Reguladors de tensió del tiristor
Els reguladors de tensió del tiristor són dispositius dissenyats per controlar la velocitat i el parell dels motors elèctrics. La regulació de la velocitat i el parell es realitza canviant la tensió subministrada a l'estator del motor i es realitza canviant l'angle d'obertura dels tiristors. Aquest mètode de control del motor s'anomena control de fase. Aquest mètode és un tipus de control paramètric (amplitud).
Els reguladors de tensió del tiristor es poden implementar tant amb sistemes de control tancats com oberts. Els reguladors de bucle obert no proporcionen un rendiment satisfactori de control de velocitat. El seu objectiu principal és ajustar el parell per obtenir el mode de funcionament desitjat de l'accionament en processos dinàmics.
Un esquema simplificat d'un regulador de tensió de tiristor
La secció de potència del regulador de tensió del tiristor monofàsic inclou dos tiristors controlats que asseguren el flux de corrent elèctric a la càrrega en dues direccions a una tensió d'entrada sinusoïdal.
Els controladors de tiristors de llaç tancat s'utilitzen, per regla general, amb retroalimentació negativa de velocitat, que permet tenir característiques mecàniques prou rígides de l'accionament a l'àrea de velocitats de rotació baixes.
L'ús més eficaç dels reguladors de tiristors per al control de velocitat i parell motors de rotor asíncron.
Circuits d'alimentació dels reguladors de tiristors
A la fig. 1, a-e mostren possibles esquemes per incloure els elements rectificadors del regulador en una fase. El més comú d'ells és el diagrama de la fig. 1, a. Es pot utilitzar per a qualsevol esquema de connexió dels bobinatges de l'estator. El corrent admissible a través de la càrrega (valor rms) en aquest circuit en mode de corrent continu és:
on Azt és el valor mitjà admissible del corrent a través del tiristor.
Tensió màxima del tiristor directe i invers
on kzap — factor de seguretat escollit tenint en compte les possibles sobretensions de commutació del circuit; — el valor efectiu de la tensió de línia de la xarxa.
Arròs. 1. Esquemes de circuits de potència dels reguladors de tensió de tiristors.
En el diagrama de la fig. 1b, només hi ha un tiristor inclòs a la diagonal del pont de díodes no controlats. La relació entre els corrents de càrrega i tiristors d'aquest circuit és:
Els díodes no controlats es seleccionen per a un corrent que és la meitat del d'un tiristor. Tensió directa màxima al tiristor
La tensió inversa del tiristor és propera a zero.
El diagrama de la fig. 1b té algunes diferències amb l'esquema de la fig. 1, sinó per a la construcció del sistema de gestió. En el diagrama de la fig. 1, i els polsos de control de cadascun dels tiristors han de seguir la freqüència de la font d'alimentació. En el diagrama de la fig.1b, la freqüència dels polsos de control és el doble.
El diagrama de la fig. 1, c, format per dos tiristors i dos díodes, si és possible, el control, la càrrega, el corrent i la tensió directa màxima dels tiristors és similar al diagrama de la fig. 1, a.
La tensió inversa en aquest circuit a causa de l'acció de derivació del díode és propera a zero.
El diagrama de la fig. 1d en termes de corrent i tensió màxima directa i inversa dels tiristors és similar al circuit de la fig. 1, a. El diagrama de la fig. 1, d difereix dels requisits considerats per al sistema de control per proporcionar el rang necessari de variació de l'angle de control del tiristor.Si l'angle es compta a partir de la tensió de fase zero, llavors per als circuits de la fig. 1, a-c, la relació
on φ- angle de fase de la càrrega.
Per al circuit de la Fig. 1, d, una relació semblant pren la forma:
La necessitat d'augmentar el rang de canvi d'angle es complica sistema de control de tiristors… El diagrama de la fig. 1, d es pot aplicar quan els bobinats de l'estator estan connectats en estrella sense conductor neutre i en triangle amb els rectificadors inclosos en els conductors de línia. L'abast d'aquest esquema es limita a accionaments elèctrics irreversibles i reversibles amb contacte invers.
El diagrama de la fig. 4-1, e en les seves propietats és similar a l'esquema de la fig. 1, a. El corrent triac aquí és igual al corrent de càrrega i la freqüència dels polsos de control és igual al doble de la freqüència de la tensió d'alimentació. El desavantatge d'un circuit triac és molt més petit que el dels tiristors convencionals, els valors permesos du / dt i di / dt.
Per als reguladors de tiristor, l'esquema més racional es troba a la fig. 1, però amb dos tiristors connectats antiparal·lel.
Els circuits de potència dels reguladors s'implementen amb tiristors antiparal·lels en les tres fases (circuit trifàsic simètric), en dues i una fase del motor, tal com es mostra a la fig. 1, f, g i h respectivament.
En els reguladors utilitzats en accionaments elèctrics de grua, el més estès és el circuit de commutació simètric que es mostra a la fig. 1, e, que es caracteritza per les pèrdues més baixes de corrents harmònics més alts. Les pèrdues més grans en circuits amb quatre i dos tiristors estan determinades pel desequilibri de tensió a les fases del motor.
Dades tècniques bàsiques dels reguladors de tiristors de la sèrie PCT
Els reguladors de tiristors de la sèrie PCT són dispositius per canviar (segons una llei determinada) la tensió subministrada a l'estator d'un motor d'inducció amb un rotor bobinat. Els controladors de tiristors de la sèrie PCT es fabriquen segons un circuit de commutació trifàsic simètric (Fig. 1, e). L'ús de reguladors de la sèrie especificada en accionaments elèctrics de grua permet la regulació de la freqüència de gir en el rang 10: 1 i la regulació del parell del motor en modes dinàmics durant l'arrencada i la parada.
Els reguladors de tiristors de la sèrie PCT estan dissenyats per a corrents continus de 100, 160 i 320 A (corrents màxims de 200, 320 i 640 A respectivament) i tensions de 220 i 380 V AC. El regulador consta de tres unitats d'alimentació muntades en un marc comú (segons el nombre de fases dels tiristors connectats en paral·lel), una unitat de sensor de corrent i una unitat d'automatització. Les fonts d'alimentació utilitzen tiristors de tauletes amb refrigeradors de perfil d'alumini extruït. Refrigeració per aire, naturalment. El bloc d'automatització és el mateix per a totes les versions dels reguladors.
Els reguladors de tiristors es fabriquen amb un grau de protecció IP00 i estan destinats al muntatge en marcs de controlador magnètic tipus TTZ estàndard, que tenen un disseny similar als controladors de les sèries TA i TCA. Les dimensions totals i el pes dels reguladors de la sèrie PCT es mostren a la taula. 1.
Taula 1 Dimensions totals i pes dels reguladors de tensió de la sèrie PCT
Els controladors magnètics TTZ estan equipats amb contactors direccionals per invertir el motor, contactors del circuit del rotor i altres elements de contacte de relé de l'accionament elèctric, que comuniquen el controlador amb el regulador del tiristor. L'estructura constructiva del sistema de control del regulador és visible des del diagrama funcional de l'accionament elèctric que es mostra a la figura 1. 2.
El bloc de tiristors simètrics trifàsics T està controlat pel sistema de control de fase SFU. Utilitzant el controlador KK al regulador, es canvia la configuració de velocitat de BZS.A través del bloc BZS, en funció del temps, es controla l'accelerador KU2 al circuit del rotor. La diferència entre els senyals de referència i el tacogenerador TG és amplificada pels amplificadors U1 i UZ.A la sortida de l'amplificador UZ es connecta un dispositiu de relé lògic, que té dos estats estables: un correspon a l'encesa del contactor de sentit directe. KB, el segon - a l'encesa del contactor cap enrere direcció KN.
Simultàniament amb un canvi en l'estat del dispositiu lògic, el senyal del circuit de control de l'aparell s'inverteix. El senyal de l'amplificador coincident U2 es suma amb el senyal de retroalimentació retardada del corrent de l'estator del motor que prové del bloc limitador de corrent TO i s'alimenta a l'entrada de la SFU.
El bloc lògic BL també es veu afectat pel senyal del sensor de corrent DT i el mòdul de presència de corrent NT, que prohibeix la commutació dels contactors direccionals mentre estan energitzats. La unitat BL també realitza una correcció no lineal del sistema d'estabilització de velocitat per garantir l'estabilitat de la unitat. Els reguladors es poden utilitzar en accionaments elèctrics de mecanismes d'elevació i desplaçament.
Els reguladors de la sèrie PCT estan fabricats amb un sistema de limitació de corrent. El nivell de limitació de corrent per protegir els tiristors de la sobrecàrrega i per limitar el parell del motor en modes dinàmics varia suaument de 0,65 a 1,5 del corrent nominal del regulador, el nivell de limitació de corrent per a la protecció contra sobreintensitat - de 0,9 a. 2.0 corrent nominal del regulador. Una àmplia gamma de configuracions de protecció permet el funcionament d'un regulador de la mateixa mida estàndard amb motors que difereixen en potència en un factor d'aproximadament 2.
Arròs. 2. Esquema funcional d'un accionament elèctric amb regulador de tiristors tipus PCT: KK — controlador de comandament; TG — tacogenerador; KN, KB — contactors direccionals; BZS - bloc de configuració de velocitat; BL — bloc lògic; U1, U2. EUA - amplificadors; SFU - sistema de control de fase; DT - sensor de corrent; IT — unitat actual de presència; TO — unitat limitadora de corrent; MT — unitat de protecció; KU1, KU2 — contactors d'acceleració; KL — contactor lineal: R — disjuntor.
Arròs. 3. Regulador de voltatge del tiristor PCT
La sensibilitat del sistema de presència de corrent és de 5-10 A rms de corrent en fase. El regulador també proporciona protecció: zero, de sobretensions de commutació, de pèrdua de corrent en almenys una de les fases (blocs IT i MT), de les interferències en la recepció de ràdio.Els fusibles d'alta velocitat tipus PNB 5M proporcionen protecció contra corrents de curtcircuit.