УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Гофман Ростислав Валерьевич, Герасим Михаил Геннадьевич
Научный руководитель: Ливенцов Сергей Николаевич к. т. н., доцент каф. ЭАФУ ФТФ ТПУ
Томский Политехнический Университет, г.Томск, Россия
Важным элементом систем управления технологическими процессами являются устройства управления реверсивными трёхфазными двигателями исполнительных механизмов постоянной скорости. В этом случае возникают специфические требования:
Выпускаемые промышленностью устройства управления удовлетворяют не всем из перечисленных требований. Например,
в блоке управления ПСТ управляющими являются сигналы "больше" и "меньше" двухполупериодного напряжения +24 В либо –48 В. В зависимости от того, какой из сигналов подан, открывается соответствующая группа симисторов, коммутируя обмотки двигателя на вращение в сторону "больше" или "меньше". Логикой работы реле исключено восприятие сигнала на одновременное включение "больше" и "меньше". Однако, защита от встречного включения фаз недостаточно надёжна, а торможение двигателя после снятия управляющего сигнала не предусмотрено. В результате этого при эксплуатации нередко приходится производить замену вышедших из строя симисторов. Тем не менее, широкое применение блока ПСТ, в частности на Радиохимическом заводе СХК, ставит задачу разработки блока, аналогичного по конструктиву, но с улучшенными характеристиками. С этой целью было разработано бесконтактное устройство управления реверсивным трёхфазным двигателем.В разработанном устройстве применена цифро-аналоговая схема, основными компонентами которой являются микросхемы серии К561 и таймеры КР1006ВИ1. Использование КМОП-микросхем позволило снизить потребляемую мощность и реализовать относительно сложную логику работы устройства, используя минимум элементов. Применение таймера КР1006ВИ1 в каждом из каналов позволило реализовать времязадающие цепи, двухпороговый элемент, усилитель мощности, а также согласовать цифровые и аналоговые сигналы.
Устройство имеет гальваническое разделение по входным сигналам и сигналам управления симисторами на основе тиристорных оптопар.
Игнорирование нелогичного сигнала управления на вращение вала двигателя в обоих направлениях решено использованием триггеров с приоритетными
Set – входами и соответствующей логикой работы применённых в устройстве элементов И-НЕ.Торможение двигателя и защита от встречного включения
схемотехнически достигнуты введением перекрёстных обратных связей по обоим каналам "больше" и "меньше".Для предотвращения встречного включения фаз введена временная задержка на полупериод колебаний в коммутируемой цепи (10 мс). Поскольку используемые двигатели достаточно инерционны (время трогания составляет около 180 мс), вводимое запаздывание не окажет существенного влияния на качество регулирования.
Торможение двигателя обеспечено включением его временного реверса. Если в некоторый момент времени снят сигнал управления, например "больше", то двигатель отключается на время задержки, затем включается канал "меньше" (реверс) и по истечении времени торможения двигатель отключается окончательно.
Поскольку питание ПСТ осуществляется двухполупериодным напряжением с действующим значением 48 В, использование непрерывного стабилизатора для питания микросхем практически исключено, так как в этом случае рассеивается большая мощность (3 - 4 Ватта), снижая КПД устройства и нагревая его элементы. По этой причине разработан импульсный источник питания, обладающий высоким КПД и малым тепловыделением.
Разработанное устройство соответствует конструктиву блока ПСТ и удовлетворяет поставленным требованиям: защиты симисторов, торможения двигателя, логической защиты, имеет малые габариты и малую потребляемую мощность. Это позволяет осуществлять прямую замену блоков ПСТ на новые.
Опытный экземпляр устройства испытан в лабораторных условиях. Его внедрение планируется на Радиохимическом заводе СХК.
e-mail: asf@asf.e-burg.ru