Испытание, проверка и настройка тиристорного преобразователя

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ СПО «АМТ» Краснодарского края

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Испытание, проверка и настройка тиристорного преобразователя»

По дисциплине: «Монтаж, наладка и эксплуатация систем автоматического управления оборудования»

Специальность: 220103 Автоматизация технологических процессов и производств

2014

Содержание

Введение

1. Устройство и принцип работа стенда

1.1 Силовая схема

2. Функциональная схема электропривода ЭПУ - 1

3. Силовая схема электропривода

3.1 Режим выпрямления

3.2 Режим инвертирования

4. СИФУ - якорной цепи ЭПТ, ЭПУ - 1

5. Логическое устройство управления реверсивным преобразователем возбуждения ЭПТ, ЭПУ - 1

5.1 Логические устройства

5.2 Датчик проводимости вентиля и возбуждения

6. СИФУ - преобразователя возбуждения ЭПТ, ЭПУ - 1

7. Система ограничения тока якоря ЭПТ, ЭПУ - 1

8. САР ЭДС и скорость вращения ЭПТ, ЭПУ - 1

8.1 Регулятор ЭДС

8.2 Датчик напряжения якорной цепи

8.3 Регулятор тока возбуждения

8.4 Датчик тока возбуждения

8.5 Регулятор скорости

8.6 Нелинейное звено

8.7 Функциональный преобразователь ЭДС

8.8 Переключатель характеристик

9. Наладка теристорных преобразователей ЭПТ

9.1 Измерительные приборы

9.2 Наладка силовой схемы тиристорного преобразователя ЭПТ

9.3 Наладка СИФУ нереверсивного тиристорного преобразователя

9.4 Наладка СИФУ реверсивного тиристорного преобразователя

9.4.1 Наладка реверсивного преобразователя с совместным управлением

9.4.2 Наладка реверсивного тиристорного преобразователя с отдельным управлением

10. Система защиты сигнала и обменных сигналов ТП, ЭПТ, ЭПУ - 1

10.1 Максимальные токовые защиты и защита от короткого замыкания

10.2 Защита от перегрева двигателя

10.3 Защита от понижения напряжения питающей сети

10.4 Защита от исчезновения напряжения питающей сети силовой сети

10.5 Защита от обрывов цепи тахогенератора

10.6 Защита от перегрева преобразователя

10.7 Защита от превышения максимальной скорости двигателя

10.8 Защита от перенапряжения

10.9 Формирование сигнала скорости «меньше минимальной»

10.10 Формирование сигнала скорости равна заданному

10.11 Формирование сигнала «готовность к работе»

10.12 Формирование сигнала «сброс защиты»

10.13 Блокировка регулятора

10.14 Блокировка управляющих импульсов

10.15 Сигнализация

11. Размещение и монтаж ЭПТ, ЭПУ -1

12. Наладка ЭПТ, ЭПУ - 1

13. Техническое обслуживание ЭПТ, ЭПУ - 1

14. Меры безопасности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Современные технологии привели к существенным изменениям в теории и практике электрического привода. Поэтому эти изменения касаются, прежде всего, средств автоматизации, быстрого расширения областей и объемов применения регулируемого электропривода. Эти системы характеризуются преимущественным использованием принципов подчиненного регулирования, расширением практического применения адаптивного управления, развитием работ по векторным принципам управления электроприводами с двигателями переменного тока, применением аналоговых и цифроаналоговых систем управления на базе интегральных микросхем. Все шире используются ЭВМ, потому при проведении ремонта, проверки и настройки блоков систем управления электроприводом постоянного тока в лабораторных условиях используют временную испытательную схему (в дальнейшем именуемую стендом). Потому цель данного курсового проекта заключается в том, чтобы с учётом конкретных условий произвести комплекс работ по испытанию, проверке и настройке тиристорного преобразователя с целью обеспечения его надежной работы в технологических режимах работы электропривода.

1. Устройство и принцип работа стенда

Стенд представляет собой электромеханическое устройство, служащее для ремонта и наладки унифицированного трехфазного электропривода постоянного тока серии ЭПУ1-1-Д, М. Стенд совместно с тиристорным преобразователем и электродвигателем постоянного тока с независимым возбуждением образуют систему автоматического регулирования частоты вращения и момента электродвигателя постоянного тока. Стенд состоит из силовой схемы и схемы управления.

1.1 Силовая схема

Силовая схема состоит из преобразовательного трансформатора или токоограничивающего реактора, коммутационной аппаратуры, измерительных приборов и электродвигателя постоянного тока. Преобразовательный трансформатор предназначен для изменения переменного напряжения с целью согласования напряжения питающей сети и нагрузки. Кроме того, преобразовательный трансформатор ограничивает скорость нарастания переменного тока тиристоров, а также токи короткого замыкания. Токоограничивающие реакторы устанавливают, когда напряжение сети соответствует требуемому выпрямленному напряжению потребителя, они предназначены для уменьшения скорости нарастания токов тиристоров, ограничения токов короткого замыкания и уменьшения искажений формы питающего напряжения сети, вызванных коммутацией тиристоров. В качестве коммутационной аппаратуры используют автоматические выключатели и электромагнитные пускатели.

Для подачи питающего напряжения на стенд служит автоматический выключатель QF1. QF2 служит для подачи питающего напряжения на якорную цепь, a QF3 на цепь возбуждения электродвигателя постоянного тока. Пускатель КМ1 служит для коммутации якорной цепи, а КМ2 для цепи возбуждения. Автоматические выключатели также служат для зашиты силовой цепи от токов короткого замыкания и токов превышающих допустимые значения. Вольтметры PV1-PV3 контролируют напряжение питающей сети. Амперметры PA1-PA3 контролируют токи питающей сети. Амперметры PA4 и PA5 контролируют токи якорной цепи и цепи возбуждения электродвигателя постоянного тока. В качестве нагрузки тиристорного преобразователя используют электродвигатель постоянного тока.

2. Функциональная схема электропривода ЭПУ - 1

Скорость вращения электродвигателя определяется задающим напряжением U31 и равна Щ1. При реверсе меняется полярность U3, при этом преобразователь возбуждения переводится в инверторный режим, что ведет к интенсивному спаданию тока возбуждения. Момент перехода тока возбуждения через нуль фиксируется датчиком проводимости вентилей (ДПВ), который выдает в логическое устройство (ЛУ) сигнал на включение другой группы реверсивного преобразователя возбуждения, при этом в ЛУ формируется сигнал Uу, подготавливающий преобразователь якоря к работе в инверторном режиме. При изменении направления тока возбуждения ЭДС электродвигателя меняет знак и начинается рекуперативное торможение электродвигателя, а затем разгон в другую сторону.

При подтормаживании напряжение задания снижается до U32<U31, при этом изменяется знак сигнала формирователя момента (ФМ), так как Щ2<Щ1 Ток возбуждения меняет знак и начинается торможение электродвигателя как при реверсе. При Щ2=Щ1 сигнал ФМ принимает первоначальный знак, ток возбуждения Iв принимает прежнее направление, значение скорости. Вращения Щ2 и тока возбуждения Iв соответствует их новому значению, определяемому U32

3. Силовая схема электропривода

Силовая схема якорной цепи электропривода состоит из полностью управляемого выпрямителя, выполненного по трехфазной мостовой схеме. Выпрямитель выполнен на модульных тиристорах VI--VЗ, для повышения надежности включены защитные RС--цепи. К силовой схеме относятся также коммутационный реактор, аппаратуры зашиты, при необходимости в цепь якоря электродвигателя включается дроссель.

В силовой схеме блока управления в зависимости от применяемого электродвигателя допускается использовать модули на ток 63 А, 10-12 класса.

Реверсивный преобразователь возбуждения состоит из двух комплектов одно и полупериодпых выпрямителей с нулевыми тиристорами, включенными встречно-параллельно и работающих по принципу раздельного управления. В него входят сетевые тиристоры V5 и нулевые тиристоры V4, а также защитные RС--цепи. Для гальванической развязки силовой цепи и цепей управления служит преобразователь на транзисторах VТ2чVТ5 и импульсные трансформаторы Преобразователь возбуждения работает в следующих режимах: режиме выпрямления и режиме инвертирования.

3.1 Режим выпрямления

При работе комплекта выпрямителя с тиристорами V5 (1,2) и V4 (1, 2) на управляющий электрод тиристора V5 (1, 2) во время действия положительной полуволны питающею напряжения подаются управляющие импульсы (УИ) и дежурные импульсы начала инвертировании. (ИНИ), сдвинутые в сторону опережения относительно точки окончания положительной полуволны питающего напряжении. На управляющий переход нулевого тиристора V4 (1,2) подается отпирающее напряжение и дежурные импульсы конца инвертирования (ИКИ). Сдвинутые в сторону опережения относительно точки окончания отрицательной полуволны питающего напряжения. При этом выпрямитель работает как обычная однополупериодная схема с нулевым диодом.

3.2 Режим инвертирования

В режиме инвертирования на управляющие переходы тиристоров подаются только импульсы ИНН и ИКИ. Тиристор У5 (1, 2) включается импульсом ИНН в конце положительной рабочей полуволны и остается включенным и на время отрицательной полуволны питающего напряжения за счет ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения, которая и поддерживает ток в обмотке в этом полупериоде, при этом происходит быстрое спадание тока возбуждения и рекуперация энергии обмотки возбуждения в сеть. На время положительной полуволны питающего напряжения включается тиристор V4 (1. 2) импульсом ИКИ; спадание тока возбуждения происходит с постоянной времени обмотки возбуждения. При уменьшении тока возбуждения до нуля с выдержкой времени включаются тиристоры V5 (1, 3) и V4 (1, 3) другой группы.

4. СИФУ - якорной цепи ЭПТ, ЭПУ - 1

Система импульсно-фазового управления якорной цепи (СИФУЯ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения в последовательность управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие электроды тиристоров силовых вентильных комплектов.

Формирователь импульсов (ФИ) состоит из следующих узлов:

фильтра (Ф) К1, К2, С1, двух пороговых элементов (ПЭ) VТ1, VТ2, VТ3, VТ4, формирователя синхронизирующих импульсов (ФСИ) DD1, генератора пилообразного напряжения (ГПН) VТ5, С2, DА1, нуль-органа (НО) DА2, формирователя длительности импульсов (ФДИ) СЗ,VT6. Схема работает следующим образом:

Синхронизирующее фазное напряжение, поступающее от источника синусоидальных напряжений (ПСН) сдвигается по фазе фильтром Ф на угол 30°. С выхода фильтра синусоидальное напряжение поступает на пороговые элементы ПЭ1, ПЭ2, где преобразуется в прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов для соответствующих тиристоров и составляет для каждой фазы примерно 176°, что исключает одновременную выдачу управляющих импульсов в двух противофазных вентилях выпрямительного моста.

На выходе ФСН формируется синхроимпульс (сигнал логической «1»), которым осуществляется через транзистор VТ5 разряд интегрирующей емкости ГПН. С момента исчезновения синхроимпульса напряжение на выходе ГПН начинает линейно нарастать от нуля до 10 В. Момент превышения уровня напряжения ГПН над управляющим напряжением, поступающим с выхода управляющего органа (УО), фиксируется нуль-органом, который изменяет свое состояние с «1» на «О», формируя прямоугольный меандр, который дифференцируется цепочкой СЗ. R15, отрицательный фронт формирует на выходе ФДИ импульс, который в соответствии с сигналами пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2 формирует управляющие импульсы на входах усилителей импульсов (УИ) «а» пли УИ «х» Далее усиленный импульс поступает на вводное устройство силового комплекта.

Усилитель импульсов собран по схеме составного транзистора. нагрузкой которого являются водные устройства. УИ имеет два входа: один для «своего» импульса, другой для «чужого», идущего с другого формирователя импульсов. Это необходимо для получения сдвоенных импульсов, обеспечивающих нормальную работу трехфазной мостовой схемы выпрямления.

Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи и цепи управления. Вводным устройством является импульсный трансформатор. Управляющий орган на микросхеме DA6 служит для согласования выхода канала регулирования с выходами СИФУЯ и для установки угловamin, amax, aнач. Начальный угол регулирования (aнач) устанавливается 120е переменным, резистором R62 при нулевых сигналах па входе УО. Угол amin равный 3 -- 10° устанавливается резистором К73. Угол аmax равный 160° устанавливается переменным резистором R70.

5. Логическое устройство управления реверсивным преобразователем возбуждения ЭПТ, ЭПУ - 1

5.1 Логические устройства

Логическое устройство (ЛУ) содержит два логических элемента И--HE DD4. 1 DD4. 2, на первые входы которых поданы соответственно сигналы Uном и Uном на вторые -- напряжение датчика состояния Uде, а выходы подключены к входам триггера на элементах DD4. 3 DD4. 4 перекрестных связях которого включены элементы задержки R76. R77. С12. С13, VD16, V17. два элемента И--НЕ DD5. 1, DD5. 4, схема совпадения DD5. 2 DD5. 3 DD3. 4

Временные диаграммы работы логического устройства приведены на рис.6 при подаче команды К на реверс тока возбуждения в момент времени t1 на выходе схемы совпадения DD3. 4 под влиянием сигнала С 1логической «1»,

Снимающих сетевых тиристоров импульс УИ, что ведет к спаданию тока возбуждения до нуля и фиксируется датчиком состояния тиристоров возбуждения в момент времени Т2. При этом напряжение на выходе DD5. 4 изменяется с логической «1» на логический «0», что ведет к полному снятию управляющих импульсов с работающей группы. Напряжение на выходе DD5.1, являющееся разрешающим для работы другой группы, происходит с задержкой времени t2-t3 определяемой параметрами C12-R76 или C13 R77.

5.2 Датчик проводимости вентиля и возбуждения

Датчик проводимости вентилей (ДПЗ) предназначен для контроля состояния тиристоров возбуждения и работает по принципу контроля падения напряжения на переходе анод - катод тиристоров. ДПВ имеет два канала на транзисторах VТ6 -- VТ8, входы которых подключены к сетевому тиристору через резистор R22. а к нулевым через резистор R23. При наличии тока хотя бы в одном из тиристоров возбуждения последний шунтирует входы ДПВ, при этом транзисторы VТ6,VТ7 закрыты, а транзистор VТ8 открыт. Транзисторы VТ8 и общий транзистор VТ9 осуществляют логические операцию «И».

При отсутствии тока в цепи возбуждения (тиристоры закрыты) на входы обоих каналов ДПВ поступает напряжения сетевого и нулевого тиристоров, транзисторы VТ8 закрываются, а VТ9 -- открывается по излучающему диоду оптопары VD17 , осуществляющему гальваническую развязку, протекает ток при этом открывается фотодиод оптопары, шунтируя входной транзистор логического устройства, последнее выдает сигнал логической «1», что соответствует закрытому состоянию тиристоров возбуждения.

6. СИФУ - преобразователя возбуждения ЭПТ, ЭПУ - 1

Система импульсно-фазового управления преобразователям возбуждения (СИФУВ) предназначена для формирования управляющих импульсов и распределение их на тиристоры возбуждения в соответствии с сигналами ЛУ.

Поступающее на вход СИФУВ, сдвинутое по фазе цепочкой R 41, R 42,C4, синхронизирующее напряжение, с помощью ключевых элементов DAЗ, DD2.1, в соответствии с сигналами триггера ЛУ, проходит на вход генератора пилообразных напряжений (ГПН), синхронизированного с работающей группой тиристоров через микросхемы DD3.1 DD3.2. При этом на конденсаторе С5 с помощью генератора тока VT 13 происходит формирование пилообразного упорного напряжения. Пилообразное напряжение ГПН через резистор R 18 и сигнал регулятора тока возбуждения через резистор R 47 сравниваются на входе компаратора DА4, выходной импульс которого дифференцируется конденсатором С7 и проходит на один из входов RS- триггера DD5.2 DD6.4 на другой вход которого поступает продифференцированный цепочкой R 51. С6 передний фронт пилообразного напряжения. Сигнал RS -- триггера поступает на транзисторы VТ17, VТ19 выходных каскадов усилителей сетевых тиристоров в соответствии с сигналами заданного направления вращения Uно и Uно.

С помощью дифференцирующих цепей С14, R78 и С15, R79 формируются дежурные импульсы «ИНИ» и «ИКИ», которые с помощью распределителя импульсов DD7.3, DD7.4, DD8.3, DD8.4 суммируются с постоянным напряжением в соответствии с сигналами Uно и Uно. Сформированные распределителем импульсов сигналы подаются на транзисторы VТ18, VТ20, последние управляют работой нулевых тиристоров.

7. Система ограничения тока якоря ЭПТ, ЭПУ - 1

Система ограничения тока якоря обеспечивает ограничение тока якоря в функции скорости вращения путем ограничения выходного напряжения РС. При нулевой частоте вращения напряжение на выходе усилителей DA15. DA16, определяемое величиной напряжения смещения (резистор R 93), запирают диоды VD42, VD 43.

ДвигательR70, R73 формирует начальный участок АВ кривой токоограничения.

По мере возрастания скорости вращения напряжение тахогенератора через делительR77, R 79 поступает на схему выделения модуля DA 14. Входной сигнал DA 14 положительной полярности поступает на инвертирующий вход DA15, уменьшая напряжение на его выходе. При равенстве напряжения на выходе DA 15 (DA 16) напряжению делителя R 70. R73 формируется точка В кривой токоограничения и при дальнейшем возрастании скорости вращения напряжения на выходе DA 15(DA 16) уменьшается, формируя спадающий участок ВС кривой токоограничения. Для постоянного токоограничения движок резистора R79 находится в крайнем нижнем положении (соединен с нулевой шиной), R93 находится в крайнем верхнем положении и величина уставки токоограничения определяется резистором R93.

8. САР ЭДС и скорость вращения ЭПТ, ЭПУ - 1

8.1 Регулятор ЭДС

Регулятор ЭДС выполнен на операционном усилителе DA4 и представляет собой ПИ - регулятор. На вход регулятора ЭДС поступают сигналы задания с резистора R52 и датчика напряжения через резистор R51. При реверсах и подтормаживаниях, выход регулятора ЭДС сигналом Uу через резистор R39 приводится к нулевому уровню (при переходе тока возбуждения через нуль), что улучшает качество переходного процесса. Коррекция переходного процесса производится элементами R 40,С10, С11.

8.2 Датчик напряжения якорной цепи

Датчик напряжения (ДН) предназначен для гальванической развязки силовой цепи и цепи управления и получения сигнала, пропорционального напряжению якоря ДН представляет собой блокинг-генератор, выполненный на трансформаторе TV3 и транзисторе VT1. Резисторы R8-R11 образуют делитель напряжения. Выходное напряжение блокинг--генератора выпрямляется диодом VD11 и подастся на вход регулятора ЭДС.

Диаграмма работ электродвигателей 4ПФ

8.3 Регулятор тока возбуждения

Регулятор тока возбуждения (РТВ) выполнен на операционном усилителе DА6 и представляет собой П--регулятор с коэффициентом, обеспечивающим необходимую статическую точность поддержания тока возбуждения. Резистором R53 устанавливается номинальный ток возбуждения. Диод VD17 срезает напряжение положительной полярности на выходе РТВ.

8.4 Датчик тока возбуждения

Датчик тока возбуждения (ДТВ) представляет собой управляемый током возбуждения мультивибратор, выполненным на импульсном трансформаторе ТV8 и транзисторной сборке DА1. Обмотки трансформатора включены в коллекторные цепи транзисторов, токопровод обмотки возбуждения проходит внутри кольцевого магнитопровода трансформатора. В зависимости от величины тока возбуждения происходит изменение среднего тока, потребляемого мультивибратором. Падение напряжения на резисторе R21 от этого тока используется как информация о токе возбуждения. Напряжение с резистора R21на вход усилителя DА 5, обеспечивающего необходимый коэффициент усиления датчика. Компенсация начального напряжения ДГВ осуществляется с помощью резистора R 41.

8.5 Регулятор скорости

Регулятор скорости выполнен на микросхеме DА 9 и представляет собой ПИ-- регулятор, на входе которого алгебраически суммируются сигнал задания скорости вращения и сигнал тахогенератора. Резистором R69 устанавливается нулевая скорость вращения, максимальная скорость вращения регулируется резисторами R63, R64. Коррекция переходного процесса производится с помощью R66,С15, С16.

8.6 Нелинейное звено

Нелинейное звено предназначено для компенсации нелинейной выходной характеристики преобразователя якорной цепи и выполнено на микросхеме DА10, в обратную связь которой введены резистор R76 и последовательно - параллельно включенные диоды VD28 ч VD 33 увеличивающие коэффициент обратной связи на малых сигналах.

8.7 Функциональный преобразователь ЭДС

Функциональный преобразователь ЭДС выполнен на микросхеме DА1, предназначен совместно с нелинейным звеном для компенсация нелинейной характеристики преобразователя якорной цепи.

Резистором R 16 устанавливается начало работы микросхемы DА1, соответствующее достижению номинальной скорости вращения двигателя и пробою стабилитрона VD6.

8.8 Переключатель характеристик

Переключатель характеристик выполнен на микросхеме DА5 и транзисторе VТ15. В зависимости от сигнала логического устройства и полярности сигнала регулятора скорости открывается нижний или верхний переход VТ15, при этом сигнал подастся на инвертирующий или неинветртирующий вход DА5, на выходе которой образуется однополярный сигнал для работы управляющего органа.

9. Наладка теристорных преобразователей ЭПТ

Наладка заключается в проведении комплекса работ по испытанию, проверке и настройке тиристорного преобразователя с целью обеспечения его надежной работы в технологических режимах работы электропривода.

В полном объеме наладочные работы, рекомендованные заводской инструкцией, следует выполнять только в том случае, если в процессе проверки системы управления на функционирования выявляются большие отклонения выходных параметров и характеристик системы управления.

Наладка преобразователя включает проверку силовой части схемы, настройку системы управления и зашиты.

9.1 Измерительные приборы

Для обеспечения качественного выполнения наладочных работ используют электроизмерительные приборы, класс точности которых должен быть 0,5-1. Желательно применять электронные осциллографы с калиброванной длительности развертки или калибрационными метками, допускающие синхронизацию от сети и внешнего источника, имеющие вход внешнего модулятора яркости луча (например, типов С1-49, С1-68 и др.). Удобны в работе также двулучевые осциллографы (например, С1-64 и др.). Кроме того, для наладки тиристорных преобразователей могут применяться фазорегуляторы типов ВАФ-85,ФУ-2 или другие приспособления для фразировки и проверки асимметрии управляющих импульсов. При измерении сопротивления изоляции применяют мегомметры напряжением 1000В.

Для контроля за работой электропривода применяются следующие приборы:

1) универсальный осциллограф типа С1--68 И22. 044. 053ТУ;

2) амперметры магнитоэлектрической системы типа М2015ТУ 25-04-3109-78 или другие не ниже 1 класса точности:

3) вольтметры магнитоэлектрической системы на 150, 200, 500В типа М2017 ТУ-25-04-3109-78 или другие не ниже 1 класса точности;

4) вольтметр универсальный типа В7-26ЯЫ2.728.027 ТУ;

5) фазоуказатель типа И517М. ТУ11 ОПП.533.547-61;

6) шунты типа РИ75 ГОСТ 8042-78 или им подобные.

Допускается использовать другие измерительные приборы с техническими данными, близкими к перечисленных:

9.2 Наладка силовой схемы тиристорного преобразователя ЭПТ

Наладка силовой схемы преобразователя выполняется в следующей последовательности:

а) производится тщательный визуальный осмотр силовых цепей с точки зрения правильности ошиновки, комплектности электрооборудования и его соответствия принципиальным схемам, а также отсутствия механических повреждений и посторонних предметов;

б) проверяется наличие заземления;

в) проверяется целостность защитных RC-цепей;

г) измеряется мегомметром сопротивление изоляции токоведущих цепей по отношению к корпусу и между цепями, электрически не связанными друг с другом. Сопротивление изоляции должно составлять не менее 5 Мом.

При измерении управляющие электроды тиристоров должны быть надежно соединены с анодным и катодным выводами с помощью временных перемычек; диоды и конденсаторы должны быть закорочены. Места установки перемычек фиксируются в рабочей тетради;

д.) снимаются временные перемычки, установленные при испытаниях.

9.3 Наладка СИФУ нереверсивного тиристорного преобразователя

Наладка СИФУ выполняется в следующей последовательности:

а) производится тщательный осмотр блоков системы управления на отсутствии механических повреждений, исправность потенциометров, наличие сигнальных ламп, а также на комплектность и правильность установки печатных плат и отсутствии видимых замыканий и разрывов печатного монтажа;

б) проверяется напряжения источников питания на соответствие средних значений и амплитуды пульсаций техническим данным, приведенным в инструкции завода изготовителя. Превышения допустимого уровня пульсаций может привести к существенному ухудшению работы СИФУ.

Амплитуда пульсаций измеряется с помощью электронного осциллографа в режиме измерения переменной составляющей. Наличие повышенных пульсаций напряжения свидетельствует о неисправности или плохом качестве элементов фильтра источников питания.

в) проверяется правильность чередования фаз собственных нужд с помощью фазоуказателя ФУ-2 или осциллографом, в последнем случае развертка осциллографа должна синхронизироваться с изменяемым напряжением;

г) производится проверка узла синхронизации и фильтров. Проверяется с помощью электронного осциллографа соответствии фазировки выходных напряжений синхронизирующего и преобразовательного трансформаторов; в случае сдвига фаз, вызванного различными группами соединений преобразовательного трансформатора и трансформатора собственных нужд, последний устраняется с помощью перемычек в синхронизирующем трансформаторе. Проверяется асимметрия фаз выходных напряжений узла синхронизации, вызванная влиянием фильтров входящих в ее состав. При необходимости должна производиться подстройка фильтров с целью уменьшения фазовой асимметрии выходных напряжений синхронизирующего трансформатора. Настройка пассивного фильтра осуществляется регулировкой резистора R1, R2, причем резистор R1 в большей степени влияет на фазовый сдвиг, а резистор R2 на амплитуду выходного напряжения. При настройке обеспечивается требуемый фазовый сдвиги амплитуда выходного напряжения, указанные в заводской инструкции. Особенностью схемы такого фильтра является взаимное влияние органов настройки амплитуды и фазы выходного напряжения; поэтому при настройке сначала устанавливается требуемый фазовый сдвиг, а затем амплитуда; после этого регулируемые параметры вновь поочередно подстраиваются до получения требуемых значений;

д) проверяется форма и правильность чередования опорных напряжений; проверка осуществляется электронным осциллографом при его синхронизации от сети; особое внимание следует обратить на линейность «пилы» в рабочем диапазоне;

е) проверяется наличие и параметры управляющих импульсов на управляющих электродах тиристоров; проверка производится электронным осциллографом на контрольных гнездах силового блока, параметры импульсов должны соответствовать в приведенном в инструкции завода- изготовителя. При значительных отклонениях амплитуды импульсов производится проверка параметров импульсов на первичных обмотках импульсных трансформаторов; идентичность амплитуды импульсов всех каналов управления характеризует нормальную работу формирователей импульсов; отклонение управляющих импульсов на управляющих электродах могут быть вызваны различием сопротивлений переходов катод-управляющий электрод тиристоров, а также неисправностью цепей размагничивания импульсных трансформаторов. Одновременно контролируется положение импульсов относительно линейного и фазного напряжения собственных нужд преобразователя; для трехфазной мостовой схемы управляющие импульсы по соседним каналам должны быть сдвинуты относительно друг друга на 60 градусов.

ж) проверяется правильность и чередование и фазировка управляющих импульсов; при совпадении групп преобразовательного трансформатора и трансформатора собственных нужд проверка производится по напряжению собственных нужд, при несовпадении групп - по анодному напряжению или его отсутствии по выходному напряжению синхронизирующего трансформатора. При анодном напряжении выше 500 В фазировка производят по напряжению собственных нужд или выходному напряжению синхронизирующего трансформатора. Фазировка выполняется обычно с помощью осциллографа, синхронизированного с сетью, или фазорегулятора. Фазировка управляющих импульсов наиболее часто выполняется по линейному напряжению. Ниже приведена последовательность наладочных операций при фазировке по анодному напряжению:

производится калибровка развертки осциллографа синусоидальным напряжением. Для этого на вход осциллографа подается линейное анодное напряжение, например Uас, подключая фазу А на вход Y, а фазу С на зажим «корпус» осциллографа, выбирая удобный масштаб (число градусов на 1 см развертки), при этом положительная полуволна синусоиды Uас должна занимать почти весь экран. При искажении формы кривой напряжения фильтровать его нельзя, так как при этом появится сдвиг по фазе, определяемый фильтром, и фазировка будет не правильной. Подача анодного напряжения на осциллограф должна производиться в соответствии правилами техники безопасности через специальный измерительный трансформатор с известным фазовым сдвигом между напряжениями первичной и вторичной обмоток, которые должны учитываться при измерении; Корпус осциллографа заземляется; проверяется значение начального угла регулирования о (при Uу = 0) по отношению к синусоиды анодного напряжения Uас для вентиля 1



На экране осциллографа отмечается точка перехода напряжения Uас через нуль в положительную область; на вход осциллографа подаются управляющие импульсы вентиля 1 непосредственно с управляющего электрода; импульсы должны располагаться под положительной полуволной синусоиды Uас; производится замер ао; угол между замеченной на экране точкой и передним фронтом первого из сдвоенных импульсов управления будет начальным углом для данного тиристора; для нереверсивного преобразователя он должен составлять 120 градусов;

поочередно подаются на вход осциллографа управляющие импульсы остальных вентилей в строгой последовательности их работы (1,2,3,4,5,6); импульсы должны следовать друг за другом со сдвигом 60 градусов;

з) проверяется асимметрия управляющих импульсов, которая может быть обусловлена неправильной настройкой и дрейфом характеристик элементов СИФУ; асимметрия импульсов суммой двух составляющих;

= * + **

где - асимметрия управляющих импульсов; * - составляющая асимметрии управляющих импульсов, обусловленная несимметрией моментов формирования опорных напряжений; ** - составляющая асимметрии управляющих импульсов, вызванная различной амплитудой опорных напряжений эта составляющая характеризуется различным наклоном «пил». Идеальная настройка предполагает равенство нулю обеих составляющих асимметрии импульсов. На практике, однако, это достичь не удается из-за погрешностей измерения. Составляющая асимметрии х* может быть определена при угле регулирования = 0. Устранение асимметрии достигается настройкой опорных напряжений в такой последовательности. В начале на вход осциллографа подают поочередно опорные напряжения всех каналов СИФУ и регулировкой фильтров устраняют составляющую асимметрии *. Устранять указанную составляющую можно и другим способом, при котором на вход осциллографа подают поочередно импульсы всех каналов с углом регулирования, а = 0. Для этого снимают ограничения минимального угла регулирования и с помощью внешнего источника, подключенного на вход СИФУ, устанавливают угол а = 0. При * = 0 импульсы последующих каналов должны следовать через 60 градусов. После устранения * настраивают амплитуду опорных напряжений («наклон пил») с целью устранения составляющей **. Для этого с помощью внешнего источника питания устанавливают максимальный угол аmax. Подавая на вход осциллографа импульсы, и регулируя наклон «пил», обеспечивают чередование импульсов по каналам через 60 градусов.

и) устанавливают предельные углы регулирования аmin и аmax. Угол аmin ограничивает напряжение в преобразователя в выпрямительном режиме. В нереверсивном преобразователе необходимость его ограничения вызвана различными причинами:

при пилообразной форме опорного напряжения и работе преобразователя в составе замкнутой САР коэффициент усиления преобразователя при малых значениях а существенно уменьшается, что приводит к ухудшению динамических свойств замкнутой САР;

при синусоидальной форме опорного напряжения наблюдается нечеткая работа узлов сравнения СИФУ при малых значениях а. В первом случае min устанавливают 15 - 20 градусов, во втором 8 - 10 градусов.

Угол аmax или вmin (в - угол опережения инвертора в = 180 - в) ограничивает напряжение преобразователя в инверторном режиме и обеспечивает режим безаварийного инвертирования.

При нереверсивном преобразователе инверторный режим возможен в электроприводе с реверсом потока возбуждения или при работе преобразователя на нагрузку с большой индуктивностью (например, обмотка возбуждения электрической машины). В случае если «опрокидывание» инвертора не приводит к возникновению аварийных токов, а влияет только на процесс спадания тока нагрузки; значение вmin принимается в пределах 10 -15 градусов. При работе на якорь двигателя без реверса потока возбуждения инверторный режим на нереверсивном преобразователе практически отсутствует, значение вmin не имеет существенного значения и может приниматься 30 - 60 градусов.

Измерение и установка предельных углов регулирования производится в следующем порядке:

на вход осциллографа подается линейное напряжение Uас, и производится калибровка осциллографа;

на вход осциллографа подается импульс первого канала; при Uу = 0 измеряется начальный угол путем отчета фазы переднего фронта управляющего импульса от отмеченной на осциллографе точки прохождения синусоиды через нуль;

на вход СИФУ подается максимальное напряжение Uу с полярностью, соответствующей выпрямленному режиму; изменением ограничения устанавливается фаза управляющего импульса в соответствии с принятым значением min;

л) снимается фазовая характеристика сифу

а= f(Uу),

где Uу - сигнал на входе входного устройства.

Измерения углов регулирования производится непосредственно на управляющих электродах тиристоров, измерительные приборы или осциллограф подключаются к контрольным гнездам на силовых блоках. Характеристика снимается на одном из каналов СИФУ, на пример в первом, при условии, что в остальных каналах импульсы СИФУ симметричны.

9.4 Наладка СИФУ реверсивного тиристорного преобразователя

Изменения направления (реверс) выпрямленного тока в цепи нагрузки тиристорного преобразователя может осуществляться одной вентильной группой силовых тиристоров с контактным переключением полярности в цепи нагрузки или двумя вентильными группами.

Последний вид реверсивного тиристорного преобразователя получил название двухкомплектного и нашел наиболее широкое применение в промышленности.

Каждый комплект представляет собой нереверсивный преобразователь, который обеспечивает одно из направлений тока нагрузки и носит название вентильной группы.

Вентильные группы условно называются «вперед» и «назад». Наибольшее распространение получили два вида силовых схем; перекрестная и встречно - параллельная. Обе схемы состоят из двух схем выпрямления, подключаемых к общей нагрузке. В перекрестной схеме питание осуществляется от двух трансформаторов или от двух отдельных вентильных обмоток трех обмоточного трансформатора. Питание мостов во встречно - параллельной схеме осуществляется от одного комплекта вентильных обмоток трансформатора. Cуществует два способа управления вентильными группами реверсивного преобразователя: совместное и раздельное.

9.4.1 Наладка реверсивных тиристорных преобразователей с совместным управлением

При совместном управлении импульсы подаются на обе вентильные группы одновременно; При этом одна из них работает в выпрямительном, а другая - в инверторном режиме. Вследствие разности мгновенных значений выпрямленных ЭДС возникает уравнительный ток в направлении проводимости тиристоров. Этот ток протекает только через вентильные группы, минуя нагрузку. Вентильная группа, работающая в инверторном режиме, является как бы источником противоп. - ЭДС, ограничивающей уравнительный ток. В перекрестной схеме имеется один контур уравнительного тока, что выгодно отличает эту схему от встречно - параллельной, имеющей два таких контура. Сопротивление уравнительного контура очень незначительно, поэтому без принятие специальных мер уравнительный ток может достичь недопустимых значений. Ограничивают уравнительный ток включением в уравнительный контур индуктивностей - уравнительных дросселей (реакторов).

Уравнительные реакторы ограничивают ток только в прерывистом или гранично-непрерывном режиме. Характер уравнительного тока зависит как от значений, так и от соотношения ЭДС выпрямителя Ев и инвертора Еи т.е. от значения и соотношения углов регулирования вентильных групп; последнее определяет согласование характеристик вентильных групп.

При постоянстве соотношения углов регулирования угол проводимости

уравнительного тока имеет максимальное значение; в перекрестной схеме, когда один из углов регулирования вентильных групп равен 90 градусов, во встречно-параллельной схеме, когда один из углов регулирования равен 60 градусов.

По мере отклонения углов регулирования от указанных значений угол проводимости уравнительного тока уменьшается, т.е. ток становится более прерывистым. Для указанных максимальных значений уравнительный ток может иметь прерывистый, граничный непрерывный характер в зависимости от согласования характеристик вентильных групп.

Непрерывному уравнительному току соответствует:

Ев > Еи

Или

ав + ан = 2ао < 180 гр. (ао < 90 гр.),

где ао, ан углы регулирования групп «вперед» и «назад» соответственно. Непрерывный ток практически не ограничивается индуктивностью уравнительного контура, поэтому любой дрейф характеристик СИФУ приводит к резкому нарастанию уравнительного тока вплоть до аварийного. Работа в режиме непрерывного уравнительного тока может быть обеспеченна только с помощью регуляторов уравнительного тока.

Прерывистому уравнительному току соответствует:

Ев < Еи

Или

ав + ан = 2ао > 180гр. (ао > 90гр.)

Внешние характеристики реверсивного преобразователя с совместным управлением при различных значениях угла о. 1 - ао = 90 гр.; 2 - 90 гр. < о < 120гр.; 3 - о = 120гр.

Значение уравнительного тока зависит от индуктивности уравнительного контура, а также степени превышения углом о значения 90 градусов.

При о = 120 градусов, уравнительный ток имеет максимальное значение.

Граничному уравнительному току соответствует:

Ев = Еи

Или

ав + ан = 2ао = 180гр. (при ао = 90гр.)

Соотношение углов регулирования вентильных групп, обеспечивающий тот или иной характер уравнительного тока, должно сохраняться во всем диапазоне изменения углов регулирования. Для этого необходимо учитывать вынужденное ограничение напряжения в инверторном режиме и ограничивать напряжение в выпрямительном режиме в зависимости от угла вmin, аmin > вmin.

Уравнительный ток имеет максимальное значение, при токе нагрузки равном нулю; по мере увеличения тока нагрузки уравнительный ток уменьшается.

Согласование характеристик вентильных групп определяет вид внешних характеристик реверсивного преобразователя с совместным управлением. При ао = 90гр. характеристика линейна (кривая 1); по мере увеличения ао

характеристика становится нелинейной (кривая 2); нелинейность проявляется наибольшей степени при ао = 120 рг. (кривая 3).

Линейность внешних характеристик реверсивного преобразователя и уравнительный ток связаны общим условием - согласование характеристик вентильных групп.

При ао = 90гр. согласование называется линейным, а уравнительный ток имеет максимальное значение, которое может быть ограничено уравнительным реактором. Однако практически указанный режим реализовать не удается, так как незначительные отклонения углов регулирования, вызванные асимметрией управляющих импульсов или дрейфом характеристик СИФУ и нарушающие заданное соотношения углов, могут вызвать появление непрерывного уравнительного тока.

При ао > 90гр. внешние характеристики становятся нелинейными, а уравнительный ток уменьшается. Такой способ получил название нелинейного согласования.

В реверсивных преобразователях с совместным управлением дополнительно применяется защита от аварийных токов в уравнительном контуре. При соотношении углов вентильных групп

ав +ан < 180гр. (ао < 90гр.)

уравнительный ток становится непрерывным и ограничительные дроссели уже не могут его ограничивать; это приводит к быстрому нарастанию уравнительного тока до аварийного. При возникновении аварийного тока в уравнительном контуре осуществляется отключение быстродействующего автоматического выключателя от сигнала чувствительного элемента - реле РДШ или герконного реле. Так как через автоматический выключатель протекает так же ток нагрузки каждой вентильной группы, то настройка защиты уравнительного контура осуществляется одновременно с настройкой защиты от максимального тока в цепи нагрузки.

При наладке реверсивного преобразователя с совместным управлением выполняются следующие операции:

а) Производится наладка каждой вентильной группы по методике, изложенной в пункте 2.2. Особое внимание обращается на идентичность фазовых характеристик вентильных групп, которая предполагает равенство начальных и предельных углов регулирования, а также коэффициентов усиления по напряжению каждой из вентильных групп; кроме того, производится проверка и тщательная настройка симметрии управляющих импульсов;

б) Производятся выбор и установка начального угла ао вентильных групп.

При выборе ао в первую очередь учитывают требования, предъявляемые к динамике электропривода. В настоящее время реверсивные преобразователи с совместным управлением применяют, как правило, только в электроприводах с высокими требованиями к динамике. Для обеспечения этих требований следует добиться линейности внешних характеристик, чему соответствует угол ао = 90 градусов.

Однако как показано выше реализовать это практически не возможно, поэтому при выборе ао принимается компромиссное решение, обеспечивающее нелинейность характеристик в такой минимальной степени, какую допускают процессы в уравнительном контуре. При наладке выбор оптимального значения ао производится в следующем порядке. Предварительно в обеих СИФУ устанавливают угол ао = 120 градусов и отключается нагрузка преобразователя, замкнутым остается только контур уравнительного тока.

Подается анодное напряжение и с помощью осциллографа контролируется значение и форма напряжения на одном из уравнительных реакторов (осциллограф подключают через разделительный трансформатор). Дальнейший ход операций зависит от силовой схемы преобразователя.

В перекрестной схеме входы СИФУ отключаются от внешнего источника сигнала. Напряжение на уравнительном реакторе должно быть равно нулю. Постепенно уменьшается начальной угол в обеих группах. Контроль начального угла производится по показаниям предварительно отградуированных стрелочных приборов, установленных в СИФУ.

Особое внимание обращается на равенство «пиков» напряжения и углов проводимости уравнительного тока, которые свидетельствует о наличии асимметрии управляющих импульсов. Если различие углов y превышает 3 градуса, следует проверить асимметрию и подстроить опорные напряжения в СИФУ каждой вентильной группы. После этого уменьшением начального угла (при соблюдении их равенства) устанавливается угол проводимости уравнительного тока 50 градусов; При подаче сигнала управления на вход преобразователя и плавном регулировании этого сигнала контролируется уравнительное напряжение, которое должно уменьшится по мере увеличении входного сигнала. Не допускается появления граничного уравнительного тока, о чем свидетельствует отсутствие интервалов нулевого значения напряжения. Правильность выбора угла о проверяется при работе реверсивного преобразователя в составе автоматической системы регулирования при работе электропривода на холостом ходу в пуско-тормозных режимах. Проверка заключается в контроле уравнительного тока во всем диапазоне изменения напряжения.

Если при плавном изменения сигнала задания или установившемся режиме уравнительный ток существенно не возрастает, то установку угла ао следует считать допустимой с точки зрения процессов в уравнительном контуре. В противном случае причиной увеличения уравнительного тока является дрейф характеристик СИФУ или асимметрия управляющих импульсов, что свидетельствует о необходимости увеличения угла ао.

Всплески динамического уравнительного тока не могут быть уменьшены увеличением угла а, так как определяется значением,da/dt которое зависит от быстродействия системы регулирования.

Окончательная настройка угла а производится после оценки динамических показателей электропривода в технологическом режиме работы.

Во встречно- параллельной схеме настройка начального угла в целом аналогична рассмотренной выше с той лишь разницей, что контроль уравнительного напряжения производится при угле одной из групп, соответствующим максимальному уравнительному току и равном . Для этого на вход СИФУ подается сигнал внешнего источника. Точная настройка на максимум уравнительного напряжения производиться визуально;

в) производиться выбор и установка предельных углов регулирования и.

Угол обеспечивает надежную работу преобразователя, исключающую возможность «опрокидывания» инвертора, а также максимальное напряжение преобразователя в инверторном режиме. Оптимальное значение зависит от тока нагрузки. Рекомендуется значение определять как

,

где - относительное снижение напряжения сети, %; - номинальное напряжение полной мощности преобразовательного трансформатора на первичной стороне, кВ А; Sк-мощность к.з. сети в месте подключения преобразователей, кВ А.

Значение для тиристоров общего применения принимается 1.5 - 2.5 градусов; значение зависит от качества настройки и дрейфа характеристик элементов СИФУ и практически принимается равным 3 - 4 градуса. Относительное снижение напряжения сети допускается в пределах 15%, однако, при расчете эту величину следует, принимают равной 20-25% с целью коммуникационных искажений напряжения сети. Значение тока принимается равным максимальному рабочему току нагрузки.

Угол выбирается по выражению, , которое не допускает превышения уравнительным током принятого значения в крайних точках диапазона регулирования выпрямленного напряжения.

9.4.2 Наладка реверсивных тиристорных преобразователей с раздельным управлением

При раздельном управлении вентильные группы работают поочередно, раздельно. Раздельная работа осуществляется подачей управляющих импульсов только на вентильную группу, обеспечивающее заданное направление тока; с другой вентильной группы импульсы в это время сняты (заблокированы). Процесс реверса тока при раздельном управлении происходит следующим образом: изменением напряжения работающей вентильной группы ток нагрузки уменьшается до нуля, управляющие импульсы снимаются с работающей группы и после искусственной паузы подаются на другую группу. Так при раздельном управлении в любой момент времени работает одна из вентильных групп, возможность протекания уравнительного тока исключается. Подача управляющих импульсов на вентильные группы может производиться двумя способами. При первом способе, так же как и при совместном управлении используются две СИФУ индивидуально для каждой вентильной группы. При необходимости реверса тока нагрузки блокируются импульсы СИФУ работающей группы, после чего деблокируются управляющие импульсы другой группы. При втором способе применяется одна СИФУ, выход которой при задании различного направления тока нагрузки подключается к одной или другой группе. При переключении вентильных групп изменяется полярность входного сигнала СИФУ. Переключение управляющих импульсов с одной вентильной группы на другую осуществляется с помощью специального логического переключающего устройства (ЛПУ), которое выполняет следующие функции:

а) выбор вентильной группы, на которую должны быть поданы управляющие импульсы для обеспечения требуемого направления тока нагрузки;

б) запрет появления управляющих импульсов одновременно в обеих группах;

в) создания временной задержки между момента снятия импульсов в ранее работавшей группе и моментом подачи импульсов на вентили вступающей в работу группы. Выполнение указанных функций обеспечивает отсутствии уравнительного тока во всех режимах. В преобразователях с раздельным управлением вентильные группы соединены между собой без токоограничивающих реакторов, поэтому при любом случайном появлении уравнительного тока последний достигает аварийного значения, что приводит к отключению преобразователя. Необходимое направление тока нагрузки, а, следовательно, и работа той или иной вентильной группы определяется специальным сигналом Us, поступающим на вход ЛПУ.

Во избежание появления уравнительного тока переключение управляющих импульсов происходит только при гарантированном отсутствии тока во включаемой вентильной группе.

Контроль тока осуществляется с помощью так называемого датчика нулевого тока (ДНТ), формирующего логический сигнал наличия (отсутствия) тока. Этот сигнал поступает на ЛПУ и блокирует переключение групп при наличии тока. В настоящее время нашли применение два типа датчика нулевого тока: датчики, построенные на трансформаторах постоянного или переменного тока, и датчики, контролирующие проводящее состояние вентилей. Первый тип датчиков характеризуется наличием зоны нечувствительности, в результате чего выдается сигнал отсутствия тока, когда тиристоры еще не восстановили запирающие свойства. При переключении вентильных групп в этот момент может появиться уравнительный ток, поэтому при использовании таких датчиков необходима аппаратная пауза перед включением очередной группы. Пауза устанавливается исходя из возможности появления сигнала датчика в момент формирования очередного управляющего импульса, например в режиме прерывистого тока близкого к гранично-непрерывному. В этом случае пауза должна быть больше длительности такта работы мостовой схемы выпрямления, равной 3,3 мс. Обычно аппаратная пауза устанавливается равной 4 - 6 мс. Второй тип датчиков формирует сигнал отсутствия тока, когда на всех тиристорах силовой схемы напряжение превышает падения напряжения на открытом тиристоре. Датчики нулевого тока формируют сигнал, разрешающий переключение, в паузах прерывистого тока с углом проводимости = 40 - 50 градусов. При использовании таких датчиков длительность аппаратной паузы составляет 0,5 - 1мс. Методы переключения вентильных групп в реверсивном преобразователе определяются возможностями получения сигнала переключения.

...