Файл: 7_Глава 5.doc

Когда ток спадет до нуля, по прошествии некоторой выдержки времени, включается ключ К(Н) и вступает в работу преобразователь UZ(H), уже подготовленный к работе в инверторном режиме. Привод переходит в режим рекуперативного торможения. Общее время переключения тиристорных групп составляет 5-10 миллисекунд, что является в большинстве случаев допустимым для обеспечения высокого качества управления.

При работе в двигательном режиме в направлении «назад» знак задания скорости отрицателен, а значение ошибки по скорости положительно, поэтому на вход ЛПУ поступает отрицательный сигнал, и включается ключ К(Н). Работает преобразовательUZ(H) в выпрямительном режиме. Логические правила работы ЛПУ иллюстрируются табл. 5.3.

Находят применение также и другие схемы ЛПУ. Механические характеристики реверсивного привода ТП-Д с раздельным управлением показаны на рис.5.15. При непрерывном токе якоря они описываются уравнением (5.21).

Таблица 5.3

Правила работы ЛПУ

Знак ω_зад	Знак	Знак на входе ЛПУ	Включен ключ	Работает преобразователь	Режим работы привода
+	+	+	К(В)	UZ(B)	Двигательный
+	-	-	К(Н)	UZ(H)	Тормозной
-	+	-	К(Н)	UZ(H)	Двигательный
-	-	+	К(В)	UZ(B)	Тормозной

В режиме прерывистых токов в области малых значений момента линейность характеристик нарушается. В современных замкнутых по току и скорости системах регулирования, благодаря применению адаптивных регуляторов, удается линеаризовать механические характеристики и при малых значениях момента.

Тиристорные преобразователи в приводе ТП-Д получают питание либо от трансформаторов, согласующих напряжение питающей сети с номинальным напряжением двигателя постоянного тока, либо, если такое согласование не требуется, от однофазной или трехфазной сети 380/220 В. В последнем случае на входе преобразователя используются реакторы (см. рис.5.10).

Мощность трансформатора при трехфазной мостовой схеме преобразователя определяется выражением

, кВА.

Здесь U_d_н, I_d_н – номинальные выпрямленное напряжение и ток трансформатора;

К_ν=1,05 – коэффициент, учитывающий искажение формы тока;

α_мин – минимальный угол управления тиристорами, соответствующий номинальному выпрямленному напряжению;

η_тр, η_п – кпд трансформатора и кпд преобразователя.

Кпд тиристорного электропривода определяется произведением кпд его узлов, преобразующих энергию

Кпд трансформатора лежит в пределах 0,9-0,95, увеличиваясь с возрастанием мощности. Потери в тиристорном преобразователе невелики, т.к. они определяются, главным образом, потерями мощности в полупроводниковых приборах. Для мостовой схемы ,

где: - падение напряжения на открытом тиристоре.

Обычно кпд преобразователя составляет 0,95-0,98. Принимая средний кпд двигателя постоянного тока η_дв=0,88, получим, что кпд привода ТП-Д при номинальной нагрузке составляет порядка η_ТП-Д=0,78÷0,82, что является высоким показателем.

Недостатком привода ТП-Д с энергетической точки зрения является низкое значение средневзвешенного коэффициента мощности и искажение формы тока в питающей сети.

Тиристорные преобразователи искажают форму тока в питающей сети переменного тока, делая форму тока отличной от синусоиды. Несинусоидальный ток можно разложить на ток первой гармоники с частотой сети и токи высших гармоник, частота которых превышает частоту сети в (nm+1) раз, где m – число пульсаций выпрямленного напряжения за один период частоты сети, n – натуральные числа 1, 2, 3 и т.д. Переменный ток мостовых преобразователей имеет примерно трапецеидальную форму, его можно разложить на сумму тока первой гармоники и токов высших гармоник

и т.д.

Особенно проявляются 5, 7 и 11 гармоники тока. Мощность, определяемая высшими гармониками тока и напряжением первой гармоники, образует так называемую мощность искажения, которая по существу является реактивной (ее среднее значение равно нулю). Мощность искажения оказывает вредное воздействие на питающую сеть и потребители электроэнергии, включенные параллельно тиристорному преобразователю. Степень искажения тока оценивают коэффициентом искажения ν

Коэффициент искажения тока для трехфазных мостовых схем составляет порядка 0,95.

Под коэффициентом мощности тиристорного преобразователя будем понимать произведение cosφ для первой гармоники тока по отношению к первой гармонике напряжения, умноженному на коэффициент искажения

Ток в цепи питания тиристорного преобразователя отстает от соответствующего напряжения на угол запаздывания открывания тиристоров (угол управления α). Поэтому можно приближенно считать, что

. (5.24)

Т.к. , то при работе привода на высоких скоростях, когдаЕ_d примерно равно номинальному напряжению якоря двигателя, cosα будет близок к единице и коэффициент мощности тиристорного преобразователя будет высоким. По мере снижения скорости будет уменьшаться выпрямленное напряжение преобразователя и соответственно снижаться cosφ₁. Можно приближенно полагать, что .

Если привод ТП-Д длительное время работает с пониженными скоростями, то средневзвешенный коэффициент мощности будет низким. Поэтому энергетические показатели привода ТП-Д следует оценивать не по номинальному значению, когда cosφ₁ высокий, а по его средневзвешенному значению. Особенно низкое значение cosφ₁ будет при пуске привода. Поэтому для мощных тиристорных приводов пуск сопровождается значительными бросками реактивной мощности.

Исходя из изложенного, рекомендуется совместно с тиристорными преобразователями включать фильтрокомпенсирующие устройства, которые повышают cosφ преобразователей и улучшают гармонический состав тока в питающей сети, тем самым, компенсируя вредное влияние преобразователей на питающую сеть.

5.3. Электропривод с двигателями постоянного тока с последовательным возбуждением

Врассматриваемых двигателях постоянного тока обмотка возбуждения включается (рис. 5.16) последовательно с обмоткой якоря, в результате чего ток возбуждения равен току якоря и создаваемый им потокФ будет пропорционален току якоря

(5.25)

Здесь а – нелинейный коэффициент ; нелинейность этого коэффициента связана с формой кривой намагничивания и размагничивающим действием реакции якоря; оба этих фактора проявляются при больших токах; при малых токах якоря коэффициента можно считать величиной постоянной. При токах якоря машина насыщается, и величина потока мало зависит от тока якоря. Зависимость потока возбуждения от нагрузки (см. 5.25) определяет своеобразие электромеханических характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Для изменения направления вращения двигателя последовательного возбуждения недостаточно изменить полярность напряжения, подводимого к двигателю, т.к. при этом изменится одновременно и направление тока в обмотке якоря и полярность потока возбуждения. Поэтому для реверсирования двигателя нужно изменить направление тока в одной из частей машины, например в обмотке возбуждения, оставив направление тока в обмотке якоря неизменным, как это показано на схеме рис.5.17.

Подставив (5.25) в (5.2) и (5.3), получим основные соотношения для рассматриваемых двигателей.

(5.26)