Jak wynika z przeglądu układów automatycznej regulacji napędów przekształtni­kowych, podanego w  zawierają one zazwyczaj dwa szeregowo połączone obwody: obwód regulacji prądu tworzący wewnętrzną pętlę sprzężenia zwrotnego i obwód regulacji prędkości lub napięcia, tworzący zewnętrzną pętlę sprzężenia zwrotnego, którego napięcie wyjściowe stanowi wzorzec dla regulatora prądu. Przy doborze parametrów regulatora prądu i regulatora prędkości należy mieć na uwadze następujące specyficzne cechy napędu przekształtnikowego:

a) wielofazowy przekształtnik statyczny ;??-taktowy jest członem o działaniu nieciągłym i może być traktowany jako element z czasem opóźnienia t₀, którego wartość zależy od znaku i wartości sygnału sterującego. Może się ona zmieniać w granicach ^

0 < t„ < — (8.38) między transformatorem i mostkami tyrystorowymi wzgl. diodowymi. Impedancja kabli łączących zaciski uzwojenia wtórnego transformatora z zaworami powinna być wykorzystana do symetryzacji obciążenia. Z tego powodu wskazane jest wyko­nanie połączenia tyrystorów zasilanych przez tę samą fazę na zaciskach transfor­matora, a nie bezpośrednio w szafie tyrystorowej, co pokazano schematycznie na rys. 10.22. Kable łączące transformator z zaworami powinny mieć jednakową dłu­gość. Konieczne jest także wyrównanie reaktancji przewodów pracujących równo­legle oraz oddzielenie poszczególnych faz od siebie. Wymaga się, aby minimalna długość przewodu łączącego transformator z szafą tyrystorową wynosiła 15—20 m, a odległość między kablami różnych faz nie powinna być mniejsza od 1 m. Jeżeli przewody równoległe jednej fazy są przeplatane, można zmniejszyć odległość mię­dzy fazami do 0,6 m. Ze względu na zmienne pola magnetyczne, indukowane przez prądy w przewodach fazowych, nie wolno mocować ich za pomocą zamkniętych konstrukcji stalowych, np. uchwytów pierścieniowych. Wskazane jest układanie omawianych kabli na wspornikach z tworzywa sztucz­nego lub aluminiowych. Przekładniki prądowe służące do pomiaru prądu przekształt­nika powinny być umieszczone przy transformatorze. przedstawiono kompletny jednofazowy przekształtnik małej mocy z przewietrzaniem naturalnym. Przekształtnik jest przeznaczony do montażu w układzie pionowym. Centralną część zespołu zajmują 4 elementy półprzewodni­kowe zamontowane na płaskich radiatorach blaszanych. Z prawej strony znajduje się płytka . obwodami zapłonowymi, a nad tyrystorami układy regulacyjne. przy zmianach prędkości w granicach  n = (1 — 2) rt_N przez osłabianie strumienia magnetycznego silnika. W podobnym zakresie ulega zmianom stała elektromechaniczna przy przecho­dzeniu z obszaru prądów ciągłych do obszaru prądów przerywanych przekształt­nika. Metody doboru nastaw regulatorów w układach automatycznej regulacji są obszernie opisane w literaturze [13, 27, 31], Praktycznie dobre rezultaty doboru nastaw regulatorów dia napędów przekształtnikowych daje metoda uproszczona [34], która bazuje na linearyzacji odcinkowej charakterystyk nieliniowych w oto­czeniu wybranego punktu pracy układu i dyskusji wpływu zmian wielkości takich jak: elektromechaniczna stała czasowa napędu oraz współczynnik wzmocnienia przekształtnika, na charakter przebiegu procesów przejściowych w napędzie. wynika, że radiatory stanowią elementy o dużej bezwładności cieplnej, których stałe czasowe wynoszą od kilku do kilkunastu minut. W czasie szybkich zmian obciążenia tyrystora, których okres wynosi kilka lub kilkanaście sekund, temperatura radiatora praktycznie mc ulega więc zmianie. Dane zawarte w tablicy potwierdzają teoretyczną zależność bezwładności cieplnej radiatora od intensywności oddawania ciepła. Przewietrzanie wymuszone, powodujące zmniej­szenie rezystancji termicznej powoduje jednocześnie znaczne zmniejszenie cieplnej stałej czasowej. Chłodzenie wodne elementów półprzewodnikowych skutecznie zwiększa inten­sywność wymiany ciepła, co wynika z przedstawionego niżej zestawienia porów­nawczego, określającego dopuszczalną trwałą obciążalność tego samego tyrystora, pracującego w trójfazowym układzie mostkowym przy różnych metodach cliło-

Badania i pomiary zaworów półprzewodnikowych dokonywane poza wytwórcą mają do spełnienia następujące zadania:

—    kontrolę dotrzymywania gwarantowanych przez producenta parametrów i zgodność ich z danymi katalogowymi;

—    uzyskanie dodatkowych informacji o parametrach nie uwidocznionych w da­nych katalogowych. Informacje te mogą być potrzebne dla prawidłowego projek­towania przekształtników bądź dla racjonalnej eksploatacji urządzeń przekształtni­kowych;

—    dodatkową selekcję poszczególnych egzemplarzy zaworów z uwagi na wartość
pewnych! wybranych parametrów.

Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowych w stanie zaworowym i blokowania

Pomiary te służą do sprawdzenia klasy napięciowej zaworów oraz do określenia wartości statycznego prądu wstecznego i prądu blokowania w funkcji napięcia.

Regulator proporcjonalny o bardzo dużym współczynniku wzmocnienia posiada charakterystykę przekaźnikową. Regulatory o charakterystyce przekaźnikowej ste­rowane są za pośrednictwem dyskryminatorów lub komparatorów, czyli regulatorów o nieliniowych charakterystykach statycznych, których napięcie wyjściowe zmienia się po przekroczeniu przez sumę sygnałów wejściowych pewnego nastawionego progu. Dyskryminatory mogą być tworzone na bazie regulatorów proporcjonalnych i wów­czas działanie ich jest bezzwłoczne, względnie na bazie regulatorów całkujących. W tym przypadku zadziałanie regulatora dyskretnego następuje z nastawialną zwłoką czasową.

Człony układów regulacji, po wydzieleniu omawianych w rozdz. 7 zapłonników, można podzielić na następujące grupy: regulatory (P, PI, P1D, liniowe, nieliniowe, dyskretne), zadajniki (liniowe, nieliniowe, ciągłe, skokowe), czujniki (prądu, na­pięcia, prędkości), człony sterowania prądem wyrównawczym, zasilacze.Podstawową częścią składową regulatorów są wzmacniacze prądu stałego, o możli­wie dużym współczynniku wzmocnienia, małym pełzaniu zera, dużej rezystancji wejściowej i małej rezystancji wyjściowej oraz o szerokim paśmie częstotliwości nietłumionych. Przez włączenie odpowiednio dobranych impedancji w sprzężeniu zwrotnym i na wejściu wzmacniaczy tworzy się z nich regulatory o pożądanej trans-mitancji.

Do budowy regulatorów obecnie najczęściej stosowane są wzmacniacze scalone, które w jednym krysztale zawierają (uformowane w odpowiednich połączeniach) do kilkunastu tranzystorów i rezystorów, ewentualnie również pojemności i innych

prądów wyrównawczych można usunąć, jeżeli szybkość zmian kąta wysterowania przekształtnika w kierunku wzrostu napięcia wyprostowanego będzie odpowiednio mniejsza aniżeli w kierunku obniżania napięcia. W tym celu regulatory prądu wzbu­dzenia RIW połączone są jako regulatory z inercją o stałej czasowej 0,01 s, a sygnały zadające wartość prądu wzbudzenia — otrzymywane na wyjściu regulatora prądu głównego RI — wprowadzane są na ich wejścia poprzez 2 różnie skierowane diody i dwa rezystory, z których jeden ma znacznie większą rezystancję niż drugi. Dla sygnałów dodatnich powodujących zmniejszanie napięcia wyjściowego mostka ty­rystorowego regulator posiada małą rezystancję wejściową, a tym samym duże wzmocnienie, co zapewnia szybkie wysterowanie przekształtnika do kąta a_max. Natomiast dla sygnałów ujemnych, powodujących wzrost napięcia wyjściowego mostka, regulator posiada dużą rezystancję wejściową, a tym samym mniejsze wzmoc­nienie, i napięcie wyjściowe regulatora prądu wzbudzenia narasta do wartości odpo­wiadającej minimalnemu kątowi wysterowania przekształtnika a_min w czasie więk­szym od 0,01 s.

Regulator prądu głównego RI jest regulatorem proporcjonalno-całkującym. Posiada on dwa wyjścia o przeciwnych znakach napięcia wyjściowego: jedno z re­gulatora właściwego, a drugie z inwertora. Sygnałem wejściowym jest napięcie wyjściowe regulatora prędkości Rn (jako wzorzec prądu) oraz napięcie wyjściowe separatora prądu SI, włączonego na bocznik B w obwodzie głównym (jako sprzę­żenie zwrotne ujemne prądowe). Regulator prędkości Rn jest regulatorem propor­cjonalnym, posiada charakterystykę statyczną z nasyceniem, dzięki czemu uzyskuje się ograniczenie pułapu prądu obwodu głównego do wartości odpowiadającej prze-ciążalności roboczej silnika M. Przy regulacji prędkości silnika (wzbudzeniem) powyżej prędkości znamionowej, maleje jego przeciążalność prądowa robocza z uwagi na pogorszone warunki komutacji w silniku. Dla obniżenia pułapu prądu silnika w tym zakresie jego pracy służą: element nieliniowy IEN oraz ogranicznik sygnału IOS, które zmniejszają liniowo wartość napięcia nasycenia regulatora prędkości Rn w funkcji napięcia tachogeneratora TG po przekroczeniu wartości odpowiada­jącej znamionowej prędkości silnika.

Sygnał zadający prędkość silnika M wprowadzany jest na wejście regulatora prędkości z potencjometru P przez regulator przyspieszenia Ra.

Przy regulacji prędkości powyżej znamionowej (przez osłabianie strumienia mag­netycznego w silniku) maleje hiperbolicznie maksymalny moment elektromagne­tyczny. Dla utrzymania stałego zapasu momentu elektromagnetycznego ponad moment dynamiczny (dla pokonania ewentualnego momentu statycznego) przy przyspieszaniu silnika w zakresie prędkości wyższych od znamionowej należy zmniej­szać wartość zadanego przyspieszenia w takim samym stopniu, w jakim maleje maksymalny moment elektromagnetyczny. Do tego celu służą: element nieliniowy 2EN oraz ogranicznik sygnału 20S.

Wszystkie przeszkody, na jakie napotykają elektrony podczas przepływu przez przewodnik, nazywamy oporem lub opornością elek­tryczną. Oporność oznaczamy symbolem R a raierzyay w omach /Sc, /. Wielkość oporu elektrycznego zależy od długości przewodnika /!/, Powierzchni przekroju /s/ oraz od rodzaju przewodnika /5 /•  Jest tak, dlatego, Se ira dłuższy jest przewodnik, tym więcej przeszkód napotykają elektrony na swojej drodze, a im mniejsza jest powierzchnia jego przekroju. Tym trudniej elektronom przedo­stać się przez nią. Budowa wewnętrzna przewodnika również wpły­wa na stopień, w jakim mogą przepływać przez niego elektrony. Pokazuje, jakie czynniki mają wpływ na oporność przewod­nika. Każdy silnik należy w pewnych od­stępach czasu dotknąć ręką celem sprawdzenia, czy nie na­grzewa Si? Nadmiernie. Szczególnie należy uważać na na­grzewanie się silników nowych lub pracujących po raz pierw­szy po naprawie głównej. Kontrolę tę w żurawiach, suwni­cach czy koparkach dokonuje Operator lub jego pomocnik podczas krótkich przerw w pracy. Większość silników czy prądnic nagrzewa się w normalnych warunkach pracy także rękę można przez pewien czas utrzymać na kadłubie maszyny. Przy pewnej wprawie można łatwo stwierdzić przez dotknię­cie ręką, kiedy maszyna jest nagrzana normalnie, a kiedy przegrzana. Silnie przegrzane maszyny wydzielają swąd -taką maszynę należy natychmiast zatrzymać i zbadać przy­czynę przegrzania. Najczęstszą przyczyną przegrzewania się silnika jest zbyt forsowna praca, nadmierna liczba włączeń na godzinę jak również przeciążenie ponad moc znamionową. Jeżeli przegrzanie silnika nie występuje w całości, lecz’ miejscowo, oznacza to uszkodzenie uzwojenia jednej z faz.

Stojan, którego budowa jest taka sama jak stojana silnika zwartego to znaczy składa się z trzech uzwojeń połączonych w „gwiazdę” lub w „trójkąt”. Wirnik posiada zamocowany na wale rdzeń żelazny a na nim nawinięte trzy uzwojenia /jak w stojanie/ połączone w „gwiaz­dę”. Poda tym są tam trzy pierścienie odizolowane od siebie Silniki elektryczne, podobnie jak i inne maszyny, mają przeprowadzane naprawy planowe. W czasie napraw średnich i głów­nych przeprowadza się dokładne badanie silnika, jego oczyszcze­nie i naprawę. Czynności te przeprowadza się w silnikach o bu­dowie zamkniętej przynajmniej raz na 2 miesiące, a o budowie otwartej – raz na miesiąc. Po zdemontowaniu silnika należy roz­kręcić jego pokrywy i wyjąć wirnik. Pierwszą czynnością po wy­jęciu wirnika jest oczyszczenie uzwojenia stojana i wirnika z pyłu, brudu i smaru. W tym celu należy uzwojenia te przedmuchać suchym sprężonym powietrzem /ciśnienie 2 atm./. Pozostałe za­nieczyszczenie i smar należy usunąć czystą benzyną za pomocą ‘ szmatki 1 pędzelka. W razie stwierdzenia uszkodzonych miejsc w Izolacji uzwojenia, należy je zaizolować taśmą płócienną i zaim­pregnować szelakiem lub lakierem izolacyjnym. Rdzę z pakietu blach stojana lub wirnika usuwa się czyszcząc te miejsca szczot­ką stalową, a następnie malując je szelakiem lub lakierem izo­lacyjnym. Następnie trzeba sprawdzić stan pierścieni lub komutatora. Jeżeli pierścienie lub komutator posiadają wypalenia, wgłębienia lub mimośrodowość, należy usterki te usunąć przetaczając pierś­cienie lub komutator cienkim wiórem na tokarce i doszlifowując powierzchnię ślizgową drobnym’ papierem szklistym /nie używać płótna ściernego korundowego/. Jeśli w czasie eksploatacji stwier­dzi się nieznaczne nierówności oraz drobne opalenia lub zanie­czyszczenia, można je usunąć bez rozbierania silnika. Przepro­wadza się to na wybiegu maszyny w stanie beznapięciowym, przez przyłożenie do pierścieni czy też komutatora drobno ziarnistego papieru szklistego.

Maszyny elektryczne mogą być wirujące i niewirujące. Do maszyn wirujących należą t

• -  prądnice,
• -  silniki,
• -  praetwornice.

Prądnica jest to maszyna wirująca, która zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną. Prąd powstający w prądnicy może być prądem stałym lub zmiennym. W zależności od budowy i wielkości prądnicy na zaciskach może powstać wysokio lub niskie napięcie.Silnik jest to maszyna wirująca, która zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną, to znaczy praca przepływa­jącego prądu zamieniona zostaje na pracę mechaniczną. Źródłem energii dla zasilenia silnika może być ogniwo elektryczne/aku­mulator/ lub prądnica prądu stałego czy też zmiennego.jest to maszyna wirująca, która zamienia po­stać energii elektrycznej np. zamienia prąd zmienny na prąd stały /lub odwrotnie/ oraz z jednego napięcia na inne napięcie. Do maszyn niewirujących należą transformatory i prostowniki.

Rozpatrzymy proste urządzenie składające się z dwóch częś­ci: ruchomej i nieruchomej. Niech częścią ruchomą będzie uzwo­jenie a nieruchomą magnes trwały /rys.24/. Część ruchomą nazy­wa się wirnikiem, a nieruchomą stojanem. Jeżeli wprawimy w ruch obrotowy uzwojenie, będzie ono przecinać linie sił pola magnetycznego. Na skutek przecinania linii sił w uzwojeniu bę­dzie powstawać /indukować się/ napięcie. Ponieważ uzwojenie tworzy obwód zamknięty popłynie w nim prąd elektryczny. Kieru­nek tego prądu możemy znaleźć za pomocą reguły prawej ręki. Rozpatrując charakterystyczne położenia wirnika możemy dla każdego z nich określić kierunek płynącego prądu /rys.24 c/. Dla określenia charakteru prądu zajmiemy się jednym przekro­jem uzwojenia oznaczonym kółkiem. Z rysunku widać, że w tym prze­kroju w zależności od jego położenia prąd płynie w jedną stro­nę /położenie I/, wcale nie płynie /położenie II/ i płynie w Łatwo zauważyć, żo przez każdy odcinek uzwojenia przecho­dzącego w pobliżu bieguna N płynie prąd w jednym kierunku.Tak samo jest   przy biegunie S. Wobec tego,jeżeli do końców uzwo­jenia połączone są metalowe półpierścienie .i ślizgają się po nich grafitowe szczotki, przez odbiornik przepływaprąd stały  Metalowe półpierścienie nazywamy komutatorem. Na tej pod­stawie możemy stwierdzić, że   komutator zamienia w sposób me­chaniczny prąd zmienny płynący w uzwojeniu wirującym na prąd stały płynący przez odbiornik. Jeżeli do końców uzwojenia podłączone są pierścienie, przez szczotki i odbiornik będzie płynął prąd zmienny.

Większość mechanizmów maszyn dźwigowych może wykonywać ograniczone ruchy. Skrajne  położenia mechanizmów, ze względu na ich bezpieczeństwo, nie powinny być nigdy przekraczane. Operator zatem powinien wyłączyć silnik przed dojściem mecha­nizmu do tego skrajnego położenia /uwzględnić czas hamowania/. ,Może się jednak zdarzyć, że operator z pewnych przyczyn moment ten przeoczy i nie wyłączy silnika. W tym przypadku mo­że nastąpić uszkodzenie mechanizmu lub wypadek pociągający za sobą zniszczenie maszyny. Ażeby do tego nie dopuścić mechaniz­my wyposaża się w wyłączniki krańcowe mające na celu samoczyn­ne wyłączenie silnika napędowego przed dojściem mechanizmu do skrajnego położenia. Działanie wyłączników krańcowych musi być niezawodne, gdyż niejednokrotnie od ich prawidłowego działania zależy bezpieczeń­stwo pracy maszyny. Wyłączniki krańcowe w chwili zadziałania, mogą wyłączać prąd dopływający do śiłnikai

• -  bezpośrednio – wyłączniki krańcowe prądu głównego /robo­czego/,
• -  pośrednio – wyłączniki krańcowe prądu sterującego /pomoc­niczego/.

Wyłączniki krańcowe pierwszego typu muszą mieć styki o od­powiednio dużych przekrojach, przystosowanych do wartości prądu roboczego silnika. Stosowane są, gdy moc silnika jest niewiel­ka, lub gdy zadziałanie zabezpieczenia krańcowego jest rzadkie. Wyłączniki krańcowe prądu sterującego włączane są w obwód cewki sterującej stycznika. W chwili zadziałania wyłącznika krańcowego zanika prąd cewki stycznika i następuje otwarcie

Wszystkie urządzenia dźwigowe, a więc suwnice i żurawie ma­ją określony udźwig znamionowy. W czasie pracy maszyny dźwigo­wej operator udźwigu tego nie powinien przekraczać. Przy pracy maszyn z chwytakiem „przeciążenie udźwigiem” może wystąpić bar­dzo rzadko. Chwytak ma określoną pojemność i nie zagarnie wię­cej masy sypkiej niż pozwoli mu na to jego objętość. Przecią­żenie może nastąpić tylko przy pobieraniu masy sypkiej o więk­szym ciężarze właściwym. Przy pracy maszyn dźwigowych ze zblo­czem hakowym przeciążenie może występować dość często. Ponieważ przeciążenie urządzeń dźwigowych, a zwłaszcza żu­rawi wieżowych może doprowadzić do zniszczenia lub uszkodzenia urządzenia dźwigowego, celem niedopuszczenia do tych następstw stosuje się dość często urządzenia zabezpieczające przed prze­ciążeniem udźwigiem /ogranicznik przeciążenia/. Najważniejszym elementem tych urządzeń jest czujnik, który pod wpływem przecią­żenia powoduje wyłączenie napędu elektrycznego na kierunek pod­noszenia lub uruchomienie sygnału świetlno-akustycznego. Ogra­niczniki przeciążenia mogą być różnej budowy i działać na róż­nych zasadach. W maszynach budowlanych stosowane są ograniczni­ki z czujnikiem dynamometrycznym. napędowego mechanizmu, jest zazwyczaj automatyczne. Wyjątek stanowią niektóre mechanizmy obrotu żurawia, gdzie hamowanie nie zawsze przebiega samoczynnie, lecz jest sterowane przez operatora za pomocą pedału nożnego   W czasie uruchamiania zahamowanego mechanizmu musi on jed­nocześnie z załączeniem silnika napędowego zostać odhamowany. Odhamowanie to zostaje dokonane automatycznie dzięki działaniu luzowników /zwalniaków/ hamulcowych. Praca luzownika sprowadza się do zwolnienia dźwigni hamulcowej przez podniesienie przeciw­wagi bądź ściśnięcie lub rozciągnięcie sprężyny. Od należytego działania luzowników zależy prawidłowa praca echanizmów i jej bezpieczeństwo. I tak: zbyt ostre działanie zwalniaków powoduje gwałtowne hamowanie wywołując uderzenia sił dynamicznych na mechanizmy i konstrukcję dźwignicy, natomiast przy zbyt łagodnym – niebezpieczeństwo wypadków przy pracy dźwig­nicą /np. uderzenie opuszczanym ciężarem w strop budynku z powo­du zbyt długiej drogi hamowania/. Charakterystyka luzowników określona jest następującymi wiel­kościami:

• -  siła udźwigu w kG, do której wlicza się ciężar zworyi
• -  skokiem luzownika w cm /lub mm/;
• -  pracą lub momentem   w kGcm – iloczyn siły udźwigu przez skok;
• -  znamionowym napięciem zasilającymi
• -  względnym czasem pracy /włączenia/ /P %/ł
• -  dopuszczalną liczbą łączeń na godzinę.

Najczęściej stosowanymi w maszynach budowlanych luzownikami hamulcowymi są: 1/ luzowniki elektromagnetyczne, 2/ luzowniki elektrohydrauliczne. Luzowniki elektromagnetyczne są najprostszymi i najtańszymi zwalniakami hamulców. Buduje się je na prąd zmienny i stały. Ponieważ większość maszyn budowlanych jest zasilana prądem zmiennym trójfazowym, najbardziej rozpowszechnionym typem jest