На рис. 1, а показана тиристорная схема электропривода шпиля, на рис. 1, б — таблица замыканий контактов пульта управления ПУ. Трехфазное питание переменного тока автоматическим выключателем АВ подается на управляемый выпрямительный мост, состоящий из неуправляемых силовых вентилей B1, В2, ВЗ и управляемых вентилей — тиристоров T1, Т2, Т3. Релаксационный генератор (генератор периодических импульсов несинусоидальной формы) управляет степенью открытия тиристоров T1, Т2, Т3, изменяя величину напряжения постоянного тока, подведенного к компаундному электродвигателю.
Рис. 1. Схема тиристорного управления электроприводом шпиля
Рукоятка пульта управления связана с контактами пульта ПУ1—ПУ5 и бесконтактным сельсином управления БС. Управление релаксационным генератором осуществляется через магнитный усилитель МУ и трансформатор питания ТрП.
Работа схемы «Вперед»
В первом положении пульта управления замыкаются контакты ПУ1, ПУ2: включается цепь питания сельсина БС, срабатывает контактор тормоза Т, его контакт КТ подает питание на магнитный тормоз МТ. Контакторы направления В и Н еще не сработали, на якорь электродвигателя М напряжение не подается, и он замкнут на резистор Rт. Через трансформатор Тр и выпрямитель В7 получает питание независимая обмотка электродвигателя НОВ.
Следовательно, в первом положении пульта управления электродвигатель в ход сам не пойдет, но его якорь может вращаться под действием внешних сил. Якорь будет пересекать магнитный поток обмотки НОВ, и в нем возникнет электродвижущая сила. В контуре М—R потечет тормозной ток. Происходит работа в тормозном режиме.
Стоит внешним силам прекратить раскручивание якоря электродвигателя, и он остановится. Бесконтактный сельсин БС находится в исходном положении, поэтому в обмотке управления ОУ тока нет (это не имеет никакого значения, так как двигатель М не подключен к выпрямительному мосту).
В следующих положениях рукоятки ПУ замыкается контакт ПУ4. Срабатывает контактор направления В, включая двигатель в цепь питания и отключая его от тормозного резистора Rт. Ротор сельсина БС поворачивается незначительно, поэтому ток в обмотке управления ОУ очень мал. Начиная с третьего положения рукоятки ПУ, контакты ПУ1—ПУ5 не переключаются, а все больше поворачивается ротор сельсина БС, работающего в трансформаторном режиме. Происходит постоянное увеличение тока в обмотке ОУ.
В каждой фазе питания С, В, А синусоиды напряжений смещены относительно друг друга на 120°, это можно сказать и относительно напряжений, подведенных к тиристорам Т3, Т2, Т1. Значит, управление тиристорами нужно осуществлять со сдвигом на 120°. Напряжения на первичных обмотках АТр, ВТр, СТр трансформатора питания ТрП тоже смещены на 120° относительно друг друга. Значит, каждый колебательный контур релаксационного генератора будет работать со смещением на 120 эл. град.
Работа колебательного контура одной фазы
Достаточно рассмотреть работу колебательного контура одной фазы. На низких скоростях ротор сельсина БС повернут на малый угол, по обмотке управления ОУ течет небольшой ток и железо магнитного усилителя МУ не насыщено. В этом случае индуктивное сопротивление рабочих обмоток ОРС, ОРВ, ОРА высокое. На этих обмотках повышенное падение напряжения, а на первичных обмотках АТр, ВТр, СТр трансформатора ТрП напряжение небольшое. Конденсатор С1, получающий питание от вторичной обмотки трансформатора ТрП, заряжается медленно. Напряжение с конденсатора через В4 и резистор R1 подводится положительным полюсом на управляющий электрод У вспомогательного тиристора Т4. Этот тиристор откроется только тогда, когда на его электроде У напряжение достигнет 15—20 В.
Так как напряжение трансформатора ТрП невысокое, то относительно напряжения фазы А (оно подведено к тиристору Т1) конденсатор будет заряжаться долго. Наконец, с отставанием на угол α (рис. 2) на электроде У появляется напряжение 15—20 В. Открывается тиристор Т4 (см. рис. 1), и конденсатор через В4, Т4 и первичную обмотку импульсного трансформатора ИТр1 разряжается. На электрод У1 тиристора Т1 поступает импульс напряжения управления Uy. С этого момента тиристор Т1 открыт. Выпрямляется часть синусоиды напряжения положительного полупериода (на рис. 2 заштрихована).
Рис. 2. Принцип открытия тиристоров напряжением управления при низких (а) и высоких (б) частотах вращения
Присутствие сигнала управления на электроде У1 после открытия тиристора не обязательно — он будет открыт до тех пор, пока через тиристор протекает ток. Однако положительный полупериод заканчивается, тиристор закрывается. В следующий положительный полупериод для открытия тиристора Т1 релаксационный генератор выработает новый импульс управления Uy. На низких скоростях открытие тиристоров происходит с большим углом зажигания а, т. е. открытие позднее. Величина выпрямленного среднего напряжения Uc невелика.
На высоких скоростях угол поворота БС большой, сельсин подает большое напряжение на обмотку ОУ, железо магнитного усилителя МУ насыщено, следовательно, сопротивление рабочих обмоток низкое. На обмотках ОРС, ОРВ, ОРА маленькое падение напряжения, а на трансформатор ТрП поступает повышенное напряжение. Конденсатор С1 заряжается быстро; открытие вспомогательного тиристора Т4, разряд конденсатора через ИТр1, подача импульса на электрод У1 и открытие тиристора будут ранними (под углом α1). Пропускается почти вся положительная полуволна напряжения. Выпрямленное напряжение Ucl высокое, электродвигатель работает с большой частотой вращения.
Схема симметрична, и работа «Назад» происходит аналогично. Теперь включаются контакты Н, изменяя полярность подведенного напряжения к якорю двигателя.
При недопустимых перегрузках или коротких замыканиях в силовой цепи срабатывает защита установочного автомата АВ и привод отключается.
При некоторых допустимых перегрузках в цепи работает защита, выполненная шунтом Ш, стабилитроном СТ и обмоткой ОЗ усилителя.
Падение напряжения на шунте Ш пропорционально току нагрузки; в нормальных условиях это напряжение недостаточно для пробоя стабилитрона СТ и по обмотке защиты ОЗ ток не проходит. При перегрузках падение напряжения на шунте Ш становится достаточным для пробоя СТ, по обмотке ОЗ течет ток, размагничивающий усилитель, сопротивление его рабочих обмоток растет, на них большое падение напряжения, а на трансформаторе ТрП напряжение понижается.
Заряд конденсаторов C1, С2, С3 происходит медленно, что соответствует позднему открытию тиристоров T1, Т2, Т3. Двигатель получает низкое напряжение, его ток и частота вращения уменьшаются. Так достигается разгрузка.
При уменьшении напряжения на шунте Ш до величины, ниже, пробойной, стабилитрон СТ снова запирается, переходя в нормальное состояние.
Рассмотренная схема по широте и плавности регулирования равнозначна схеме генератор—двигатель, но здесь нет трехмашинного агрегата, его заменяет блок статических выпрямителей. Такая схема имеет более низкую построечную стоимость, менее громоздка и не требует систематического ухода.
