Регулирование координат ДПТ независимого возбуждения изменением подводимого к якорю напряжения

Плавное изменение подводимого к якорю ДПТ напряжения осуществляется преобразователем, имеющим внутреннее сопротивление Л" и коэффициент усиления К", путем изменения управляющего сигнала Uy (рис. 4.11).

Рис. 4.11

Регулируемое напряжение на выходе преобразователя (/ = ?" - //?" и коэффициент усиления К" = EJU, подставим в уравнения характеристик ДПТ независимого возбуждения. Получим уравнения характеристик в виде.

(4.24).

Электромеханические и механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при питании от преобразователя имеют больший наклон по сравнению с естественной за счет влияния внутреннего сопротивления преобразователя Л". На рис. 4.12 представлены естественная и семейство искусственных характеристик ДПТ независимого возбуждения при регулировании величины и полярности приложенного к якорю напряжения.

Рис. 4.12. Электромеханические и механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при питании от преобразователя

При Е" = О ДПТ работает в режиме динамического торможения. В качестве преобразователей используются электромашинные, в которых источником регулируемого напряжения является генератор постоянного тока, образующий вместе с ДПТ систему «генератор — двигатель» (Г-Д). Схема силовых цепей системы генератор — двигатель приведена на рис. 4.13. В системе «генератор — двигатель» двигатель М получает питание по цепи обмотки якоря от отдельного генератора G. Генератор G вращается синхронным М или асинхронным двигателем. В случае применения синхронного двигателя в качестве приводного двигателя (гонника) он, как правило, работает с опережающим cosip, что позволяет компенсировать реактивную мощность предприятия.

Рис. 4.13. Схема силовых цепей системы «генератор — двигатель»

Преимущества системы Г-Д -большой диапазон и высокая плавность регулирования, жесткость и линейность характеристик, возможность обеспечить любые режимы работы ДПТ.

К недостаткам системы Г-Д можно отнести большие установленную мощность и габариты, повышенные шум, инерционность и эксплуатационные затраты.

При использовании в качестве преобразователя полупроводниковых получается система «тиристорный преобразователь — двигатель» (ТП-Д), схема которой представлена на рис. 4.14.

Управляемые полупроводниковые преобразователи, как правило, тиристорные или на меньшую мощность транзисторные, могут быть однофазные или трехфазные, реверсивные или нереверсивные, собранные по нулевой или мостовой схемам [8]. На рис. 4.14 представлен однофазный двухполупериодный нереверсивный тиристорный выпрямитель, собранный по нулевой схеме. Тиристорный преобразователь имеет трансформатор (ТР) с двумя вторичными обмотками, два тиристора KS1 и VS2, сглаживающий реактор L и систему импульсно-фазового управления (СИФУ).

Рис. 4.14. Схема однофазного двухполупериодного нереверсивного тиристорного выпрямителя

Регулирование напряжения U на ДПТ обеспечивается за счет изменения среднего значения ЭДС преобразователя путем изменения угла управления тиристоров аа относительно момента их естественного открытия, когда потенциал анода становится выше потенциала катода.

Если , тиристоры получают импульсы управления от СИФУ в момент их естественного открытия, преобразователь осуществляет двухполупериодное выпрямление и к ДПТ прикладывается полное напряжение.

Если подать от СИФУ импульс управления со сдвигом на угол , то ЭДС Е" снизится и среднее напряжение будет ниже:

где - ЭДС преобразователя при

Следовательно, Е" и ток / пульсирующие. Для уменьшения пульсаций применяют сглаживающий реактор L. Многофазные схемы выпрямления также снижают пульсации. При питании ДПТ независимого возбуждения от тиристорного преобразователя уравнения электромеханической и механической характеристик имеют вид.

(4.25).

(4.26).

где - приведенные ко вторичной обмотке индуктивное и активное сопротивления обмотки трансформатора; - активное сопротивление сглаживающего реактора.

На рис. 4.15 представлены электромеханические и механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при изменении угла управления, а от 0 до 180°.

Рис. 4.15. Характеристики ДПТ независимого возбуждения при изменении угла управления силовыми вентилями

Естественные характеристики ДПТ полученные при изменении направления вращения при а равном 0 и 180°, линейны. При других углах управления при малых нагрузках линейность характеристик нарушается и возникает область прерывистых токов (А).

Рис. 4.16. Схема электропривода с мостовым нереверсивным тиристорным преобразователем

При а = 90°; Е" = 0 ДПТ работает в режиме динамического торможения.

Если тиристорный преобразователь имеет мостовую схему, пульсации значительно ниже.

Схема электропривода с мостовым нереверсивным тиристорным преобразователем представлена на рис. 4.16.

Рис. 4.17. Схемы электроприводов ТП-Д с реверсивным ТП с нулевым выводом:

а — перекрестная, b — встречно-параллельная

Чтобы обеспечить работу ДПТ в четырех квадрантах при нереверсивном преобразователе, нужно изменять направление тока возбуждения двигателя. Работу двигателя во всех режимах можно обеспечить при питании от реверсивных тиристорных преобразователей, в которых используется совместное или раздельное управление комплектами вентилей. При совместном управлении вентилей импульсы управления от СИФУ подаются одновременно на вентили обоих комплектов.

На рис. 4.17 представлены схемы электроприводов ТП-Д с реверсивным ТП с нулевым выводом (а — перекрестная, b — встречно-параллельная), а на рис. 4.18 перекрестная мостовая.

Рис. 4.18

Рис. 4.19. Характеристики ДПТ при совместном линейном согласовании углов управления

В данных схемах одна группа тиристоров работает в выпрямительном режиме, другая — в инверторном, при этом > ?р, а сумма углов управления выпрямителя а, и инвертора а2 поддерживается равной 180°.

Характеристики ДПТ при совместном линейном согласовании углов управления линейны (рис. 4.19).

При нелинейном согласовании углов управления а, + а2 ф я при переходе от двигательного режима к генераторному скорость увеличивается и характеристики ДПТ становятся нелинейными (рис. 4.19) (штриховые линии). Для ограничения уравнительных токов между группами тиристоров применяются реакторы Lb Ь2.

При раздельном управлении тиристорами импульсы управления (/, от СИФУ подаются только на тот комплект вентилей, который должен работать, другой комплект вентилей закрыт. Переключающее устройство производит включение и выключение вентилей с паузой в 5-J-10 мс. По этой причине в области малых нагрузок имеет место режим прерывистых токов, что ухудшает условия работы электропривода. К достоинствам системы ТП-Д относятся плавность и значительный диапазон регулирования скорости, большая жесткость искусственных характеристик, высокий КПД электропривода, простота обслуживания и эксплуатации. В качестве основных недостатков данной системы следует отметить пульсирующий характер тока и напряжения и снижение коэффициента мощности (cos<�р) при глубоком регулировании скорости.