Модернізація системи кеування електроприводом стрічкового конвеєра (стр. 3 из 11)
При реверсуванні двигуна (зміна полярності UЗ) спочатку здійснюється гальмування до повної зупинки з подальшим безконтактним перемиканням чергування фаз на виході АІТ, здійснюваним за допомогою системи управління інвертором, після чого двигун розганяється у зворотний бік.
Стабілітрони VD10, встановлені в ланцюзі зворотного зв'язку регулювальника струму, обмежують максимальний рівень сигналу управління випрямлячем Uα, тобто максимальні значення ЕДС у випрямному і инверторному режимах його роботи.
Управління тиристора асинхронним двигуном з коротко замкнутим ротором.
Для управління асинхронним двигуном можуть використовуватися тиристори у поєднанні з релейно-контакторними апаратами. Тиристори застосовуються як силові елементи і включаються в ланцюг статора, релейно-контакторные апарати включаються в ланцюг управління.
Рисунок 1.4 - а Силовий ланцюг
Рисунок 1.4 - б. Ланцюг управління
Рисунок 1.4 - в. Блок управління тиристорами
Використовуючи тиристори як силові комутатори, можна на статор при пуску подавати напругу від нуля до номінального значення, обмежувати струми і моменти двигуна, здійснювати ефективне гальмування або кроковий режим роботи. Така схема приведена на рис.1.4
Силова частина схеми складається з групи тиристорів VS1... VS4, включених зустрічно-паралельно у фази А і С. Між фазами А і У включений короткозамикаючий тиристор VS5. Схема складається з силового ланцюга (рис.1.4, а), ланцюги управління (рис.1.4, би) і блоку управління тиристорами - БУ (рис.1.4, в).
Для пуску двигуна включається автоматичний вимикач SA1, натискується кнопка SB2 "Пуск", внаслідок чого включаються контактори К1 і К2. На електроди тиристорів VS1, що управляють... VS4 подаються імпульси, зрушені на 60۫ відносно живлячої напруги. До статора двигуна прикладається знижена напруга, що призводить до зниження пускового струму і пускового моменту.
Розмикаючий контакт КМ1 відключає реле KV1 з витримкою часу, яка визначається резистором R7 і конденсатором С4. Розмикаючими контактами реле KV1 шунтуються відповідні резистори в блоці управління, і на статор подається повна напруга мережі.
Для гальмування натискується кнопка SB1 "Стоп". Схема управління втрачає живлення, відключаються тиристори VS1... VS4. Це наводить до того, що на період гальмування включається реле KV2 за рахунок енергії, запасеної конденсатором С5, і своїми контактами включає тиристори VS2. і VS5. Через фази А і В статора проходить постійний струм, який регулюється резисторами R1 і R3. Забезпечується ефективне динамічне гальмування.
1.4 Загальні принципи модернізації. Постановка завдання
Старі релейно-контакторні схеми систем управління електроприводів конвеєрних ліній з погодженим рухом істотно застаріли, оскільки у неї невисока продуктивність і швидкість роботи, точність позиціювання, крім того, за такими схемами повинен вироблятися постійний контроль її контактно - релейної групи і працездатності.
Метою дипломного проекту є розробка перетворювача тиристора, що забезпечує живлення обмотки збудження двигуна змінного струму, потужність, що віддається в навантаження Pд = 3 кВт, номінальна випрямлена напруга Udном = 220 В, напруга живлячої мережі Uc = 380 В.
Індуктивність навантаження рівна Ld = 0.25 Гн. Перетворювач повинен забезпечувати мінімальні низькочастотні пульсації випрямленої напруги, а також містити захист від перегріву силових вентилів.
На підставі вище викладеного в дипломному проекті необхідно вирішити наступні завдання:
Провести аналіз існуючих схемо-технічних рішень управління електроприводом конвеєрної лінії;
Розробити структурну і функціональну схеми модернізації системи управління електроприводу конвеєра;
Виконати обгрунтований розрахунок основних вузлів і агрегатів системи управління конвеєрної лінії;
По отриманих теоретичних результатах виконати модельне дослідження в програмному продукті Multisim силової частини електроприводу конвеєрної лінії;
За отриманими теоретичними і експериментальними даними зробити висновки за результатами пропонованої модернізації.
2. Спеціальна частина
2.1 Розробка функціональної і структурної схеми системи керування конвеєра
Як основний пристрій управління вибираємо керований мостовий перетворювач тиристора. Основним функціональним завданням якого є управління асинхронним електроприводом.
Для забезпечення нормальної роботи системи управління, що розробляється, складемо структурну схему всього комплексу, яка представлена на рис.2.1 Напруга мережі поступає на трансформатор (ТР), де зменшується до необхідного рівня живлення керованого мостового перетворювача тиристора (КМПТ). Унаслідок чого забезпечується обертання асинхронного двигуна (АД), на вал якого закріплений за допомогою механічного зв'язку тахогенератор (ТГ) промовець у вигляді елементу зворотного зв'язку за швидкістю. Отримані сигнали зворотного зв'язку за швидкістю, струму і напрузі через блок зворотних зв'язків (БЗЗ) подається в систему управління (СУ) що дозволяє регулювати роботу КМПТ. Система управління насичується від додаткового джерела живлення (ДЖ).
Рисунок 2.1 - Структурна схема системи управління стрічкового конвеєра.
На підставі розробленої структурної схеми рис.2.1 була складена функціональна схема яка представлена на рис.2.2.
Трьохфазна сітьова напруга Uc поступає на трансформатор (ТР) і зменшується до необхідного рівня. Отримана на виході Uтр подається на керований мостовий тиристорний перетворювач (КМТП) який складеться з тиристорного перетворювача (ТП) та автономного інвертора напруги (АІН). Як видно з функціональної схеми рис.2.2 тиристорний перетворювач ТП перетворює трьохвазну синусоїдальну напругу в однофазну постійну. Uтп,яка потім подається до АІН, такий комплекс КМТП дозволяє реалізувати частотне управління виконавчим приводом стрічкового конвеєра. Закони управління КМТП реалізуються за допомогою системи управління (СУ). Вироблені імпульси управління передаються по каналу управління (КУ) до блоку регулювання (БР). Рівень управляючих імпульсів залежить від використаних в системі зворотніх зв’язків які реалізовані на датчиках струму (ДС) та датчиках напруги (ДН) які реалізують зворотній зв'язок по струму та напрузі.
Зміну швидкості обертання привода М з частотою ω зніметься тахогенератором (ТГ) і реалізує зворотній зв'язок по швидкості.
Рисунок 2.2 - Функціональна схема системи управління стрічкового конвеєра.
2.2 Розробка електричної принципової схеми системи керування стрічковим конвеєром
Розроблений пристрій дозволяє регулювати змінну напругу трифазної мережі, навантаження якої сполучене зіркою. Розроблений трифазний регулятор напруги складається з трьох однакових однофазних регулювальників. Кожна фаза працює незалежно від інших. Для регулювальника були використані симетричні тиристори з гальванічною розв'язкою імпульсним трансформатором з коефіцієнтом трансформації 1. Система управління побудована на цифрових мікросхемах і дозволяє змінювати напругу на навантаженні в межах 50 - 220 В. Регулятор розрахований на струм навантаження 20 А.
Розглянемо принцип дії системи управління (рис 2.3), яка побудована на цифрових мікросхемах.
У регулювальнику використаний імпульсний метод регулювання комутуючими елементами - симетричними тиристорами. Час фазового регулювання визначає число розрядів в лічильнику вузла управління і період мережевої напруги.
Цифровий код регулювання з виходу DD5 поступає на вхід трьох однакових за схемою вузлів управління - каналів А, В і С. Фазова інформація, необхідна для роботи кожного каналу, поступає від трифазної мережі живлення навантаження. Кожен канал виробляє сигнал управління своїм симістором. Для живлення ланцюгів каналів служить окреме джерело стабілізованої напруги 5 В
Синусоїдальна фазна напруга через резистор R1 поступає до вузла синхронізації, виконаному на здвоєному оптроні U1. При позитивній півхвилі струм протікає через світлодіод оптрона U1.1 і транзистор цього оптрона відкритий, тому на входах логічного елементу DD1.1 низький рівень сигналу. При негативній півхвилі відкритий транзистор оптрона U1.2 і на входах елементу DD1.1 також низький рівень.
Але в моменти, коли мережева напруга переходить через нуль, обидва світлодіода вимкнені, транзистори оптронів закриті, а на входах елементу DD1.1 на короткі відрізки часу з'являється рівень логічної одиниці. На виході цього елементу формуються прямокутні синхроімпульси в моменти, коли фазна мережева напруга дорівнює нулю.
Синхроімпульси поступають одночасно на вхід дозволу запису РЕ лічильника DD2, на один з входів RS-триггера, зібраного на елементах DD3.1, DD3.2, і на вхід генератора імпульсів, що управляє (на один з входів елементу DD1.3). Коли на вхід РЕ лічильника DD2 приходить напруга низького рівня, то код, зафіксований раніше по паралельних входах D1, - D4 лічильника, завантажується в нього незалежно від сигналів на тактових входах, тобто операція паралельного завантаження асинхронна.
У вихідному положенні на виході ≥15лічильника високий рівень. Якщо рахунок досяг максимуму, то з приходом наступного негативного тактового перепаду на вхід +1 лічильника на його виході з'явиться рівень логічного нуля. Таким чином, на входи RS-триггера DD3.1, DD3.2 поступають імпульси низького рівня: синхроімпульс з логічного елементу DD1.1 і вихідний імпульс лічильника DD2, зміщений по відношенню до синхроімпульса на якийсь час, визначуване цифровим кодом на паралельних входах D1 - D4 лічильника.