Reguladores de tensão de tiristores

Os reguladores de tensão tiristores são dispositivos projetados para controlar a velocidade e o torque de motores elétricos. A regulação da velocidade e do torque é realizada alterando a tensão fornecida ao estator do motor e é realizada alterando o ângulo de abertura dos tiristores. Este método de controle do motor é chamado de controle de fase. Este método é um tipo de controle paramétrico (amplitude).

Os reguladores de tensão do tiristor podem ser implementados com sistemas de controle fechados e abertos. Os reguladores de malha aberta não fornecem desempenho de controle de velocidade satisfatório. Seu principal objetivo é ajustar o torque para obter o modo de operação desejado do inversor em processos dinâmicos.

Um esquema simplificado de um regulador de tensão tiristor

A seção de potência do regulador de tensão tiristor monofásico inclui dois tiristores controlados que garantem o fluxo de corrente elétrica na carga em duas direções em uma tensão de entrada senoidal.

Os controladores de tiristores de malha fechada são usados, via de regra, com realimentação de velocidade negativa, o que permite ter características mecânicas suficientemente rígidas do acionamento na área de baixas velocidades de rotação.

O uso mais eficaz de reguladores de tiristor para controle de velocidade e torque motores de rotor assíncrono.

Circuitos de alimentação dos reguladores tiristores

Na fig. 1, a-e mostram possíveis esquemas para incluir os elementos retificadores do regulador em uma fase. O mais comum deles é o diagrama da fig. 1, a. Pode ser usado para qualquer esquema de conexão dos enrolamentos do estator. A corrente permitida através da carga (valor eficaz) neste circuito em modo de corrente contínua é:

onde Azt é o valor médio permitido da corrente através do tiristor.

Tensão máxima do tiristor direto e reverso

onde kzap — fator de segurança escolhido levando em consideração possíveis sobretensões de comutação no circuito; — o valor efetivo da tensão de linha da rede.

Arroz. 1. Esquemas de circuitos de potência de reguladores de tensão tiristores.

No diagrama da fig. 1b, há apenas um tiristor incluído na diagonal da ponte de diodos não controlados. A relação entre a carga e as correntes do tiristor para este circuito é:

Diodos não controlados são selecionados para uma corrente que é metade da corrente de um tiristor. Tensão direta máxima para o tiristor

A tensão reversa do tiristor é próxima de zero.

O diagrama na fig. 1b tem algumas diferenças em relação ao esquema da fig. 1, mas para a construção do sistema de gestão. No diagrama da fig. 1, e os pulsos de controle para cada um dos tiristores devem seguir a frequência da fonte de alimentação. No diagrama da fig.1b, a frequência dos pulsos de controle é duas vezes maior.

O diagrama na fig. 1, c, consistindo de dois tiristores e dois diodos, se possível, controle, carga, corrente e tensão direta máxima dos tiristores é semelhante ao diagrama da fig. 1, a.

A tensão reversa neste circuito devido à ação de desvio do diodo é próxima de zero.

O diagrama na fig. 1d em termos de corrente e tensão direta e reversa máxima dos tiristores é semelhante ao circuito da fig. 1, a. O diagrama na fig. 1, d difere dos requisitos considerados para o sistema de controle para fornecer a faixa necessária de variação do ângulo de controle do tiristor.Se o ângulo for contado a partir da tensão de fase zero, então para os circuitos na fig. 1, a-c, a relação

onde φ- ângulo de fase da carga.

Para o circuito da Fig. 1, d, uma proporção semelhante assume a forma:

A necessidade de aumentar o alcance da mudança de ângulo complica sistema de controle tiristor… O diagrama na fig. 1, d pode ser aplicado quando os enrolamentos do estator são conectados em estrela sem condutor neutro e em triângulo com os retificadores incluídos nos condutores de linha. O escopo deste esquema é limitado a acionamentos elétricos irreversíveis e reversíveis com contato reverso.

O diagrama na fig. 4-1, e em suas propriedades é semelhante ao esquema da fig. 1, a. A corrente triac aqui é igual à corrente de carga e a frequência dos pulsos de controle é igual ao dobro da frequência da tensão de alimentação. A desvantagem de um circuito triac é muito menor do que a dos tiristores convencionais, os valores permitidos du / dt e di / dt.

Para reguladores tiristores, o esquema mais racional está na fig. 1, mas com dois tiristores conectados em antiparalelo.

Os circuitos de potência dos reguladores são implementados com tiristores antiparalelos em todas as três fases (circuito trifásico simétrico), em duas e uma fase do motor, conforme mostrado na fig. 1, f, g e h, respectivamente.

Nos reguladores usados ​​em acionamentos elétricos de guindastes, o mais difundido é o circuito de comutação simétrico mostrado na fig. 1, e, que é caracterizado pelas menores perdas de correntes harmônicas mais altas. As maiores perdas em circuitos com quatro e dois tiristores são determinadas pelo desequilíbrio de tensão nas fases do motor.

Dados técnicos básicos para reguladores tiristores da série PCT

Os reguladores tiristores da série PCT são dispositivos para alterar (de acordo com uma determinada lei) a tensão fornecida ao estator de um motor de indução com rotor bobinado. Os controladores de tiristor da série PCT são feitos de acordo com um circuito de comutação trifásico simétrico (Fig. 1, e). O uso de reguladores da série especificada em acionamentos elétricos de guindastes permite regular a frequência de rotação na faixa de 10: 1 e regular o torque do motor em modos dinâmicos durante a partida e a parada.

Os reguladores tiristores da série PCT são projetados para correntes contínuas de 100, 160 e 320 A (correntes máximas de 200, 320 e 640 A, respectivamente) e tensões de 220 e 380 V CA. O regulador consiste em três unidades de alimentação montadas em uma estrutura comum (de acordo com o número de fases dos tiristores conectados antiparalelos), uma unidade de sensor de corrente e uma unidade de automação. As fontes de alimentação usam tiristores tipo tablet com coolers em perfil de alumínio extrudado. Resfriamento a ar — naturalmente. O bloco de automação é o mesmo para todas as versões dos reguladores.

Os reguladores tiristores são fabricados com grau de proteção IP00 e destinam-se à montagem em quadros de controlador magnético tipo TTZ padrão, que são semelhantes em design aos controladores das séries TA e TCA. As dimensões gerais e o peso dos reguladores da série PCT são mostrados na tabela. 1.

Tabela 1 Dimensões gerais e peso dos reguladores de tensão da série PCT

Os controladores magnéticos TTZ são equipados com contatores direcionais para reversão do motor, contatores do circuito do rotor e outros elementos de contato do relé do acionamento elétrico, que comunicam o controlador com o regulador do tiristor. A estrutura de construção do sistema de controle do regulador é visível no diagrama funcional do acionamento elétrico mostrado na Fig. 2.

O bloco tiristor simétrico trifásico T é controlado pelo sistema de controle de fase SFU. Através do controlador KK no regulador, altera-se o ajuste de velocidade de BZS.Através do bloco BZS, em função do tempo, é controlado o acelerador KU2 no circuito do rotor. A diferença entre os sinais de referência e o tacogerador TG é amplificada pelos amplificadores U1 e UZ. Um dispositivo de relé lógico é conectado à saída do amplificador UZ, que possui dois estados estáveis: um corresponde à ativação do contator de direção direta KB, o segundo - para ligar o contator de avanço na direção reversa KN.

Simultaneamente com uma mudança no estado do dispositivo lógico, o sinal no circuito de controle do painel é invertido. O sinal do amplificador correspondente U2 é somado com o sinal de feedback atrasado da corrente do estator do motor que vem do bloco limitador de corrente TO e alimentado na entrada do SFU.

O bloco lógico BL também é afetado pelo sinal do sensor de corrente DT e do módulo de presença de corrente NT, que proíbe a comutação dos contatores direcionais enquanto energizados. A unidade BL também realiza correção não linear do sistema de estabilização de velocidade para garantir a estabilidade do acionamento. Os reguladores podem ser usados ​​em acionamentos elétricos de mecanismos de elevação e deslocamento.

Os reguladores da série PCT são fabricados com um sistema limitador de corrente. O nível de limitação de corrente para proteção de tiristores contra sobrecarga e para limitar o torque do motor em modos dinâmicos varia suavemente de 0,65 a 1,5 da corrente nominal do regulador, o nível de limitação de corrente para proteção contra sobrecorrente - de 0,9 a. 2,0 corrente nominal do regulador. Uma ampla gama de configurações de proteção permite a operação de um regulador do mesmo tamanho padrão com motores que diferem em potência por um fator de cerca de 2.

Arroz. 2. Diagrama funcional de um acionamento elétrico com regulador tiristor tipo PCT: KK — controlador de comando; TG — tacogerador; KN, KB — contatores direcionais; BZS — bloco de configuração de velocidade; BL — bloco lógico; U1, U2. EUA — amplificadores; SFU — sistema de controle de fase; DT — sensor de corrente; TI — unidade atual de presença; TO — unidade limitadora de corrente; MT — unidade protetora; KU1, KU2 — contatores de aceleração; KL — contator linear: R — disjuntor.

Arroz. 3. Regulador de tensão do tiristor PCT

A sensibilidade do sistema de presença de corrente é de 5-10 A rms de corrente na fase. O regulador também oferece proteção: zero, de sobretensões de comutação, de perda de corrente em pelo menos uma das fases (blocos IT e MT), de interferência na recepção de rádio.Os fusíveis de alta velocidade do tipo PNB 5M fornecem proteção contra correntes de curto-circuito.