ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ЗА СИСТЕМОЮ НЕРЕВЕРСИВНИЙ ТИРИСТОРНИЙ ВИПРЯМЛЯЧ -ДВИГУН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

В силовій частині пристрою як керований перетворювач використовується випрямляч, зібраний за однофазною мостовою схемою на тиристорах VS1, VS2 і діодах VD3, VD4. До виходу перетворювача (контакти 3, 7 Ш1) підключений якір двигуна М1. В якірне коло двигуна М1 включений дросель L, обмежуючий пульсації якірного струму. Запобіжники Пр1, Пр2 забезпечують захист тиристорів і діодів від коротких замикань, а RС - кола С3,R3; С2,R2; С6,R4; С7,R5 від мережних і комутаційних перенапружень. Запобіжник Пр3 захищає від коротких замикань джерело напруги для обмотки збудження LМ1 двигуна, який виконано на діодах VD27VD29 і тиристорі VS13 і розташовано на платі системи управління. Підключення LМ1 до напруги джерела здійснюється через контакти 8, 9 Ш1.

виконано на операційному підсилювачі. На інверсному вході підсилювача здійснюється алгебраїчне підсумовування струму завдання i_з і струмів зворотних зв'язків за швидкістю i_с і струму якоря i_т. Вихід регулятора А є сполучений з входом СІФУ через емітерний повторювач на VТ2, що підвищує навантажувальну здібність  регулятора. Для отримання астатичного закону регулювання швидкості регулятор охоплений зворотним активно-ємнісним зв'язком , виконаним за допомогою резисторів R15, R16 і емності С4.

Величина струму завдання регулюється за допомогою задаючого потенціометра R28, що підключається до контактів 11, 12, 5 Ш1. Контакт 5 є загальною точкою схеми.

Як датчик швидкості використовується тахогенератор ВR. Оскільки з R28 знімається негативна напруга, то тахогенератор підключений до БУ 3509 таким чином, що до контакту 10 Ш1 прикладається позитивна, а до контакту 5 Ш1 негативна напруга.

Датчик струму складається з трансформатора струму ТА, випрямляча на діодах VD1VD4 і резистора R26. При збільшенні якірного струму двигуна збільшується і струм, споживаний перетворювачем з мережі. Тому напруга, що знімається з R26, буде пропорційна якірному струму М. Як і датчик швидкості, датчик струму підключений до БУ 3509 так, щоб до контакту 4 Ш1 прикладалася позитивна, а до контакту 5 Ш1 негативна напруга.

У вузол зворотних зв'язків напруга з датчика струму прикладається через конденсатор С2 і резистор R9. Тому сигнал зворотного зв'язку за струмом i_т

Вузол струмообмеження грає роль затриманого зворотного зв'язку за струмом двигуна. Він виконаний на транзисторі VТ1, який включений паралельно виходу регулятора швидкості. В початковому стані VТ1 є закритий негативною напругою, що знімається з резистора R20. Величина цієї напруги визначає значення струму уставки.

На базу VТ1 через резистор R23 подається позитивна напруга з виходу датчика струму. При збільшенні струму якоря М збільшується і напруга, що знімається з R26. Коли струм якоря М перевищить струм уставки, позитивна напруга датчика струму перевищить негативне, що знімається з R20, транзистор VТ1 відкриється і зашунтує вихід регулятора швидкості.

U_с, що поступає на перетворювач силової частини БУ 3509. Верхні напівперіоди синусоїди є провідними для VS1 і VD4, а нижні для VS2 і VD3. В обох випадках струм протікає від катодів VS1, VD3 через дросель L і якір М до анодів VS2, VD4. Тому контакт 3 Ш1 позначений як +Вихід силовий.а контакт 7 Ш1 як

-Вихід силовий. Напруга між цими контактами є випрямленою напругою перетворювача U. Регулювання її величини здійснюється за рахунок зміни положення за фазою управляючих імпульсів для VS1, VS2 щодо точок природної комутації тиристорів. На рис.5.3а ці точки позначені буквою А. Кількісно положення управляючих імпульсів характеризується величиною кута управління α.

U_п, що виробляється генератором, зібраним на транзисторі VТ3 і конденсаторі С10 (див. рис.5.2.). Конденсатор С10 заряджає до напруги джерела на стабілітронах VD10, VD11 струмом, що протікає через перехід база-колектор VТ3. Час заряду С10 залежить від величини струму заряду, який, у свою чергу, визначається величиною сигналу управління на виході регулятора швидкості. Цей сигнал прикладається до переходу база-емітер VТ3. При його збільшенні струм заряду С12 також збільшується, а час заряду зменшується.

Збіг у часі (синхронізацію) напівперіодів живлячої напруги з пилкоподібною напругою забезпечує синхронізуючий пристрій, виконаний на транзисторі VТ4 і трансформаторі Тр1.

Вивід 022 вторинної обмотки Н2-К2 Тр1 сполучений з емітером, а виводи 021 і 023 з базою VТ4. Напруги на виводах 021, 023 по відношенню до виводу 022 знаходяться у протифазі. Негативні напівперіоди цих напруг через діоди VD13, VD14 прикладаються до бази VТ4 і закривають його. Проте, у момент переходу напруги мережі через нуль замикаюча напруга на базі VТ4 також рівна нулю. Тому VТ4 в кінці кожного напівперіоду відкривається позитивною напругою з дільника R30, R31 і розряджає С10.

Як нуль-орган або пороговий елемент в СІФУ використовується одноперехідний транзистор (двохбазовий діод) VТ5. В загальному випадку на вході нуль-органу порівнюються два сигнали. При рівності цих сигналів за величиною з'являється сигнал на виході нуль-органу.

До бази 2 (Б2) VТ5 через резистор R32 від джерела на стабілітронах VD7, VD10, VD11 прикладається напруга в 20В, яке і визначає величину однієї з вхідних напруг нуль-органу напруга включення U_вкл VТ5. Другою вхідною напругою нуль-органу є пилкоподібна напруга з С10, що прикладається до емітера VТ5. До тих пір, поки пилкоподібна напруга менше напруги включення, VТ5 є закритий. У момент досягнення пилкоподібною напругою величини напруги включення VТ5 відкривається і через перехід емітер-база 1 VТ5 і резистор R33 починає протікати струм. Одночасно з цим заряджає конденсатор С12. Напруга на ньому підсумовується з напругою включення VТ5, рівність величин порівнюваних напруг порушується і VТ5 закривається. На резисторі R33 формується імпульс (див. рис5.3.в), який і є імпульсом управління для VS1, VS2. Як і С10, конденсатор С12 розряджається через VТ4 в кінці кожного напівперіоду живлячої напруги.

На тиристор, для якого даний напівперіод живлячої напруги є провідним (до анода тиристора прикладається позитивний потенціал), управляючий імпульс подається за допомогою розподільника імпульсів, виконаного на транзисторах VТ6, VТ7. Тому буде відкритий той з транзисторів, до бази якого прикладається позитивний потенціал. Через перехід емітер-колектор цього транзистора імпульс управління з R33 поступає на один з підсилювачів, виконаних на VТ8, VТ9. Навантаженням підсилювачів імпульсів є первинні обмотки імпульсних трансформаторів Тр2 і Тр3. Трансформатори служать для потенційного розділення головних кіл і кіл системи керування. З повторних обмоток трансформаторів управляючі імпульси подаються на перехід управляючий електрод катод тиристорів.

На рис.5.3.г приведено діаграму випрямленої напруги перетворювача. Заштриховані частини напівперіодів відповідають включеному стану тиристорів. Напівперіоди I і II виходять при куті управління . Із збільшенням сигналу на виході регулятора швидкості збільшиться струм заряду С10. Тому пилкоподібна напруга досягне величини напруги включення U_вкл VТ5 за менший проміжок часу. Кут керування тиристорами також зменшиться і стане рівним α₂. Час включеного стану тиристорів, а отже, і величина випрямленої напруги перетворювача збільшаться. На діаграмі випрямленої напруги напівперіоди III і IV відповідають куту керування α₂.

Джерело живлення системи керування підключене до клем Н2, 021 вторинної обмотки Тр1. Первинна обмотка Тр1 підключена до мережі через фазозсувне коло R1, С1, необхідне для зменшення впливу нелінійних спотворень мережі на роботу СИФУ.

Живлення регулятора і СИФУ здійснюється стабілізованою двуполярною напругою, яка щодо загальної точки схеми (контрольна точка 12) має величину 15В, а контрольна точка 23 потенціал -15В. Відповідний вузол зібраний на стабілітронах VД6, VД7, VД10, VД11, конденсаторах С8, С9 і резисторі R27.

Джерелом напруги для задаючого потенціометра R28 служить стабілітрон VД10. Щодо точки 12 напруга джерела має потенціал -10В. Резистор R28 системи управління, включений послідовно із задаючим потенціометром R28, обмежує максимальну величину струму завдання, тобто обмежує максимальну швидкість двигуна.

Підсилювачі імпульсів VТ8 і VТ9 живляться нестабілізованою напругою +5В, -15В. Відповідні джерела зібрані на елементах VД15, VД16, С13 і VД13, VД14, VД18, С14.

Силова частина ІВМ (див. рис.5.2.) виконана на однофазній мостовій схемі на тиристорі VS13 і діодах VД27 VД29.

Система імпульсно-фазового управління для VS13 включена паралельно переходу катод керований електрод тиристора. Принцип її дії аналогічний розглянутому вище: конденсатор С18 заряджає до напруги включення порогового елемента одноперехідного транзистора VТ12 з подальшим розрядом через резистор R50 на управляючий перехід VS13. Рівень спрацьовування VТ12 визначається величиною напруги на базі 2, яка подається із стабілізованого джерела на резисторах R47, R48 і стабілітронах VД25, VД26.

Змінюючи струм заряду С18, можна регулювати кут керування VS13. Величина струму заряду С18 визначається струмом колектора VТ10. У свою чергу, керування струмом колектора VТ10 здійснюється за допомогою транзистора VТ11. Резистор R40 виконаний змінним і вибирається так, щоб напруга на обмотці збудження була рівною номінальному.

Стабілізація напруги забезпечується завдяки наявності зворотного зв'язку за напругою перетворювача, яку виконано на елементах R41, R51, С17.

На початку лабораторної роботи з'ясувати розташування елементів головного кола, кіл керування і елементів вимірювальної частини установки. Рукоятки автоматичних вимикачів QF1, QF2 повинні знаходитися в положенні 0, задаючий потенціометр R28 в крайньому лівому положенні.

Перевірити напруги джерел живлення і справність СІФУ. Для цього при відключеному вимикачі QF1 видалити плавкі вставки запобіжників Пр1, Пр2, Пр3. Плату системи керування задопомогою подовжувача розташувати на столі лабораторної установки.

Потім включити QF1 і магнітний пускач КМ1 і на контрольних точках

перевірити наявність керуюючих імпульсів тиристорів VS1, VS2.

положенні движка задаючого потенціометра R28.

5. Після закінчення цих перевірок відключити QF1, встановити плавкі вставки Пр1, Пр2, Пр3 і плату системи управління на БУ 3509. Відключити якірне коло М1 від виходу перетворювача. Для цього від контакту 3 або 7 клемної колодки Ш1 необхідно від'єднати зовнішній провідник. Потім включити QF1 і КМ1 і зміряти напругу на обмотці збудження М1. Підбором резистора R40 добитися значення напруги, що вимагається.

Для установки вимагається струмообмеження відключити від джерела напруги обмотку збудження М1. Для цього від контакту 8 або 9 клемної колодки Ш1 необхідно від'єднати зовнішній провідник. За допомогою резистора R20 на платі системи управління встановити мінімально можливу величину напруги, замикаючої VТ1. Для цього перевести R20 в крайнє праве положення. Задаючий потенціометр R28 перевести в крайнє ліве положення. Включити QF1 і КМ1. Потенціометр R28 перевести в середнє положення. За допомогою R20 збільшувати напругу, замикаюче VТ1, і, контролюючи по амперметру РА1 величину якірного струму М1, встановити його рівним номінальному. Перевести R28 в крайнє ліве положення, відключити QF1 і підключити обмотку збудження до джерела напруги, підключивши зовнішні провідники до контактів Ш1.

Провести регулювання системи управління при включенні всього пристрою в цілому. Для цього включити QF1 і КМ1 і за допомогою R28 задати мінімальну швидкість обертання М1. За наявності автоколивань встановити перемичку між контрольними точками 6-7 на платі керування. Тим самим резистори R7, R8 виявляться включеними паралельно, що змінить параметри корегуючого гнучкого зворотного зв'язку за струмом. Окрім цього, усунення автоколивань можливе за допомогою зміни параметрів зворотного зв'язку, що охоплює регулятор швидкості. Для пристрою БУ 3509 з номінальним струмом 25А опір резистора R16 може змінюватися від 10 до 120кОм, а ємність конденсатора С4 від 0,47 до 1,5мкФ.

Зняти електромеханічні характеристики двигуна при різних значеннях сигналу завдання. Для цього підключити до якоря генератора реостат навантаження R32 і повністю ввести його. Збільшуючи сигнал завдання, встановити за вольтметром РV1 напругу на якорі М рівною 220В. Зафіксувати свідчення амперметра РА1 і вольтметра РV2. Включити QF2 і знов зафіксувати покази РА1 і РV2. Зменшуючи опір реостата навантаження R32 і, збільшуючи якірний струм М до 15А, заміряти струм і швидкість М ще в 3-4 точках. Після завершення досліду рукоятку R32 перевести в початкове положення і вимкнути QF2.

Після закінчення лабораторної роботи перевести R28 в крайнє ліве

положення, відключити QF1 і QF2.