателя / t при отключениях токов КЗ.

Для показанных на рис. 2 е и ж схем источников с применением тиристоров амплитуды гармонических составляющих увеличиваются, в том числе и более высокого порядка.

Через преобразователь проходит вся мощность двигателя, и габариты преобразователя несмотря на применение тиристоров в 1 5 - 2 5 раза больше габаритов двигателя.

В качестве пусковых аппаратов только для механизмов с напряженными режимами работы рационально применение тиристоров, а.

К недостаткам относятся: необходимость искусственной коммутации, что усложняет систему регулирования и требует применения тиристоров в качестве коммутирующих элементов; возможность самовыключения при токе нагрузки, меньшем тока удержания тиристора; наличие времени нарастания тока до значения тока удержания тиристора при индуктивном характере нагрузки.

Применяется электронный регулятор температуры типа ВРТ-3, в схему которого включены и исполнительные механизмы с применением тиристоров.

Серьезной проблемой является также разработка теоретических вопросов и составление методики расчета для систем регулирования асинхронных двигателей с применением тиристоров.

Рассматриваются два варианта преобразователя: с применением ионных вентилей, как показано на рис. 2, либо с применением тиристоров.

Настоящая работа имеет своей целью восполнить в некоторой степени этот пробел и обратить внимание не только на возможности, которые открывает применение тиристоров для управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями, но и на основные особенности работы привода и принципы формирования режимов управления. Из-за ограниченного объема не рассматривается управление статическими характеристиками, в том числе и в замкнутых системах.

Полученные универсальные семейства кривых для токов и напряжений могут быть использованы для построения механических статических характеристик асинхронного двигателя в режиме динамического торможения с применением тиристоров реверсора.

Применявшаяся ранее система электродвигателя постоянного тока с контакторным управлением была вытеснена системой ДГД, которая в свою очередь уступает место системам УРВД, ПМУ, УПВД с применением тиристоров и магнитных усилителей, и, таким образом, все металлорежущие станки являются потребителями переменного тока, так как более мелкие станки имеют приводы с асинхронными двигателями как односкоростными, так и с многоскоростными.

Применявшаяся ранее система электродвигателя постоянного тока с контакторным управлением была вытеснена системой ДГД, которая в свою очередь уступает место системам УРВД, ЛМУ, УПВД с применением тиристоров и магнитных усилителей, и, таким образом, все металлорежущие станки являются потребителями переменного тока, так как более мелкие станки имеют приводы с асинхронными двигателями как односкоростными, так и с многоскоростными.



3. Управление электродвигателем с применением бесконтактной (тиристора) аппаратуры

Принцип бесконтактного управления. Магнитные и транзисторные логические элементы, применяемые для управления электродвигателем. Схемы и принцип их действия, реализация основных логических функций и их конструкция. Узлы схем с применением логических элементов. Методы, схемы и устройства управления тиристорами. Схемы с тиристорами в устройствах управления электродвигателем: регулируемом преобразователе переменного тока в постоянный, в переключателе переменного тока, в преобразователе частоты переменного тока. Схемы управления электродвигателем с магнитными усилителями и дросселями насыщения.

Внедрение в системы управления электродвигателях бесконтактных средств управления является одним из важнейших направлений развития электродвигателей. Особенно важное значение имеют бесконтактные элементы с большим числом срабатываний. Бесконтактные элементы автоматизации выполняются, главным образом, в виде магнитных и полупроводниковых устройств. Приступая к изучению бесконтактных аппаратов, необходимо уяснить, что, несмотря на ряд значительных преимуществ бесконтактных аппаратов перед контактными, последние не потеряли своего значения, так как ряд контактных аппаратов не имеет пока эквивалентных им бесконтактных устройств. Кроме того, во многих промышленных приводах контактная аппаратура, отвечая предъявляемым технологическим требованиям, обходится значительно дешевле бесконтактных устройств. Задача учащегося заключается в том, чтобы изучить устройство, принцип действия и применение наиболее распространенных бесконтактных устройств: индуктивных датчиков, магнитных усилителей, дросселей насыщения, тиристоров.

Изучая индуктивный датчик, необходимо вспомнить зависимость индуктивного сопротивления катушки от сопротивления магнитной цепи, по которой замыкается магнитный поток катушки. Необходимо также вспомнить резонанс токов, на который настраивается цепь для четкой работы датчика.

Магнитные усилители и дроссели насыщения находят применение в приводах постоянного и переменного токов. Для уяснения их принципа действия следует вспомнить зависимость индуктивного сопротивления катушки на стальном сердечнике от магнитной проницаемости стали. Проще всего принцип действия понять на примере работы дросселя насыщения (однотактном МУ), а затем рассмотреть двухтактный МУ, в котором устранены некоторые существенные недостатки, присущие однотактным МУ. Следует обратить внимание на устройства обратной связи внешней и внутренней. В настоящее время широкое применение получили регулируемые приводы с вентильными преобразователями, важнейшим из которых является тиристор - управляемый полупроводниковый вентиль. Тиристоры имеют ряд преимуществ перед другими типами управляемых вентилей. Из предмета «Основы промышленной электроники» необходимо вспомнить устройство и принцип действия тиристора, его вольт-амперные характеристики. Необходимо обратить внимание на основные технические (паспортные) характеристики тиристоров, классы и обозначения. Важное значение для понимания использования тиристоров в управляемых электродвигателях имеют вопросы управления тиристорами. Необходимо изучить принцип импульсно-фазового управления, позволяющий изменять угол регулировании и тем самым изменять момент открывания тиристора. Усвоив принципы управления тиристорами, рассмотрите схемы выпрямления с тиристорами и силовые схемы реверсивных тиристорных электродвигателях, схемы электродвигателей с магнитными усилителями и дросселями насыщения [3, стр. 145-149].



3.1 Бесконтактное управление электродвигателями

Электрические контакты -- ненадежные элементы электрической цепи, гак как возникающая посреди ними электрическая кривизна при размыканиях ступень за ступенью разрушает и ограничивает срок их службы.

Среда, насыщенная водяными парами, едкими газами, тряска к вибрация, которые нередки в производстве, и способствуют преждевременному выходу из строя электромеханических аппаратов. опричь того, в пожароопасных помещениях невозможно устанавливать устройства в обычном исполнении с искрящимися контактами. Следовательно, контактные датчики, путевые и конечные выключатели, которые обязательно нужно склонять из первых рук в производственных помещениях, употреблять нельзя.

Опыт эксплуатации показывает, что преимущественно велико контингент отказов около контактных путевых выключателей, реле времени, промежуточных реле. поэтому в условиях производства перспективны бесконтактные цепи управления, устройство которых требует меньше дополнительных затрат, а и весь бесконтактные схемы электродвигателей. В таких схемах обычно используют тиристорные коммутаторы.

На рисунке 1 показана ряд управления электромагнитным пускателем с применением тиристорного коммутатора.



Рисунок-3 План управления асинхронных электродвигателем с короткозамкнутым ротором с бесконтактной цепью управления

Напряжение бесконтактного конечного выключателя (или другого преобразователя, регулятора температуры, влажности, освещенности) взамен реле подается на правитель электрод тиристора VS1 и гора катушки пускателя КМ оказывается замкнутой.

Если старание на выходе преобразователя исчезнет, например, доска выведется из паза бесконтактного конечного выключателя В, тиристор VS1 закроется и при первом прохождении пульсирующей полуволны напряжения сквозь ничто ток в катушке исчезнет [4, стр. 221-225].

Выключатель SA служит дли наладочных работ и ручного управления, резистор R -- для ограничения тока управления. На схеме показаны и автоматический выключатель QF и блок питании выключателя В, состоящий из трансформатора ТV к выпрямительного моста VS2.

Такая план может драться использована, например, для автоматизации безбашенной водокачки, если управляющую пластинку выключателя В закрепить на беспокойный части датчика давлении.



Рисунок-4 Пример бесконтактного выключателя - конечный выключатель КВД

Если за обычного электромагнитного пускателя применить тиристорный, используя старание на выходе первичных преобразователей для управлении, то получится весь бесконтактная схема.

Рисунок-5 Тиристорный пускатель

Тиристорные пускатели предназначены для дистанционного или же местного управления и защиты от перегрузки и токов короткого замыкания асинхронных короткозамкнутых электродвигателей. По сравнению с магнитными тиристорные пускатели обладают следующими преимуществами:

отсутствием механических коммутирующих контактов, что исключает просвещение электрической дуги при коммутации,

наличием громадный коммутационной способности и большим сроком службы,

высоким быстродействием системы,

плавным пуском электродвигателя,

устойчивостью к механическим воздействиям (удару, вибрации, тряске и т. п.).

Рисунок-6 Принципиальная электрическая план тиристорного пускателя



4. Охрана труда при работе с электродвигателями

Электробезопасность при эксплуатации гидротехнических сооружений.

Помещения на гидротехнических сооружениях по опасности поражения делятся на - помещения с повышенной опасностью, где относительная влажность достигает 75%. к ним относятся помещения контакторных панелей, панели автоматики, центрального пульта управления, распределительных устройств, трансформаторных подстанций, механизмов ворот и затворов;

- помещения особо опасные, где относительная влажность близка к 100%. Это - кабельные тонели, шахты;

- помещения без повышенной опасности

К ним относятся служебные помещения ( комнаты ИТР, охраны ).

Электрооборудование гидротехнических сооружений выбирают водозащищенного или герметичного исполнения.

Корпуса электродвигателей, трансформаторов, пусковых аппаратов, кожухов рубильников заземляются, а неизолированные токоведущие части ограждаются.

Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность при работе в электроустановках, заключаются в оформлении наряда, выдаче допуска к работе, надзоре во время работы и оформлении перерывов в работе.

Работы в электроустановках гидросооружений на токоведущих частях без снятия напряжения допускается производить в аварийных случаях. В остальных случаях работы должны выполняться при полном или частичном снятии напряжения.

Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ с частичным или полным снятием напряжении выполняется в строго оговоренной последовательности.

Выполняют необходимые отключения и вывешивают запрещающие плакаты, а если это необходимо, то устанавливают ограждения.

Затем накладывают переносные заземления - закоротки. Переносные заземления вначале присоединяют к земле , проверяют отсутствие напряжения, а затем накладывают на электроустановку.

Наличие напряжения в электроустановках определяется переносными приборами, указателями напряжения и токоизмерительными клещами.

Большинство работ по обслуживанию и ремонту электроустановок гидросооружений выполняется лицами, имеющими квалификационную группу не ниже 4.

4.1 Правила технической эксплуатации электродвигателей

На электродвигатели и приводимые ими в движение механизмы должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения механизма и двигателя.

На коммутационных аппаратах (выключателях, контакторах, магнитных пускателях и т.п. ), пускорегулирующих устройствах, предохранителях и т.п. должны быть надписи, указывающие, к какому электродвигателю они относятся.

Плавкие вставки предохранителей должны быть калиброванны с указанием на клейме номинального тока вставки. Клеймо ставится заводом

- изготовителем или электротехнической лабораторией. Применять некалиброванные вставки запрещается. Защита всех элементов сети потребителей, а также технологическая блокировка узлов выполняются таким образом, чтобы исключался самозапуск электродвигателей ответственных механизмов.

Коммутационные аппараты следует распологать возможно ближе к электродвигателю в местах, удобных для обслуживания, если по условиям экономичности и расхода кабеля не требуется иное расположение.

Для контроля наличия напряжения на групповых щитках и сборках электродвигателей размещаются вольтметры или сигнальные лампы.

Для обеспечения нормальной работы электродвигателей напряжение на шинах поддерживается в пределах 100 - 105% номинального. При необходимости допускается работа электродвигателя при отклонении напряжения от -5 до +10% номинального.

Электродвигатель немедленно (аварийно) отключается от сети в случаях:

а) несчастный случай ( или угроза его ) с человеком;

б) появление дыма или огня из электродвигателя или его пускорегулирующей аппаратуры;

в) вибрация сверх допустимых норм, угрожающая целостности электродвигателя;

г) поломка приводного механизма;

д) нагрев подшипника сверх допустимой нормы, указанной в инструкции завода - изготовителя;

е) снижение частоты вращения, сопровождающееся быстрым нагревом электродвигателя.

Профилактические испытания и измерения на электродвигателях должны проводится в соответствии с нормами.

Загрязнение воздуха.

Все служебные и бытовые помещения обеспечены системой естественной и принудительной вентиляции. Места затора воздуха располагаются в зоне наименьшего загрязнения.

Уровень шума

Для работы на гидросооружениях уровни шума регламентиуются "Гигиеническими нормами допустимых уровней звукового давления на рабочих местах".



Наименование	Среднегеометрические частоты октавных полос *10 Гц	Уровни звука в дБл
	Уровни звукового давления
	6,3	12,5	25	50	100	200	400	800
При шуме, проникающем извне помещений, находящихся на территории предприятие. Для кабины наблюдений и дистанционного управления.	94	87	82	78	75	73	71	70	80

Освещение. Для открытых территории портов, территории и камер шлюзов транспортных гидросооружений могут быть приняты, в соответствии со СНиП:

Для производственных, общественных, служебных помещений для электродвигателей предприятий речного транспорта в соответствии со СНиП, нормы освещенности могут быть приняты:

Наименование помещения	Разряд по СНиП	Наименьшая освещенность, Лк	Уровень рабочей поверхности
		Люминисцентные лампы	Лампы накаливания
Помещение пульта управления электродв.
- в помещении	Vб	150	100	на полу
- на пульте управления	IVа	300	200	на пульте

Электробезопасность. Для безопасного обслуживания электродвигателя предусмотренно выполнение мероприятий общего характера: ограждение движущихся частей, средства автоматической остановки и отключение оборудования от источников энергии при опасных неисправностях, авариях; блокировочные устройства. Пульт управления снабжен сигнальными световыми устройствами. Организована периодическая проверка знаний персонала и его обучение.



Заключение

Работа в курсовом проекте велась по двум направлениям, выполняемых последовательно:

Произвели анализ и узичили системы автоматического бесконтактного управления электродвигателями с применением тиристора.

В системе регулирование ведется по двум координатам ЭП -- скорости и тока. Замкнутая структура ЭП выполняется по схеме с подчиненным регулированием координат. Регулирование каждой координаты осуществляется собственными регуляторами, которые вместе с соответствующими обратными связями образуют замкнутые контуры. Таким образом, внутренний контур тока подчинен внешнему контуру скорости - основной регулируемой координате.

Расчет и выбор элементов силовой части. Синтез включающий расчет передаточных функций бесконтактного управления электродвигателями с применением тиристора.

Построение и анализ переходных процессов.

Проанализировав систему по переходной характеристике, определили время переходного процесса, перерегулирование и быстродействие бесконтактного управления электродвигателями с применением тиристора.

По полученным результатам можно сказать, что система бесконтактного управления электродвигателями с применением тиристора, спроектирована так, чтобы она имела максимальную точность выполнения возложенной на нее задачи регулирования заданного объекта. Основой является оптимизация закона регулирования, то есть наилучшее построение регулятора (системы управления) бесконтактного управления электродвигателями с применением тиристора для осуществления заданной программы управления.

Но следует учитывать, что отличие оптимальной системы бесконтактного управления электродвигателями с применением тиристора состоит в том, чтобы добиться не просто требуемых показателей, а наилучших показателей, то есть «извлечь» из системы все, что она может дать по определенному виду качества, наиболее важному для этой системы, при соблюдении заданных требований по всем другим ее свойствам.



Список использованной литературы

1 Горбачёв Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320с.

2 Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.И. Основы преобразовательной техники. - М.: Энергия, 1978. - 448с.

3 Полупроводниковые выпрямители/ Под редакцией Ф.И. Ковалёва и Г.П. Мостковой. - М.: Энергия, 1978. - 448с.

4 Чебовский О.Г. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. - М.: Энергия, 1985. - 512с.

5 Управляемый выпрямитель на тиристорах в электроприводе: Методические указания к курсовой работе по электронным, микропроцессорным и преобразовательным устройствам/ Сост. С.Н. Сидоров, А.Н. Иванова. - Ульяновск: УлПИ, 1992. - 60с.

Размещено на Allbest.ru

...