Промышленные серии электроприводов

 

В настоящее время в промышленном производстве широко применяются комплектные электропривода. Отечественной промышленностью выпускаются привода как на переменный (ЭПБ, ЭТС, ЭТА), так и на постоянный ток (ЭШИМ, ЭПУ1, ЭПУ2)..

Электроприводы постоянного тока. Выпускаются следующие типы приводов: ЭШИМ (с транзисторным преобразователем); ЭПУ1, ЭПУ2 (с тиристорным преобразователем). Данные привода применяются в приводах подачи

Электропривод ЭШИМ выпускается в кассетном или модульном виде. На рис. 7.2 представлена функциональная схема привода в кассетном исполнение. Электропривод включает в себя следующие элементы: блок питания; блоки регулирования и управления; электродвигатель постоянного тока со встроенным тахогенератором BR; тормоз, датчик пути, дроссель L, автоматический выключатель QF, согласующий трансформатор.

Блоки УФЗ и УВТ отвечают за управления формированием сигнала и включением транзисторов. В систему регулирования входят регулятор скорости РС, релейный регулятор тока РТТ.

Обратная связь по току подается в РРТ либо от резисторных датчиков R1…R4, включенных по одному в каждое плечо транзисторного моста, либо с датчика тока ДТ в цепи якоря двигателя и имеющего гальваническую развязку выходного сигнала относительно силовой цепи.

При скорости, превышающей 0,2n_max (n>0,2n_max), из блока управления формированием задания поступает сигнал в РС, предназначенный для изменения параметров настройки ПИ-регулятора.

При срабатывании максимальной токовой защиты из блоков УФЗ в РРТ поступает сигнал блокировки, запирающий транзисторные силовые ключи. Дроссель L предназначен для сглаживания тока при широтно-импульсном регулировании. Блок питания содержит 3-хфазный неуправляемый мостовой выпрямитель с емкостным фильтром и разрядным транзисторным ключом для гашения энергии торможения двигателя на балластном резисторе.

Электроприводы однофазные ЭПУ-2 имеют нереверсивное и реверсивное исполнения. Все они построены по одноконтурной астатической структуре с ПИ-регулятором скорости и жесткой обратной связью по скорости.

Электроприводы ЭПУ1, ЭПУ2 применяются в станках с чпу, для механизмов подачи, ЭПУ1-2Д в приводе главного движения. Однофазный привод ЭПУ2 может быть как реверсивный, так и нереверсивный. Приводы подач выполнены по одноконтурной астатической системе регулирования. Они включают себя ПИ-регулятор скорости с жесткой обратной связью по скорости.

Функциональная схема электропривода главного движения состоит из двух каналов. Первый канал представляет собой одноконтурную систему с обратной связью по току и ПИ-регулятором скорости. Второй канал является двухконтурным с раздельными ПИ-регуляторами тока возбуждения и ЭДС и с обратными связями по току возбуждения и ЭДС.

Приводы механизмов главного движения, имеют двухзонную систему регулирования скорости. Электропривод обеспечивает работу двигателя при постоянном магнитном потоке в первой зоне, а во второй – при постоянной мощности.

Если напряжение двигателя не превышает определенной величины ЭДС, то ток возбуждения остается постоянным. При превышении напряжением двигателя заданного значения ЭДС, ток возбуждения уменьшается до тех пор пока не установится равенство сигнала обратной связи по напряжению и уставки ЭДС двигателя. В системе регулирования предусмотрен блок защиты, который осуществляет блокирование задающего сигнала по скорости при превышении двигателем значения п_макс.

Диапазон регулирования скорости составляет 10000:1, максимальная скорость вращения двигателя – до 4000 об/мин.

В Электроприводах переменного тока используются трехфазные или двухфазные бесконтактные синхронные и асинхронные электродвигатели. Для механизмов подачи применяются электропривода с транзисторно-тиристорным типа ЭПБ-1, с транзисторным типа ЭТС-1 и тиристорным ЭПБ-2. Для привода главного движения применяется преобразователь типа ЭТА-1.

Рассмотрим более подробно функциональную схему электропривода ЭПБ-2 блочного исполнения(рисунок 7.4). Он выполнен на базе трехфазного синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов (ПМ) и транзисторного инвертора напряжения. Управление двигателем осуществляется в функции положения ротора.

 

 

Рис. 7.2. Функциональная схема Электропривода ЭШИМ-1.

 

Рис. 7.3. Функциональная схема электроприводов ЭПУ1, ЭПУ1.

 

В его состав входят общий блок питания БП, на основе неуправляемого выпрямителя; блок регулирования, включающий в себя инвертор напряжения (ИН) и систему управления; синхронный электродвигатель М. Инвертор коммутирует ток в фазных обмотках двигателя и регулирует значение тока статора путем поочередного замыкания и размыкания электронных ключей. Силовая часть инвертора выполнена по схеме трехфазного моста, каждое из плеч которого образовано двумя ключами. Каждый ключ образован транзистором (VT1…VT6) и включенным параллельно ему обратным диодом (VD1…VD6).

Кроме неуправляемого выпрямителя в звено постоянного тока входят реакторы L1 и L2 с рабочими и измерительными обмотками, конденсатор С, выполняющий роль фильтра и накопителя энергии в режиме рекуперативного торможения двигателя. Для ограничения напряжения на конденсаторе в этом режиме имеется узел сброса энергии – резистор R2 и транзистор VT7, а для ограничения его зарядного тока в первый момент после включения привода в сеть – резисторы R1.

Система регулирования электропривода представляет собой двухконтурную структуру, состоящую из внешнего контура скорости с ПИ-регулятором (РС), и внутреннего – контура тока с релейно-временным регулятором тока (РТ).

В регуляторе РС происходит коррекция параметров при достижении скорости ω_макс/3. При ω <ω_макс/3 контакт реле К1 замкнут. При ω >ω_макс/3 происходит размыкание этого контакта, в результате чего коэффициент усиления уменьшается, а постоянная времени РС увеличивается. Такая коррекция параметров РС необходима для уменьшения полосы пропускания электропривода из-за большой амплитуды пульсаций напряжения тахогенератора на больших скоростях. Переключение реле К1 происходит по команде, поступающей из блока переключателей (БПК). Этот же блок осуществляет также изменение полярности сигнала U_i в зависимости от знака заданного момента (направления вращения) и обеспечивает выдержку при изменении знака этих сигналов, что предотвращает одновременное открывание противофазных ключей ИН. Блок согласования сигналов (БСС) осуществляет изменение масштаба сигнала с тахогенератора, выделяет модуль этого сигнала (U_BR) и формирует сигнал ошибки по скорости (U_∆ω).

Регулятор РТ обеспечивает поддержание тока двигателя на уровне, определяемом напряжением на выходе регулятора РС. Для обеспечения постоянной скорости чередуют режимы работы ИН. Необходимый режим работы определяет блок дешифрации режимов (ДРР).

Датчик тока (ДТ) включенный в две фазы инвертора совместно с электронной схемой формирует однополярное напряжение, пропорциональное току эквивалентной цепи постоянного тока. В ДТ предусмотрена возможность изменения масштаба измеряемого тока.

Распределитель импульсов (РИ) формирует на своих шести выходах сигналы зон работы ключа коллекторной и эмиттерной групп ИН в зависимости от сигналов датчика положения ротора (ДПР) и U_П и U_Л блока БПК. Выходные напряжения РИ и ДРР поступают на входы схем совпадения двух групп. С выхода схем совпадения сигналы подаются в блок управления ключами БУК, который обеспечивает гальваническую развязку силовых цепей с цепями управления и усиление сигналов управления

 

Рис. 7.4. Функциональная схема электропривода