Файл: Курс лекций по дисциплине Средства автоматизации и управления.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2024
Просмотров: 44
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
в следующий полупериод, а затем еще в следующий полупериод размыкается
.
Схема непосредственного управления СВ с использованием пикового трансформатора тока (ТТ), тиристора
, источника питания 
, электромагнита контактора с катушками возврата 
и удерживающей 
приведена на рис. 2.10.
Элементы схемы соответствуют замкнутому состоянию контакта в силовой цепи, контакт удерживается защелкой. Импульсы шунтируются кнопкой С, а на управляющий электрод подано отрицательное напряжение от источника
. Если разомкнуть кнопку SB, то на управляющий электрод подаётся результирующее напряжение источника и от вторичной обмотки пик -трансформатора ТA, который является дифференцирующим элементом и формирует разнополярные импульсы напряжения, соответствующие знаку 
в моменты прохождения тока через нулевое значение. Когда импульс с ТA отрицательный, состояние схемы не меняется. Когда импульс с ТA положительный, результирующее напряжение положительное 
и тиристор открывается. По обмотке течёт ток, создаётся магнитный поток, порождающий электромагнитное усилие, вызывающее перемещение якоря и освобождение защелки. В результате под действием силы пружины возврата размыкается контакт в силовой цепи. Быстрое размыкание силовой цепи достигается за счет взведенной пружины возврата. Как уже отмечалось самое бастрое размыкание - бездуговое. Поэтому в быстродействующих автоматах, также как и в контакторах, используется система магнитного дутья.
2.6. ЗАЩИТА ТИРИСТОРОВ
Рассмотрим базовую схему тиристорного выключателя постоянного тока (рис. 2.11). Для включения необходимо подать управляющий импульс на тиристор
.Тиристор 
и конденсатор 
служат для выключения тиристора 
по цепи катода. По сигналу датчика защиты или команде от схемы дистанционного управления открывается тиристор , и ток
тиристора коммутируется в цепь прерывающего конденсатора ; одновременно снимается управляющий импульс с тиристора . Конденсатор перезаряжается, при этом к аноду прикладывается отрицательное напряжение, вызывающее его запирание.
На рис. 2.12 приведена схема защиты тиристорного реверсивного преобразователя (НИИ объединения ХЭМЗ) с емкостным прерывателем тока и импульсным дуговым коммутатором.
Для инвертора, ведомого сетью, характерны следующие виды аварий: внешние короткие замыкания; потеря тиристором вентильных свойств (способности выдерживать обратные напряжения); потеря тиристором запирающих свойств в прямом направлении; отказ в системе управления, приводящий к прекращению подачи управляющих импульсов на какой-либо тиристор. Это приводит к несквозному (однофазному) и к сквозному (двухфазному) опрокидыванию инвертора. Схема обеспечивает защиту преобразователя: при перегрузках двигателя (ЗШ); одновременном включении мостов (1Ш, 2Ш); внутренних коротких замыканиях в случае пробоя тиристоров (1ДТ, 2ДТ); при одно - и двухфазном опрокидывании инвертора. По команде датчиков максимального тока 1ДТ или 2ДТ или дифференциальной защиты, сравнивающей входной ток преобразователя (1ТТ-ЗТТ и (1ТТ-ЗТТ и выпрямитель В) с выходным (ЗШ), блок управления защитой (БУЗ) обеспечивает блокировку прохождения управляющих импульсов на силовые тиристоры в блоке фазового управления (БФУ) и срабатывает импульсный дуговой коммутатор (ИДК). Быстродействующие выключатели 1ВБ и 2ВБ являются резервной защитой.
Один из основных элементов защиты - датчик максимального тока (рис. 2.13). При увеличении тока в первичной цепи увеличивается напряжение на резисторе. Когда это напряжение превысит напряжение стабилизации стабилитрона, выходной транзистор или тиристор открывается, выдавая тем самым сигнал в последующие звенья защиты. Уставку срабатывания датчика можно изменять выбором типа стабилитрона или изменением сопротивления резистора, с которого снимается управляющий сигнал.
Более универсальным датчиком, пригодным для установки в цепях переменного и постоянного тока, является импульсный датчик максимального тока (рис.2.14).Датчик выполнен из сплава с прямоугольной петлей характеристики намагничивания. На тороидальном сердечнике датчика имеются 3 обмотки: обмотка смещения, обеспечивающая насыщенное состояние сердечника при нормальном режиме и определяющая уставку срабатывания датчика, обмотка управления, по которой протекает контролируемый ток, и выходная обмотка, на которой появляется импульсный сигнал при превышении током управления значения уставки. Как правило, обмотка управления является одновитковой и представляет собой шину или силовой провод цепи преобразования, на который надевается тороидальный сердечник датчика. Аналогично формируется импульс в аварийном режиме при токах короткого замыкания. Уставка регулируется в широком диапазоне изменением тока смещения.
Для защиты от внутренних повреждений силовой схемы преобразователей целесообразно использовать устройства дифференциальной защиты, позволяющие повысить быстродействие и увеличить чувствительность по сравнению с максимальной токовой защитой. Дифференциальная защита реагирует на разность входного и выходного токов преобразователя, что позволяет обнаружить повреждение в самом начале аварийного процесса и вызвать команду на отключение повреждения раньше, чем аварийные токи достигнут больших значений. В этом случае на ферритовом кольце датчика располагают две информационные обмотки через которые проходят токи первичного питания преобразователя и цепи нагрузки. Причем их параметры обеспечивают равные коэффициенты передачи этих токов, а обмотки включены в противофазе.
УСТРОЙСТВА КОММУТАЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
3.1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ
Электромагнитные муфты (ЭМ) предназначены для коммутации кинематических цепей металлорежущих станков и другого оборудования. По принципу действия муфты делятся на фрикционные, порошковые и гистерезисные, а по характеру подвода питания - на контактные и бесконтактные.
3.1.1.Электромагнитные фрикционные муфты
Выполняются в различном конструктиве: с фрикционными дисками и без них; контактные и бесконтактные.
Конструктивная схема ЭМ без фрикционных дисков приведена на рис. 3.1,а. ЭМ такой конструкции состоит из сердечника 2, расположенного на ведущем валу 1, обоймы 3, катушки 4, якоря 5, расположенного на ведомом валу 6. При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь перемещается в сторону сердечника и прижимается к нему. Вращающий момент, передаваемый на ведомый вал, определяется
,
где
- электромагнитное усилие, прижимающее якорь к сердечнику; 
- коэффициент трения; 
- средний диаметр.
Допустимое усилие и средний диаметр определяются
,
где
- допустимое удельное усилие, зависящее от материала; 
- соответственно наружный и внутренний радиусы. Тогда максимально возможный момент, передаваемый муфтой, будет
.
Значения и 
характерных для ЭМ материалов определяются:
. Схема непосредственного управления СВ с использованием пикового трансформатора тока (ТТ), тиристора
, источника питания , электромагнита контактора с катушками возврата и удерживающей приведена на рис. 2.10. Элементы схемы соответствуют замкнутому состоянию контакта в силовой цепи, контакт удерживается защелкой. Импульсы шунтируются кнопкой С, а на управляющий электрод подано отрицательное напряжение от источника
. Если разомкнуть кнопку SB, то на управляющий электрод подаётся результирующее напряжение источника и от вторичной обмотки пик -трансформатора ТA, который является дифференцирующим элементом и формирует разнополярные импульсы напряжения, соответствующие знаку в моменты прохождения тока через нулевое значение. Когда импульс с ТA отрицательный, состояние схемы не меняется. Когда импульс с ТA положительный, результирующее напряжение положительное и тиристор открывается. По обмотке течёт ток, создаётся магнитный поток, порождающий электромагнитное усилие, вызывающее перемещение якоря и освобождение защелки. В результате под действием силы пружины возврата размыкается контакт в силовой цепи. Быстрое размыкание силовой цепи достигается за счет взведенной пружины возврата. Как уже отмечалось самое бастрое размыкание - бездуговое. Поэтому в быстродействующих автоматах, также как и в контакторах, используется система магнитного дутья.
2.6. ЗАЩИТА ТИРИСТОРОВ
Рассмотрим базовую схему тиристорного выключателя постоянного тока (рис. 2.11). Для включения необходимо подать управляющий импульс на тиристор
.Тиристор и конденсатор служат для выключения тиристора по цепи катода. По сигналу датчика защиты или команде от схемы дистанционного управления открывается тиристор , и ток тиристора коммутируется в цепь прерывающего конденсатора ; одновременно снимается управляющий импульс с тиристора . Конденсатор перезаряжается, при этом к аноду прикладывается отрицательное напряжение, вызывающее его запирание. На рис. 2.12 приведена схема защиты тиристорного реверсивного преобразователя (НИИ объединения ХЭМЗ) с емкостным прерывателем тока и импульсным дуговым коммутатором.
Для инвертора, ведомого сетью, характерны следующие виды аварий: внешние короткие замыкания; потеря тиристором вентильных свойств (способности выдерживать обратные напряжения); потеря тиристором запирающих свойств в прямом направлении; отказ в системе управления, приводящий к прекращению подачи управляющих импульсов на какой-либо тиристор. Это приводит к несквозному (однофазному) и к сквозному (двухфазному) опрокидыванию инвертора. Схема обеспечивает защиту преобразователя: при перегрузках двигателя (ЗШ); одновременном включении мостов (1Ш, 2Ш); внутренних коротких замыканиях в случае пробоя тиристоров (1ДТ, 2ДТ); при одно - и двухфазном опрокидывании инвертора. По команде датчиков максимального тока 1ДТ или 2ДТ или дифференциальной защиты, сравнивающей входной ток преобразователя (1ТТ-ЗТТ и (1ТТ-ЗТТ и выпрямитель В) с выходным (ЗШ), блок управления защитой (БУЗ) обеспечивает блокировку прохождения управляющих импульсов на силовые тиристоры в блоке фазового управления (БФУ) и срабатывает импульсный дуговой коммутатор (ИДК). Быстродействующие выключатели 1ВБ и 2ВБ являются резервной защитой.
Один из основных элементов защиты - датчик максимального тока (рис. 2.13). При увеличении тока в первичной цепи увеличивается напряжение на резисторе. Когда это напряжение превысит напряжение стабилизации стабилитрона, выходной транзистор или тиристор открывается, выдавая тем самым сигнал в последующие звенья защиты. Уставку срабатывания датчика можно изменять выбором типа стабилитрона или изменением сопротивления резистора, с которого снимается управляющий сигнал.
Более универсальным датчиком, пригодным для установки в цепях переменного и постоянного тока, является импульсный датчик максимального тока (рис.2.14).Датчик выполнен из сплава с прямоугольной петлей характеристики намагничивания. На тороидальном сердечнике датчика имеются 3 обмотки: обмотка смещения, обеспечивающая насыщенное состояние сердечника при нормальном режиме и определяющая уставку срабатывания датчика, обмотка управления, по которой протекает контролируемый ток, и выходная обмотка, на которой появляется импульсный сигнал при превышении током управления значения уставки. Как правило, обмотка управления является одновитковой и представляет собой шину или силовой провод цепи преобразования, на который надевается тороидальный сердечник датчика. Аналогично формируется импульс в аварийном режиме при токах короткого замыкания. Уставка регулируется в широком диапазоне изменением тока смещения.
Для защиты от внутренних повреждений силовой схемы преобразователей целесообразно использовать устройства дифференциальной защиты, позволяющие повысить быстродействие и увеличить чувствительность по сравнению с максимальной токовой защитой. Дифференциальная защита реагирует на разность входного и выходного токов преобразователя, что позволяет обнаружить повреждение в самом начале аварийного процесса и вызвать команду на отключение повреждения раньше, чем аварийные токи достигнут больших значений. В этом случае на ферритовом кольце датчика располагают две информационные обмотки через которые проходят токи первичного питания преобразователя и цепи нагрузки. Причем их параметры обеспечивают равные коэффициенты передачи этих токов, а обмотки включены в противофазе.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9
УСТРОЙСТВА КОММУТАЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
3.1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ
Электромагнитные муфты (ЭМ) предназначены для коммутации кинематических цепей металлорежущих станков и другого оборудования. По принципу действия муфты делятся на фрикционные, порошковые и гистерезисные, а по характеру подвода питания - на контактные и бесконтактные.
3.1.1.Электромагнитные фрикционные муфты
Выполняются в различном конструктиве: с фрикционными дисками и без них; контактные и бесконтактные.
Конструктивная схема ЭМ без фрикционных дисков приведена на рис. 3.1,а. ЭМ такой конструкции состоит из сердечника 2, расположенного на ведущем валу 1, обоймы 3, катушки 4, якоря 5, расположенного на ведомом валу 6. При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь перемещается в сторону сердечника и прижимается к нему. Вращающий момент, передаваемый на ведомый вал, определяется
,где
- электромагнитное усилие, прижимающее якорь к сердечнику; - коэффициент трения; - средний диаметр.Допустимое усилие и средний диаметр определяются
,где
- допустимое удельное усилие, зависящее от материала; - соответственно наружный и внутренний радиусы. Тогда максимально возможный момент, передаваемый муфтой, будет .Значения
и характерных для ЭМ материалов определяются:
