книги / Электрооборудование одноковшовых экскаваторов
..pdfКомплектное ' устройство МУ типа ПДД-1ДВ (рис. 3-29) выполнено также по трехфазной мостовой схеме, но с вынесенной внешней обратной положительной связью по току.
В схеме устройства ПДД-1,5В (рис.. 3-28,а) паразит ные токи In, проходящие обходными путями (направле ния этих токов при подмагничивании усилителя 1МУ обозначены штрихпунктирными линиями) и определяе
мые соотношением / п= / 1 г“ |
замыкаются непосред- |
' н “ г |
г б |
ственно по рабочим обмоткам размагниченного усилите ля 2МУ. Дополнительная м. д. с. рабочих обмоток, обу словленная током In, препятствует размагничиванию сердечников МУ (в нашем случае 2МУ) обмоткой управления. . При этом напряжение на выходе устрой ства снижается в тем большей степени, чем меньше
м.д. с. управления и чем больше паразитный ток. -
Вустройстве МУ типа ПДД-1ДВ (рис. 3-29) подоб ного явления нет. Здесь паразитные токи замыкаются через соответствующие силовые выпрямители моста Ла рионова, минуя рабочие обмотки МУ. Условия работы усилителей в блоке ПДД-1ДВ более благоприятны и позволяют получить значительные форсировки.
Техническая характеристика двухтактных комплектных устройстз МУ серии ПДД:
Тип устройства ...................................... |
|
|
Г1ДД-1.1В |
ПДД-1,5В |
|
Номинальный ток нагрузки, А . . . . |
10 |
28 |
|||
Сопротивление, нагрузки, Ом . . . . |
3,72—6,3 |
1,9 |
|||
Начальный ток усилите'ля, |
А . . . . |
4—6 |
14 |
||
Число обмоток управления (без об |
5 |
5 |
|||
мотки смещения)............................... |
|
резистора |
|||
Добавочное |
сопротивление |
510 |
680 |
||
обмотки смещения, |
О м |
...................., |
|||
Мощность питающего |
трансформато-* |
2,8 |
3X1.5 |
||
‘ ра, к В т ..................................................... |
напряжение |
трансфор |
|||
Номинальное |
|
|
|||
матора, В: |
|
|
220/380 |
220/380 |
|
первичной обмотки ............................ |
|
||||
вторичной обмотки ....................... |
|
71,5 |
71,5 |
||
Размеры устройства, |
мм .................... |
|
350X450X490 |
375X550X700 |
|
Масса, к г ............................................... |
|
|
|
145 |
180 |
Назначение обмоток управления устройства серии ПДД в системе управления электроприводом экскашпо ров приведено в § 6-2—6-6.
9* |
131 |
3-12. ТРЕХФАЗНЫЙ ДВУХТАКТНЫЙ БЛОК МУ С НЕСИММЕТРИЧНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ
На экскаваторе ЭКГ-8И используются трехфазные двухтактные блоки МУ с несимметричной системой управления. Конструктивно дроссельная часть блока МУ выполнена так же, как и в комплектных устройствах серии ПДД. Блок содержит два однотактных трехфаз ных МУ с вынесенной обратной связью по току, как и
блок ПДД-1,1В (рис. 3-29),
|
|
|
но |
работа |
его |
протекает не |
|||
|
|
|
сколько иначе. Поэтому ре |
||||||
|
|
|
версивная |
характеристика |
|||||
|
|
|
магнитного |
|
блока |
|
(рис. |
||
|
|
|
3-30) отличается по форме |
||||||
|
|
|
от |
реверсивной |
характери |
||||
|
|
|
стики блока МУ серии ПДД. |
||||||
|
|
|
Из |
сравнения |
рис. |
3-25,а и |
|||
|
|
|
3-30 видно, что рабочие точ |
||||||
|
|
|
ки А и А' в последнем слу |
||||||
|
|
|
чае выбираются |
на |
участке |
||||
|
|
|
минимального |
значения на |
|||||
Рис. 3-30. Статические харак |
чальных токов IЮ=12о= |
||||||||
== 1в,тгп- |
|
|
|
|
|
||||
теристики комплектного |
уст |
|
|
|
|
|
|||
|
При работе на основной |
||||||||
ройства МУ с |
несимметричной |
|
|||||||
системой |
управления. |
|
механической характеристи |
||||||
1—3 — характеристики МУ. |
|
ке |
двигателей |
|
(см. |
§ |
7-1) |
||
|
|
|
один из МУ, допустим 1МУ, |
||||||
работает в режиме глубокого насыщения |
(рис. |
3-30, |
|||||||
точка а на кривой /), |
а другой МУ (2МУ) |
в это время |
работает в режиме максимального размагничивания (точка а' на кривой 2)\ глубокому насыщению сердеч ников МУ способствует встречно-параллельное соедине ние обмоток управления усилителей. Ток выхода (на грузки) блока в этом случае равен алгебраической сумме /H,i= /i—h (кривая 5). Следовательно, в данном случае токи управления в обоих МУ равны и характер работы МУ аналогичен описанному выше (см. рис. 3-25,а). Изменение тока нагрузки / н как по значению, так и по направлению в зависимости от тока управле ния /у происходит по кривой 3.
При работе на промежуточных механических харак теристиках двигателей благодаря выпрямителям схемы управления приводом, включенным определенным обра зом по отношению к обмоткам управления МУ, проис-
132
ходит полное или частичное шунтирование этих обмоток и, следовательно, нарушается равенство токов управле ния в каждой из обмоток усилителя. Таким образом создается несимметричное управление усилителями 1МУ, 2МУ (сравни точки б и б' на рис. 3-30). Работа МУ подробно изложена в § 7-1.
Техническая |
характеристика блока магнитных |
|
усилителей экскаватора ЭКГ-8И: |
||
Мощность, к В т ........................................................... |
|
8 |
Номинальное напряжение вторичной обмотки транс |
133, |
|
форматора питания, В .................................................. |
||
Номинальный ток фазы, |
А ....................................... |
32,8 |
Номинальное напряжение нагрузки, В ........................... |
123 |
|
Номинальный ток нагрузки, А: |
40 |
|
при П В = 1 00 % ................................................................ |
|
|
при П В = 4 0 % ............................................................... |
|
55 |
Тип М У ........................................................................... |
\ |
УМ.ЗГ1.32.32.3 |
|
|
|
3-13. ТИРИСТОРНЫЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ |
||
Экскаваторный |
электропривод Г—Д |
.прежде всего |
совершенствуется за счет изменений в системе возбуж дения генератора. Наиболее перспективным является статический тиристорный возбудитель, применяемый при модернизации экскаватора ЭКГ-8. Основными его преи муществами являются весьма малая инерционность и более высокий к. п. д. по сравнению с силовыми МУ.
На рис. 3-31 показана схема реверсивного тиристор ного возбудителя, собранного по трехфазной мостовой
схеме |
|
с |
встречно-парал |
|
|||
лельным |
включением |
тири |
~2208 |
||||
сторов Т с уравнительными |
p o p |
||||||
дросселями |
УР. |
Использу |
|
||||
ются |
тиристоры |
типа |
Т |
|
|||
(ВКДУ-150-4) с |
естествен |
|
|||||
ным |
охлаждением. |
|
|
|
|||
Тиристор — это |
полупро |
|
|||||
водниковый |
управляемый |
|
|||||
прибор, |
который |
обладает |
|
||||
свойством |
не только |
вы |
|
||||
прямлять переменный ток в |
|
||||||
постоянный |
(см. § 2-5), но |
JVYA |
|||||
и регулировать его при .по |
онг |
||||||
мощи |
управляющего |
элек |
Рис. 3-31. Тиристорный возбу |
||||
трода |
УЭ. |
|
|
|
|
дитель. |
133
Выпрямленное напряжение можно регулировать дву мя способами: изменением напряжения переменного тока сети питания Uc и изменением момента открытия вентиля (рис. 3-32,а). При первом способе регулирова ния выпрямитель подключается к различным выводам
Рис. 3-32. Иллюстрация принципа работы тиристора.
а — эквивалентная схема замещения тиристора диодом и ключом; б и в — со ответственно графики изменения выпрямленного напряжения при регулирова нии выпрямителя изменением угла регулирования при а^О и а=0; г и д — графики изменения э. д. с., напряжения и тока при наличии индуктивностей в цепи вентилей.
обмотки трансформатора. Для пояснения второго спо соба и принципа работы тиристора рассмотрим схему на рис. 3-32,а, где показаны диод Д и устройство для его включения на нагрузку Rn. Это устройство состоит из реле Р и ключа КУ, служащего аналогом управляю щего электрода тиристора. При положительном полупериоде напряжения Uc (а следовательно, положительной полярности на аноде А диода Д) и замкнутом ключе
134
КУ, что аналогично подаче на управляющий электрод тиристора сигнала управления, открывающего вентиль, включается реле Р, которое контактом Рг замкнет цепь нагрузки Rn и через другой контакт Pi самоблокируется. В дальнейшем замкнутое или разомкнутое положе ние ключа КУ не будет влиять на прохождение тока через вентиль и нагрузку /?н, так как через обмотку реле проходит ток и контакты его замкнуты. Реле разомкнет контакты только в случае, если ток в вентиле и его об мотке станет меньше тока удержания реле, йли при раз рыве цепи тока, например при отрицательном напряже нии на аноде диода.
От момента включения ключа КУ при положитель ной полярности на аноде диода зависит среднее значе ние выпрямленного напряжения на нагрузке. Допустим, что напряжение на аноде диода, нарастая по положи
тельной полусинусоиде |
(рис. 3-32,6), достигло значения, |
||
обозначенного точкой |
6, за отрезок |
времени |
tQ—/ь. но |
ток еще через диод и |
нагрузку не |
проходит, |
так как |
разомкнут ключ КУ. Как только включится ключ КУ, в момент t\ вентиль «откроется», и через нагрузку в те
чение времени U-^-tz будет проходить ток. |
Среднее вы |
|||
прямленное напряжение |
£/ср определяется |
заштрихован |
||
ной площадью |
(рис. |
3-32,6), меньшей |
площади S0 |
|
(рис. |
3-32,в), когда |
ключ КУ замкнут с |
момента вре |
|
мени |
U. |
|
|
|
Промежуток времени менаду моментом подачи поло жительного напряжения на анод вентиля и моментом подачи отпирающего сигнала на управляющий электрод
УЭ (моментом включения |
ключа КУ) называется |
у г л о м р е г у л и р о в а н и я |
а. Увеличивая угол а от О |
до 180°, можно задерживать момент начала прохожде ния тока через вентиль и таким путем уменьшать сред нее значение Ucр выпрямленного напряжения. Выпрям ленное напряжение имеет наибольшее значение при а=0 и равно нулю при а=180° (рис. 3-32,6, е).
Чтобы придать вентилю регулировочные свойства без применения дополнительного устройства (реле, ключа КУ), его выполняют с тремя р-п переходами. Такой полупроводниковый прибор — тиристор Т можно пред ставить в виде трех диодов Д1—ДЗ, включенных гак, как это показано на рис. 3-33,а. Тиристор может нахо диться в трех стабильных состояниях. Выключенное со стояние тиристора такое (участок 4, рис. 3-33,в), когда
135
к его аноду А приложено отрицательное значение на пряжения сети питания Uc{^—Ua), т. е. к диодам Д / и ДЗ приложено обратное напряжение и они обладают большим сопротивлением. Участок 1 характеристики ти ристора при значениях положительного анодного напря жения ~^иа от нуля до Unep, означает, что тиристор находится в непроводящем выключенном состоянии (его
Рис. 3-33. Тиристор.
асхема замещения диодами; б — условное графическое изображение; в* г‘—
вольт-амперная характеристика без тока I уЭ и с током / у э различного значения.
внутреннее сопротивление весьма велико), так как к ди оду Д2 приложено обратное напряжение, а к диодам Д1 и ДЗ — прямое. При значениях Ua>U na9 тиристор пере ключается, т. е. скачкообразно переходит из непроводя щего состояния 1 в состояние высокой проводимости 3, так как переход (диод Д2) пробивается. В этой пере ходной области 2 имеет место резкое уменьшение сопро тивления тиристора. После перехода тиристора в состоя ние высокой проводимости его вольт-амперная харак
136
теристика (участок 3) мало отличается от прямой (про водящей) ветви характеристики обычного диода (диодов Д1 и ДЗ). При этом почти все напряжение сети Uc при кладывается к нагрузке Ru> и от ее значения опреде ляется положение рабочей точки N на участке 3 харак теристики.
Характерной особенностью тиристоров является то, что напряжение переключения £/пер можно значительно снизить, что достигается с помощью положительного по отношению к катоду управляющего сигнала Uy3t пода
ваемого на электрод УЭ. |
|
|
|
|
|||
На рис. 3-33, г |
приведено |
семейство вольт-амперных |
|||||
характеристик |
тиристора при различных |
токах управле |
|||||
ния / уэ, По мере |
увеличения тока / уэ |
характеристика |
|||||
смещается |
влево (кривая 5 имеет |
ток / уэ = |
0; для кри |
||||
вой 4 ток управления больше, |
чем^для кривой 5, и т. д.) |
||||||
и видно, |
что |
при |
определенном |
токе |
/ уэ |
(кривая /) |
область непроводящего состояния в прямом направле нии исчезает, тиристор может быть включен при любом анодном напряжении. Отпертый тиристор не может быть выключен с помощью управляющего сигнала. Для вы- - ключения (запирания) тиристора необходимо, чтобы анодный ток уменьшился до тока удержания /уд. ■
Для включения тиристора обычно используется си стема импульсно-фазового управления — СИФУ (услов но ключ К? на рис. 3-33,а, б) с назначением осущест влять сдвиг фазы управляющего импульса относительно переменного напряжения Uc питания тиристоров в зави симости от сигнала, поступающего на СИФУ от системы управления приводом, и создавать узкие управляющие импульсы. Однако длительность управляющего импуль са должна быть достаточной, чтобы анодный ток успел нарасти до значения, превышающего ток /уд (рис. 3-33,в). Наибольшую стабильность характеристик полупроводниковых возбудителей обеспечивают системы управления, использующие принцип вертикального управления фазой управляющего импульса. Этот прин цип основан на том, что сигнал управления сравнивается с пилообразным, синхронизированным с питающей сетью напряжением. В момент достижения сравниваемых на пряжений вырабатывается управляющий импульс, кото рый открывает тиристор.
137
Процесс выпрямления и регулирования сложнее, чем показан на рис. 3-32,6 и в. Если обратиться* к рис. 3-32,г, видно, что в момент перехода э. д .' с. еа,о через нуль в область отрицательных значений (момент t2) не про исходит мгновенного прекращения тока через диод Д (рис. 3-32,а), когда в этой цепи имеется индуктивность L. Вследствие большой индуктивности ток будет про должать проходить в прежнем направлении под дей ствием э. д. с. самоиндукции, возникающей в индуктив
ности (см. Тд на рис. 3-32,6). Вентиль Д (см. рис. 3-32,а
теперь с учетом цепей, указанных штриховыми линиями, т. е. схему двухполупериодного выпрямления с нулевым выводом трансформатора) закрывается после того, как произойдет переход (коммутация) тока на вентиль Д /, который будет продолжать пропускать ток через нагруз ку под действием э. д. с. ех,о. За счет индуктивности обмотки трансформатора процесс коммутации тока рас тягивается во времени: ток постепенно уменьшается,
аток 1Д1 постепенно возрастает, причем их сумма
остается постоянной и равной току нагрузки. Время коммутации характеризуется так называемым углом коммутации у, значение которого тем больше, чем боль ше ток нагрузки. Ток в этот период проходит одновре менно через оба вентиля. Здесь (рис. 3-32,г) среднее значение выпрямленного напряжения будет равно раз ности положительных S2 и отрицательных 53 заштрихо ванных площадей. Очевидно, что наибольшее значение напряжения будет при угле а=0 (как и в случае с ак тивной нагрузкой). Оно равно нулю при равенстве отри цательных и положительных площадей, т. е. при а=90°
(cos а = 0 ). |
значение |
выпрямленного напряжения без |
|
Среднее |
|||
учета потерь |
в коммутационный период |
определяется |
|
выражением |
|
|
|
|
&Ср,0 |
иср,0,max COS tt, |
(3-13) |
где UСр,о,таж — максимальное среднее выпрямленное на пряжение, получаемое без регулирования (при а=0 и при х. х. выпрямителя).
Пои нагрузке среднее значение выпрямленного на пряжения снижается из-за падения,напряжения: в вен тиле от -ком-мутации, в активных сопротивлениях транс-
т
форматора |
и |
в |
цепи |
вы |
|
|
|
|||
прямленного |
тока. |
В |
связи |
|
|
|
||||
с этим внешние характери |
|
|
|
|||||||
стики |
£/Ср = / ( / с р ) |
при раз |
|
|
|
|||||
личных |
углах |
регулирова |
|
|
|
|||||
ния представляют собой се |
|
|
|
|||||||
мейство |
наклонных |
линий |
|
|
|
|||||
(рис. 3-34). |
|
|
плавным |
|
|
|
||||
Следовательно, |
|
|
|
|||||||
изменением |
угла |
регулиро |
|
|
|
|||||
вания |
а |
тиристоров |
тири |
О |
ZO 40 60 80 |
100 °/а |
||||
сторного |
возбудителя |
M O J K - |
|
|
|
|||||
но плавно регулировать вы |
Рис. 3-34. Внешние характери |
|||||||||
прямленное |
напряжение в |
стики |
управляемого |
выпрями |
||||||
цепи |
обмоток |
независимого |
|
теля. |
|
|||||
возбуждения |
генератора. |
|
|
|
|
|||||
Для уменьшения пульсации выпрямленного тока ти |
||||||||||
ристоры |
включаются |
по |
трехфазной мостовой |
схеме, |
а встречно-параллельное их включение позволяет осу ществлять реверсирование тока в обмотке возбуждения генератора (см. рис. 3-31).
Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО СИСТЕМЕ Г—Д
4-1. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ Г—Д
Прежде чем рассмотреть специальные системы гене ратор — двигатель, применяемые на современных экска ваторах, подробно остановимся на их основе — простой системе Г—Д (рис. 4-1). Обмотки независимого возбуж дения генератора и двигателя в системе Г—Д питаются от источника постоянного тока. Изменение (управление) тока возбуждения в них осуществляется с помощью ре зисторов JRB и ' /?дв. От вводимого сопротивления Ra в цепи обмотки ОНГ генератора зависит ток /в (поток) возбуждения генератора, а следовательно, и его э. д. с. Етсогласно (3-1). В специальных системах Г—Д для этих целей применяются отдельные возбудители (ЭМУ, СМУ, тиристорные). Изменение э. д. с. Ег в этом случае достигается. путем изменения напряжения £/в, подавае мого от них на обмотку возбуждения генератора ОНГ.
Изменением э. д. с. генератора, а следовательно, из
139