VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS

ELEKTRONIKOS FAKULTETAS

AUTOMATIKOS KATEDRA

Kursinis projektas

Elektros pavaros elektroninis galios keitiklis

1. ĮVADAS

Šiuolaikinės automatinės elektros pavaros – tai sudėtingi elektrotechniniai įrenginiai, jungiantys elektros mašinų, pramoninės elektronikos, techninės kibernetikos, skaičiavimo technikos ir kitų mokslo bei technikos sričių elementus į vieningą visumą. Automatinės elektros pavaros vis plačiau naudojamos ne tik pramonėje, bet ir statyboje, transporte, laivyne, aviacijoje, žemės ūkyje ir kitur. Vis daugiau atsiranda bendrų techninių problemų, susijusių su gamybos procesų automatizavimu, technologinių mechanizmų darbo našumo didinimu, produkcijos kokybės gerinimu, gamybinių įrenginių konstrukcijos tobulinimu. Šios problemos sprendžiamos naudojant automatines elektros pavaras [1] .

Šiuo metu pagrindinė priemonė verčianti judėti darbo mašinas yra elektros variklis. Tų variklių sukurta mechaninė energija plačiai naudojama visose ūkio šakose. Elektros pavaros šiuo metu sudaro stambiausių elektros energijos vartotojų grupę. Todėl labai svarbu racionaliai parinkti pavaros tipą, jos valdymo sistemos struktūrą bei elementus, kad būtų kuo geriau ir su mažiausiais energijos nuostoliais patenkintos technologinio mechanizmo ar proceso reikšmės [1] .

Tobulinant automatines elektros pavaras, labai intensyviai diegiami naujausi mokslo ir technikos laimėjimai. Naujų modelių elektros pavarų automatinio valdymo sistemos įgalina supaprastinti technologinius mechanizmus, pagerinti jų konstrukciją, atsisakyti daug metalo sunaudojančių, neekonomiškų ir triukšmingų judesį perduodančių mechaninių grandžių, pailginti vykdymo įtaisų eksploatacijos trukmę, pagerinti gamybos įrenginių operatorių sąlygas .

Elektros pavarų panaudojimo sričių praplėtimą galima laikyti pirmąja tendencija. Pastaruoju metu, kai audringai vystosi energetika ir didėja elektros energijos gamyba, elektros pavaros taikomos ne tik pramonėje bet ir žemės ūkyje, statyboje, buityje ir pan. Mokslo ir technikos vystymasis atveria vis naujas automatinių elektros pavarų panaudojimo sritis. Sukurtos naujos pavaros atominės energetikos mechanizmams bei įtaisams, kosmoso tyrimo įrenginiams ir pan. Todėl antroji elektros pavarų vystymo tendencija apibūdinama naujomis taikymo sritimis bei pavarų tobulinimu – našumo, ekonomiškumo, darbo tikslumo, patikimumo pagerinimu, gabaritų mažinimu. Vystoma tiek pavarų jėgos dalis, tiek ir valdymo sistemos. Variklių maitinimui suprojektuoti nauji kintamosios ir nuolatinės srovės tiristoriniai keitikliai .

Elektros pavaras sudaro elektromechaniniai ir kibernetiniai įtaisai, suteikiantys tam tikrus darbo judesius technologiniams mechanizmams. Šiuolaikinėms elektros pavaroms dažnai tenka ir viso technologinio mechanizmo ar proceso optimizavimo funkcijos.

Mechanizmo darbo judesius apibūdina mechaniniai kintamieji – sukimo momentas ( ), greitis (v), pagreitis (a), mazgų tarpusavio padėtis, mechaninių grandžių įrąžos. Juos tenka stabilizuoti arba keisti pagal nustatytą dėsnį tam tikru tikslumu, o kartais tik apriboti. Tuo tikslu tenka reguliuoti pavaros elektrinius kintamuosius – maitinimo įtampos amplitudę, dažnį, variklio srovę, magnetinį srautą.

Automatinėse elektros pavarose galima išskirti dvi dalis – energetinę ir informacinę. Energetinę dalį sudaro galios keitiklis, variklis ir mechaninė grandis. Ši dalis skirta elektros energijai paversti mechanine ir ją perduoti mechanizmui. Informacinę automatinės pavaros dalį sudaro mechanizmo ir pavaros kintamųjų davikliai, informacijos apdorojimo įtaisas ir energetinės pavaros dalies valdymo signalų bei komandų formavimo įtaisai. Informacinė dalis valdo, elektros energijos keitimą į mechaninę, procesą pagal mechanizmo ir pavaros kintamųjų nustatymo bei apribojimo parametrus arba veiklos optimizavimo kriterijus. Informaciniai valdymo procesai susieja informacinę ir energetinę pavaros dalis į vieningą elektros pavaros automatinio valdymo sistemą.

Paprasčiausias galios keitiklis – tai kontaktorius, prijungiantis variklį prie tinklo arba jį atjungiantis. Nuolatinės srovės reguliuojamose elektros pavarose galios keitiklis gali būti elektromašininis generatorius ar stiprintuvas, magnetinis stiprintuvas, valdomasis lygintuvas, impulsinis įtampos reguliatorius arba, kai galia nedidelė, elektroninis stiprintuvas.

Projektuojant elektros pavarų automatinio valdymo sistemas, reikia gerai pažinti valdymo objektą – elektromechaninę sistemą, sudarančią pavaros energetinę dalį. Atliekant valdymo sistemos statinių ir dinaminių savybių analizę ir sintezę, projektuojant valdymo sistemas pagal pageidaujamas gauti automatinės pavaros funkcijas bei jų kokybės kriterijus, taikomi elektros pavarų ir valdymo teorijos principai ir metodai. Atskiriems valdymo sistemos įtaisams konstruoti būtinos pramoninės elektronikos, skaičiavimo technikos, informacinės ir matavimo technikos žinios.

Elektros pavarų ir jų automatinio valdymo sistemų teoriją reikia mokėti norint tinkamai eksploatuoti esamas bei kurti naujas automatines pavaras, gerai atitinkančias technologinių mechanizmų ar procesų reikalavimus, panaudoti tam tikslui naujas galimybes, atsirandančias dėl mokslo ir technikos pažangos.

2. ANALITINĖ DALIS

Šiame kursiniame projekte mūsų valdomas lygintuvas valdys nuolatinės srovės, 440 V įtampos variklį, kurio galingumas yra 6 kW, veleno greitis 2360 aps/min. Pagal šiuos duomenis parinksime 2ПФ132МУХЛ4 variklį, kurio techniniai duomenys yra pateikti 2.1lentelėje.

2.1 lentelė. 2ПФ132МУХЛ4 variklio techniniai duomenys

Variklį maitinsime iš trifazio standartinio pramoninio tinklo. Trifazis tinklas yra pranašesnis prieš vienfazį, kadangi gauname mažesnes išlygintos įtampos ir srovės pulsacijas.

Parenkant valdomo lygintuvo schemą, paprastai vadovaujamasi keletu faktorių. Svarbiausi iš jų yra šie:

Pavara reversinė ar ne;

Pavaros galia;

Leistinas srovės ir įtampos pulsacijų dydis inkaro grandinėje;

Energetiniai rodikliai;

Variklio išnaudojimo laipsnis pavaroje.

Jei automatizuotai pavarai nekeliama ypatingų reikalavimų, tai esant galiai 3-5 kW naudojamos vienfazio tiltelio schemos; pavaroms kurių galia didesnė už 50 kW – trifazio tiltelinio schemos; esant galiai nuo 5 kW iki 50 kW naudojamos trifazės schemos su nuliniu laidu. Kadangi mūsų valdomas lygintuvas bus skirtas 6 kW galios varikliui, tai jo schema bus trifazė su nuliniu laidu [2].

Valdomas lygintuvas prie kintamosios įtampos tinklo gali būti jungiamas dviem būdais: per įtampą derinantį galios transformatorių arba per anodinį reaktorių. Galios transformatorius naudojamas tais atvejais, kai reikalinga valdomo lygintuvo įėjimo įtampa U₂ ir įtampa U₁ skiriasi. Kai šios įtampos vienodos naudojamas anodinis reaktorius. Jie apsaugo tiristorius nuo sužalojimų trumpųjų jungimo metu. Jei schemoje yra galios transformatorius, anodinio reaktoriaus dažniausiai nereikia, nes tiristorius apsaugo transformatoriaus fazės induktyvumas. Mūsų projektuojamame keitiklyje reaktoriaus nebus, tuo labiau, kad mūsų schema yra nereversinė.

Visos nereversinės schemos skirstomos į dvi pagrindines grupes: schemas su nuliniu laidu (vieno takto) ir tiltelio schemas (dvitaktes).

Schemose su nuliniu laidu (tokia kaip mūsų projektuojama) apkrova prijungiama tarp valdomo lygintuvo išėjimo ir transformatoriaus arba tinklo nulinio laido.

Valdomo lygintuvo schemose kintamosios srovės išlyginimui apkrova cikliškai perjungiama nuo vienos kintamosios įtampos fazės į kitą. Perjungimą atlieka ventiliai ir perjungimo procesas vadinamas komutacija. Ventilius pradeda lyginti kintamąją srovę, kai į jų valdantįjį elektrodą ateina valdantysis impulsas, kuris gali būti kintamosios įtampos atžvilgiu perstumtas atidarymo kampu a. Jei valdomas lygintuvas schemoje yra keli ventiliai, tai fazės (0 a) intervale srovė prateka per tą ventilį, kurio anodo potencialas mažesnis negu to ventilio, kuris atsidaro prie reguliavimo kampo a

3. PROJEKTINĖ DALIS

. Projektinių sprendimų pagrindimas

Mūsų užduotis suprojektuoti nuolatinės srovės pavaros trifazį su nuliniu laidu ventilinį galios keitiklį. Ši nuolatinės srovės pavara nereversinė, todėl projektuojamoje schemoje nenaudosime laidumo daviklių, lyginamųjų reaktorių bei kitu reversinei schemai reikalingų elementų.

Šiame projekte taikysime mikroprocesorinį valdymą. Mikroprocesorinį valdymą naudosime dėl daugelio priežasčių:

Visų pirma, mikroprocesoriai labai plačiai naudojami kontrolės ir matavimo aparatūroje ryšių technikoje, valdymo sistemose, pramonėje, energetikoje, medicinoje, diagnostikoje ir daugelyje kitų sričių, kur reikalaujamas gana tikslus pavarų ir įrenginių valdymas.

Antra, naudojant mikroprocesorius, prietaisai tapo daug kartų tikslesni, patikimesni. Juos naudojant galima sukurti kur kas efektyvesnius elektros energijos keitiklius.

Trečia, mikroprocesorius tikslinga naudoti tuomet, kai projektuojamas prietaisas turi būti programuojamas ir atlikinėti daug funkcijų, kai reikalingos geros charakteristikos, kai projektuojama schema bus ateityje plečiama.

Taip pat svarbu pažymėti, kad įvairios paskirties mikroprocesorinių schemų kaina palyginus nedidelė.

Mikroprocesorinės schemos lyginant su analoginėmis užima mažiau vietos.

Šiame darbe kintamosios įtampos išlyginimui naudosime tiristorinius valdomuosius lygintuvus. Jie pasižymi dideliu naudingumo koeficientu, mažu inertiškumu, dideliu patikimumu ir eksploatacijos trukme bei mažais gabaritais. Dar vienas ypatumas tiristorių tas, kad jų įjungimas yra valdomas, o išjungimas ne.

3.2. Scheminiai sprendimai

Galios keitiklio funkcinę schemą sudaro:

Mikroprocesorinė sistema MPS:

a)      mikroprocesorius - MP;

b)      atminties įrenginys – AĮ;

c)      įvedimo išvedimo įrenginys – Įv.-Iš. Į;

d)      laikmačių schema – LS.

Tiristorių valdymo sistema – TVS:

a)      sinchronizacijos schema - SS;

b)      valdymo impulsų formavimo schema - VIFS;

Jėgos grandinė:

a)      Transformatorius - TR;

b)      Valdomas lygintuvas - VL;

c)      Variklis - M;

d)      Žadinimo apvija – Lž;

e)      Žadinimo lygintuvas – ŽL

Mikroprocesorius valdo ir reguliuoja viso keitiklio darbą;

Atminties įrenginys skirtas saugoti pastoviąją ir laikinąją informaciją skirtą keitiklio darbui;

Įvedimo išvedimo įrenginys skirtas valdymo ir signalizavimo bei apsaugos schemų informacijai įvesti į mikroprocesorinę sistemą įvesti, bet mes šių schemų šiame projekte neprojektuojame;

Laikmačių schema fiksuoja tą momentą nuo kurio reikia skaičiuoti kampą α;

Sinchronizacijos schema generuoja sinchronizavimo impulsus ir procesoriui reikalingus fazių impulsus;

Valdymo impulsų formavimo schema formuoja tiristorių valdymui naudojamus impulsus;

Transformatorius keičia tinklo įtampą į galios keitikliui reikalingą įtampą;

Valdomas lygintuvas naudojamas kintamosios įtampos išlyginimui;

Variklis suka technologiniame projekte numatytą pavarą;

Žadinimo lygintuvas maitina variklio nepriklausomo žadinimo apviją.

3.3. Keitiklio energetinės elektronikos elementų skaičiavimas ir parinkimas.

3.3 Keitiklio energetinės elektronikos elementų skaičiavimas ir parinkimas.

Keitiklio energetinės elektronikos elementus sudaro ventiliai (tiristoriai arba tiristoriniai optronai), maitinimo transformatorius. Keitiklis skaičiuojamas pagal variklio vardinius parametrus.

ir .

2ПФ132МУХЛ4 variklių leistina paleidimo srovė gali du su puse – tris kartus viršyti vardinę srovę. Šį trumpalaikį perkrovimą gali išlaikyti transformatorius. Todėl ventilius reikia parinkti pagal variklio paleidimo srovę. Variklio pagrindiniai parametrai yra pateikti 3.1 lentelėje.

3.1 lentelė. 2ПФ132МУХЛ4 variklio techniniai duomenys

Transformatorių parenkamas pagal apskaičiuotą tipinę pilnutinę galią S_T ir pagal transformatoriaus antrinės apvijos fazinę įtampą E_2f. Antrinės apvijos elektrovara apskaičiuojama atsižvelgiant į leistiną tinklo įtampos sumažėjimą, bei minimalų tiristorių valdymo kampą ir įtampos kritimus keitiklio galios grandinėje. Be to atsižvelgiama į schemos koeficientą . Trifazei nulinei schemai šis koeficientas yra lygus 0,855.

Transformatoriaus antrinės apvijos skaičiuojamoji fazinė įtampa:

; (3.1)

čia k_U - keitiklio schemos koeficientas;

k_t -­ koeficientas įvertinantis maitinimo tinklo įtampos sumažėjimą (k_t = 1,05 1,1);

k_α – atsargos koeficientas, atitinkantis minimalų tiristoriaus valdymo kampą, kai reversinis keitiklis valdomas suderintai (k_a

k_R – atsargos koeficientas, kuriuo atsižvelgiama į įtampos kritimus transformatoriaus vidaus varžoje, ventiliuose ir dėl ventilių srovės komutacijos (k_R=1,05…1,1).

V.

Skaičiuojamoji transformatoriaus pilnutinė galia randama iš formulės:

; (3.2)

čia k_S koeficientas atspindintis idealaus keitiklio parametrų santykį . Trifazei nulinei schemai k_S = 1,35;

k_i – koeficientas įvertinantis ventilių anodinės srovės formą (k_i = 1,05 1,08).

I_d.nom - Variklio nominali srovė:

A;

kV.

Antrinės apvijos srovės apskaičiuojama pagal formulę:

; (3.3)

čia k_I – schemos koeficientas, charakterizuoja srovių santykį idealiame lygintuve. Trifazei nulinei schemai k_I = 0,585.

A.

Transformatoriaus pirminės apvijos srovė:

; (3.4)

čia k_Tr – transformatoriaus transformacijos koeficientas.

;

A.

Transformatoriaus parinkimas:

Pagal apskaičiuotą galią ir įtampą parenkame transformatorių, kurio techniniai duomenys pateikti 3.2 lentelėje.

3.2 lentelė. Transformatoriaus techniniai duomenys

Tiristoriaus tiesioginės srovės vidutinė vertė apskaičiuojama pagal formulę:

; (3.5)

čia  k_aI – srovės atsargos koeficientas (k_zi = 4,0 … 5,0 2П serijos varikliams);

m_T – transformatoriaus fazių skaičius;

k_auš – koeficientas, nuo kurio priklauso jėgos ventilio aušinimo intensyvumas (k_auš = 0,33 … 0,35).

A;

Tiristoriaus ribinės srovės suskaičiuota vertė apskaičiuojama pagal formulę:

; (3.6)

čia  k_f.r – srovės formos koeficientas, charakterizuojantis schemoje veikiančios srovės ir vidutinės srovės santykį. Trifazės nulinės schemos atveju k_f.r = 1,73;

k_f.k – srovės formos koeficientas, charakterizuojantis veikiančios ir vidutinės klasifikacinės schemos srovių santykį. Trifazės nulinės schemos atveju k­_f.k = 1,57.

A.

Ventilių atgalinė įtampa randama iš formulės:

; (3.7)

čia  k_aU – įtampos atsargos koeficientas, įvertinantis galimus tinklo įtampos šuolius bei ventilių komutacijos proceso sukeltus periodiškus tvyksnius (k_aU = 1,4 1,6);

k_U.atg – atgalinės įtampos koeficientas, lygus įtampos santykiui . Trifazei tiltelinei schemai k_U.atg = 2,09;

E_d0 – išlyginta EVJ, atitinkanti pasirinkto transformatoriaus fazinę įtampą:

V;

U_atg.sk = 1,5·2,09·243 = 762 V.

Tiristorinių optronų parinkimas:

Pagal 3.3. ir 3.3.10 punktų skaičiavimus parenkame tiristorinius optronus. Jų techniniai duomenys pateikti 3.3 lentelėje.

3.3 lentelė. Tiristorinio optrono TO2 – 160 techniniai duomenys

3.4 Keitiklio informacinės elektronikos elementų parinkimas

2 pav. MP modulio funkcinė schema

Mikroprocesoriaus bloką sudaro:

centrinis procesorius I8085 (CPU) pagal nuskaitytą iš pastovios atminties programą valdo įtaisą;

taktinių impulsų generatorius su kvarciniu rezonatoriumi (TS) generuoja sinchronizavimo impulsus, ir procesoriui reikalingus fazių impulsus. Šie impulsai ir yra panaudojami visų mikroschemų sinchronizavimui;

pradinio nustatymo schema (PNS) generuoja trumpą valdymo signalą RESET, kurį gavusios visos komplekto mikroschemos pereina į nulinę padėtį, t.y. įrašo loginius nulius į visus registrus;

registras (RG);

buferinis stiprintuvas (BF);

sistemos kontroleris (SK) lygina fazinę įtampą su nuliu, t.y. fiksuoja fazės perėjimo per nulį momentą ir duoda impulsą procesorinei daliai, kuri atitinkamai įjungia ir išjungia reikiamus tiristorius.

3 pav. Pastoviosios atminties (PA) funkcinė schema

Pastovios atminties blokas K753RF5 (DD16) naudojama programai, reguliavimo ir valdymo konstantoms saugoti.;

4 pav. Operatyviosios atminties (OA) funkcinė schema

Operatyvios atminties blokas K753RU8A5 naudojamas laikinoms programos konstantų ir kintamųjų dydžių saugojimui.

5 pav Programuojamo lygiagretaus adapterio (PIO) I 8255 funkcinė schema

Programuojamas lygiagretaus interfeiso adapteris I8255 (PIO), per jį vyksta pastovūs informacijos mainai tarp mikroprocesoriaus ir operatyvios atminties , bei taimerio. Jame saugomi tarpiniai vykdomos programos rezultatai. Jis atlieka registro funkciją.

6 pav. Programuojamas intervalinio laikmačio (PIT) I 8253 funkcinė schema

Programuojamas taimeris I8253 (PIT) fiksuoja tą momentą nuo kurio reikia skaičiuoti kampą α;

7 pav. Tiristorių valdymo sistemos (TVS) funkcinė schema

Tiristorių valdymo sistemą sudaro dvi pagrindinės dalys: sinchronizacijos schema ir valdymo impulsų schema.

8 pav. Sinchronizacijos schemos (SS) funkcinė schema

Sinchronizacijos schema (SS) sudaro:

sinusinės įtampos šaltinis (SIŠ), kuris į teigiamo pusbangio slenkstinį elementą paduodą sinusine įtampa U_S;

teigiamo pusbangio slenkstinis elementas (SE+) suformuoja teigiamą stačiakampį įtampos impulsą U_SE+, kuris paduodamas į valdymo impulsų formavimo schemą (VIFS) ir sinchronizacijos impulsų formatuką;

sinchronizacijos impulsų formuotuvas (SIF) suformuoja įtampos impulsus U_SIF, kurie siunčiami į programuojamą intervalinį laikmatį (taimerį).

9 pav. Valdymo impulsų formavimo schemos (VIFS) funkcinė schema

Valdymo impulsų formavimo schemą sudaro:

trukmės impulsų formatukas (TIF), kuris parėjusį iš į programuojamo intervalinio laikmačio, pavėlintą per laiką T_CT laiko tarpą, signalą performuoja taip, kad U_OUT signalo fronto pabaigoje atsiranda labai trumpas įtampos šuolis U_TIF, kuris nueina į loginį elementą 2IR-NE;

loginis elementas 2IR-NE formuoja teigiamo pusperiodžio schemos išėjimo signalą U_L+, kuris yra žemo lygio tik tada kai į elementą 2IR-NE vienu metu paduodami aukšto lygio signalai U_SE+ ir U_OUT;

impulsų stiprintuvas (IS) sustiprina signalą U_L+ ir jį invertuoją. Gaunamas signalas U_IS, patenka į impulsų transformatorių;

impulsų transformatorius (IT) U_IS signalą transformuoja į valdomo keitiklio tiristorių valdymo elektrodo ir katodo signalus.

10 pav. Laiko diagramos

3.5 Elektroninių įrenginių charakteristikų ir parametrų skaičiavimas

Valdymo charakteristika

Valdymo charakteristikas išreiškiama priklausomybe:

U_d = E_d0·cosα ; (

čia  α – valdymo kampas.

V;

Mažiausias keitiklio valdymo kampas surandamas pagal formulę:

; (3.9)

Lygintuvo išorinė charakteristika U_d = f( I_d,α ) randama iš formulės:

; (3.10)

čia m – išlygintos pulsacijų skaičius per periodą;

x_a – anodo grandinės induktyvumas ();

ΔU_{v ­}– įtampos kritimas ventiliuose (apie 1,5 V

R_Σ – suminė grandies varža, apskaičiuojama iš formulės:

R_Σ =1,2 ( R_in + R_pap.p ) + R_š + R_K 

čia  R_in – inkaro varža ( R_in= 0,2

R_pap.p - papildomų polių varža ( R_pap.p= 0,166 Ω ) ;

R_š – šepečių kontaktų varža, randama iš formulės:

R_K – jėgos grandies varža, apskaičiuojama iš formulės:

čia  R_T – aktyvinė transformatoriaus apvijų varža;

A;

x_t – induktyvioji transformatoriaus apvijų varža;

R_lyg – aktyvinė reaktorių varža:

Taigi, R_Σ = 1,2 (0,

Keitiklio išorinės charakteristikos skaičiavimo rezultatai kai ; ; :

Rezultatai grafikų pavidalu pateikti grafinėje dalyje (1 ir 2 graf.).

3.6 Keitiklio principinės elektrinės schemos aprašymas

Principinė elektrinė schema pavaizduota grafinėje medžiagoje.

Mikroprocesorinės sistemos dalį sudaro:

- centrinis procesorius I8085 (DD7);

taktinių impulsų generatorius su kvarciniu rezonatoriumi (DD01);

pradinio nustatymo schema (DD02)

pastovios atminties blokas K753RF5 (DD16);

operatyvios atminties blokas K753RU8A5 (DD15);

programuojamas lygiagretaus interfeiso adapteris I8255 (DD18);

programuojamas taimeris I8253 (DD19);

loginiai elementai NOT-AND 5402 (DD9, DD14), inverteriai 5404 (DD8);

stiprintuvas su Šmitto trigeriais 54240 (DD13). DD9, DD8 ir DD13 sudaro sistemos kontrolerį.

Visos mikroschemos maitinamos iš nuolatinės įtampos šaltinio, kurio įtampa +5V.

Padavus schemai maitinimą, taktinių impulsų generatorius DD01 pradeda generuoti sinchronizavimo impulsus, ir procesoriui reikalingus fazių impulsus. Šie impulsai ir yra panaudojami visų mikroschemų sinchronizavimui. Pradinio nustatymo įrenginys DD02 generuoja trumpą valdymo signalą RESET, kurį gavusios visos komplekto mikroschemos pereina į nulinę padėtį, t.y. įrašo loginius nulius į visus registrus ir schema paruošiama įvedimo režimui. Mikroprocesorius pradeda inicializavimo programą. Kitaip tariant, generuojant signalą RESET, inicializuojamos ir sinchronizuojamos visos sistemos mikroschemos.

Pasibaigus RESET signalui, mikroprocesorius DD7 iš pastovios atminties DD16 skaito pagrindinę valdymo programą, pagal kurią veikia valdymo įtaisas.

Pastovi atmintis naudojama programai, reguliavimo ir valdymo konstantoms saugoti. Operatyvioji atmintis DD15 naudojama laikinoms programos konstantų ir kintamųjų dydžių saugojimui.

Per lygiagretaus interfeiso adapterį DD18 vyksta pastovūs informacijos mainai tarp mikroprocesoriaus ir operatyvios atminties DD15, bei taimerio DD19. Jame saugomi tarpiniai vykdomos programos rezultatai. Jis atlieka registro funkciją.

Taimeris formuoja fazės kampą, t.y. nustato tiristorių įjungimo momentą, priklausomai nuo valdymo programoje užduoto sukimosi greičio (išlygintos įtampos dydžio).

Sistemos kontroleris DD13 lygina fazinę įtampą su nuliu, t.y. fiksuoja fazės perėjimo per nulį momentą ir duoda impulsą procesorinei daliai, kuri atitinkamai įjungia ir išjungia reikiamus tiristorius.

Procesorinės dalies suformuoti signalai paduodami į tiristorių valdymo sistemą.

Tiristorių valdymo sistema - TVS:

Sistemos sinchronizacijos schema;

Valdymo impulsų formavimo schema;

Padavus schemai maitinimą, taktinių impulsų generatorius pradeda generuoti sinchronizavimo impulsus ir procesoriui reikalingus fazių impulsus, tai yra pagal tinklo įtampą fiksuoja tą momentą nuo kurio reikia skaičiuoti kampą α.

Visi valdymo dalies elementai maitinami iš nuolatinės +15V, -15V, +5V įtampos šaltinio.

Į jėgos grandinės schemą įeina:

transformatoriai TV7, TV8.

tiristoriai VS1 – VS3;

pulsacijas lyginantis droselis LD1;

nuolatinės srovės variklis M;

diodai VD14-VD17;

žadinimo apvija Lž.

Transformatoriaus TV7 pirminė ir antrinė apvija sujungtos žvaigžde. Tiristoriai VS1-VS3 sujungti pagal trifazę nulinę schemą.. Išlyginamųjų srovių poveikiui sumažinti, naudojamas pulsacijas lyginantis droselis LD1.

Transformatorius TV8 ir tilteliu sujungti diodai VD14-VD17 sudaro žadinimo lygintuvą, kuris maitina variklio M nepriklausomo žadinimo apviją Lž.

4. IŠVADOS IR PASIŪLYMAI

Šiame kursiniame projekte suprojektuotas nuolatinės srovės pavaros ventilinis keitiklis su mikroprocesoriniu valdymu. Buvo išrinktas mikroprocesorinis valdymas todėl, kad lyginant su analoginiu, mikroprocesorinis valdymas yra pranašesnis, ekonomiškesnis, pigesnis, vartoja mažiau elektros energijos, užima mažiau vietos, turi sklandesnį įtampos reguliavimą ir to pasėkoje sklandesnį variklio greičio reguliavimą. Tam kad realizuoti šias funkcijas analoginėmis schemomis reikėtų daugiau resursų ir lėšų, kas sumažintų ekonomiškumą ir keitiklio veikimo spartą.

Pasirinktas mikroprocesorinis valdymas leidžia keisti valdymo programą, kas yra patogu jei sistema nuolat keičiama ir tobulinama.

Šiame darbe kintamosios įtampos išlyginimui naudojome tiristorinius valdomuosius lygintuvus. Jie pasižymi dideliu naudingumo koeficientu, mažu inertiškumu, dideliu patikimumu ir eksploatacijos trukme bei mažais gabaritais.

Iš 1 graf. Matyti, kad suprojektuotas keitiklis leidžia pasiekti sklandų pavaros greičio reguliavimą kai variklis veikia tiesioginiu režimu.

LITERATŪROS SĄRAŠAS

Radzevičius L. Automatinio elektros pavarų valdymo kursinis projektavimas. Metodiniai nurodymai. – Vilnius, 1979.

Masteika R. K. Elektros pavaros. Mokomoji knygelė – Kaunas, 2002.

Daugėla J., Masteika R. Nuolatinės srovės elektros pavaros. Metodiniai  nurodymai. – Kaunas, 1988.

Šis kursinis projektas buvo parengtas naudojant personalinį kompiuterį su programiniais paketais:

Microsoft Word XP, - tekstams ir formulėms rinkti.

Vizion 2003 – principinei elektrinei schemai surinkti.

MatCAD 2000 – grafinės dalies apiforminimas.

6. GRAFINĖ MEDŽIAGA

2.1. Principinė elektrinė schema

2.2. Skaičiavimo rezultatų diagramos

1 graf. Keitiklio valdymo charakteristika

2 graf. Keitiklio išorinės charakteristikos