С.В. Сидельцев Автоматизированный электропривод системы подачи комбайна 1КШЭ

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра электропривода и автоматизации

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СИСТЕМЫ ПОДАЧИ КОМБАЙНА 1КШЭ

Методические указания к лабораторной работе

Составитель С.В. Сидельцев Утверждены на заседании кафедры от “_1_”_10_1998 г.

Протокол № 2 Рекомендованы к печати методической

комиссией направления 550200

от “15”_10__1998 г.

Протокол № 2 Электронная копия находится в биб-

лиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

1

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СИСТЕМЫ ПОДАЧИ КОМБАЙНА 1КШЭ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение схемы и принципа работы автоматизированного электропривода системы подачи комбайна1КШЭ и снятие осциллограмм в контрольных точках схемы.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Лабораторный стенд собран на основе серийно выпускаемого комплекта устройств автоматизации комбайна 1КШЭ, используемого для управления, контроля работы и защиты от аварийных режимов комбайна 1КШЭ в автоматизированном и дистанционном режимах, и предназначен для исследования тиристорного электропривода постоянного тока механизма подачи комбайна с системой управления преобразователем, построенной по принципу подчиненного регулирования координат. В состав электропривода (рис.1), расположенного в электроблоке комбайна, входят:

автоматический выключатель QF; трансформатор согласующий ТС; рабочий тиристорный выпрямитель УП1;

тормозной тиристорный выпрямитель УП2; двигатели постоянного тока последовательного возбуждения М5; М6 механизма подачи; контакты контактора “ ВПЕРЕД ” - В, “ НАЗАД ” - Н;

контакты контактора “ ТОРМОЗ ” Т1, Т2; блок сопротивлений БС;

обмотки возбуждения двигателей подачи LM1, LM2; редукторы механизма подачи РП1, РП2; цевочные колеса ЦК1, ЦК2; реечный став РС;

электродвигатели исполнительного органа М1, М2; датчики тока двигателей исполнительного органа ТА1, ТА2; блок импульсных трансформаторов БИТ; блок автоматического управления БАУ;

2

3

блок управления реверсированием и торможением БУРТ; пульт дистанционного управления ДУ.

Технические характеристики стенда почти полностью соответствуют техническим характеристикам комплекса устройств автоматизации и обеспечивают выполнение следующих функций:

1. Дистанционное управление комплексом устройств автоматизации;

2.Аварийное отключение энергопитания;

3.Включение (запуск) и отключение электроприводов (пускателей энергопитания);

4.Задание направления перемещения комбайна;

5.Задание уставки скорости подачи комбайна;

6.Защитные блокировки, предотвращающие изменение направления перемещения комбайна при установке задатчика скорости подачи в положении, отличном от нулевого;

7.Предотвращение повторного дистанционного включения комбайна при срабатывании защитных отключений;

8.Преобразование трехфазного переменного напряжения в регулируемое постоянное напряжение для питания электродвигателя привода подачи;

9.Автоматическая стабилизация скорости перемещения комбайна на заданном уровне при нагрузке электродвигателей привода подачи, не превышающей заданной уставки тока;

10.Автоматическое снижение скорости перемещения комбайна при повышении нагрузки электродвигателя подачи сверх заданного уровня уставки тока;

11.Автоматическое отключение энергопитания:

1) при превышении допустимого значения тока утечки в силовых цепях привода подачи;

2) при коротком замыкании на выходе тиристорного преобразователя (в рабочем режиме) механизма подачи;

3) при превышении максимально допустимого значения тока во вторичных обмотках силового трансформатора электропривода системы подачи;

4) при недопустимом нагреве обмоток возбуждения электродвигателя подачи;

4

5) при превышении допустимых моментов в редукторах системы подачи.

Для контроля режимов работы и срабатывания защит имеются следующие виды индикации:

1. Выбранный режим работы системы подачи: 1) движение комбайна вверх - "Подача вверх";

2)движение комбайна вниз - "Подача вниз";

3)подтормаживание комбайна - "Рабочий тормоз".

2.Срабатывание токовой отсечки системы подачи - "Подача".

3.Выключение стояночных тормозных устройств - "Стояночный тормоз".

4.Причины отключения энергопитания комбайна при:

1) недопустимой утечке тока в цепях системы подачи - "Утечка";

2)коротком замыкании на выходе тиристорного преобразователя УП1 - «КЗ»;

3)недопустимом нагреве обмотки возбуждения электродвигателя системы подачи "Перегрев";

4)недопустимом моменте на валу электродвигателя подачи - “М-max”;

5)превышение максимально допустимого значения тока во вторичной обмотке силового трансформатора системы подачи - “I-max”.

5.Исправное состояние тиристоров преобразователя.

6.Визуальный контроль работы электродвигателя системы подачи (по приборам блока приборов).

7.Значение тока нагрузки и напряжения питания электродвигателя подачи в режимах "Подача вверх", "Подача вниз".

8.Значение тока в обмотках возбуждения электродвигателя подачи

врежиме подтормаживания комбайна.

2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА СТЕНДА

Принципиальная электрическая схема, расположенная на лицевой панели лабораторного стенда, содержит следующие блоки:

5

хoдимым для питания источников питания блока управления реверсированием и торможением (БУРТ) и блока автоматического управления (БАУ), управляемых тиристорных преобразователей (УП1) и (УП2), пускателей энергопитания стенда, электродвигателя системы подачи.

Блок контакторов (БК). Блок сопротивлений (БС).

Блок импульсных трансформаторов (БИТ).

Управляемый тиристорный преобразователь (УП1) предназна-

чен для питания регулируемым напряжением постоянного тока (0 - 220В) электродвигателя постоянного тока системы подачи в рабочих режимах ("Вверх"), ("Вниз") и состоит из четырех тиристорных модулей, по одному на каждую фазу питающего напряжения, соединенных в мостовую полностью управляемую трехфазную схему выпрямления, и одного модуля с нулевым (шунтирующим) диодом (тиристор последнего модуля в электрическую схему преобразователя не подключен).

Управляемый тиристорный преобразователь (УП2) предна-

значен для питания обмоток возбуждения электродвигателя системы подачи в режиме подтормаживания комбайна и состоит из одного модуля, причем в отличие от описанного выше в одном плече у него установлен тиристор, а в другом - диод.

Блок контакторов (БК) предназначен для подключения соответствующим образом якорей электродвигателей механизма подачи либо к тиристорному преобразователю УП1 (контакторы В и Н), либо к блоку сопротивлений.

Блок сопротивлений (БС) предназначен для шунтирования якорных обмоток электродвигателя механизма подачи в режиме подтормаживания комбайна.

Блок импульсных трансформаторов (БИТ) предназначен для гальванически развязанной передачи управляющих импульсов на соответствующие тиристоры преобразователей УП1 и УП2 и состоит из семи импульсных трансформаторов, конденсатора и дросселя LCфильтра реле контроля утечки в цепях электропривода системы подачи. Трансформаторы ИТ1-ИТ6 обеспечивают передачу управляющих импульсов от блока автоматического управления БАУ: ФСУ (фазосдвигающее устройство) на тиристоры VS1-VS6 преобразователя УП1, трансформатор ИТ7 - от блока БАУ : БЗ (блок защит) на тиристор VS7 преобразователя УП2, питающего обмотки возбуждения электродви-

6

гателя системы подачи в режиме подтормаживания комбайна. При выборе режима работы системы подачи на пульте управления комбайном (либо "Вверх", либо "Вниз", либо "Тормоз") через БУРТ (блок управления реверсированием и торможением): блоком реле (БР) осуществляется соответственно подключение к цепи питания либо трансформаторов ИТ1-ИТ6, либо трансформатора ИТ7. Таким образом при выборе режима работы системы подачи осуществляются переключения не только в силовых цепях, но и в цепях управления полупроводниковых приборов преобразователей УП1 и УП2.

Блок управления реверсированием и торможением (БУРТ)

обеспечивает:

1) выбор режима работы системы подачи (рабочий - “Вверх”, “Вниз”, тормозной - “Тормоз”);

2)подачу сигналов на отключение энергопитания комбайна и включение соответствующего индикатора на табло индикации при срабатывании защит - Imax, Mmax;

3)формирование сигнала о наличии напряжения на выходе управляемого тиристорного преобразователя УП1;

4)подачу оперативного тока от реле утечки к контролируемым цепям электропривода механизма подачи;

5)сглаживание пульсаций перенапряжений и выравнивание обратных напряжений на тиристорах преобразователя УП1;

6)питание искробезопасным напряжением цепей выбора режима работы системы подачи;

7)питание цепей индикации о причинах отключения энергопитания комбайна.

Источник питания (ИП) БУРТ содержит трехфазный трансформатор и три канала постоянного тока: канал 36В, 900мА, канал 24В, 100мА, канал 30В, 400мА.

Блок реле (БР) предназначен для выбора режима работы системы подачи, подачи сигнала на отключение энергопитания комбайна и включение соответствующего индикатора.

Блок защиты от коротких замыканий (БЗК) обеспечивает фор-

мирование сигнала наличия напряжения на выходе управляемого преобразователя УП1, выравнивание обратных напряжений на тиристорах преобразователя УП1, подачу оперативного тока реле утечки к контролируемым цепям.

7

Блок RC предназначен для сглаживания пульсаций перенапряжений, возникающих при работе управляемого преобразователя УП1 и для проверки работоспособности РУ.

Блок конденсаторов (БК) предназначен для питания цепей индикации о причинах отключения энергопитания комбайна.

Блок автоматического управления (БАУ) предназначен для:

1) стабилизации заданной скорости при недогруженных электродвигателях комбайна ;

2)поддержания тока электродвигателей резания и подачи на заданном режиме путем изменения скорости подачи;

3)автоматического отключения энергопитания комбайна при: коротком замыкании в выходных цепях управляемого преобразователя УП1, обрыве одной из фаз питающего сетевого напряжения, превышении тока электропривода механизма подачи.

Вблок автоматического управления (БАУ) входят:

Источник питания (ИП) БАУ, содержащий трехфазный трансформатор, четыре канала постоянного тока, семь каналов переменного тока, узел отключения энергопитания комбайна.

Фазосдвигающее устройство (ФСУ), предназначенное для управ-

ления фазоимпульсным методом тиристорами управляемого преобразователя УП1 и работающее по принципу вертикального управления. Это наиболее распространенный метод управления тиристорами в многофазных преобразователях. При вертикальном методе управления формирование управляющего импульса на тиристоре осуществляется в момент равенства по абсолютной величине двух напряжений, одно из которых постоянное, а другое - переменное: синусоидальное, треугольное или пилообразное (в данном случае пилообразное). Постоянное стабилизированное напряжение, называемое напряжением управления, должно быть регулируемым. А переменное, называемое синхронизирующим или опорным напряжением, должно быть синхронизировано с напряжением на тиристоре, для которого формируется управляющий импульс. Особенностью ФСУ для трехфазных мостовых выпрямителей является то, что для нормальной и устойчивой работы преобразователя необходимо сформировать длинный управляющий импульс длительностью более 60 электрических градусов или сдвоенные короткие с фазовым сдвигом в 60 электрических градусов.

В основу ФСУ, примененного в автоматизированном электроприводе подачи комбайна 1КШЭ положен вертикальный принцип управ-

8

ления сдвоенными короткими импульсами. ФСУ (см. рис.2) состоит из шести идентичных каналов. Синхронизирующий вход каждого канала подключен к соответствующему выходу обмоток синхронизации источника питания БАУ. Выход каждого канала подключен к соответствующему импульсному трансформатору и далее к соответствующему тиристору выпрямителя. Для всех шести каналов имеется общий вход управления, в зависимости от напряжения на котором изменяется фаза импульсов на выходе устройства.

Напряжение синхронизации через интегрирующую цепь R2, C1 подается на вход компаратора на микросхеме DA1. Порог срабатывания компаратора и ширина зоны гистерезиса определяются параметрами цепи положительной обратной связи, резисторами - R3, R4. Конденсатор С2 служит для устранения помех на высоких частотах. На выходе микросхемы DA1 формируются прямоугольные импульсы с частотой и фазой, совпадающей с фазой напряжения синхронизации. Выход компаратора DA1 через резистор R5 подключен к базе ключевого транзистора VT2. Диод VD1 служит для защиты базового перехода

импульсных помех. При напряжении управления, равном мгновенному значению пилообразного напряжения, происходит переключение