2. Перечислите элементы, из которых состоит схема управления двухскоростным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и проанализируйте ее принцип действия.

Схема управления двухскоростным АД обеспечивает получение двух его скоростей соединением секций (полуобмоток) обмотки статора в треугольник или двойную звезду и реверсирование. Защита ЭП в этом случае осуществляется тепловыми реле КК1и КК2 и предохранителями FA.

Для обеспечения пуска АД и вращения его с малой скоростью необходимо нажать кнопку SB4, после чего срабатывают контактор КМ2 и блокировочное реле KV. При этом статор двигателя включится по схеме треугольника, а реле KV, замкнув свои контакты в цепях катушек аппаратов КМ3 и КМ4, подготовит подключение его к источнику питания. Нажатие кнопок SB1 или SB2 определит соответственно направление пуска вперед или назад.

Разгон двигателя до высокой скорости осуществляется при нажатие кнопки SB5, которая отключит контактор КМ2 и включит контактор КМ1, т. е. обеспечит переключение секций обмоток статора со схемы треугольника на схему двойной звезды.

Остановка АД производится нажатием кнопки SB3, которая отключит все контакторы и сам двигатель от сети.

Применение в данной схеме двухцепных кнопок управления не допустит одновременного включения контакторов КМ2 и КМ2, КМ3 и КМ4. Этой же цели служит перекрестное включение размыкающих блок-контактов контакторов КМ1 и КМ2, КМ3 и КМ4 в цепи их катушек.

2. Перечислите основные блоки, из которых состоит функциональная схема эп с двухзонным регулированием скорости, и проанализируйте её принцип действия.

В электроприводе с двухзонным регулированием скорости часть полного диапазона регулирования от нуля до номинальной скорости осуществляется путем изменения напряжения на якоре от нуля до номинального значения при номинальном потоке возбуждения, а регулирование при скорости выше номиналь­ной — путем уменьшения потока возбуждения при постоянном напряжении на якоре.

При двухзонном регулировании скорости двигатель в каждой зоне располагает разными допустимыми значениями момента и мощности (рисунок 1).

Рисунок 1 – Диаграммы регулирования мощности и момента

при двухзонном регулировании скорости

При независимом охлаждении двигателя во всем диапазоне регулирования скорости допустимым значением тока якоря яв­ляется его номинальный ток I_я._ном. Так как магнитный поток двигателя Ф постоянен при регулировании скорости вниз от но­минальной, то и допустимое значение момента М_доп постоянно и равно номинальному М_ном Допустимая мощность Р_доп на валу двигателя при этом снижается линейно.

При регулировании скорости вверх от номинальной допусти­мый момент уменьшается, так как уменьшается магнитный поток Ф, а допустимая мощность Р_доп остается постоянной.

Таким образом, регулирование скорости вниз от номинальной осуществляется с постоянством допустимого момента, а вверх от номинальной — с постоянством допустимой мощности.

Рассмотрим принцип действия двухзонного электропривода на примере электропривода ЭПУ1-1Д (рисунок 2)

Рисунок 2 – Функциональная схема электропривода ЭПУ1-1Д

Двигатель М питается от тиристорного выпрямителя якоря (ТВЯ), а обмотка возбуждения — от тиристорного выпрямителя возбуждения (ТВВ). Система автоматического управления включает две взаимосвя­занные системы: систему регулирования скорости по цепи якоря с регуляторами тока якоря (РТЯ) и скорости (PC) и систему регу­лирования ЭДС по цепи возбуждения с регуляторами тока возбу­ждения (РТВ) и ЭДС (РЭ).

Пока двигатель работает на скорости ниже основной, значе­ние ЭДС якоря меньше номинального, регулятор ЭДС РЭ выве­ден из работы блоком ограничения БО. Вследствие этого ток возбуждения поддерживается на номинальном уровне регулято­ром РТВ. При увеличении напряжения задания скорости u_з.с скорость уве­личивается. Когда скорость двигателя станет равной номинальной, ЭДС двигателя достигнет номинального значения, регулятор РЭ выйдет из ограничения и контур регулирования ЭДС замкнется. С этого момента система автоматического управления переходит в режим поддержания постоянства ЭДС. Регулятор РЭ шунтиру­ет выходной сигнал регулятора РТВ, напряжение управления u_ув уменьшается, что приводит к уменьшению тока возбуждения и ослаблению потока. Дальнейшее увеличение скорости проис­ходит за счет ослабления потока возбуждения при постоянной ЭДС якоря Е_я = E_{я. ном}.

2. Перечислите основные блоки, из которых состоит функциональная схема непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) и проанализируйте её принцип действия с помощью кривых напряжения сети и на выходе НПЧ.

Cа из рраспространенных овоступает на вход инвертора И.пряжения с постоянной амплитудой и частотой в переменное напряжение 0000хема тиристорного трехфазного НПЧ, состоящая из трех одинаковых комплектов тиристоров 2,3,4, обеспечивающих питание обмоток статора АД z_a, z_b и z_c показана на рисунке 1

Рисунок 1 – Схема трехфазного НПЧ

К комплектам тиристоров подсоединены начала фазных обмоток С1, С2, С3, а концы этих обмоток подключены к нулевой точке трансформатора 1. Нулевая точка трансформатора подсоединена с общей точкой трехфазной обмотки статора, поэтому схема называется нулевой. Каждая фаза этой схемы работает независимо от остальных, поэтому для пояснения принципа ее действия рассмотрим одну фазу А, управляемую комплектом 2 тиристоров VS1…VS6.

Предположим, что фазные напряжения на вторичных обмотках трансформатора изменяются по синусоидальному закону (рисунок 2а), а нагрузка имеет активный характер (если нагрузкой является АД, то ее характер будет активно-индуктивный). Предположим также, что тиристоры VS1…VS6 закрыты (управляющие импульсы от блока управления на них не подаются). В этом случае все напряжение с выхода трансформатора прикладывается к закрытым тиристорам и напряжение на статоре равно нулю.

Рисунок 2 - Кривые напряжения сети (а) и на выходе НПЧ (б,в)

Подадим теперь от блока управления импульсы на тиристоры VS1 в момент t₁, на VS2 – в момент t₂ и на VS3 – в момент t₃. Так как в эти моменты времени потенциалы анодов более высокие, чем катодов, то они откроются, и к фазе статора будет приложено напряжение, соответствующее участкам трех синусоид вторичных напряжений трансформатора u_a, u_b и u_c. Если снять управляющие импульсы с тиристоров VS1…VS3 и подать импульсы на тиристоры VS6, VS4, VS5 в моменты времени t₅, t₆ и t₇, то на нагрузке также образуется напряжение, соответствующее участкам трех синусоид, но уже противоположной полярности. При поочередном открытии групп тиристоров VS1…VS3 и VS4…VS6 в указанном порядке изображенная на рисунке 2б кривая U_1рег будет периодически повторяться. Таким образом, к фазе обмотки статора подводится напряжение переменного тока с периодом T_рег и частотой f_рег=1/T_рег. Период T_рег этого напряжения больше, чем период сетевого напряжения T₁, т.е. частота напряжения на статоре АД меньше, чем частота питающего напряжения. Из этого следует, что НПЧ может обеспечивать регулирование частоты на статоре АД только в сторону ее уменьшения по сравнению с сетевой. Расширение диапазона регулирования частоты на выходе НПЧ достигается введением паузы t_п между моментом снятия импульсов управления с тиристоров VS1…VS3 и подачи их на тиристоры VS4…VS6.

Рассматриваемый НПЧ позволяет регулировать также и напряжение U_1рег на АД, для чего управляющие импульсы на тиристоры подаются не в моменты t₁,t₂,t₃,… (рисунок 2в), а с некоторой задержкой, которая равна углу управления тиристорами . Изменяя с помощью системы управления момент подачи импульсов на тиристоры, можно регулировать напряжение нагрузки от 0 (=90) до максимального значения (=0).