Електроприводи з двигунами постійного струму незалежного збудження

2.1Електромеханічні властивості двигунів постійного струму незалежного збудження

Двигуни постійного струму традиційно були основою регульованого електроприводу і широко застосовуються у всіх областях техніки. Двигуни постійного струму можуть мати незалежне, послідовне або змішане збудження. Залежно від схеми збудження істотно відрізняються і електромеханічні характеристики двигунів.

Рис. 2.1 Схеми збудження двигунів постійного струму

Двигуни незалежного збудження можуть мати електромагнітне збудження, (Рис. 2.1-a) і збудження від постійних магнітів (Рис. 2.1-b). Останні застосовуються для високодинамічних двигунів потужністю до 20кВт.

Реверсування (зміна напрямку обертання) двигуна незалежного збудження виконується зміною полярності напруги, підведеного до якоря двигуна або до обмотки її збудження.

Напруга, що підводиться до якірного кола двигуна, у встановленому режимі врівноважується падінням напруги на опорах кола якоря і проти-Е.Р.С. якоря, яка наводиться в обмотці якоря при його обертанні в електромагнітному полі, що створюється обмоткою збудження

( 2.1)

R_а - опір якірного кола, що складається з опору обмотки якоря R_оа, обмотки додаткових полюсів R_дп компенсаційної обмотки R_ко (якщо вона є) і внутрішнього опору джерела живлення двигуна R_n (якщо він враховується):

Е.р.с. якоря Е_а дорівнює

( 2.2)

Тут:

Ф - потік збудження (Вб);

конструктивна постійна двигуна;

де:

р_n - число пар полюсів машини;

N - число активних провідників обмотки якоря;

а - число паралельних гілок обмотки якоря.

Момент, що розвивається двигуном, пропорційний струму якоря і потоку збудження

(2.3)

З рівнянь (2.1) і (2.2) легко отримати залежність швидкості від струму якоря , яка називається електромеханічною характеристикою двигуна

( 2.4)

Підставляючи в (2.4) значення струму якоря з (2.3), одержимо рівняння механічної характеристики двигуна

( 2.5)

Якщо двигун у всіх режимах працює з постійним потоком збудження, то величину кФ вважають постійної

( 2.6)

Тоді попередні рівняння матимуть вигляд:

( 2.7)

( 2.8)

( 2.9)

Строго кажучи, при зміні навантаження на валу, коли змінюється струм якоря, магнітний потік двигуна внаслідок розмагнічуючого впливу реакції якоря не залишається постійним. Для усунення впливу струму в колі якоря на потік збудження на великих машинах використовують компенсаційну обмотку, яка включається послідовно з обмоткою якоря і розташовується на полюсах машини, підсилюючи потік збудження. Однак і для некомпенсованих машин в інженерних розрахунках звичайно нехтують розмагнічуючою дією реакції якоря, покладаючи забезпечення лінійності механічної характеристики двигунів на замкнуті системи регулювання. У двигунах зі збудженням від постійних магнітів реакція якоря практично не проявляється.

Рис. 2.2 Природна механічна характеристика ДПС

Природна механічна характеристика двигуна постійного струму незалежного збудження показана на Рис. 2.2.

Жорсткість природної механічної характеристики β для розглянутих двигунів зазвичай висока і дорівнює :

( 2.10)

В рівняннях, що розглянуті, члени і дорівнюють швидкості холостого ходу двигуна ω_о. З урахуванням (2.10) отримаємо зручний вираз для механічної характеристики при постійному потоці збудження

( 2.11)

Регулювання швидкості двигуна постійного струму незалежного збудження може проводитися трьома способами:

1. Введенням додаткового опору в коло якоря.

2. Зміною величини напруги, що живить якірне коло двигуна, при постійному потоці збудження.

3. Зміною струму збудження, тобто зміною магнітного потоку двигуна.

Рис. 2.3 Реостатні механічні характеристики ДПС

При введенні додаткового опору в коло якоря швидкість холостого ходу ω_о залишається незмінною, а змінюється нахил механічних характеристик, тобто зменшується їх жорсткість (див. Рис. 2.3). Даний спосіб регулювання швидкості в даний час не використовується, оскільки введення додаткового опору пов'язане з втратами енергії в цьому опорі.

Рис. 2.4 Механічні характеристики ДПС при зміні напруги якоря

Основним способом регулювання швидкості двигунів постійного струму незалежного збудження є регулювання напруги, що підводиться до якоря двигуна.

Зміна швидкості при цьому здійснюється вниз від основної (номінальної) швидкості, яка визначається природною характеристикою (дів. Рис. 2.4). Підвищення напруження живлення вище номінального, як правило, не рекомендується, тому що це може погіршити комутацію на колекторі.

При зменшенні напруги якоря зменшується швидкість холостого ходу ω_о, а жорсткість механічних характеристик залишається постійною. Плавність регулювання, відсутність додаткових втрат енергії при регулюванні і висока жорсткість механічних характеристик складають основні переваги цього способу регулювання швидкості.

Рис. 2.5 Механічні (а) і електромеханічні (b) характеристики ДПС при U_ном

Регулювання швидкості вище основної проводиться зменшенням струму (потоку) збудження (див. Рис. 2.5). При зменшенні магнітного потоку Ф відбувається збільшення швидкості холостого ходу ω_о і одночасно зменшується жорсткість механічних характеристик двигуна.

Збільшення струму збудження вище номінального недоцільно, тому що внаслідок насичення магнітного кола машини істотного зростання магнітного потоку не відбудеться, а тепловий режим двигуна порушиться. Електромеханічні характеристики двигуна при ослабленні поля ω = f(I_я) будуть мати вигляд, показаний на (Рис. 2.5-b). Ці характеристики на осі абсцис сходяться в одній точці, відповідній струму короткого замикання . Зауважимо, що масштаб по осі абсцис на рис. a і рис. b різний.

При аналізі механічних характеристик при послабленні поля слід мати на увазі, що при роботі з постійним статичним моментом струм якоря в міру послаблення потоку збільшується. Так, якщо статичний момент на валу двигуна буде дорівнювати номінальному, то при номінальній напрузі якоря U_а.ном двигун працюватиме в т. 1 (див. Рис. 1.1-а). Якщо, наприклад, послабити потік збудження в 2 рази, то швидкість холостого ходу двигуна ω_о2 збільшується в 2 рази. Якщо момент двигуна зберігається постійним і рівним номінальному, то двигун буде працювати в т.4. Однак струм якоря при цьому збільшиться в 2 рази. Тому тривала робота двигуна в т.4 неприпустима. З цього прикладу випливає, що одночасно з підвищенням швидкості необхідно знижувати номінальний момент. Лінія номінального моменту при ослабленні поля відображається кривою 1-2-3. Аналогічно при послабленні поля зменшується допустимий максимальний момент, що визначається за умовами комутації на колекторі. Оскільки при послабленні поля швидкість збільшується приблизно пропорційно послабленню поля , а допустимий момент зменшується пропорційно відношенню, то потужність двигуна залишається приблизно постійною. Тому регулювання ослабленням поля називають регулюванням з постійною потужністю на відміну від регулювання зміною напруги якоря при постійному потоці збудження, яке називають регулюванням з постійним моментом.

Рис. 2.6 Двозонне регулювання

Для електроприводів багатьох механізмів використовують комбіноване управління, так зване двохзонне регулювання швидкості. Механічні характеристики для цього способу управління показані на (Рис. 2.6). У першій зоні швидкість двигуна в діапазоні від нуля до основної швидкості ω_он регулюється зміною напруги якоря при постійному потоці збудження Ф_н. У другій зоні регулювання здійснюється зміною струму (потоку) збудження при постійної номінальної напруги якоря. Відповідно номінальний момент у першій зоні регулювання залишається постійним, а в другій зоні знижується пропорційно зменшенню потоку. Максимально допустима швидкість двигуна при ослабленні поля визначається механічною міцністю якоря та умовами комутації на колекторі. Ця швидкість вказується в каталозі на двигуни.

Послаблення поля використовується і при однозонному регулюванні швидкості для встановлення основної (максимальної) швидкості. На відміну від синхронних і асинхронних двигуни постійного струму не мають жорсткої номінальної швидкості. У каталогах вказується номінальна і максимальна швидкості. Наприклад, якщо вказано, що двигун потужністю 100кВт має номінальну швидкість 1000об/хв і максимальну - 2000об/хв, то основна швидкість може бути встановлена в цих межах вибором відповідного значення струму збудження. Наприклад, - 1600об/мін; при цьому потужність двигунів залишиться рівною 100кВт. Це зручно при конструюванні кінематичної схеми робочої машини.

Для високо динамічних електроприводів малої потужності (до 20кВт) ефективно використання високомоментних двигунів постійного струму зі збудженням від постійних магнітів. Завдяки застосуванню високоенергетичних постійних магнітів на основі рідкісноземельних елементів (наприклад, сплаву самарій-кобальт) ці двигуни особливо при малих швидкостях обертання (коли умови комутації струму на колекторі більш легкі) здатні розвивати великий крутний момент. Відношення пускового моменту такого двигуна до номінального становить 10-12, в той час як у двигунів з електромагнітним збудженням це відношення не перевищує 2-4. Такі двигуни знаходять застосування в металорізальних верстатах з числовим програмним управлінням, в приводах роботів і стежачих електроприводах різного призначення.

У деяких випадках двигуни незалежного збудження мають «легку» обмотку послідовного збудження, що створює М.Р.С. при номінальному струмі якоря близько 20% від М.Р.С. обмотки незалежного збудження. Такі двигуни змішаного збудження застосовуються у випадках багатодвигунного приводу, коли два або декілька двигунів працюють на один вал або їхні вали пов'язані механічно (наприклад, стрічкою конвеєра), у цьому випадку швидкість всіх двигунів буде однаковою, але через не ідентичні характеристики двигунів виникає завдання рівномірного розподілу навантаження між ними. Завдяки наявності послідовної обмотки збудження в більш навантаженому двигуні збільшується потік і зростає проти-ЕРС якоря, що веде до зниження струму якоря. Навпаки, менш навантажений двигун буде мати кілька менший потік, його ЕРС. буде нижчою і струм якоря відповідно зростає. Таким чином, завдяки наявності слабкої послідовної обмотки відбувається вирівнювання струму якоря між двигунами, що живляться від загального джерела напруги.

Електродвигуни постійного струму незалежного збудження можуть працювати в трьох гальмівних режимах: режимі рекуперативного гальмування, динамічного гальмування і гальмування противмиканням.

Рис. 2.7 Механічні характеристики ДПС у рекуперативному режимі

Режим рекуперативного генераторного гальмування відбивається на механічних характеристиках у другому квадранті, коли швидкість двигуна перевищує швидкість холостого ходу ω >ω_о . При цьому ЕРС. якоря Е_а перевищує величину напруги живлення якірного кола Е_а >U_а і струм в колі якоря піде під дією ЕРС. якоря Е_а; знак струму буде протилежний знаку напруги живлення, що означає, що енергія гальмування віддається в мережу живлення постійного струму. Звідси випливають три умови існування режиму рекуперативного гальмування.

1. Коло живлення має забезпечувати можливість протікання струму зустрічно напрузі джерела живлення; це умова особливо важливо у випадку живлення двигуна постійного струму від напівпровідникових перетворювачів, елементи яких мають односторонні провідності струму.

2. Джерело живлення повинно мати можливість сприймати віддаваєму двигуном енергію і передавати її у мережу; так режим рекуперативного гальмування неможливий, якщо привод отримує живлення від автономної дизель-генераторної установки.

3. Для того, щоб рекуперативне гальмування було можливе в межах заданого діапазону регулювання швидкості, для регулювання повинен застосовуватися спосіб зміни напруги, який підводиться до якірного кола двигуна.

У режимі рекуперативного гальмування маємо:

і

Основними перевагами рекуперативного гальмування є: енергетична ефективність, пов'язана з корисним використанням енергії гальмування, висока жорсткість механічних характеристик, плавний перехід з двигунного в гальмівній режим на одній і тій же характеристиці. Завдяки такому характеру механічних характеристик поліпшується якість управління приводом. Повернемося до розгляду (Рис. 2.7). Нехай двигун працював у точці.1 у двигунному режимі зі статичним моментом М_с. Якщо оператор хоче зменшити швидкість, він зменшує напругу джерела живлення з U_а1 до U _а2. В перший момент швидкість двигуна через механічну інерцію не може змінитися, і двигун переходить на роботу в точку.2. При цьому на валу двигуна виникає гальмівний момент, який дорівнює сумі гальмівного моменту двигуна і статичного моменту. Швидкість двигуна швидко знижується до швидкості ω_о2 і далі під дією статичного моменту до швидкості, яка визначається точкою.3.

Другим можливим гальмівним режимом є режим динамічного гальмування

Рис. 2.8 Схема режиму динамічного гальмування

У цьому режимі якір двигуна відключається від джерела постійного струму і замикається на опір динамічного гальмування. Живлення обмотки збудження при цьому має бути обов'язково збережено. У зазначеному режимі двигун М працює як генератор постійного струму, навантажений на опір R_дт. Енергія гальмування витрачається на нагрів опору R_ДТ і обмоток кола якоря двигуна.

Рис. 2.9 Механічні характеристики ДПС при динамічному гальмуванні

Механічні характеристики при динамічному гальмуванні представлені на (Рис. 2.9). Якщо R_дт = 0, якірне коло двигуна буде замкнуте накоротко і механічна характеристика (при Ф=Ф_н) матиме жорсткість природної характеристики. При збільшенні R_ДТ жорсткість характеристик буде зменшуватися в співвідношенні:

і механічні характеристики будуть лінійними і розходитися віялом з початку координат.

При U_а = 0 рівняння механічних характеристик динамічного гальмування буде:

Недоліками режиму динамічного гальмування є: втрати енергії гальмування, що витрачається на нагрівання елементів приводу, і неможливість гальмування приводу до повної його зупинки.

Перевагою режиму динамічного гальмування є його висока надійність, обумовлена тим, що цей режим може здійснюватися при зникненні напруги живлення і у випадку виходу з ладу джерела живлення кола якоря, коли режим рекуперативного гальмування стає неможливий. Виходячи з цього, динамічне гальмування в приводах постійного струму часто використовується в якості засобу аварійного гальмування.

Гальмування противмиканням не характерно для двигунів постійного струму незалежного збудження. Цей режим може використовуватися в приводах малої потужності з широтно-імпульсними регуляторами струму, що дозволяють обмежити струм гальмування припустимою величиною.

2.2Електроприводи по системі тиристорний перетворювач-двигун постійного струму

Для живлення двигунів постійного струму незалежного збудження використовуються регульовані джерела живлення :

· електромашинні агрегати - генератор постійного струму, якій обертається двигуном змінного струму ( Г-Д);

· тиристорні перетворювачі (випрямлячі) з фазовим управлінням (ТП-Д);

· напівпровідникові випрямлячі з регулюванням величини випрямленої напруги методом широтно-імпульсного регулювання (ШІР-Д).

Система Г-Д, в якій двигун постійного струму отримує живлення від електромашинного агрегату, нині морально застаріла і в стаціонарних установках не застосовується. Система Г-Д продовжує використовуватися для мобільних установок, наприклад екскаваторів.

Основною системою регульованого електроприводу з двигунами постійного струму є система ТП-Д (тиристорний перетворювач – двигун постійного струму).

Тиристорний перетворювач в схемах електроприводу постійного струму виконує дві функції:

· випрямлення змінної напруги мережі живлення

· регулювання середньої величини випрямленої напруги.

Принцип регулювання величини середнього значення випрямленої напруги тиристорного перетворювача з імпульсно-фазовим управлінням розглянемо на прикладі однофазної мостової схеми.

Рис. 2.10 Силові схеми системи ТПЧ-Д(a- однофазна мостова нереверсивна, b-трифазна мостова нереверсивна, c- трифазна мостова реверсивна

Рис. 2.11 Епюри напруги однофазного мостового перетворювача при різних кутах управління

Якщо імпульси управління на тиристори VS1 і VS4 (і відповідно тиристори VS3 і VS2 при іншій півхвилі синусоїди живлячої напруги) подаються у момент природного відкривання, коли напруга катод-анод стає позитивною, то середня випрямлена напруга, яка визначається заштрихованою площею

( 2.12)

де U_л - лінійна напруга на стороні змінного струму;

k_сх - коефіцієнт схеми випрямлення, який рівний: для однофазної мостової схеми 0,9; для трифазної мостової схеми 1,35; для трифазної нульової схеми 0,675.

Якщо імпульси управління на тиристори подаватимуться із запізнюванням відносно моменту природного відкривання на кут , то середня випрямлена напруга перетворювача зменшуватиметься. При цьому тиристори VS1 і VS2 проводитимуть струм до тих пір, поки не відкриються тиристори VS3 і VS4, тобто і в той час, коли напруга катод-анод буде негативною. Це пояснюється тим, що в колі випрямленого струму є досить велика індуктивність обмотки якоря двигуна L_а, і струм протікатиме під дією ЕРС самоіндукції. Якщо ж в колі випрямленого струму не було б індуктивності (чисто активне навантаження), то струм припинився б при переходе анодної напруги через нуль; струм в цьому випадку був би переривчастим. При великому значенні індуктивності L_а співвідношення між середньою випрямленою напругою перетворювача і кутом буде:

( 2.13)

Середня випрямлена напруга визначається різницею заштрихованих площ (див. Рис. 2.11). При значенні кута регулювання середня випрямлена напруга буде дорівнює нулю.

Тиристорний перетворювач може працювати у режимах випрямляча або інвертору. Режим випрямляча має місце при кутах регулювання . При цьому середня випрямлена напруга має бути більше ЕРС в колі випрямленого струму (проти-ЕРС якоря двигуна) . Напрям випрямленого струму співпадає зі знаком випрямленої напруги перетворювача.

Якщо кут збільшити понад ( ), то площа негативної півхвилі, при якій відкриті тиристори, буде більше площі позитивної півхвилі (див. Рис. 2.11-d) і, отже, середня випрямлена напруга перетворювача буде негативною.

Під дією негативної напруги перетворювача струм не може піти через тиристори тому, що вони мають односторонню провідність . Тому інверторний режим перетворювача можливий при дотриманні трьох умов :

· У колі випрямленого струму має бути джерело ЕРС, величина якої перевершує середнє значення напруги інвертора; у схемах приводу тиристора постійного струму ЕРС якоря двигуна має бути більше U_d інвертора

· Джерело ЕРС (якір двигуна) має бути підключений до перетворювача таким чином, щоб було можливе протікання струму під дією ЕРС якоря.

· Кут управління тиристорами має бути більше

При дотриманні цих умов двигун постійного струму працюватиме в генераторному режимі, виробляючи енергію постійного струму, яка перетвориться в енергію змінного струму і віддається в мережу. Інверторний режим перетворювачів використовується в приводах для здійснення рекуперативного гальмування двигунів.

Як джерело напруги постійного струму, перетворювач характеризується ЕРС Е_d , яка регулюється за допомогою кута управління , і внутрішнім опором R_n, що складається з двох доданків.

( 2.14)

R_a - активний опір джерела живлення на стороні змінного струму (мережевого реактора або трансформатора);

R_y - умовний опір, пов'язаний з падінням напруги в процесі комутації тиристорів.

Перетворювачі під'єднуються до живлячої мережі або через трансформатор, що служить для узгодження напруги живлячої мережі і двигуна, або через мережевий реактор.

Мережеві реактори в безтрансформаторних схемах живлення виконує дві функції: обмежують струм короткого замикання перетворювачі і зменшують негативний вплив перетворювача на живлячу мережу. І трансформатори, і реактори мають активний і індуктивний опір.

Активний опір фази трансформатора, приведене до вторинної обмотки, може бути визначений по паспортних даним трансформатора

де: - номінальний фазний струм вторинної обмотки трансформатора;

- втрати короткого замикання трансформатора.

Рис. 2.12 Процес комутації тиристорів

Процес комутації тиристорів пояснюється (Рис. 2.12). Повернемося до схеми (Рис. 2.10-а). Нехай перетворювач працює з кутом . До моменту t₁ струм проводять тиристори VS1 і VS4.У момент часу t₁ подаються відмикаючі імпульси на тиристори VS3 і VS2. Останні відпираються. Проте через наявність індуктивності на стороні мережі струм через тиристори VS1 і VS4 не може миттєво впасти до нуля, і деякий час, що вимірюється кутом комутації , одночасно будуть відкритий усі чотири вентилі, які шунтують коло навантаження. В результаті середня випрямлена напруга знижується на величину, пропорційну заштрихованій площі. Це падіння напруги залежить від величини випрямленого струму I_d і дорівнюватиме:

Умовно величину можна прийняти за деякий опір R_у, зухвале падіння напруги в перетворювачі

( 2.15)

де:

m - число комутації за період;

Х_a - індуктивний опір на стороні змінного струму

Слід мати на увазі, що падіння напруги на опорі R_у не пов'язане з втратами потужності в нім, оскільки воно викликане індуктивним опором на стороні змінного струму; воно погіршує коефіцієнт потужності перетворювача.

Таблиця 2.1.- Основні показники схем випрямляння

Схема						m
Однофазна мостова	0,9	1,57	1,0	1,11
Трьохфазна мостова	1,35	1,045	0,815	1,045

I_i - струм в лінії на стороні змінного струму

S_m - потужність трансформатора, Вт;

U_вмакс - максимальна напруга, що прикладається до тиристорів

R_m - опір вторинної обмотки трансформатора (чи реактора).

Таким чином, середнє значення напруги перетворювача в режимі безперервного струму (зовнішня характеристика перетворювача, як джерела напруги) буде:

( 2.16)

Випрямлений струм має безперервний характер, якщо індуктивність у колі випрямленого струму досить велика ( .)

Індуктивність якірного кола двигуна постійного струму незалежного збудження може бути визначена за формулою:

,

де: конструктивний коефіцієнт; для компенсованих машин приймається (0,1 0,25), для некомпенсованих (0,5+0,6);

номінальні напруга, струм якоря і кутова швидкість двигуна;

- число пар полюсів.

При кінцевих значеннях індуктивності в колі випрямленого струму на умову безперервності струму також впливає мінімальне значення струму і кут регулювання. Граничне (мінімальне) значення струму, при якому струм ще залишається безперервним:

( 2.17)

Найчастіше застосовуються силові схеми електроприводу тиристора постійного струму (ТП-Д), які наведені на (Рис. 2.10). Схеми а і b відносяться до нереверсивних електроприводів. У цих схемах зміна полярності живлячої напруги і напряму струму в якірному колі неможлива. Механічні характеристики нереверсивного приводу ТПД показані на (Рис. 2.13).

Рис. 2.13 Механічні характеристики нереверсивного приводу ТПД

Якщо вважати, що привід працює в режимі безперервного струму (при ), то механічні характеристики матимуть вид паралельних похилих прямих , причому зменшується у міру зменшення випрямленої напруги(збільшення кута ).

Механічні характеристики описуються в цьому випадку наступною формулою:

( 2.18)

При кінцевих значеннях індуктивності якірного кола L_d в області малих значень моменту (струму) якоря - лівіше за граничну лінію М(I)_гр механічні характеристики втрачають лінійність і загинаються вгору. Це є наслідком переходу в зону переривчастих струмів. У цій зоні середнє значення випрямленої напруги перетворювача зростає в порівнянні з режимом непереривного струму і визначається (2.17)

Виходячи з бажання зменшити зону переривчастих струмів послідовно з якорем двигуна включають згладжуючий дросель, величина індуктивності якого може бути визначена по формулі:

,

де - необхідне значення граничного струму при =0. Помітимо, що механічні характеристики нереверсивного приводу ТП-Д не переходять вісь ординат, оскільки зміна напряму струму в нереверсивних схемах неможлива. Отже, відсутній режим рекуперативного гальмування. У разі потреби зміни напряму обертання приводного двигуна в нереверсивних приводах за системою ТПД змінюють напрям струму в обмотці збудження двигуна.

Рекуперація енергії гальмування в нереверсивних приводах ТПД можлива при роботі приводу в IV квадранті в режимі протягуючого вантажу. Це своєрідний режим проти вмикання, який виникає тоді, коли привод включають в напрямку "вгору", а під дією активного статичного (наприклад - спуск вантажу) привод обертатиметься в зворотному напрямку. При цьому ЕРС. двигуна Е_а змінить свій знак. Якщо при цьому нереверсивний перетворювач перевести в інверторний режим, встановивши кути управління тиристорами , то під дією ЕРС якоря струм протікатиме проти середньої ЕРС перетворювача, і енергія гальмування віддаватиметься у мережу. Механічні характеристики, відповідні цьому режиму, показані на (Рис. 2.14)

Рис. 2.14 Механічні характеристики нереверсивного приводу ТП-Д

Для того, щоб отримати електропривод, що працює в усіх чотирьох квадрантах поля , потрібне використання реверсивного перетворювача тиристора, що забезпечує протікання струму якоря в обох напрямах. Реверсивні перетворювачі тиристорів містять дві групи тиристорів, включені зустрічно-паралельно один одному.

Найбільш поширена схема реверсивного електроприводу тиристора показана на (Рис. 2.10 – с). У цій схемі два перетворювачі тиристорів UZ1 і UZ2, зібрані кожен за трифазною мостовою схемою, включені паралельно один одному з протилежною полярністю на стороні випрямленого струму. Подавати імпульси відкриття одночасно на обидві групи тиристорів не можна, оскільки станеться коротке замикання. Тому в цій схемі може працювати тільки одна група тиристорів UZ1 або UZ2; інша група має бути закрита (відмикаючі імпульси зняті). Така реверсивна схема називається схемою з роздільним управлінням групами тиристорів. При роздільному управлінні включається тільки та група тиристорів, яка в даний момент повинна проводити струм.

Рис. 2.15 Принцип дії ЛПП

Вибір цієї групи залежить від напряму руху приводу("вперед" або "назад") і від режиму роботи : двигунний або режим рекуперативного гальмування. Відповідно до цього вибір потрібної групи вентилів можна представити у вигляді таблиці.

Таблиця 2.2.- Вибір потрібної групи вентилів

Приймемо напрям струму якоря при роботі "вперед" у двигунному режимі за позитивне. При позитивному сигналі завдання швидкості , що відповідає руху вперед, і сигналі помилки за швидкістю, яка в руховому режимі також буде ( , сигнал, що поступає на ЛПП (логічний перемикаючій пристрій) від регулятору струму, матиме знак (+). Відповідно до цього ЛПП включить електронний ключ К(В), який подає відмикаючі імпульси на групу тиристора UZ1. Кут управління встановлюється системою автоматичного регулювання відповідно до сигналу виходу регулятору струму РС. Обидва СІФУ (В) і (Н) працюють погоджено так, що сума кутів

( 2.19)

Таким чином, на групу тиристора, що працює у випрямному режимі, подаються відмикаючі імпульси з кутом . При цьому СІФУ(Н) виробляє імпульси керування з кутом (із запасом по куту в діапазоні , тобто кутом управління, якій відповідає інверторному режиму роботи перетворювача.

Проте, оскільки електронний ключ К(Н) розімкнутий, імпульси управління на тиристори групи UZ2 не поступають. Перетворювач UZ(2) закритий, але підготовлений до роботи в інверторному режимі.

Такий принцип узгодженого управління дозволяє погоджувати механічні характеристики приводу у двигунному і в гальмівному режимах, що показано на (Рис. 2.16)

Рис. 2.16 Механічні характеристики реверсивного приводу ТП-Д

При необхідності гальмування приводу зменшується сигнал завдання швидкості . Помилка по швидкості міняє знак ( )<0, і на вході ЛГТУ знак сигналу змінюється з (+) на (-), відповідно з чим відключається контакт К(В) і включається контакт К(Н). Проте включення контакту К(Н) відбувається не відразу, а з деякою витримкою часу, яка потрібна, щоб струм якоря зменшився до нуля і тиристори UZ1 відновили замикаючі властивості. Спад струму до нуля контролюється датчиком струму ДС і нуль-органом НО (у інших схемах для цієї мети використовуються датчики провідності вентилів ДПВ).

Коли струм спаде до нуля і після деякої витримки часу, включається ключ К1 і вступає в роботу перетворювач UZ2, вже підготовлений до роботи в інверторному режимі. Привод переходить в режим рекуперативного гальмування. Загальний час перемикання груп тиристорів складає 5-10 мілісекунд, що є в більшості випадків допустимим для забезпечення високої якості управління.

При роботі у двигунному режимі в напрямі "назад" знак завдання швидкості негативний, а абсолютне значення помилки за швидкістю позитивно, тому на вхід ЛПП поступає негативний сигнал, і включається ключ К(Н). Працює перетворювач UZ2 у випрямному режимі. Логічні правила роботи ЛПП ілюструються наступною таблицею.

Таблиця 2.3. - Логічні правила роботи ЛПП

Знак	Знак	Знак на вході ЛПП	Включений ключ	Працює перетворювач	Режим роботи приводу
+	+	+
	Последнее изменение этой страницы: 2016-08-29 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...