книги / Электрооборудование лифтов массового применения

тор BR с возбуждением от постоянных магнитов, трехфазный мостовой выпрямитель, двухзвенный ÆC-фильтр и инвертирую­ щий усилитель А 1 с коэффициентом усиления Ка \~ —R7IR3, вследствие чего напряжение и©, пропорциональное скорости дви­ жения кабины V или угловой скорости ротора двигателя ш, имеет отрицательную полярность. Суммирующее устройство СУ по­ строено на резисторах R12 и R13, соотношение сопротивлений которых зависит от уровня заданного сигнала н3 и сигнала фак­ тической скорости «© в установившемся режиме. Регулятор скорости PC является пропорционально-интегральным регуля­ тором с обратной связью через резистор R14 и конденсатор СЗ (в лифтах со скоростью движения кабины до 1 м/с возможно использование пропорционального регулятора) и состоит из ре­ гулирующего усилителя A3 и инвертирующего усилителя A4. Оба усилителя, как и усилитель А1, являются аналоговыми ин­ тегральными микросхемами. Метод выбора параметров регуля­ тора будет рассмотрен в п. 4.8.

Инвертирующий усилитель A4 необходим для изменения по­ лярности напряжения управления щ при переходе в режим замедления с электрическим торможением. Установка нуля ре­ гулирующего усилителя производится потенциометром R16. На­ пряжение управления иу обычно имеет отрицательную поляр­ ность, что достигается с помощью диодов V10 и VII. Ограниче­ ние величины выходного сигнала регулирующего усилителя до­ стигается ограничителем на стабилитронах V7 и V8 . Уровень ограничения выбирается примерно равным напряжению смеще­

ния Нем СИФУ (см. рис. 49).

Устройство безударного включения УБВ (рис. 53) состоит из формирователей сигналов, из которых первый построен на операционном усилителе А5 и вырабатывает логический сигнал Хд — «движение электропривода задано». Второй содержит вы­ прямитель на диодах V12 и VÎ3, транзистор V15, работающий в ключевом режиме, и логический элемент El и вырабатывает логический сигнал .*21 — «фактическая скорость не равна за­ данной». Логическое устройство формирования сигналов у7 и Ув состоит из логических элементов Е2—Е9. .Работа устройства безударного включения поясняется диаграммой (рис. 54). В ис­ ходном состоянии, когда сигналы г/4 » Jfg и х 2х находятся в состоя­ нии логического нуля «О», выходные логические сигналы #7 и ув также находятся в состоянии логического нуля, вследствие чего каналы управления тиристорами закрыты. После перевода сиг­ нала у4, а затем и сигналов хд и х2Х в состояние логической единицы «1» элемент Е4 подготовлен к переводу своего выход­ ного сигнала. Перевод выходного сигнала элемента Е4 в состоя­ ние логического нуля «О» происходит в момент времени t3, ког­ да синхронизирующий импульс х Хд «напряжение и АВ имеет ам­ плитудное значение» принимает значение логической единицы «1». Поэтому в момент времени t3 триггер из элементов Е5 и Е6

Ш

	изменяет состояние своего
	выходного сигнала,					т. е.
	сигнал г/7 принимает зна­
	чение	логической			едини­
	цы «1». Сигнал у7 откры­
	вает каналы управления
	тиристорами фаз А и В
	тиристорного			преобразо­
	вателя		(см.	рис.		48) и
	подготавливает			к	измене­
	нию состояния триггер из
	элементов Е7 и Е9. Пос­
	ледний	изменяет			состоя­
	ние своей выходной вели­
	чины на единичное в мо­
	мент	времени		ti,		когда
	синхронизирующий					им­
	пульс *13		«напряжение ис
	имеет	амплитудное				зна­
	чение» принимает единич­
	ное значение «1». Сигнал
	Ув, принявший			значение
	«1», открывает канал уп­
	равления		тиристорами
	фазы С тиристорного пре­
	образователя					(см.
Рис. 54. Диаграммы работы устройства	рис. 48), после чего асин­
безударного включения	хронный		двигатель			рабо­
	тает в том режиме,					кото­

рый задан логическим задающим устройством. Отключение ка­ налов управления тиристорами всех фаз происходит при пере­ воде хотя бы одного из сигналов У4, Хд или *21 в состояние ло­ гического нуля «О», когда триггеры Е5, Е6, Е7 и Е9 (см. рис. 53) возвращаются в нулевое состояние.

Из разработанных схем устройства пониженной скорости наиболее простым является устройство с выходным напряже­ нием частотой 16,67 Гц, т. е. 1/3 частоты питающей сети. В этом случае силовая часть тиристорного реверсивного преобразова­ теля (см. рис. 46) содержит автотрансформатор Т5, мощность которого равна приблизительно 0,3 номинальной мощности асин­ хронного двигателя, обмотка трансформатора разделена на две части с числами витков в соотношении 2 : 1. При нормальной работе лифта контакты К2 разомкнуты и автотрансформатор отключен. Перед проведением ревизии контакты К2, которые могут принадлежать пакетному выключателю или контактору без дугогашения, замыкают и тем подготавливают силовые ти­ ристоры к работе. В формировании напряжения пониженной частоты при пуске участвуют тиристоры VI, V2, V7, V8 и V9,

Рис. 55. Принципиальная схема устройства пониженной скорости

V10, при равномерном движении — тиристоры VI, V2 и V7, V& Описанная силовая схема позволяет осуществить также ре­ гулируемый трехфазный пуск по обычной схеме, когда контак­ ты К2 разомкнуты, а затем перейти на однофазное питание на­ пряжением пониженной частоты при установившемся движении, когда контакты К2 замкнуты. Для осуществления такого режи-

Рис. 56. Диаграммы ра* боты устройства пони* женной скорости

ма контакты К2 должны быть контактами контактора и замы­ каться при достижении установившейся скорости ревизии.

Устройство пониженной скорости, обеспечивающее сначала двухфазный пуск, а затем установившееся движение при одно­ фазном питании напряжением частоты 16,67 Гц, представлено на рис. 55. В схеме устройства учтены характеристики микро­ схем серии К155. В исходном состоянии, когда управляющий логический сигнал у& логического задающего устройства равен «О», триггеры Е2 и ЕЗ имеют выходные сигналы Qi и Q2 в со­ стоянии «О», все выходные сигналы устройства уи, у 12, Уп, У\ъ и уп находятся в состоянии логической единицы «1», что соот­ ветствует закрытому состоянию тиристорных оптронов V3—V7, а значит и силовых тиристоров VI, V2 , V7, V8 , V9 и V10 (см. рис. 46). Силовые тиристоры соединены с цепями фототиристо­ ров тиристорных оптронов в точках, обозначенных одинаковы­ ми цифрами на рис. 46 и 55. Для нормальной работы устройст­ ва пониженной скорости необходимы синхронизирующие сигна-

лы х\\, Х\2, A'i3, л'17 и *18, диаграммы'которых показаны на рис. 56. Длительность сигналов *ц, дг12, *17 и *18 несколько меньше по-

лупериода переменного тока частоты 50 Гц, и *13= *11*12. Сиг­ налы Хц, х\2, *1з, *17 и *18 вырабатывает блок синхронизирую­ щих сигналов БСС (см. рис. 44). Кроме указанных синхронизи­ рующих сигналов, необходимы сигналы хи «ток пониженной ча­ стоты положителен» и *15 «ток пониженной частоты отрицате­ лен». Они формируются датчиком тока ДТ, входящим в устрой­ ство пониженной скорости и состоящего из операционных уси­ лителей Al и А2 с релейной характеристикой, за счет обрат­ ной связи через стабилитроны VI и V2 и входных цепей за­ держки на резисторах и конденсаторах (R3 и Cl, R4 и С2). Сигналы синхронизации по току хн и Х\ь предотвращают корот­ кое замыкание в силовой цепи тиристоров, обусловленное зна­ чительным фазовым сдвигом между напряжением и током по­ ниженной частоты главным образом при пуске.

Работа устройства пониженной скорости начинается после поступления единичного сигнала ув «включение узла понижен­ ной скорости». Элементы Е2, ЕЗ и Е4 представляют собой счет­ чик с коэффициентом пересчета К= 3. Диаграммы выходных сиг­ налов этих элементов щ, Q\ и Q2 приведены на рис. 56. Элемен­ ты Е5—Е8 (см. рис. 55) формируют управляющие сигналы уп и у 12 для управления тиристорами VI и V2 через оптроны V3 и V4. Элементы Е9 и ЕЮ формируют управляющие сигналы ум и Ухь для управления тиристорами V7 и V8. Элемент E ll формиру­ ет управляющий сигнал у\$ для управления парой тиристоров V9 и V10, включаемых на время пуска асинхронного двигателя. После окончания пуска тиристоры V9 и V10 целесообразно от­ ключать, так как кривая тока пусковой фазы С содержит выс­ шие гармоники (третью, пятую, седьмую), которые вызовут не­ желательный нагрев обмотки двигателя. Отключение тиристоров можно осуществить либо специальным сигналом запрета, обес­ печивающим перевод сигнала 1/19 в состояние «1», либо размы­ кающим контактом пускового реле в цепи фототиристора оптро­ на V7. Диаграмма напряжения пониженной частоты и показана на рис. 56 штрихом, а обоснование такой формы напряжения, обеспечивающей минимальные искажения формы тока, приведе­ но в п. 3.3.

Логические выражения управляющих сигналов имеют вид

Уц = * 11* 15^ 1^ 2*	У\2 = *12*14^1^2»
Ум ~ *iaQl» У\ъ = *uQli	Ум — *12*17Q1Q2 *11*18^1^2*

4.7. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ТИРИСТОРНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

К вспомогательным устройствам тиристорного асинхронного электропривода относятся блок синхронизирующих сигналов БСС, блок тепловой защиты асинхронного двигателя БТЗ, блок

тормозного электромагнита БТЭ, контактор безопасности КБ с контактами К1, устройства контроля и сигнализации, блок пи­ тания и некоторые другие.

БСС вырабатывает синхронизирующие сигналы, необходи­ мые для нормальной работы системы импульсно-фазового уп­ равления, устройства безударного включения и устройства по­ ниженной скорости. В СИФУ от блока БСС поступают три сиг­ нала (напряжения), пропорциональные фазным напряжениям питающей сети, причем эти сигналы должны быть электрически не связаны. Последующее преобразование этих сигналов в пи­ лообразные напряжения осуществляет схема СИФУ. В УБВ от блока БСС поступают сигналы Х\г и л'19, диаграммы которых показаны на рис. 54, а в УПС — сигналы Хц, Х\2, Х\з, Хп и х^. Эти сигналы должны отличаться высоким качеством, т. е. иметь крутые фронты и срезы и не иметь пульсаций. Основу блока синхронизирующих сигналов составляют три однофазных транс­ форматора, первичные обмотки которых соединены звездой и включены в трехфазную сеть, а вторичные обмотки, рассчитан­ ные на определенный уровень напряжений (16—24 В), служат для получения синхронизирующих сигналов либо непосредст­ венно (например, для СИФУ), либо после обработки в диодно­ резисторных цепях.

Для тепловой защиты асинхронного двигателя целесообраз­ но использовать свойства терморезисторов (термисторов), кото­ рые изменяют свое электрическое сопротивление при изменении температуры. Серийно изготовляемые термисторы имеют диапа­ зон рабочих температур, совпадающий с диапазоном темпера­ туры нагрева обмоток электрических машин, что позволяет с помощью термисторного датчика, размещаемого на лобовой части обмотки статора асинхронного двигателя, контролировать ее температуру. На рис. 57 приведены зависимость сопротивле­ ния термистора от температуры и схема контроля температуры, основанная на сравнении эталонного сопротивления R1, вели­ чину которого можно изменять при выборе уставки защиты, с сопротивлением термистора R2 и преобразовании полученной

Рис. 57. Зависимость сопротивления термистора от температуры (а) и прин­ ципиальная схема устройства тепловой защиты электродвигателя (б)

разности напряжений в логический сигнал х7 с помощью опе­ рационного усилителя А с релейной характеристикой, обеспечи­ ваемой обратной связью через стабилитрон V. Сопротивление резистора R1 выбирают равным сопротивлению термистора R2 при допустимой температуре обмотки 0ДОп. При температуре об­ мотки и термистора 0<С0доПсопротивление термистора R2 боль­ ше сопротивления резистора R1, и поэтому сигнал х7 имеет зна­ чение «О». При 0 > 0 Доп сигнал Х7 переходит в состояние «1» и лоступает в логическое задающее устройство в элемент Е5 (см. рис. 52), на другой вход которого поступает сигнал х$ «кабина

ла этаже». Если	кабина находится в движении, то *5= «О» и
лифт продолжает работать		и после лг7=«1». После достижения
заданного этажа	Л'5 = « Ь > ,	и «ПЗУ переводит управляющие сиг­

налы в состояние, соответствующее отключенному и затормо­ женному состоянию электропривода. Такое состояние будет про­ должаться до тех пор, пока 0>0дОП

Контактор безопасности КБ обычно находится во включен­

ном состоянии и его главные		контакты /<7 в силовой цепи и
о . т	+15 В		Л, Л5	X7 у2	у5
	+5В - 15В	+53	*2	УI Уз	Уз
^онтроля	l’H	iirЛ УЛЧ	У Ч / Ч / W	Ч / Ч У Ч / W ЧУ Ч / Ч / Ч / S / Ч !
Панель			AÂÀAÀAÀAAÀÀÂÀI
„ Побьем " x j		&
„С пуск*/ х 2		&
„ Замедление и х 3		&
„ Ревизия “ Х4 .		&
„ Кабина на э т а ж е “ л 5		Sc
„ Тиристоры		&
исправны " х -
„ Перегрев		&
двигателя “ х 7		&
„ Включение задатчика
интенсивности" у f

1 , Включение СИФУ и ТП на побьем и у2

„ Включение СИФУ и ТП на спуск “ у 7

1, Разрешение" у ч

„ Заторможено" у5

. it Включение УПС “ у6

8с

&

8с

&

&

Рис. 58. Устройство сигнализации и контроля сигналов управления и напря­ жений питания

блокировочный контакт Kl в цепи управляющего электрода.- тиристора V17 (см. рис. 46) замкнуты. Блок-контакт К1 можновключать также последовательно с тиристором VI7, что обеспе­ чивает дополнительную надежность на случай отказа тиристора.. Контактор безопасности отключает электродвигатель и тормоз­ ной электромагнит в случае отказов в системе управления.

Блок питания предназначен для получения стабилизирован­ ных постоянных напряжений, необходимых для работы анало­ говых и дискретных микросхем. Отечественная промышленность, серийно изготовляет стабилизированные источники питания. Для1 питания операционных усилителей и логических микросхем це­ лесообразно применять стабилизаторы напряжения типов 701МП23 (на напряжения +15 и —15 В) и 701МП21 (на на­ пряжения от +3 до +15 В) Львовского производственногообъединения «Микроприбор». Эти стабилизаторы допускают ток нагрузки до 100 мА, нестабильность выходного напряжения, не более 6 мВ при изменении входного напряжения на 2 В. Для. питания стабилизаторов используют нестабнлизированные ис­ точники питания постоянного тока.

Для контроля работы основных устройств тиристорного электропривода и облегчения поиска неисправностей предусмат­ ривают специальные контрольные устройства, например устрой­ ство сигнализации и контроля сигналов управления и напряже­ ний питания, приведенное на рис. 58. Устройство составлено изэлементов И — НЕ и светодиодов. Загорание светодиода соот­ ветствует единичному значению сигнала. На панель контролявыведены общая точка о. т, напряжение питания +5 В, +15 В, —15 В, а также аналоговые управляющие сигналы «3, «ш» «у. При необходимости количество контролируемых величин может быть расширено.

4.8. ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТИРИСТОРНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛИФТА

Для упрощения схемы тиристорного асинхронного электро­ привода лифта целесообразно применять одноконтурную систе­ му регулирования скорости (рис. 59). Наиболее сложным дина­ мическим звеном контура регулирования скорости являетсяасинхронный двигатель. В выражение электромагнитного мо­ мента в статических и динамических режимах входит квадрат напряжения питающей сети или источника, представляющего1 собой тиристорный преобразователь, поэтому в структурной схеме контура регулирования следует использовать передаточ­ ную функцию асинхронного двигателя совместно с тиристорным преобразователем и системой импульсно-фазового управления. Возможность получения такой передаточной функции показана ниже.

]Рис. 59. Структурная схема контура регулиро­ вания скорости тири­ сторного асинхронного электропривода лифта

В рассматриваемом тиристорном асинхронном электропришоде использована система импульсно-фазового управления (СИФУ), схема которой описана в п. 4.6, а работа проиллюст­ рирована диаграммами (см. рис. 49). В дальнейшем предполага­ ется, что угол регулирования а ограничен значениями 0 и 2я/3 ш описывается следующей зависимостью:

а = 2я/3(1	(56)
тде Uy, Uя — максимальные значения напряжения	управления и пилообраз­
ного напряжения, при которых а=0.

Напряжение и на выходе тиристорного преобразователя не- «синусоидальное, влиянием высших гармоник напряжения на мо­ мент двигателя можно пренебречь.

Используя формулу (56) и график на рис. 41, можно полу­ чить зависимость квадрата амплитуды первой гармоники напря­ жения тиристорного преобразователя от напряжения управле­ ния СИФУ, работающей по вертикальному принципу (рис. 60), значения которой приведены ниже.

Vy/Un . .	0	0,125	0,25	0,375	0,5	0,625	0,75	0,875	1
чх . .	2я/3	7я/12	я/2	5я/12	я/3	я/4	я/6	я/12	0
'V .mll Um	0,095	°*203	°*351	°*526	° '704	° '852	°»951	0,992	1

Как видно из рис. 60, при изменении угла регулирования а ■от 7я/12 до я/4 (это основной диапазон изменения угла регу­ лирования при работе электропривода, так как момент двига­ теля изменяется от 0,2 до 0,85 момента при номинальном на­ пряжении)

££,	=	(5 7)
где ka — постоянный коэффициент,	численно равный тангенсу угла	наклона
линейной части зависимости	- / а д к оси абсцисс; в данном случае
**п= U2m/0,72Ua = 2U\ .ф/0,72С/п,	где £/н.ф— номинальное фазное напряже-
.ние асинхронного двигателя.

Для получения приближенной передаточной функции асин­ хронного двигателя совместно с тиристорным преобразователем -и СИФУ применительно к условиям начала пуска необходимо

.учесть следующее:

1) тиристорный преобразователь включается в работу по ал­ горитму устройства безударного включения, вследствие чего

X						Рис. 60. Зависимость, квадрата относи­
						тельного		значения	амплитуды		первой
0,8						гармоники		напряжения		Mmifâm	от
						относительного напряжения: UylUn и уг­
0,6						ла регулирования а
о,4						зависимость момента двигателя
0,2						М от времени выражается фор-
						мулой (48), в которую вместо
01	0,2	0,4	8,6	0,8 UylU,		Um	следует подставлять				£/mt
						по формуле (57)';
	1	1	1	xjë	j					преобразо­
2кЦ	Ш		Я/j		*	2)	тиристорный
						ватель		является	непрерывно-

дискретным устройством с зоной нечувствительности, составляю­

щей TI6, где Т — период переменного тока; при частоте	50 Гц
Т=0,02 с и зона нечувствительности составит 3,3 мс; эта	вели­

чина весьма мала, поэтому тиристорный преобразователь сле­ дует считать безынерционным звеном, а время чистого запазды­ вания ттп=3,3 мс учитывать при необходимости при расчете

некомпенсируемой постоянной времени; 3) формула (48) электромагнитного момента асинхронного

двигателя содержит экспоненциально затухающую косинусои­ ду; для асинхронных двигателей нормального исполнения по­ стоянная времени затухания TAD=:-XSCF/#2(ÜO> 7\ поэтому в пер­ вом приближении следует принять coscoo^=l.

Таким образом, из формул (48) и (57) следует
-^ - = * л д ( 1 - е ( - '/ТАД)),	(58)
Uy

_3	_	kjj	—р	* 0
где *а д = —		— г г
2		х у	“ о	* 5

; тАд = X sa

1 + Щ/х&-

Используя преобразование Лапласа, из (58) получим пере­ даточную функцию асинхронного двигателя вместе с тиристор­ ным преобразователем и СИФУ:

М (s)	кАД,
Uy (s)	ХАЦ?Л 1

Аналогичным путем может быть получена передаточная функция асинхронного двигателя для тормозного режима рабо­ ты, в частности для режима противовключения. При этом сле­ дует учитывать, что при неблагоприятных условиях (наличие незатухшего после предшествующего отключения магнитного по­ ля и неблагоприятная фаза включения) перевод асинхронного двигателя в режим противовключения сопровождается всплеском