Сравнение силовых схем управления двухдвигательным асинхронным электроприводом в цепи роторов

Лабораторная работа №1

Тема работы: Разработка схемы управления двухдвигательным асинхронным электроприводом с использованием микроконтроллера Atmega 48.

Теоретические сведения

Импульсное управление в цепи выпрямленного тока роторов, для рассматриваемого механизма, можно обеспечить применением одного из двух коммутаторов, нашедших наибольшее применение в подобных системах, схемы которых приведены на рисунке 2.7 а, б.

Коммутатор по схеме рисунка 2.7 а, обеспечивает зону регулирования, заключенную между осью скольжений и искусственной характеристикой, которая соответствует полностью введенному сопротивлению , т.е. скважности коммутации . При использовании подобного коммутатора в электроприводе рассматриваемого механизма обеспечивается его работа в зоне низких скоростей. Но в таком случае не будет обеспечиваться работа с высокой скоростью, так как для этого необходимо, чтобы сопротивление  было равно нулю, что противоречит нормальной работе коммутатора.

Указанный недостаток исключается при использовании комму­татора по схеме рисунка 2.7 б, который обеспечивает зону регулирова­ния, расположенную между естественной характеристикой и искусственной характеристикой. Однако в области низких скоростей зона регули­рования ограничена искусственной характеристикой. Для ее расширения необходимо увеличить сопротивление , но это приводит к росту напряжения, прикладываемого к элементам схемы, в связи, с чем прихо­диться значительно завышать их рабочие напряжения.

Из анализа работы механизма следует, что регулирование в зоне между естественной и искусственной характеристиками не требуется, так как минимальным моментом статического сопротивления, при котором требуется регулирование, является момент статического сопротивления при передвижении механизма, значение которого можно определить из следующего. Момент статического сопротивления при горизонтальном перемещении крановых механизмов пропорционален суммарному весу перемещаемого груза и собственного веса механизма, и в соответствии с данными минимальный момент статического сопротивления составляет не менее . Значит, сопротивление  необходимо выбрать так, чтобы пусковой момент при скважности  был бы не больше минимального значения момента статического сопротивления.

Следовательно, для рассматриваемого механизма передвижения целесообразен коммутатор по схеме рисунка 2.7 б, как наиболее полно удовлетворяющий предъявляемым требованиям.

Силовая схема управления двухдвигательным асинхронным электроприво­дом приведена на рисунке 2.8. Регулирование угловой скорости при ра­боте электропривода в двигательном режи­ме осуществляется тиристорными коммутаторами ,  в цепи выпрямленного тока роторов. Принцип регулирования заключается в следующем. При помощи основных тиристоров ,  в цепи выпрямленно­го тока роторов шунтируются сопротивления , . Автоматически изменяя дли­тельность ,  включенного состояния тиристоров ,  по отношению времени циклов ,  их работы, изменяются величины эквивалентных сопротивлений, вводимых в цепь выпрямленного тока роторов по следующему выражени:

(2.25)

где	,  – скважность коммутации тиристоров , .

Остальные элементы коммутаторов ,  составляют узел искусственной коммутации тиристоров ,  и их назначение следующее: ,  – коммутирующие конденсаторы; ,  – тиристоры, подключающие конденсаторы ,  к основным тиристорам для их закрывания; ,  – индуктивности, обеспечивающие колебательные переза­ряды конденсаторов , ; ,  – диоды, служащие для прерывания колебательных разрядов конденсаторов , , после их перезарядки; ,  – диоды, ограничивающие протекание тока в обратном направлении; ,  – высокоомные резисторы, ограничивающие ток подзарядки конденсаторов ,  от источников подпитки , .

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии ти­ристоры закрыты, коммутирующие конденсаторы разряжены, токи во всех элементах отсутствуют. При подключении обмоток статоров двигателей к сети к резисторам ,  оказывается приложенным сум­марное выпрямленное напряжение роторов , . Для подготовки схе­мы к работе управляющие импульсы подаются на вспомогательные ти­ристоры ,  для того, чтобы конденсаторы ,  зарядились с полярностью, необходимой для закрывания VS2, VS4.

Подавая управляющие импульсы на основные тиристоры , они открываются и шунтируют резисторы . Одновременно через открытые тиристоры ,  напряжение конден­саторов прикладывается к вспомогательным тиристорам ,  они закрываются и далее по цепи коммутатора :  и по цепи коммутатора К2: C2 – VS3 – VD3 – , происходит колебательный перезаряд конденсаторов C1, C2. При подаче управляющего импульса на вспомогательные тиристоры VS2, VS4 они открываются и нап­ряжение на конденсаторах C1, C2 прикладывается к основным тиристорам VS1, VS3, в результате чего они будут закрыты, и в цепь выпрямленного тока роторов введены сопротивления , , а конденсаторы C1, C2 под действием напряжения  вновь будут заряжены с первоначальной полярностью. Далее работа коммутаторов К1, К2 повторяется.

Рисунок 2.7 – Виды управляющих коммутаторов

Рисунок 2.8 – Силовая схема управления двухдвигательным асинхронным электроприводом

Изменяя вре­мя открытого и закрытого состояния основных тиристоров VS1, VS3 со­ответствующей подачей управляющих импульсов, регулируются сред­нее значение сопротивлений вводимого в цепь выпрямленного тока роторов.

При работе с длительно открытыми тиристорами ,  происхо­дит самопроизвольный разряд конденсаторов ,  что может привести в последующем к срыву работы коммутаторов , . Для исключения этого недостатка в схему введены дополнительные источники подзарядки ,  конденсаторов.

Переключение тиристоров , , ,  производится с неизменной частотой, которая определяется допустимой величиной пульсаций электромагнитного момента асинхронных двигателей, скорости привода и временем коммутации тиристоров. Наиболее приемлемые значения частоты коммутации лежат в пределах 150–500 Гц.