Комплектный электропривод Подачи типа Tnp

Серия электроприводов подачи типа TNP производства ПНР выпускается в двух исполнениях:

1. В виде отдельных модулей и подузлов, в состав которых для одной коор­динаты входят:

— тиристориый преобразователь типа TNP1N (TNP2N);

— блок контактной аппаратуры управления, защиты и сигнализации типа

— силовой трансформатор типа ТЗ;

— уравнительные дроссели типа ДРО;

— высокомоментный электродвигатель постоянного тока серии «5680» со встроенными тахогенератором, резольвером и электромагнитным тормозом.

Установка тормоза и резольвера, а также величина передаточного отноше­ния мультипликатора определяются заказчиком.

На рис. 8Л приведена фотография комплекта привода TNP.

Примечание. Модернизированное исполнение привода TNP/B отличает­ся меньшим количеством печатных плат при неизменной принципиальной схеме и заменой релейной защиты от пропадания фаз на электронную.

2.' В виде комплектных станций управления типа ZSO на одну, две или три координаты.

Все основные характеристики электроприводов типа TNP соответствуют тре­бованиям международной организации «Интерэлектро».

Следует отметить, что высокомомеитиые электродвигатели серии «5680» из­готавливаются по лицензии фирмы «Портер».

Описание принципиальной схемы привода

Блок-схема электропривода показана на рис. 8.2, где: PC — регулятор ско­рости; ИНВ— инвертор; К.1, К2 — ключи; СИФУ — система импульсно-фазового управления; БНТО — блок нелинейного токоограиичения; УТ — усилитель тока; Sh — шунт; РВТ — регулятор максимальной величины тока; БЗ — блок защиты; ТП — тиристорный преобразователь; TP — силовой трансформатор; L — уравни­тельный дроссель; Я—'электродвигатель; ТГ — тахогенератор.

Преобразователь выполнен по одноконтурной схеме с регулятором скоро-, сти и работает в зоне прерывистых токов. Управление — согласованное в зоне рабочих скоростей и раздельное в зоне ускоренных перемещений. Предусмотре­но нелинейное токоограничение, ограничение максимальной величины тока яко­ря, защита от пропадания фаз силового питающего напряжения.

Приступим к подробному описанию принципиальной схемы.

Силовая схема (рис. 8.3) выполнена по реверсивной трехпульсной противо - параллельной схеме выпрямления.

Нагрузкой преобразователя является высокомоментный электродвигатель с сегментными феррит-барневыми постоянными магнитами.

Предусмотрены уравнительные дроссели.

Силовые тиристоры защищены ЯС-цепочками.

Обмотки силового трансформатора включены по схеме «треугольник — зиг­заг». Это исключает постоянное подмагничивание и, как следствие, позволяет уменьшить сечение магнитопровода.

Первичная и вторичная цепи трансформатора защищены предохранителями.

Предусмотрена цепь динамического торможения при аварийном отключении привода, а также шунт для контроля величины якорного тока.

Примечание. В приводе применено независимое поплатное обозначение электронных элементов. На каждом блоке их нумерация начинается с номера

Рис. 8.3. Силовая схема

Один, поэтому в полной схеме имеется много одинаковых обозначений и следует быть внимательным.

Обозначение блоков следующее:

JRN— регулятор скорости; ЮР — блок нелинейного токоограиичения; 1ZP — система импульсно-фазового управления; 1UZ — блок защиты; 1ZN — не - стабшшзированный блок питания; JZS — стабилизированный блок питания.

Регулятор скорости JRN (рис. 8.4) представляет собой пропорционально-ин­тегральный регулятор, выполненный на операционных усилителях 4W, 1W и 2W.

Задающее напряжение с максимальным значением ±10 В подается на вход дифференциального усилителя 4W с коэффициентом передачи, равным единице, после чего сравнивается с сигналом обратной. связи по скорости в пропорцио­нальном усилителе 1W, коэффициент усиления которого — десять. Усиленный ОУ 1W сигнал ошибки подается на вход ПИ-регулятора скорости, выполненного на ОУ 2W. Выходной сигнал регулятора скорости, а также его инверсное значе­ние с ОУ 3W управляют системой импульсно-фазового управления СИФУ.

Применение дифференциального усилителя 4W для задающего сигнала поз­воляет отфильтровать напряжения «шумов», неизбежно присутствующих в ин­формационных проводах и общей шине при длинных линиях связи (в данном случае от устройства ЧПУ), так как эти напряжения подключаются к усилителю синфазно и взаимоуничтожаются. Симметрирование усилителя 4W осуществля­ется потенциометром 6РЗ.

Регулирование коэффициента пропорционального усиления PC выполняется потенциометром ЗР, а его балансировка — потенциометром 2Р.

Потенциометр 1Р в цепи обратной связи по скорости предназначен для ус­тановки масштаба скорости.

Замыкающиеся контакты реле 1К2 во входной цепи ОУ 1W и в цепи обрат­ной связи О У 2W предназначены для блокировки регулятора скорости и созда­ния нулевых начальных условий работы интегрирующей цепочки.

Электопривод типа TNP (TNP/B), так же как и привод «Мезоматик», в

Статических режимах работает в зоне прерывистых токов. В этом случае можно говорить об отсутствии электромагнитной постоянной времени привода, в связи с чем регулятор тока в системе подчиненного регулирования в данном приводе отсутствует.

Блок нелинейного токоограиичения ЮР (рис. 8.5) ограничивает максимальное выходное напряжение регулятора скорости и, следовательно, величину тока яко­ря в динамических режимах в функциональной зависимости от частоты враще­ния двигателя.

Принцип построения БНТО привода TNP также аналогичен блоку токоог­раиичения привода «Мезоматик», подробно рассмотренному в главе 7. Его ха­рактеристики линейно аппроксимированы (рис. 8.6).

Отличительными особенностями являются следующие:

1. Введение усилительных звеньев на ОУ 1W и 3W в цепях разделительных диодов 1Д--4Д, что позволило компенсировать нечувствительность днодов в начальной части характеристики и, как следствие, совместить максимум тока с нулевой скоростью (рис. 8.7).

2. Предусмотрено два выхода БНТО, шунтирующих как прямой, так и ин­версный выходы регулятора скорости. Нужный канал выбирается диодами 5Д И 6 Д.

На рис. 8.8 показана форма огибающей тока якоря в переходных процессах и влияние на нее регулировочных потенциометров.

Рассмотрим работу схемы, например, прн пуске и положительной величине задающего напряжения.

Поскольку дифференциальный усилитель задающего сигнала инвертирует знак, напряжение тахогеиератора будет также положительным. Диоды /Д и 4Д Заперты, диоды 2Д и ЗД открыты.

Рис. 8.5. Схема нелинейного токоограиичения

Рис. 8.8. Диаграмма пуска, реверса и торможения

На входе ОУ 2W напряжение отрицатель­ное, а на входе 4W— положительное. Эти на­пряжения суммируются с отрицательным на­пряжением смещения, регулируемым потенцио­метром 5Р при нулевой скорости.

Выходное напряжение усилителей 2W И 4W положительное, однако с ростом частоты вращения его величина на выходе 2W увеличи­вается, а на выходе 4W уменьшается.

Управляющее напряжение иа прямом вы­ходе регулятора скорости (2W) отрицательное, а иа инверсном (3W) положительное.

При данном распределении полярностей напряжений диод 6Д всегда заперт, а состоя­ние диода 5Д определяется соотношением ве­личии напряжений выхода токоограиичения (2W) и выхода регулятора скорости (3W).

Если i/pc<fgnTO, т- е. величина тока якоря не превышает допустимое значение, ди­од 5Д заперт и токоограиичение не работает.

Если Uve>U&Bto, диод 5Д открывается, шунтируя выход регулятора скорости. При этом снижается управляющее напря­жение и, следовательно, величина тока. По мере разгона двигателя допустимая величина тока снижается.

При торможении аналогичным образом работает диод €Д.

Наличие блока нелинейного токоограничеиия позволяет полиостью исполь­зовать перегрузочные возможности высокомоментных электродвигателей (рис. 8.9). Здесь можно выделить три режима:

1. Режим непрерывной работы. 2. Режим повторно-кратковременной работы. 3. Режим кратковременной работы, т. е. режим безопасной коммутации при переходных процессах.

Для двигателей серии «5680» рекомендуется устанавливать предельную ве­личину тока, равную 60% указанной в каталоге. При этом обеспечивается ше - стикратиая перегрузка и полностью исключается возможность размагничивания.

+Max Г

8.6. Характеристики блока НТО

Система импульсно-фазового управления 1ZP выполнена по вертикальному Принципу, состоит из трех аналогичных каналов и обеспечивает синхронизацию, Формирование' н распределение управ­ляющих импульеов к силовым тиристо­рам.

Блок-схема СИФУ и диаграмма, по­ясняющая принцип ее работы, приведены соответственно на рис. 8.10 и 8.11.

В связи с тем что предусмотрено три независимых канала СИФУ и синхрони­зирующим напряжением является сило­вое напряжение питания тиристоров, сни­маемое со вторичной обмотки силового трансформатора, тиристорный преобра­зователь не требует фазировкн с первич­ной стороны питания.

Синхронизирующее напряжение через резистор R38 поступает на базы тран­зисторов 1Т и 6Т блоков пилообразного напряжения (рис. 8.12). Положитель­ная полуволна открывает входной транзистор 1Т и закрывает транзисторы 2Т--4Т. Задержка переднего и заднего фронтов прямоугольных напряжений от­носительно синхронизирующего составляет порядка 10 эл. град, и может быть подобрана параметрами цепочки IR, 2С. Происходит заряд конденсатора ЗС Через открытый прямым смещением транзистор 5Т и потенциометр 1Р, при этом формируется пилообразное напряжение. При отрицательной полуволне синхро­низирующего напряжения транзистор IT закрывается, а транзисторы 2Т—47 Открываются. Конденсатор ЗС разряжается через открытый транзистор 4Т и не­большое сопротивление 7R. Выходное напряжение блока становится равным -15 В.

Второй блок пилообразного напряжения работает аналогичным образом, од­нако формирование «пилы» происходит при отрицательной полуволне синхро­низирующего напряжения.

Компараторы (рис. 8.13) выполнены на ОУ 1W и 3W по схеме с положи­тельной обратной связью, что исключает появление «ложных» вторичных им­пульсов при наложении «шумовых сигналов». За счет включения в цепь поло­жительной обратной связи диодов гистерезисная характеристика компаратора — односторонняя.

На вход компаратора подаются три напряжения:

— пилообразное, наклон которого регулируется потенциометром 1Р

— напряжение смещения, регулируемое потенциометром 7Р, за счет кото­рого устанавливаются начальные углы зажигания;

— управляющее напряжение, поступающее с выходов регулятора скорости. Максимальная величина этого напряжения, а следовательно и минимальный угол запаздывания зажигания амин, регулируется потенциометрами 4Р и 5Р цля анод­ной и катодной группы соответственно.

Рис. 8.9. Перегрузочная характери­стика ВМД

При изменении величины управляющего напряжения обеспечивается согласо­ванное управление- преобразователем в зоне рабочих скоростей и раздельное в