Файл: 7_Глава 5.doc

где: I_2ф – номинальный фазный ток вторичной обмотки трансформатора;

ΔР_кз – потери короткого замыкания трансформатора.

Процесс коммутации тиристоров поясняется рис.5.12. Вернемся к рассмотрению схемы рис.5.10,а. Пусть преобразователь работает с углом α. До момента t₁ ток проводят тиристоры VS1 и VS4. В момент времени t₁ подаются отпирающие импульсы на тиристоры VS3 и VS2. Последние отпираются. Однако из-за наличия индуктивности на стороне сети ток через тиристоры VS1 и VS4 не может мгновенно упасть до нуля, и некоторое время, измеряемое углом коммутации γ, одновременно будут открыты все четыре вентиля, которые шунтируют цепь нагрузки. В результате среднее выпрямленное напряжение снижается на величину, пропорциональную заштрихованной площади. Это падение напряжения зависит от величины выпрямленного тока I_d и будет равно:

.

Условно величину можно принять за некоторое сопротивлениеR_γ, вызывающее падение напряжения в преобразователе

, (5.17)

где: m – число коммутаций за период;

х_а – индуктивное сопротивление на стороне переменного тока;

,

здесь U_2ф – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

е_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Падение напряжения на сопротивлении R_γ не связано с потерями мощности в нем, поскольку оно вызвано индуктивным сопротивлением на стороне переменного тока; оно ухудшает коэффициент мощности преобразователя. Соотношения между токами, напряжениями и сопротивлениями для двух наиболее распространенных схем выпрямления приведены в табл.5.1

Таблица 5.1

---

Основные показатели схем выпрямления

Схема						m
Однофазная мостовая	0,9	1,57	1,0	1,11	1	2
Трехфазная мостовая	1,35	1,045	0,815	1,045	2	6

I₁ – ток в линии на стороне переменного тока;

S_т – мощность трансформатора, ВА;

U_вмакс – максимальное напряжение, прикладываемое к тиристорам;

R_m – сопротивление вторичной обмотки трансформатора (или реактора).

Таким образом, среднее значение напряжения преобразователя в режиме непрерывного тока (внешняя характеристика преобразователя, как источника напряжения) будет:

. (5.18)

Выпрямленный ток имеет непрерывный характер, если индуктивность в цепи выпрямленного тока достаточно велика . Если ток якоря принимает прерывистый характер, тогда механические характеристики привода становятся нелинейными (см. рис.5.13).

Индуктивность якорной цепи двигателя постоянного тока независимого возбуждения может быть определена по формуле:

, (5.19)

---

где: к_L – конструктивный коэффициент; для компенсированных машин принимается (0,1÷0,25), для некомпенсированных (0,5÷0,6);

U_н, I_н, ω_н – номинальные напряжение, ток якоря и угловая скорость двигателя;

р_п – число пар полюсов.

При конечных значениях индуктивности в цепи выпрямленного тока на условие непрерывности тока оказывают также влияние величина тока и угол регулирования. Граничное (минимальное) значение тока, при котором ток еще остается непрерывным определяется соотношением

. (5.20)

Влияние режима прерывистого тока проявляется в увеличении среднего значения выпрямленного напряжения в зоне прерывистого тока. Механические характеристики нереверсивного привода ТП-Д показаны на рис.5.13.

Наиболее часто применяемые силовые схемы тиристорного электропривода постоянного тока (ТП-Д) показаны на рис. 5.10. Их показатели даны в табл.5.1. Схемы 5.10,а и 5.10,б относятся к нереверсивным электроприводам. В этих схемах изменение полярности питающего напряжения и направления тока в якорной цепи невозможно.

Если полагать, что привод работает в режиме непрерывного тока (при ), то механические характеристики будут иметь вид наклонных прямых параллельных друг другу, причем ω₀ уменьшается по мере уменьшения выпрямленного напряжения (увеличения угла α).

Механические характеристики описываются в этом случае следующей формулой, полученной на основе (5.5)

. (5.21)

При конечных значениях индуктивности якорной цепи L_d в области малых значений момента (тока якоря) – левее граничной линии I_гр – механические характеристики теряют линейность и загибаются вверх. Это является следствием перехода в зону прерывистых токов. Линия, определяющая границу непрерывного тока, определяется уравнением (5.20).

При желании уменьшить зону прерывистых токов последовательно с якорем двигателя включают сглаживающий дроссель, величина индуктивности которого может быть определена по формуле:

---

, (5.22)

где: I_гр – требуемое значение граничного тока при ω=0.

Заметим, что механические характеристики нереверсивного привода ТП-Д не переходят ось ординат, т.к. изменение направления тока в нереверсивных схемах невозможно. Следовательно, отсутствует режим рекуперативного торможения. В случае необходимости изменения направления вращения приводного двигателя в нереверсивных приводах по системе ТП-Д изменяют направление тока в обмотке возбуждения двигателя.

Для того, чтобы получить электропривод, работающий во всех четырех квадрантах поля М-ω, необходимо использование реверсивного тиристорного преобразователя, обеспечивающего протекание тока якоря в обоих направлениях. Реверсивные тиристорные преобразователи содержат две группы тиристоров, включенные встречно-параллельно друг другу. Наиболее распространенная схема реверсивного тиристорного электропривода показана на рис.5.10,в. В этой схеме два тиристорных преобразователя UZ(B) и UZ(H), собранные каждый по трехфазной мостовой схеме, включены параллельно друг другу с противоположной полярностью на стороне выпрямленного тока. Подавать отпирающие импульсы одновременно на обе группы тиристоров нельзя, т.к. произойдет короткое замыкание. Поэтому в данной схеме может работать только одна группа тиристоров UZ(B) или UZ(H); другая группа должна быть закрыта (отпирающие импульсы сняты). Такая реверсивная схема называется схемой с раздельным управлением группами тиристоров.

При раздельном управлении включается только та группа тиристоров, которая в данный момент должна проводить ток. Выбор этой группы зависит от направления движения привода («вперед» или «назад») и от режима работы: двигательный режим или рекуперативное торможение. В соответствии с этим выбор нужной группы вентилей можно представить в виде табл. 5.2.

Таблица 5.2

Выбор группы тиристоров

Направление движения	Режим работы
	Двигательный	Тормозной
Вперед	UZ(B)	UZ(H)
Назад	UZ(H)	UZ(B)

---

В системах управления выбор и включение нужной группы тиристоров производится автоматически посредством логического переключающего устройства ЛПУ, принцип построения которого показан на рис.5.14.

Примем направление тока якоря при работе «вперед» в двигательном режиме за положительное. При положительном сигнале задания скорости ω_зад, соответствующем движению вперед, и сигнале ошибки по скорости, которая в двигательном режиме также будет , сигнал, поступающий на ЛПУ от регулятора тока, будет иметь знак (+). В соответствии с этим ЛПУ включит электронный ключ К(В), который подает отпирающие импульсы на тиристорную группуUZ(B). Угол управления α_в устанавливается системой автоматического регулирования в соответствии с сигналом выхода регулятора тока РТ. Обе СИФУ (В) и (Н) работают согласованно – так, что сумма углов

. (5.23)

Таким образом, на тиристорную группу, работающую в выпрямительном режиме, подаются отпирающие импульсы с углом . При этом СИФУ(Н) вырабатывает импульсы управления с углом, т.е.c углом управления, соответствующем инверторному режиму работы преобразователя UZ(H). Однако, поскольку электронный ключ К(Н) разомкнут, импульсы управления на тиристоры группы UZ(H) не поступают. Преобразователь UZ(H) закрыт, но подготовлен к работе в инверторном режиме.

Такой принцип согласованного управления, определяемый (5.23) позволяет согласовать механические характеристики привода в двигательном и тормозном режимах, что показано на рис.5.15.

При необходимости торможения привода уменьшается сигнал задания скорости ω_зад. Ошибка по скорости меняет знак (ω_зад-ω)<0, и на входе ЛПУ знак сигнала изменяется с (+) на (-), в соответствии с чем отключается контакт К(В) и включается контакт К(Н). Однако включение контакта К(Н) происходит не сразу, а с некоторой выдержкой времени, которая необходима, чтобы ток якоря уменьшился до нуля и тиристоры UZ(B) восстановили запирающие свойства. Спадание тока до нуля контролируется датчиком тока ДТ и нуль-органом НО (в других схемах для этой цели используются датчики проводимости вентилей ДПВ).

---