ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Система тиристорный преобразователь-двигатель

Цены на преобразователи частоты 220/380В 1 фаза в 3 фазы (12.11.14г.):
Модель Мощность Цена
CFM110 0.25кВт 1500грн
CFM110 0.37кВт 1600грн
CFM210 1,0 кВт 2200грн
CFM210 1,5 кВт 2400грн
CFM210 2,2 кВт 2900грн
CFM210 3,3 кВт 3400грн
Гарантия - 2 года.
Контакты для заказов:
+38 050 4571330
msd@msd.com.ua

В автоматизированных электроприводах с широким диапазоном регулирования скорости система ТП-Д постоянного тока является в на­стоящее время преобладающей. На рис. 4.4 приведены схемы электро­привода с тиристорными преобразователями, собранными по трехфаз­ной нулевой схеме выпрямления.

Применяемые в преобразователях тиристоры - полууправляемые полупроводниковые приборы. Они включаются по цепи управляемого электрода положительным импульсом управления, а выключаются то­гда, когда анодный ток тиристора /а спадает ниже тока удержания /а уд

(см. рис. 4.3, б).

Управляющие импульсы подаются на тиристоры поочередно в мо­менты времени, зависящие от напряжения управления тиристорным

преобразователем. Изменяя напряжение управления, можно менять угол а открытия тиристоров и, следовательно, регулировать действую­щее выпрямленное напряжение на нагрузке. Диаграммы напряжений на выходе нереверсивного нулевого тиристорного преобразователя при­ведены на рис. 4.5.

Тиристорный преобразователь работает в выпрямительном режиме при угле управления 0 < а < 90 эл. град. В пределах угла перекрытия у два тиристора нулевой схемы выпрямления будут открыты одновре­менно и подключены к одной нагрузке - якорю двигателя. Мгновенное значение выпрямленного напряжения при этом снижается на полураз - ность мгновенных значений фазных напряжений. Как следует из рис. 4.5 тиристоры открыты и при отрицательных фазных напряжениях вторичной обмотки трансформатора TV 1. Это возможно только в том случае, когда в цепи выпрямленного тока большая индуктивность и ток в цепи обмотки якоря поддерживается за счет ЭДС самоиндукции. При малой индуктивности якорной цепи двигателя тиристоры при отрица­тельных напряжениях на вторичной обмотке трансформатора TV 1 за­крываются, а ток в якорной цепи прерывается. Для уменьшения зоны прерывистого тока в якорную цепь электродвигателя включают допол­нительную индуктивность L.

При активной нагрузке на валу двигателя тиристорный преобразо­ватель может перейти в инверторный режим работы. Перевод преобра­зователя из выпрямительного режима работы в инверторный происхо­дит при увеличении угла управления а свыше 90 эл. град. В инвертор­ном режиме работы преобразователя с трехфазной нулевой схемой вы­прямления электрическая машина постоянного тока становится генера­тором, а тиристоры открываются при отрицательных значениях напря­жения вторичной обмотки трансформатора TV 1. При работе тиристор-
ного преобразователя, как в выпрямительном, так и в инверторном ре­жимах, ток через тиристоры протекает только в одном направлении.

Диаграммы напряжений на выходе нереверсивного нулевого тири­сторного преобразователя при его работе в инверторном режиме приве­дены на рис. 4.6.

Среднее напряжение тиристорного преобразователя в режиме не­прерывного тока может быть найдено из уравнения

UTn = Етп0 • cos а -1 ■ Rn, (4.2)

где Етпо - ЭДС тиристорного преобразователя, зависящая от схемы вы­прямления; Rn - эквивалентное активное сопротивление тиристорного преобразователя

Электромеханическая

Электромеханические характеристики нереверсивного электропри­вода, выполненного по схеме ТП-Д, приведены на рис. 4.7.

Характеристики расположены в первом и четвертом квадрантах правой декартовой системы координат, когда ток через двигатель про­текает только в одном направлении. В четвертом квадранте электропри­вод работает за счет спускающегося груза при активной нагрузке на ва­лу электродвигателя и инверторном режиме работы тиристорного пре­образователя.

Для того чтобы выполнить тиристорный электропривод реверсив­ным, работающим в четырех квадрантах, необходимо использовать две группы тиристоров, включив их встречно-параллельно. Схема ревер­сивного электропривода с нулевым тиристорным преобразователем на­пряжения приведена на рис. 4.4, б. Группы тиристоров работают в со­вместном согласованном режиме, причем тиристоры VS1,VS3,VS5 об­разуют одну группу, работающую в выпрямительном режиме, а тири­сторы VS2, VS4, VS 6 - другую группу, работающую в противополож­ном режиме, инверторном, причем

а1 + а2=л;, (4.5)

где «| - угол управления группы тиристоров, работающих в выпрями­тельном режиме; а2 - угол управления группы тиристоров, работающих в инверторном режиме.

Для другого направления вращения режимы работ групп тиристо­ров меняются, но условие (4.5) продолжает выполняться.

Мгновенные значения ЭДС выпрямительной и инверторной групп не равны между собой. Для уменьшения уравнительных токов, проте­кающих между группами тиристоров, в электропривод введены реакто­ры LX и L2.

Электромеханические характеристики реверсивного электроприво­да ТП-Д с совместным согласованным управлением группами тиристо­ров приведены на рис. 4.8.

На практике применяются и другие схемы тиристорных преобразо­вателей, например, с бестрансформаторной мостовой схемой выпрямле­ния (см. рис 4.9). В этом случае тиристорные преобразователи получают питание через воздушные реакторы LX...L3. Сетевые реакторы L1...L3 уменьшают возможные искажения в питающей сети, создаваемые тири­сторными преобразователями, и ограничивают скорость нарастания то­ка через открывающиеся тиристоры (эффект dl/dt), а также ограничи­вают ток короткого замыкания в преобразователе на время срабатыва­ния механических автоматов (на схеме не показаны).

Нереверсивный вариант схемы, содержащий только одну группу тиристоров VSI...VS6, приведен на рис. 4.9, а. Реверсивный вариант схемы с двумя мостовыми тиристорными преобразователями VSI...VS6 и VS7..VS12, включенными встречно-параллельно, при­веден на рис. 4.9, б. В данной схеме работает всегда только одна группа тиристоров, например VS1...VS6, другая группа - VS7...VS12 закрыта или наоборот. При подаче отпирающих импульсов на обе группы тири­сторов произойдет короткое замыкание. Такое управление группами ти­ристоров называется раздельным управлением. Выбор для работы той или иной группы тиристоров зависит от необходимого направления вращения двигателя. За переключением групп тиристоров следит логи­ческое переключающее устройство, которое разрешает включение по­следующей группы только после выключения предыдущей, по истече­нии некоторого времени, связанного с полным закрытием тиристоров в группе, выходящей из работы.

Рис. 4.9. Схемы электроприводов с тиристорными преобразователями: а - трехфазный мостовой нереверсивный преобразователь; б - трехфазный мостовой реверсивный преобразователь

Электромеханические характеристики нереверсивного электропри­вода с мостовым выпрямителем аналогичны характеристикам, приве­денным на рис. 4.7, однако в случае применения мостового преобразо­вателя зона прерывистых токов уменьшается.

Электромеханические характеристики реверсивного электроприво­да с мостовым выпрямителем и раздельным управлением группами ти­ристоров приведены на рис. 4.10.

Системы тиристорный преобразователь-двигатель позволили:

• расширить диапазон регулирования скорости в замкнутых системах до D = 1:10000;

• обеспечить плавное регулирование скорости српл —»1;

• получить необходимую жесткость механических характери­стик —» оо ;

• обеспечить высокий КПД —» 0,95 .

Одним из основных недостатков электроприводов с тиристорными преобразователями является низкий коэффициент мощности. Можно приближенно считать, что

cos ф« cos а.

Таким образом, если электропривод будет продолжительное время работать с низкими скоростями, то он будет работать и с низким коэф­фициентом мощности.

Мощные тиристорные преобразователи вносят искажения в форму напряжения питающей сети.

Несмотря на отмеченные недостатки, системы ТП-Д получили наи­большее распространение в конце XX века среди автоматизированных электроприводов с большим диапазоном регулирования скорости. В на­стоящее время они преобладают в промышленных установках.