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

10

компаратора DA2. На выходе микросхемы включена дифференцирующая цепь из конденсатора С6 и резистора R11, через которую управляется транзистор VT5. В коллекторную цепь транзистора VT5 включен токоограничивающий резистор R14, на базу транзистора подается положительное смещение через резистор R12. Диод VD4 служит для защиты базового перехода от обратных напряжений.

Постоянная времени дифференцирующей цепи С6 R11 определяет длительность управляющего импульса для тиристоров. В течение времени заряда конденсатора С6 транзистор VT5 открыт. Эмиттер транзистора VT5 соединен с базой транзистора VT7. На базу транзистора

VT7 для надежного его запирания в паузах между	импульсами пода-
ется положительное смещение через резистор R13.	Диод VD6 служит
для защиты базового перехода этого транзистора	от обратных напря-

жений. При открытом транзисторе VT5 его эмиттерным током открывается и выходной транзистор VT7, в коллекторную цепь которого подключен импульсный трансформатор. Этим трансформируется короткий управляющий импульс для открывания соответствующего тиристора в преобразователе. Остальные каналы ФСУ выполнены и работают идентично.

Блок регулирования подачи (БРП) предназначен для автома-

тической стабилизации скорости подачи комбайна на заданном уровне при недогруженных (по току) электродвигателях системы резания и подачи и автоматического регулирования скорости подачи комбайна в зависимости от нагрузки (тока) указанных электродвигателей. БРП состоит из шести каскадов (рис.3), выполненных на операционных

усилителях: задающего каскада (на микросхеме DA1);								регулятора ско-
рости подачи (на		микросхеме DA2);			регулятора тока электродвигате-
лей системы резания (на микросхеме DA3);						регулятора тока электро-
двигателей системы подачи (на микросхеме DA4); усилителя-
ограничителя (на микросхеме DA5);					инвертирующего усилителя (на
микросхеме DA6)		и узла питания искробезопасным напряжением за-
датчика скорости (стабилитрон VD1, резисторы R1, R2).
Напряжение с задатчика скорости подач							и	через узел ис-
крозащиты (стабилитрон VD1, резисторы						R1,	R2) и резисторы
R6, R7 поступает			на	вход масштабного			усилителя		на
микросхеме	DA1.		Коэффициент		передачи		усилителя		опре-
деляется	резисторами			R6, R7,	R11.	Резистор		R9 служит для
за-

11

Рис. 3

12

дания режима. Резистор R12 и конденсаторы С1, С2 обеспечивают высокочастотную коррекцию микросхемы DA1. Диод VD5 в обратной связи микросхемы DA1 необходим для исключения возможности появления на выходе отрицательного напряжения.

На микросхеме DA2 реализован регулятор скорости подачи. На инвертирующий вход микросхемы DA2 через резистор R20 подается сигнал заданной скорости подачи. Резистор R18 и конденсатор С5 в цепи задания обеспечивают плавное нарастание задающего напряжения с большой постоянной времени. При уменьшении задания происходит быстрое уменьшение напряжения на конденсаторе С5, т.к. он разряжается через диод VD5 и резистор R13.

При включении реле К1 цепь задания подключается к выходу микросхемы DA1. На инвертирующий вход усилителя DA2 через резисторы R14, R16, R17, R19 и конденсатор С4 подается сигнал о действительной скорости подачи, от датчиков скорости подачи, механически связанных с редуктором подачи. В зависимости от скорости движения комбайна изменяется величина напряжения с датчиков скорости.

Датчики скорости подключены к трехфазному мосту на диодах VD8-VD13. Сглаживание пульсаций осуществляется конденсатором С3. Делитель R14, R16 служит для задания необходимого масштаба сигнала скорости подачи относительно напряжения задания.

В автоматическом режиме работы блока БАУ (тумблер в положении "АВТ.") закон регулирования скорости подачи формируется конденсаторами С4, С6 и резисторами R17, R19. В режиме ручного управления (тумблер в положении "дист.") конденсатор С6 зашунтирован и закон регулирования скорости подачи определяется положением рукоятки задатчика скорости, изменением нагрузки механизма подачи.

Напряжение с выхода регулятора скорости через резистор R34 подается на вход масштабного усилителя-ограничителя на микросхеме DA5, а резистор R38 и конденсаторы С18, С19 обеспечивают высокочастотную коррекцию. Коэффициент передачи определяется соотношением резисторов R39 и R34. Диод VD22 в обратной связи необходим для предотвращения появления на выходе DA5 положительного напряжения. На диоде VD23 и транзисторе VT21 собран ограничитель напряжения, величина которого определяется параметрами R42, R49, R50.

13

Напряжение с выхода усилителя DA5 подается через резистор R41 на вход микросхемы DA6. На этот же вход с делителя на резисторах R40, R48 через резистор R43 подается положительное напряжение, которое необходимо для получения на выходе микросхемы DA6 отрицательного напряжения запирающего ФСУ при отсутствии напряжения на выходе микросхемы DA5.

При включении системы подачи задатчиком скорости на выходе регулятора скорости (DA2) появляется положительное напряжение, что приводит к уменьшению выходного отрицательного напряжения усилителя DA6, включается ФСУ, управляющие импульсы которого открывают тиристоры преобразователя УП1. На двигатели системы подачи подается напряжение и они начинают вращаться.

В зависимости от разности между заданной и действительной скоростью будет изменяться напряжение управления ФСУ и, следовательно, напряжение на выходе преобразователя УП1.

При превышении тока якорей электродвигателя подачи допустимого значения начинает работать регулятор нагрузки (тока) системы подачи на операционном усилителе DА4. Закон регулирования про- порционально-интегральный и зависит от соотношения резисторов R31, R28 и емкости конденсатора С13. Резистор R29 обеспечивает режим работы. Резистор R30 и конденсаторы С14, С15 обеспечивают высокочастотную коррекцию.

Зона нечувствительности регулятора тока подачи обеспечивается диодами VD19, VD20 и резисторами R32, R33, R47. При превышении током подачи допустимого значения появляется отрицательное напряжение на выходе DA4, которое через диод VD25 и резистор R36 осуществляет закрывание ФСУ, а через диод VD6 и делитель из резисторов R10, R8 открывает транзистор VT4, чем достигается уменьшение напряжения задания. Диод VD3 осуществляет защиту цепи коллектора транзистора VT4 от напряжения обратной полярности.

Напряжение с выхода DA4 через резистор R52 подается на базу транзистора VT27, который открывается и подает напряжение в блоке индикации на светодиод, сигнализирующий о превышении током якоря электродвигателя допустимого значения. При уменьшении тока якоря ниже допустимого, напряжение на выходе DA4 становится равным нулю, транзистор VT4 закрывается и регулирование осуществляется регулятором скорости.

14

При превышении допустимой нагрузки (тока) системы резания начинает работать регулятор нагрузки (тока), реализованный на операционном усилителе DA3. Напряжение пропорциональное току двигателей резания, через резистор R22 подается на вход DA3. При превышении допустимого значения нагрузки (тока) системы резания на выходе усилителя DA3 появляется напряжение (отрицательное), которое через резистор R35 обеспечивает закрывание тиристорного преобразователя УП1, а через диод VD7 и делитель R10, R8 открывает транзистор VT4. Этим обеспечивается снижение скорости подачи комбайна до величины, не превышающей допустимой. При уменьшении нагрузки (тока) системы резания скорость подачи увеличивается и если нагрузка (ток) станет меньше допустимого, то вступает в работу регулятор скорости подачи. Таким включением регулятора нагрузки (тока) систем резания и подачи обеспечивается подчинение регулятора скорости подачи регуляторам нагрузки (тока). Конденсаторы С16, С17 включены в цепь питания микросхем.

Реле утечки (РУ) предназначено для контроля изоляции в комбинированной сети переменного постоянного тока тиристорного электропривода системы подачи. Состоит из: задающего генератора; источника оперативного тока; синхронного фильтра; высокочастотного генератора и выходного каскада.

Блок защит (БЗ) предназначен для: защиты от максимальных токов электропривода системы подачи; защиты выходных цепей преобразователя УП1 от токов КЗ; формирования сигнала о нагрузке (токе) системы подачи; формирования управляющих импульсов на тиристор преобразователя УП2 системы подтормаживания.

Устройство защиты электропривода системы подачи от максимальных токов (рис.4) состоит из сумматора напряжений датчика тока подачи на диодах VD35, VD36, VD37 сглаживающего конденсатора С3, делителя на резисторах R7, R29, порогового элемента на операционном усилителе DA1, резисторах R9, R11, диодах VD15, VD16, конденсаторах С7, С8, усилителя тока на транзисторе VT20, ограничительных резисторах R13, R14, оптронах V19, V21.

Устройство защиты от токов КЗ выходных цепей преобразователя УП1 собрано на транзисторах VT1, VT2, конденсаторе С1, резисторах

R1-R3, R7, R29, R30 и оптронах V17, V18. В этом устройстве

15

Рис.4.

16

происходит сравнивание сигналов о наличии тока и напряжения в выходных цепях преобразователя УП1.

Регулятор тока обмоток возбуждения электродвигателей системы подачи в режимах подтормаживания комбайна состоит из источника тока на транзисторе VT23, резисторах R15, R17, R18, R19, коммутатора на транзисторе VT24, диоде VD22, резисторе R16, генератора на однопереходном транзисторе VT25, конденсаторе С13, резисторах R20, R21 и усилителя мощности импульса на транзисторе VT26.

Напряжение с задатчика скорости подачи на пульте управления через блок БРП поступает на регулируемый источник тока на транзисторе VT23, который определяет скорость заряда конденсатора С13 генератора импульсов. Синхронизация генератора осуществляется коммутатором на транзисторе VT24. Сформированные импульсы поступают на усилитель мощности на транзисторе VT26 и через импульсный трансформатор подаются на управляющий электрод тиристора преобразователя УП2.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Перед включением стенда необходимо установить органы управления на лицевой панели:

-тумблер имитации температурных датчиков SA1включить;

-тумблер имитации допустимого максимального момента SA2 - включить ;

-тумблер, имитирующий обрыв в цепи управления одного из тиристоров SA4, - включить ;

-задатчик скорости SA3 установить в нулевое положение ;

-задатчик направления движения SA6 установить в положение тормоз - "Т".

2.При работе на стенде запрещается перемыкать между собой контрольные точки, т. к. это приведет к выходу из строя тиристорного преобразователя и блоков управления.

3.Для включения стенда необходимо с помощью автоматического выключателя SF подать напряжение на схему и нажать кнопку "Пуск". При этом на блоке индикации загораются светодиоды индикаторов "Рабочий тормоз" HL6 и контроля работы тиристоров HL11 - HL13, HL16 - HL18.

17

На блоке приборов амперметр РА показывает значение тормозного тока в пределах (40-70)А, а вольтметр PV напряжение 200 В.

Далее нужно включить тумблер направления подачи - "Вверх" или "Вниз". Через 3-5 с происходит включение контактора направления подачи, о чем сигнализирует индикатор "Вверх" ("Вниз") - HL10 (HL9). Показания приборов PA и PV должны быть равны нулю.

После этого задатчик скорости установить в положение "1" и наблюдать выключение индикатора "Рабочий тормоз" (HL6) и включение индикаторов "Стояночный тормоз" (HL7), характеризующего отключение стояночного тормоза и "Лебедка" (HL8) - характеризующего имитацию отключения поддерживающей лебедки.

Постепенно увеличить задание скорости от "1" до "10" на задатчике скорости и наблюдать за показаниями приборов РА, PV в различных режимах работы электропривода. При произвольном положении задатчика скорости потенциометром RP1 (имитатора датчиков тока резания) увеличивать нагрузку резания (ток двигателей резания) до автоматического снижения скорости подачи, о чем сигнализирует индикатор "Отсечка резания" (HL19). При снятии нагрузки резания должен гаснуть светодиод HL19 и скорость подачи возрастает до заданных пределов.

С помощью генератора постоянного тока M и реостата RR увеличить нагрузку подачи (ток двигателя подачи) до момента автоматического снижения скорости подачи, о чем сигнализирует индикатор "Отсечка подачи" (HL20). При уменьшении нагрузки подачи схема возвращается в заданное положение.

4. Для проверки срабатывания защит проделать следующее :

1) выключить тумблер SA2 , имитирующий срабатывание защиты от превышения максимального момента на валу двигателя подачи, при этом должно автоматически отключиться энергопитание и загорается светодиод превышения максимального момента “М” - HL5. Включить тумблер SA2 - схема должна вернуться в рабочее состояние;

2)выключить тумблер SA1 , имитирующий срабатывание защиты от перегрева обмоток электродвигателя подачи, при этом автоматически отключается энергопитание и включается индикатор превышения допустимой температуры “ Т ”. Включить тумблер SA1 - схема должна перейти в рабочий режим;

3)нажать кнопку SB1: при этом происходит проверка реле утечки РУ, отключается энергопитание и загорается индикатор HL4 (РУ).

18

5. Для снятия осциллограмм в характерных участках схемы необходимо подключать осциллограф к контрольным точкам, выведенным на лицевую панель и наблюдать форму и амплитуду импульсов напряжения при различных положениях органов управления.

ВНИМАНИЕ ! При работе с осциллографом в силовой части схемы следует помнить, что корпус прибора находится под потенциалом этой схемы (0-350В), поэтому во избежание поражения электрическим током не следует прикасаться к металлическим частям осциллографа и стенда.

Для каждой контрольной точки нужно произвести не менее трех измерений при различных положениях органов управления. Результаты наблюдения занести в отчет. Перечень контрольных точек:

1. Выход тиристорного преобразователя УП1 точки (“+”, “-”);

2.Вход компаратора DA1 - ФСУ;

3.Выход компаратора DA1 - ФСУ;

4.Вход компаратора DA2 - ФСУ;

5.Выход компаратора DA2 -ФСУ;

6.Коллектор транзистора VT3 - ФСУ;

7.Коллектор транзистора VT4 - ФСУ;

8.Общая точка ФСУ - эмиттер транзистора VT4.

4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе выполняется на отдельных листах формата А4 и оформляется каждым студентом самостоятельно. В отчете необходимо кратко описать исследуемый электропривод, изобразить блок-схему и осциллограммы, снятые в контрольных точках схемы стенда в рабочем режиме при различных положениях органов управления.

К защите лабораторной работы повторить соответствующие разделы курсов “Теория электропривода”, “Системы управления электроприводами” и “Преобразовательная техника”.

19

5. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. С какой целью в электроприводе используются управляемые выпрямители?

2.Почему выпрямитель якорных обмоток двигателей выполнен по трехфазной мостовой схеме?

3.Почему выпрямитель обмоток возбуждения выполнен по однофазной однополупериодной схеме?

4.Какова роль диодов, включенных встречно-параллельно на выходе управляемых преобразователей УП1 и УП2?

5.Почему реверсирование напряжения на выходе преобразователя осуществляется с помощью контакторов?

6.Какие применяются способы реверсирования напряжения выпрямителей, достоинства и недостатки?

7.Какую роль выполняет блок импульсных трансформаторов БИТ?

8.Какие способы защиты от аварийных режимов предусмотрены в схеме?

9.Какой принцип импульсно-фазового управления преобразователем использован в блоке автоматического управления?

10. Какие элементы схемы осуществляют синхронизацию управляющих импульсов с напряжением сети?

11. Какие элементы схемы предназначены для задания угла открывания тиристоров?

12. С какой целью необходимо задавать длительность управляющих импульсов и какие элементы схемы для этого предназначены?

13. Что такое усилитель-формирователь, какую функцию он выполняет?

14. В чем отличие различных принципов управления тиристорами в схемах выпрямителей?

15. Какие требования предъявляются к системам импульсно-фазового управления?