2.2.7. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Большинство промышленных регулируемых ЭП может быть объединено в группы. Принципиально в группы могут объединяться ЭП любых механизмов, расположенные в одном месте и имеющие общий график работы. Это многодвигательные ЭП, связанные обрабатываемым материалом (например, бумагоделательные машины), и независимые регулируемые ЭП производственных агрегатов, связанные единством технологической цели (экскаваторы), независимые регулируемые однотипные ЭП многошпиндельных агрегатов (намоточные устройства), ЭП однотипных производственных машин, расположенных в одном цехе (прядильные машины).

Для питания и управления двигателями представляются целесообразными следующие варианты структуры силовой части:

а) неуправляемый выпрямитель (НВ); С-фильтр (Ф); прерыватель (П); циклоинверторы (ЦИ) (циклоинвертор – преобразователь импульсного напряжения в переменное синусоидальное напряжение с регулируемыми частотой и амплитудой); асинхронные двигатели (АД);

б) НВ; Ф; широтно-импульсный регулятор напряжения (ШИР) или час- тотно-импульсный регулятор мощности (ЧИР); двигатели постоянного тока

(ДП);

в) НВ; Ф; преобразователь частоты (ПЧ); АД или вентильные двигатели

(ВД).

Возможны смешанные структуры, сочетающие в одной группе АД, ДП, ВД и соответствующие им преобразователи.

Для большинства промышленных механизмов тормозные режимы отдельных ЭП в структурах с НВ протекают консервативно за счет перетока энергии торможения в другие приемники через С-фильтр. Для редких случаев общего торможения, когда не хватает поглощающей способности системы, используются устройства сброса энергии. Лишь для ЭП, длительно работающих в рекуперативном режиме, следует использовать зависимый инвертор, подключаемый к С-фильтру параллельно НВ через быстродействующий ключ.

Рассмотрим некоторые структуры вариантов А и Б на конкретных примерах.

Для ЭП переменного тока (вариант А) разработана система частотного управления группой АД (рис. 2.2.7.1), состоящая из общего НВ с фильтром, групповых прерывателей П и индивидуальных преобразователей импульсного напряжения в переменное — циклоинверторов [19]. В системе НВ-П-ЦИ трехфазное напряжение промышленной частоты выпрямляется, фильтруется, затем превращается в импульсное со строго определенными периодами повторения и шириной импульса; далее эти импульсы распределяются по фа-

278

зам АД. Выходная частота ЦИ регулируется набором нужного количества этих импульсов в полупериоде выходного напряжения, а значение напряжения — задержкой включения тиристоров ЦИ относительно фронта импульсов прерывателя.

Для систем постоянного тока (вариант Б) разработана простая и надежная схема ЭП намотки, получившая эффективное применение в кабельной промышленности. Автоматическое поддержание натяжения наматываемого материала при постоянстве линейной скорости и изменяющемся диаметре намотки фактически соответствует регулированию с постоянством мощности.

Рис. 2.2.7.1. Система частотного управления группой АД

Принципиальная схема многодвигательного ЭП приведена на рис. 2.2.7.2,а [20]. Схема состоит из общего источника питания НВ и LфСф– фильтра, а также вентильно-конденсаторных преобразователей по числу приемных катушек, обеспечивающих дозированную передачу энергии от конденсатора Ск к двигателю.

На тиристор VS поступает отпирающий импульс от задающего генератора ЗГ. Тиристор открывается, конденсатор Ск заряжается до напряжения, приближающегося к значению 2U, и затем начинает разряжаться. При токе разряда, равном току якоря, тиристор закрывается. Конденсатор разряжается на якорь двигателя. Двигатель получает питание практически только от конденсатора Ск. Энергия конденсатора при одиночном импульсе и заряде от нуля до напряжения 2 U без учета потерь в элементах схемы Wc = 2CU2. Изменяя количество импульсов в секунду fи, можно регулировать мощность, подводимую к двигателю:

Р= 2СU2fи.

279

Для многодвигательных агрегатов, в которых мощности нагрузки ЭП всегда равны между собой (например, в агрегатах для эмалирования проводов на всех приемных осях одновременно наматывается провод одного диаметра), разработана упрощенная схема (рис. 2.2.7.2,б) [19]. Система имеет общий на группу шпинделей источник постоянного напряжения, состоящий из НВ и LC-фильтра, а также общий на группу тиристор VS.

Двигатели приемных катушек M1 – Мn с параллельными коммутирующими LС-контурами подключаются к общему тиристору через разделительные диоды VDр1–VDрn.

Индивидуальная регулировка каждого двигателя, компенсирующая неодинаковость момента трения редуктора и т.п., осуществляется ступенчатым переключением емкости конденсаторов С1–Сn. Переключение емкости используется также при технологических операциях. Таким образом, в разработанной системе n двигателей управляются одним тиристором с одним генератором импульсов, причем все n двигателей независимы друг от друга, т.е. потребляя равные значения мощности, определяемые заданной частотой, и находясь на одной характеристике "с постоянством мощности", двигатели могут работать при различных скоростях и моментах, соответствующих различным значениям диаметра катушки при намотке. Расчет параметров схемы приводится в [20].

На рассмотренных принципах может быть построен ЭП многосекционного агрегата, в котором двигатели механически связаны материалом (бумагой, пленкой и т.п.) (рис. 2.2.7.2,в). В этом случае вместо индивидуальных тиристорных преобразователей — управляемых выпрямителей, выбранных на полную мощность, применяются общий источник питания и индивидуальные импульсные преобразователи, рассчитанные на низкое напряжение и используемые только для подрегулировки скорости двигателей каждой секции.

Общий силовой источник питания выполняется в виде двух последовательно соединенных выпрямителей — управляемого и неуправляемого. Общий управляемый выпрямитель УВ используется для пуска системы и в установившемся режиме работает при углах управления α = 0. Неуправляемый выпрямитель НВ является общим источником для индивидуальных импульсных преобразователей.

Возможны варианты системы смешанной структуры, сочетающей в одной группе ЭП с АД и ДП.

Принципиальные достоинства рассмотренных структур:

-отсутствие влияния преобразователей на сеть — наиболее общее решение проблемы реактивной мощности;

-независимость работы ЭП от состояния питающей сети;

280

Рис. 2.2.7.2. Принципиальные схемы многодвигательного электропривода:

а– с индивидуальными вентильно-конденсаторными преобразователями;

б— с общим ключевым элементом; в – многосекционного агрегата

281

-существенно более высокая надежность, чем при индивидуальных преобразователях;

-возможность поставки полностью налаженных ЭП;

-сокращение суммарной мощности полупроводниковых элементов;

-возможность обеспечения надежной защиты ЭП и полупроводниковых элементов.

Дополнительную информацию по электрооборудованию можно получить в сети Интернет по адресам [24-29].

282