Ознайомлення з об'єктом дослідження

Монтаж, налагоджування і дослідження схем керування асинхронними електродвигунами з використанням безконтактних елементів.

Мета роботи: - вивчення структури і принципу роботи трифазного тиристорного перетворювача частоти з проміжнім колом постійного струму в складі регульованого електропривода змінного струму за системою ТПЧ-АД; дослідження закону керування АД за частотним регулюванням швидкості; дослідження регулювальних властивостей електропривода.

ДОМАШНЯ ПІДГОТОВКА:

- вивчити п.4.5 /1/, /2/, /5/;

- вивчити дане керівництво;

- підготувати бланк звіту про роботу;

Ознайомлення з об'єктом дослідження

Лабораторна установка (див. функціональну схему на рис.1 бланка звіту) складається з наступних об'єктів:

- тиристорного перетворювача частоти (ТПЧ) виконаного у шафі з двостороннім доступом, де розміщене основне електрообладнання, включаючи кола керування, силові й інформаційні кола перетворювача, силовий трансформатор і т.п.;

- пульта керування на лицьовій панелі шафи;

- асинхронного короткозамкненого двигуна (АД) з тахогенератором BV;

Тиристорний перетворювач частоти типу ТПЧ-40 виконаний з колом постійного струму на базі автономного інвертора, принцип роботи якого розглянуто нижче.

На лицьових дверях шафи ТПЧ розміщені: сигнальна лампа, кнопки "Пуск" і "Стоп", регулятор "Швидкість", прилади pf і pU, що вимірюють частоту і діюче значення вихідної напруги перетворювача, а також функціональна схема електропривода. У пульті керування встановлено: автоматичний вимикач QF1, сигнальна лампа HL1, осцилограф для спостереження форми вихідної напруги ТПЧ, тахометр рn.

Напруга мережі живлення (див. функціональну схему електропривода, рис.1 бланка звіту) через вимикач QF1 і контактор КМ підводиться до силового трансформатору TV. До вторинних обмоток TV підключений керований випрямляч на б тиристорах VS7 – VS12, що виконано за трифазною мостовою схемою.

До виходу керованого випрямляча (КВ) приєднується дросель фільтра Lо і конденсатор Со, що забезпечує разом з діодами VD7— VD12 циркуляцію реактивної потужності. Автономний інвертор напруги виконано на тиристорах VS1 — VS6. Конденсатори С і реактори L разом з діодами VD1—VD6 утворюють кола штучної комутації, що забезпечують закриття тиристорів VS1 — VS6 у потрібний момент. Амплітуда напруги на виході інвертора U2 регулюється зміною напруги Ud на його вході за допомогою системи керування випрямляча (СК КВ), а його частота f2 визначається частотою комутації тиристорів VS1 — VS6, що задається блоком системи керування інвертором (СК АІН).

Робота інвертора здійснюється таким чином.

Обмотка статору АД - симетричне трифазне навантаження (Zа, Zв, Zс) і може з'єднуватися за схемою зірка або трикутник. Тиристори інвертору VS1—VS6 за сигналами із блоку керування відкриваються в необхідній послідовності, тобто являють собою ключі (рис.1,а), за допомогою яких фази навантаження підключають до затискачів + чи – джерела Ud. Звичайно тривалість відкритого стану кожного тиристора l складає половину чи третину періоду T2 = 1/f2 (f2-частота вихідної напруги), а зсув моментів відкриття тиристорів VS1—VS6складає шосту частину цього періоду.

Розглянемо спочатку роботу схеми з часом відкриття тиристорів l=T₂/2. Тимчасова діаграма роботи тиристорів для цього випадку показана суцільною лінією на рис. 2 (для l=T₂/3 пунктиром), де струми фаз, що проходять через непарні тиристори відкладені в позитивному напрямку, а струми через парні — у негативному. У кожен момент часу відкриті три тиристори із шести, причому за час періоду можна виділити шість інтервалів (t₁,t₂,t₃,t₄,t₅,t₆) за різними сполученнями відкритих і закритих станів тиристорів. Для визначення форми напруги на навантаженні розглянемо схеми вмикання фаз статора АД на кожному із шести інтервалів (рис.1,в).

На інтервалі t₁ відкриті VS1, VS5 і VS4 і початки фаз А і С з'єднані з плюсовим виводом джерела + Ud, а початок фази В – з мінусовим виводом — Ud (рис.1,в). Якщо при цьому опори усіх трьох фаз однаковий, то еквівалентний опір паралельно з'єднаних фаз А і С буде в 2 рази менше опору фази В. Тоді і напруга на паралельно з'єднаних фазах А і С в 2 рази менше, ніж на фазі В, що складає Ud/з.

На інтервалі t₂ відкриті VS1, VS6 і VS4, фази В і С увімкнені паралельно, до них прикладається напруга Ud/3, а до фази А— напруга 2Ud/3.

При переході до інтервалу t₃ закривається тиристор VS4 і відкривається VS3 (VS1 і VS6 як і раніше відкриті) - фази А і В вмикаються паралельно.

Таким же чином можна показати схеми з'єднання фаз обмотки статора для інтервалів t₄,t₅ і t₆, що виявляться аналогічними відповідно схемам для інтервалів t₁,t₂ і t₃, але з іншою полярністю напруги на початках фаз. Напруга на фазах навантаження (рис.2) змінна і містить два ступені, при цьому максимуми цієї напруги зсунуті по фазах на третину періоду регульованої частоти. Іншими словами, на навантаженні формується симетрична система трифазної напруги змінного струму, хоча і несинусоїдальної форми.

Трохи інша форма вихідної напруги ПЧ буде в тому випадку, коли тривалість відкритого стану кожного тиристора буде складати третину періоду Т2 регульованої частоти, а навантаження буде як і раніше з'єднано в зірку. У цьому випадку в кожен інтервал часу відкриті лише два тиристори і дві фази обмотки статора АД виявляються послідовно з'єднаними до напруги Ud, а третя фаза відімкнута від джерела. Відповідно до цього напруга на кожній з послідовно з'єднаних фаз дорівнює Ud/2, а на третій (вільній) дорівнює нулю.

Аналогічним засобом можна проаналізувати роботу при з'єднанні трифазного навантаження за схемою трикутник (рис.3).

Сигнал заданої швидкості двигуна n зад (рис.1 бланка звіту) подається на систему керування перетворювачем (СК ТПЧ), що виробляє дві керуючих напруги: пропорційну частоті Uf2 і амплітуді U_U2 вихідної напруги. Ці керу-ючі напруги подаються до системи керування інвертором (СК АІН) і керованого випрямляча (СК КВ), відповідно, формуючи тим самим на двигуні змінну трифазну напругу необхідної частоти (за рахунок частоти переключення інвертора) і амплітуди (за рахунок регулювання напруги на виході керованого випрямляча).

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ: