Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Електричний привід

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

СИСТЕМА "ТИРИСТОРНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ-ДВИГУН"

В автоматизованих електроприводах з широким діапазоном регулювання швидкості система ТП-Д постійного струму є в даний час переважної. На рис. 4.4 наведені схеми електроприводу з тиристорними перетворювачами, зібраними за трифазною нульовою схемою випрямлення.

Схеми електроприводів з тиристорними перетворювачами: а - трифазний нульовий нереверсивний перетворювач;  б - трифазний нульовий реверсивний перетворювач

Мал. 4.4. Схеми електроприводів з тиристорними перетворювачами: а - трифазний нульовий нереверсивний перетворювач; б - трифазний нульовий реверсивний перетворювач

Застосовувані в перетворювачах тиристори - напівкерованих напівпровідникові прилади. Вони включаються по ланцюгу керованого електрода позитивним імпульсом управління, а вимикаються тоді, коли анодний струм тиристора спадає нижче струму утримання (див. Рис. 4.3, 6).

Керуючі імпульси подаються на тиристори по черзі в моменти часу, що залежать від напруги керування тиристорним перетворювачем. Змінюючи напругу управління, можна змінювати кут α відкриття тиристорів і, отже, врегульовувати чинне випрямлена напруга на навантаженні. Діаграми напруг на виході нереверсивного нульового тиристорного перетворювача наведені на рис. 4.5.

Діаграми напруг на виході нульового тиристорного перетворювача в випрямному режимі

Мал. 4.5. Діаграми напруг на виході нульового тиристорного перетворювача в випрямному режимі

Тиристорний перетворювач працює в випрямному режимі при вугіллі управління ел.град. В межах кута перекриття γ два тиристора нульовий схеми випрямлення будуть відкриті одночасно і підключені до однієї навантаженні - якоря двигуна. Миттєве значення випрямленої напруги при цьому знижується на полуразность миттєвих значень фазних напруг. Як випливає з рис. 4.5, тиристори відкриті і при негативних фазних напругах вторинної обмотки трансформатора TVI. Це можливо тільки в тому випадку, коли в ланцюзі випрямленого струму велика індуктивність і струм в ланцюзі обмотки якоря підтримується за рахунок ЕРС самоіндукції. При малої індуктивності якірного ланцюга двигуна тиристори при негативних напругах на вторинній обмотці трансформатора 7У1 закриваються, а струм в якірного ланцюга переривається. Для зменшення зони переривчастого струму в якірний ланцюг електродвигуна включають додаткову індуктивність L.

При активному навантаженні на валу двигуна тиристорний перетворювач може перейти в інверторний режим роботи. Переклад перетворювача з випрямного режиму роботи в інверторний відбувається при збільшенні кута управління а понад 90 ел.град. У інверторному режимі роботи перетворювача з трифазної нульової схемою випрямлення електрична машина постійного струму стає генератором, а тиристори відкриваються при негативних значеннях напруги вторинної обмотки трансформатора TVI . При роботі тиристорного перетворювача як в випрямному, так і в інверторному режимах струм через тиристори протікає тільки в одному напрямку.

Діаграми напруг на виході нереверсивного нульового тиристорного перетворювача при його роботі в інверторному режимі наведені на рис. 4.6.

Діаграми напруг на виході нереверсивного нульового тиристорного перетворювача при його роботі в інверторному режимі

Мал. 4.6. Діаграми напруг на виході нереверсивного нульового тиристорного перетворювача при його роботі в інверторному режимі

Середня напруга тиристорного перетворювача в режимі безперервного струму може бути знайдено з рівняння

(4.2)

де - ЕРС тиристорного перетворювача, що залежить від схеми випрямлення; - еквівалентний активний опір тиристорного перетворювача.

Електромеханічна і механічна характеристики електроприводу ТП-Д в режимі безперервного струму визначаються виразами:

(4.3)

(4.4)

Електромеханічні характеристики нереверсивного електроприводу, виконаного за схемою ТП-Д, наведені на рис. 4.7.

Характеристики розташовані в першому і четвертому квадрантах правої декартової системи координат, коли струм через двигун протікає тільки в одному напрямку. У четвертому квадранті електропривод працює за счег спускається вантажу при активному навантаженні на валу електродвигуна і інверторному режимі роботи тиристорного перетворювача.

Пунктирною лінією на рис. 4.7 обмежена зона переривчастого струму. У зоні переривчастого струму тиристорний перетворювач володіє додатковим внутрішнім опором, яке в значній мірі зменшує жорсткість електромеханічних характеристик.

Електромеханічні характеристики нереверсивного електроприводу, виконаного за схемою "тиристорний перетворювач-двигун"

Мал. 4.7. Електромеханічні характеристики нереверсивного електроприводу, виконаного за схемою "тиристорний перетворювач-двигун"

Для того щоб виконати тиристорний електропривод реверсивним, які працюють в чотирьох квадрантах, необхідно використовувати дві групи тиристорів, включивши їх зустрічно-паралельно. Схема реверсивного електроприводу з нульовим тиристорним перетворювачем напруги наведена на рис. 4.4, б. Групи тиристорів працюють в спільному погодженому режимі, причому тиристори VS1, VS3, VS5 утворюють одну групу, що працює в випрямному режимі, а тиристори VS2, VS4, VS6 - іншу групу, що працює в протилежному режимі, інверторному, причому

(4.5)

де - кут управління групи тиристорів, що працюють в випрямному режимі; - кут управління групи тиристорів, що працюють в інверторному режимі.

Для іншого напрямку обертання режими робіт груп тиристорів змінюються, але умова (4.5) залишиться активним.

Миттєві значення ЕРС випрямної і инверторной груп не рівні між собою. Для зменшення зрівняльних струмів, що протікають між групами тиристорів, в електропривод введені реактори L 1 і L 2.

Електромеханічні характеристики реверсивного електроприводу ТП-Д з спільним погодженим управлінням групами тиристорів наведені на рис. 4.8.

Електромеханічні характеристики реверсивного електроприводу "тиристорний перетворювач-двигун з спільним погодженим управлінням групами тиристорів"

Мал. 4.8. Електромеханічні характеристики реверсивного електроприводу "тиристорний перетворювач-двигун з спільним погодженим управлінням групами тиристорів"

На практиці застосовуються і інші схеми тиристорних перетворювачів, наприклад з бестрансформаторних бруківці схемою випрямлення (див. Рис. 4.9). В цьому випадку тиристорні перетворювачі отримують харчування через повітряні реактори L1 ... L3. Мережеві реактори L1 ... L3 зменшують можливі спотворення в мережі живлення, створювані тиристорн перетворювачами, і обмежують швидкість наростання струму через що відкриваються тиристори (ефект dI / dt), а також обмежують струм короткого замикання в перетворювачі на час спрацьовування механічних автоматів (на схемі не показані).

Нереверсивний варіант схеми, що містить тільки одну групу тиристорів VS1..VS6, наведено на рис. 4.9, а. Реверсивний варіант схеми з двома мостовими тиристорн перетворювачами VS1 ... VS6 і VS7 ... VS12, включеними зустрічно-паралельно, наведено на рис. 4.9, б. В даній схемі працює завжди тільки одна група тиристорів, наприклад VSI ... VS6, інша група - VS7 ... VS12 - закрита або навпаки. При подачі відчиняли імпульсів на обидві групи тиристорів відбудеться коротке замикання. Таке управління групами тиристорів називається роздільним керуванням. Вибір для роботи тієї чи іншої групи тиристорів залежить від необхідного напрямку обертання двигуна. За перемиканням груп тиристорів стежить логічне перемикаючий пристрій, що дозволяє включення наступної групи тільки після виключення попередньої, після закінчення деякого часу, пов'язаного з повним закриттям тиристорів в групі, котра виходить з роботи.

Схеми електроприводів з тиристорними перетворювачами: а - трифазний мостовий нереверсивний перетворювач;  б - трифазний мостовий реверсивний перетворювач

Мал. 4.9. Схеми електроприводів з тиристорними перетворювачами: а - трифазний мостовий нереверсивний перетворювач; б - трифазний мостовий реверсивний перетворювач

Електромеханічні характеристики нереверсивного електроприводу з мостовим випрямлячем аналогічні характеристикам, наведеним на рис. 4.7, проте в разі застосування мостового перетворювача зона переривчастих струмів зменшується.

Електромеханічні характеристики реверсивного електроприводу з мостовим випрямлячем і роздільним керуванням групами тиристорів наведені на рис. 4.10.

Електромеханічні характеристики реверсивного електроприводу з мостовим випрямлячем і роздільним керуванням групами тиристорів

Мал. 4.10. Електромеханічні характеристики реверсивного електроприводу з мостовим випрямлячем і роздільним керуванням групами тиристорів

Системи "тиристорний перетворювач-двигун" дозволили:

  • • розширити діапазон регулювання швидкості в замкнутих системах до ;
  • • забезпечити плавне регулювання швидкості ;
  • • отримати необхідну жорсткість механічних характеристик
  • • забезпечити високий ККД - "0,95.

Одним з основних недоліків електроприводів з тиристорними перетворювачами є низький коефіцієнт потужності. Можна приблизно вважати, що

Таким чином, якщо електропривод буде тривалий час працювати з низькими швидкостями, то він буде працювати і з низьким коефіцієнтом потужності.

Потужні тиристорні перетворювачі вносять спотворення в форму напруги мережі живлення.

Незважаючи на зазначені недоліки, системи ТП-Д набули найбільшого поширення в кінці XX століття серед автоматизованих електроприводів з великим діапазоном регулювання швидкості. В даний час вони переважають в промислових установках.

 
<<   ЗМІСТ   >>