Reguladores de voltaje de tiristores
Los reguladores de voltaje de tiristores son dispositivos diseñados para controlar la velocidad y el par de los motores eléctricos. La regulación de la velocidad y el par se realiza modificando la tensión suministrada al estator del motor y se realiza modificando el ángulo de apertura de los tiristores. Este método de control del motor se llama control de fase. Este método es un tipo de control paramétrico (amplitud).
Los reguladores de voltaje de tiristores se pueden implementar con sistemas de control abiertos y cerrados. Los reguladores de bucle abierto no proporcionan un rendimiento de control de velocidad satisfactorio. Su objetivo principal es ajustar el par para obtener el modo de funcionamiento deseado del accionamiento en procesos dinámicos.
Un esquema simplificado de un regulador de voltaje de tiristores.
La sección de potencia del regulador de voltaje de tiristor monofásico incluye dos tiristores controlados que aseguran el flujo de corriente eléctrica en la carga en dos direcciones a un voltaje de entrada sinusoidal.
Los controladores de tiristores de circuito cerrado se utilizan, por regla general, con retroalimentación de velocidad negativa, lo que permite tener características mecánicas suficientemente rígidas del accionamiento en el área de bajas velocidades de rotación.
El uso más eficaz de los reguladores de tiristores para el control de velocidad y par motores de rotor asíncronos.
Circuitos de alimentación de reguladores de tiristores
En la Fig. 1, a-e muestran posibles esquemas para incluir los elementos rectificadores del regulador en una fase. El más común de ellos es el diagrama de la fig. 1, un. Se puede utilizar para cualquier esquema de conexión de los devanados del estator. La corriente permisible a través de la carga (valor rms) en este circuito en modo de corriente continua es:
donde Azt es el valor promedio permisible de la corriente a través del tiristor.
Voltaje máximo de tiristor directo e inverso
donde kzap — factor de seguridad elegido teniendo en cuenta posibles sobretensiones de conmutación en el circuito; — el valor efectivo de la tensión de línea de la red.
Arroz. 1. Esquemas de circuitos de potencia de reguladores de voltaje de tiristores.
En el diagrama de la fig. 1b, solo hay un tiristor incluido en la diagonal del puente de diodos no controlados. La relación entre las corrientes de carga y tiristor para este circuito es:
Los diodos no controlados se seleccionan para una corriente que es la mitad de la de un tiristor. Máxima tensión directa al tiristor
El voltaje inverso del tiristor es cercano a cero.
El diagrama de la fig. 1b tiene algunas diferencias con el esquema de la fig. 1, pero para la construcción del sistema de gestión. En el diagrama de la fig. 1, y los pulsos de control para cada uno de los tiristores deben seguir la frecuencia de la fuente de alimentación. En el diagrama de la fig.1b, la frecuencia de los pulsos de control es el doble.
El diagrama de la fig. 1, c, que consta de dos tiristores y dos diodos, si es posible, el control, la carga, la corriente y la tensión directa máxima de los tiristores es similar al diagrama de la fig. 1, un.
El voltaje inverso en este circuito debido a la acción de derivación del diodo es cercano a cero.
El diagrama de la fig. 1d en términos de corriente y voltaje directo e inverso máximo de los tiristores es similar al circuito de la fig. 1, un. El diagrama de la fig. 1, d difiere de los requisitos considerados para que el sistema de control proporcione el rango necesario de variación del ángulo de control del tiristor. Si el ángulo se cuenta desde el voltaje de fase cero, entonces para los circuitos en la fig. 1, a-c, la relación
donde φ- ángulo de fase de la carga.
Para el circuito de la Fig. 1, d, una relación similar toma la forma:
La necesidad de aumentar el rango de cambio de ángulo complica sistema de control de tiristores… El diagrama en la fig. 1, d se puede aplicar cuando los devanados del estator están conectados en estrella sin conductor neutro y en triángulo con los rectificadores incluidos en los conductores de línea. El alcance de este esquema se limita a accionamientos eléctricos irreversibles y reversibles con contacto inverso.
El diagrama de la fig. 4-1, e en sus propiedades es similar al esquema en fig. 1, un. La corriente del triac aquí es igual a la corriente de carga, y la frecuencia de los pulsos de control es igual al doble de la frecuencia de la tensión de alimentación. La desventaja de un circuito triac es mucho menor que la de los tiristores convencionales, los valores permitidos du / dt y di / dt.
Para los reguladores de tiristores, el esquema más racional está en la fig. 1, pero con dos tiristores conectados en antiparalelo.
Los circuitos de potencia de los reguladores están implementados con tiristores en antiparalelo en las tres fases (circuito trifásico simétrico), en dos y una fase del motor, como se muestra en la fig. 1, f, g y h respectivamente.
En los reguladores utilizados en los accionamientos eléctricos de grúas, el más extendido es el circuito de conmutación simétrico que se muestra en la fig. 1, e, que se caracteriza por las pérdidas más bajas de corrientes armónicas más altas. Las mayores pérdidas en circuitos de cuatro y dos tiristores están determinadas por el desequilibrio de tensión en las fases del motor.
Datos técnicos básicos de los reguladores de tiristores de la serie PCT
Los reguladores de tiristores de la serie PCT son dispositivos para cambiar (según una ley dada) la tensión suministrada al estator de un motor de inducción con rotor bobinado. Los controladores de tiristores de la serie PCT se fabrican de acuerdo con un circuito de conmutación trifásico simétrico (Fig. 1, e). El uso de reguladores de la serie especificada en accionamientos eléctricos de grúas permite la regulación de la frecuencia de rotación en el rango 10: 1 y la regulación del par motor en modos dinámicos durante el arranque y la parada.
Los reguladores de tiristores de la serie PCT están diseñados para corrientes continuas de 100, 160 y 320 A (corrientes máximas de 200, 320 y 640 A respectivamente) y tensiones de 220 y 380 V AC. El regulador consta de tres fuentes de alimentación ensambladas en un marco común (según el número de fases de tiristores conectados en antiparalelo), una unidad de sensor de corriente y una unidad de automatización. Las fuentes de alimentación utilizan tiristores de tableta con enfriadores de perfil de aluminio extruido. Refrigeración por aire, naturalmente. El bloque de automatización es el mismo para todas las versiones de los reguladores.
Los reguladores de tiristores se fabrican con un grado de protección IP00 y están destinados a montarse en bastidores de controladores magnéticos estándar tipo TTZ, que tienen un diseño similar a los controladores de las series TA y TCA. Las dimensiones generales y el peso de los reguladores de la serie PCT se muestran en la tabla. 1.
Tabla 1 Dimensiones generales y peso de los reguladores de voltaje de la serie PCT
Los controladores magnéticos TTZ están equipados con contactores direccionales para invertir el motor, contactores del circuito del rotor y otros elementos de contacto de relé del accionamiento eléctrico, que comunican el controlador con el regulador de tiristores. La estructura de construcción del sistema de control del regulador es visible en el diagrama funcional del accionamiento eléctrico que se muestra en la Fig. 2.
El bloque de tiristores simétricos trifásicos T está controlado por el sistema de control de fase SFU. Usando el controlador KK en el regulador, se cambia la configuración de velocidad de BZS A través del bloque BZS, en función del tiempo, se controla el acelerador KU2 en el circuito del rotor. La diferencia entre las señales de referencia y el tacogenerador TG es amplificada por los amplificadores U1 y UZ.A la salida del amplificador UZ se conecta un dispositivo de relé lógico, que tiene dos estados estables: uno corresponde al encendido del contactor de dirección directa KB, segundo - a la conexión del contactor delantero hacia atrás la dirección KN.
Simultáneamente con un cambio en el estado del dispositivo lógico, se invierte la señal en el circuito de control de la aparamenta. La señal del amplificador de adaptación U2 se suma con la señal de retroalimentación retardada de corriente del estator del motor que proviene del bloque limitador de corriente TO y se alimenta a la entrada de la SFU.
El bloque lógico BL también se ve afectado por la señal del sensor de corriente DT y el módulo de presencia de corriente NT, que prohíbe la conmutación de los contactores direccionales mientras están energizados. La unidad BL también realiza una corrección no lineal del sistema de estabilización de velocidad para garantizar la estabilidad de la unidad. Los reguladores se pueden utilizar en accionamientos eléctricos de mecanismos de elevación y desplazamiento.
Los reguladores de la serie PCT están fabricados con un sistema limitador de corriente. El nivel de limitación de corriente para la protección de tiristores contra sobrecarga y para limitar el par motor en modos dinámicos varía suavemente de 0,65 a 1,5 de la corriente nominal del regulador, el nivel de limitación de corriente para protección contra sobrecorriente — de 0,9 a. 2.0 corriente nominal del regulador. Una amplia gama de configuraciones de protección permite la operación de un regulador del mismo tamaño estándar con motores que difieren en potencia por un factor de aproximadamente 2.
Arroz. 2. Diagrama funcional de un accionamiento eléctrico con regulador de tiristores tipo PCT: KK - controlador de comando; TG — tacogenerador; KN, KB — contactores direccionales; BZS — bloque de ajuste de velocidad; BL — bloque lógico; U1, U2. Estados Unidos: amplificadores; SFU - sistema de control de fase; DT — sensor de corriente; IT — unidad actual de presencia; TO - unidad limitadora de corriente; MT — unidad de protección; KU1, KU2 — contactores de aceleración; KL — contactor lineal: R — disyuntor.
Arroz. 3. Regulador de voltaje de tiristores PCT
La sensibilidad del sistema de presencia de corriente es de 5-10 A rms de corriente en la fase. El regulador también proporciona protección: cero, contra sobretensiones de conmutación, contra pérdida de corriente en al menos una de las fases (bloques IT y MT), contra interferencias en la recepción de radio.Los fusibles de alta velocidad tipo PNB 5M brindan protección contra corrientes de cortocircuito.