Regolatori di tensione a tiristori

I regolatori di tensione a tiristori sono dispositivi progettati per controllare la velocità e la coppia dei motori elettrici. La regolazione della velocità e della coppia viene effettuata modificando la tensione fornita allo statore del motore e viene eseguita modificando l'angolo di apertura dei tiristori. Questo metodo di controllo motorio è chiamato controllo di fase. Questo metodo è un tipo di controllo parametrico (ampiezza).

I regolatori di tensione a tiristori possono essere implementati sia con sistemi di controllo chiusi che aperti. I regolatori ad anello aperto non forniscono prestazioni di controllo della velocità soddisfacenti. Il loro scopo principale è regolare la coppia per ottenere la modalità operativa desiderata dell'azionamento nei processi dinamici.

Uno schema semplificato di un regolatore di tensione a tiristori

La sezione di potenza del regolatore di tensione a tiristori monofase comprende due tiristori controllati che assicurano il flusso di corrente elettrica sul carico in due direzioni con una tensione di ingresso sinusoidale.

I regolatori a tiristori ad anello chiuso vengono utilizzati, di norma, con retroazione di velocità negativa, che consente di avere caratteristiche meccaniche sufficientemente rigide dell'azionamento nell'area delle basse velocità di rotazione.

L'uso più efficace dei regolatori a tiristori per il controllo della velocità e della coppia motori a rotore asincrono.

Circuiti di alimentazione dei regolatori a tiristori

Nella fig. 1, a-e mostrano possibili schemi per includere gli elementi raddrizzatori del regolatore in una fase. Il più comune di questi è il diagramma in fig. 1, un. Può essere utilizzato per qualsiasi schema di connessione degli avvolgimenti dello statore. La corrente ammissibile attraverso il carico (valore efficace) in questo circuito in modalità corrente continua è:

dove Azt è il valore medio ammissibile della corrente attraverso il tiristore.

Massima tensione diretta e inversa del tiristore

dove kzap — fattore di sicurezza scelto tenendo conto delle possibili sovratensioni di commutazione nel circuito; — il valore effettivo della tensione di linea della rete.

Riso. 1. Schemi dei circuiti di potenza dei regolatori di tensione a tiristori.

Nello schema di fig. 1b, c'è un solo tiristore compreso nella diagonale del ponte di diodi non controllati. Il rapporto tra le correnti di carico e tiristore per questo circuito è:

I diodi non controllati sono selezionati per una corrente che è la metà di quella di un tiristore. Massima tensione diretta al tiristore

La tensione inversa del tiristore è prossima allo zero.

Lo schema in fig. 1b presenta alcune differenze rispetto allo schema di fig. 1, ma per la costruzione del sistema di gestione. Nello schema di fig. 1 e gli impulsi di controllo per ciascuno dei tiristori devono seguire la frequenza dell'alimentazione. Nello schema di fig.1b, la frequenza degli impulsi di comando è doppia.

Lo schema in fig. 1, c, costituito da due tiristori e due diodi, se possibile, controllo, carico, corrente e massima tensione diretta dei tiristori è simile allo schema di fig. 1, un.

La tensione inversa in questo circuito dovuta all'azione di derivazione del diodo è prossima allo zero.

Lo schema in fig. 1d in termini di corrente e massima tensione diretta e inversa dei tiristori è simile al circuito di fig. 1, un. Lo schema in fig. 1, d differisce dai requisiti considerati affinché il sistema di controllo fornisca il necessario intervallo di variazione dell'angolo di controllo del tiristore.Se l'angolo viene contato dalla tensione di fase zero, quindi per i circuiti in fig. 1, a-c, la relazione

dove φ- angolo di fase del carico.

Per il circuito di Fig. 1, d, un rapporto simile assume la forma:

La necessità di aumentare la gamma di cambio di angolo complica sistema di controllo a tiristori… Lo schema in fig. 1, d può essere applicata quando gli avvolgimenti statorici sono collegati a stella senza conduttore di neutro ea triangolo con i raddrizzatori compresi nei conduttori di linea. L'ambito di questo schema è limitato agli azionamenti elettrici irreversibili e reversibili con contatto inverso.

Lo schema in fig. 4-1, e nelle sue proprietà è simile allo schema di fig. 1, un. La corrente triac qui è uguale alla corrente di carico e la frequenza degli impulsi di controllo è pari al doppio della frequenza della tensione di alimentazione. Lo svantaggio di un circuito triac è molto inferiore a quello dei tiristori convenzionali, i valori consentiti du / dt e di / dt.

Per i regolatori a tiristori, lo schema più razionale è in fig. 1, ma con due tiristori collegati in antiparallelo.

I circuiti di potenza dei regolatori sono realizzati con tiristori antiparalleli in tutte e tre le fasi (circuito trifase simmetrico), in bifase e monofase del motore, come mostrato in fig. 1, f, g e h rispettivamente.

Nei regolatori utilizzati negli azionamenti elettrici delle gru, il più diffuso è il circuito di commutazione simmetrico mostrato in fig. 1, e, che è caratterizzato dalle perdite più basse da correnti armoniche più elevate. Le maggiori perdite nei circuiti con quattro e due tiristori sono determinate dallo squilibrio di tensione nelle fasi del motore.

Dati tecnici di base per regolatori a tiristori serie PCT

I regolatori a tiristori della serie PCT sono dispositivi per modificare (secondo una determinata legge) la tensione fornita allo statore di un motore a induzione con rotore avvolto. I controller a tiristori della serie PCT sono realizzati secondo un circuito di commutazione trifase simmetrico (Fig. 1, e). L'uso di regolatori delle serie specificate negli azionamenti elettrici delle gru consente la regolazione della frequenza di rotazione nell'intervallo 10: 1 e la regolazione della coppia del motore in modalità dinamiche durante l'avvio e l'arresto.

I regolatori a tiristori della serie PCT sono progettati per correnti continue di 100, 160 e 320 A (correnti massime rispettivamente di 200, 320 e 640 A) e tensioni di 220 e 380 V CA. Il regolatore è costituito da tre unità di alimentazione assemblate su un telaio comune (in base al numero di fasi dei tiristori collegati in antiparallelo), un'unità sensore di corrente e un'unità di automazione. Gli alimentatori utilizzano tiristori tablet con dissipatori in profilo di alluminio estruso. Raffreddamento ad aria — naturalmente. Il blocco automazione è uguale per tutte le versioni dei regolatori.

I regolatori a tiristori sono realizzati con un grado di protezione IP00 e sono destinati al montaggio su telai di controllori magnetici standard di tipo TTZ, simili nel design ai controllori della serie TA e TCA. Gli ingombri ed il peso dei regolatori serie PCT sono riportati in tabella. 1.

Tabella 1 Dimensioni di ingombro e peso dei regolatori di tensione serie PCT

I controller magnetici TTZ sono dotati di contattori direzionali per l'inversione del motore, contattori del circuito del rotore e altri elementi di contatto del relè dell'azionamento elettrico, che comunicano il controller con il regolatore a tiristori. La struttura costruttiva del sistema di controllo del regolatore è visibile dallo schema funzionale dell'azionamento elettrico mostrato in Fig. 2.

Il blocco tiristore simmetrico trifase T è controllato dal sistema di controllo di fase SFU. Utilizzando il controller KK nel regolatore, viene modificata l'impostazione della velocità di BZS Tramite il blocco BZS, in funzione del tempo, viene controllato l'acceleratore KU2 nel circuito del rotore. La differenza tra i segnali di riferimento e la dinamo tachimetrica TG è amplificata dagli amplificatori U1 e UZ All'uscita dell'amplificatore UZ è collegato un dispositivo a relè logico che presenta due stati stabili: uno corrisponde all'accensione del teleruttore di marcia avanti KB, il secondo - all'accensione del contattore in avanti direzione indietro KN.

Contemporaneamente a un cambiamento di stato del dispositivo logico, il segnale nel circuito di controllo del quadro viene invertito. Il segnale dall'amplificatore di adattamento U2 viene sommato con il segnale di retroazione ritardato della corrente dello statore del motore che proviene dal blocco limitatore di corrente TO e alimentato all'ingresso della SFU.

Il blocco logico BL risente anche del segnale proveniente dal sensore di corrente DT e dal modulo di presenza corrente NT, che inibisce la commutazione dei contattori direzionali sotto tensione. L'unità BL esegue anche la correzione non lineare del sistema di stabilizzazione della velocità per garantire la stabilità dell'azionamento. I regolatori possono essere utilizzati negli azionamenti elettrici dei meccanismi di sollevamento e traslazione.

I regolatori della serie PCT sono realizzati con un sistema limitatore di corrente. Il livello di limitazione di corrente per la protezione dei tiristori dal sovraccarico e per limitare la coppia del motore nelle modalità dinamiche varia uniformemente da 0,65 a 1,5 della corrente nominale del regolatore, il livello di limitazione di corrente per la protezione da sovracorrente — da 0 ,9 a. 2.0 corrente nominale del regolatore. Un'ampia gamma di impostazioni di protezione consente il funzionamento di un regolatore della stessa taglia standard con motori che differiscono per potenza di un fattore di circa 2.

Riso. 2. Schema funzionale di un azionamento elettrico con regolatore a tiristori di tipo PCT: KK - controller di comando; TG — dinamo tachimetrica; KN, KB — contattori direzionali; BZS - blocco di impostazione della velocità; BL — blocco logico; U1, U2. Stati Uniti - amplificatori; SFU — sistema di controllo di fase; DT — sensore di corrente; IT — unità di presenza attuale; K — unità di limitazione della corrente; MT — unità protettiva; KU1, KU2 - contattori di accelerazione; KL — contattore lineare: R — interruttore automatico.

Riso. 3. Regolatore di tensione a tiristori PCT

La sensibilità del sistema di presenza corrente è di 5-10 A rms di corrente nella fase. Il regolatore fornisce inoltre protezione: zero, da sovratensioni di commutazione, da mancanza di corrente in almeno una delle fasi (blocchi IT e MT), da interferenze nella ricezione radio.I fusibili ad alta velocità tipo PNB 5M forniscono protezione contro le correnti di cortocircuito.