ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua
электропривод постоянного тока 25-50 Ампер

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Для питания якорных цепей электродвигателей и обмоток воз­буждения электрических машин наибольшее распространение нашли тиристорные преобразователи с мостовыми схемами выпрямления (рис. 1). Выбор этих схем обусловлен оптимальным соотношением между величинами обратного и прямого напряжения на вентилях и питающим напряжением. Кроме того, питающие трансформаторы мостовых схем имеют высокое использование и практически мало отличаются от обычных сетевых трансформаторов.

Упрощение и удешевление мостовых схем достигается включе­нием тиристоров только в одно плечо моста, в другое плечо вклю-

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 1. Мостовые схемы выпрямления.

А — однофазная симметричная схема; б, в — однофазные несим­метричные ехемы; г — трехфазная симметричная схема;- & — трехфазная несимметричная схема,

&


Чаются диоды. Такие схемы получили название несимметричных или полууправляемых (рис. <1,6, в, д). Преобразователь с несимметрич­ной мостовой схемой можно представить как последовательное со­единение управляемого и неуправляемого преобразователей с ну­левыми выпрямительными схемами (рис. 2). Неуправляемый преоб­разователь дает при этом напряжение, которое не зависит от угла

I--- 1

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

<Ot

Рис. 2. Несимметричные мостовые схемы. А — схемы; б — регулировочная характеристика; в — диаграммы напряжений на вентилях моста и индуктивной нагрузке в случае исчезновения отпираю­щих импульсов или сдвига их на угол, превышающий 180е.

Регулирования и равно половине напряжения холостого хода:

Udl — о.

Напряжение управляемого преобразователя, работающего как В выпрямительном, так и в инверторном режиме, вависит от угла

Регулирования:

Г * Vm

Ud2 = —§— cos

Суммарное выходное напряжение равно:

П U 4- UdQ пс Г! 1 +C0S a

Ud = —2------ '----- 2— — UDo------------- 2-----

Максимально допустимый угол регулирования тиристоров огра­ничен таким значением, которое по сравнению с углом 180° умень­шено на угол коммутации и угол восстановления запирающих свойств тиристоров для предотвращения опрокидывания инвертора.

Рассмотрим, что произойдет, если в процессе работы трехфазной несимметричной мостовой схемы на индуктивную нагрузку угол регулирования а будет увеличен свыше 180° либо исчезнут управ­ляющие импульсы [JI. 8]. Диаграммы напряжений этого режима представлены на рис. 2,в и соответствуют принципиальной схеме на рис. 1,д (при отсутствии разрядного вентиля Во). Предположим, что тиристоры были отперты, протекал ток нагрузки, и в момент U угол а стал больше 180°. Ток нагрузки протекал при этом через тиристор IT и диод 2В. Тиристоры ЗТ и не смогут отпираться, так как отпирающие импульсы на их управляющие электроды будут подаваться, когда анодные напряжения на них будут меньше, чем на отпертом тиристоре 1Т. В результате ток нагрузки будет проте­кать только через тиристор 1Т, который был отперт перед моментом изменения угла а. Из диаграммы выпрямленного напряжения на рис. 2,в видно, что в течение 240° нагрузка получает питание от сети переменного тока через тиристор 1Т и диоды и 2В. При этом в те­чение 120° ток нагрузки протекает через диод 6В, а в течение сле­дующих 120° — через диод 2В. Далее в течение 120° индуктивность нагрузки разряжается через тиристор и диод 4В, и мгновенное напряжение на выходе выпрямителя практически равно нулю.

На основании диаграммы рис. 2,в можно получить значение среднего выпрямленного напряжения:

Где Udo — выпрямленное напряжение при полностью отпертых ти­ристорах.

Таким образом, при увеличении угла а свыше 180° или при ис­чезновении отпирающих импульсов в несимметричной трехфазной мостовой схеме при индуктивной нагрузке выпрямленное напряже­ние равно половине от выпрямленного напряжения при полностью отпертых тиристорах. Соответственно среднее значение выпрямлен­ного тока, например, в тиристорных возбудителях, в рассматривае­мом режиме составит половину значения выпрямленного тока при полностью открытых тиристорах. Следует, однако, учесть, что это
будет среднее значение тока одного тиристора в то время, как в ре­жиме полного отпирания среднее значение тока одного тиристора составляет одну треть от выпрямленного тока. Таким образом, в этом режиме тиристор будет загружен по среднему току в 1,5 раза больше, чем в режиме полного отпирания. Если тиристоры в режиме полного отпирания выбраны на их номинальный ток, то в рассмат­риваемом режиме тиристор, через который протекает ток, может перегреться и выйти из строя. В связи с этим необходимо сделать вывод, что в системе фазового управления тиристорами в трехфазной несимметричной мостовой схеме угол а не должен превышать 180° и не должны исчезать отпирающие импульсы.

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 3. Нагрузочная способность несимметричных мостовых схем при

Нагрузке на противо-э. д. с. а — однофазная с последовательно включенными диодами с одной стороны

Моста; б — трехфазная с шунтирующим нулевым диодом. Параметры сглаживающего дросселя: 1 — L(J=0; 2 — Ld=0,005C/d/<o/dH; 3 — Irf~0.015 Ud/(OIdB; 4 - Id=0,024 Ud/(OIdH; 5 - Ld=0,05 Ј/d/a>/dH; 6 - Ld-

-0,11 Udt(OIdR; 7-Id=0,31 UdMdn. Граничная величина тока шунтирующей цепи однофазного моста и шунтирую­щего нулевого диода трехфазного моста: 8 — /в0=0; 9 — Ю — /в1)=- ~IdHl2; //-/B0-2/dH/3; /2-/B0=/dH; 13 - /в0=3 /dH/2.

Б)

Описанный режим можно во многих случаях исключить, если параллельно индуктивной нагрузке включить нулевой диод (рис. 1,д), образующий шунтирующую цепь. Тогда разряд индуктивности бу­дет происходить через этот диод, и при исчезновении управляющих импульсов или сдвиге их больше, чем на 180°, все три тиристора за­прутся. При несимметричной мостовой схеме мгновенное значение постоянного напряжения не может быть отрицательным. При глубо­ком регулировании в кривой выпрямленного напряжения появляются участки, когда напряжение равно примерно нулю, однако ток на­грузки не исчезает, так как из-за индуктивности нагрузки ток про­должает протекать в прежнем направлении через включенные тири­стор и диод. Если имеется нулевой диод, то при глубоком регулиро­вании ток коммутируется на него; причем величина этого тока растет с увеличением угла регулирования, в результате чего увеличивается перегрузочная способность всего преобразователя [JI. 9].

На рис. 3 представлены кривые перегрузочной способности одно­фазной (рис. 1,в) и трехфазной (рис. 1,д) несимметричных мостовых схем (последняя с шунтирующей цепью) при нагрузке на противо-
э. д. с. Кривые /—7 даны для разных параметров сглаживающего дросселя L&, кривые 813— для разной нагрузки /во шунтирующей цепи. Из двух вариантов включения тиристоров и диодов в однофаз­ной несимметричной мостовой схеме наиболее предпочтительным является вариант по рис. 1,в. В этом случае функции шунтирующей цепи выполняют два последовательно включенных диода силовой схемы.

Несимметричные мостовые схемы с нулевыми диодами имеют следующие достоинства по сравнению с симметричными мостовыми схемами:

А) в 2 раза меньше тиристоров;

Б) в 2 раза меньше каналов управления;

В) не опасно отключение автомата на входе моста, так как имеется контур разряда индуктивной составляющей нагрузки;

Г) увеличивается перегрузочная способность преобразователя при увеличении угла регулирования.

Недостатки этих схем заключаются в снижении частоты пуль­саций выпрямленного напряжения и тока и невозможности получения инверторного режима. Последнее обстоятельство не позволяет при­менять несимметричные мостовые схемы в тех случаях, когда тре­буется рекуперативное торможение двигателя или быстрое ослаб­ление поля двигателя.

Применение нулевых диодов в трехфазных симметричных мосто­вых схемах дает улучшение коммутации вентилей, так как при глу­боком регулировании разряд индуктивности нагрузки происходит, как отмечалось выше, через шунтирующую цепь.

Основные расчетные соотношения для мостовых схем даны в табл. 1, а для нулевых схем — в табл. 2. Нулевые схемы в тири - сторных преобразователях нашли весьма ограниченное применение. Трехфазная нулевая схема используется в возбудителях с напря­жением до 230 вив электроприводах небольшой мощности — с напряжением 115 и 230 в. Схема с уравнительным реактором при­меняется лишь на реконструируемых объектах при замене ртутных вентилей на тиристоры с целью сохранения трансформаторов.

Для мощных электроприводов весьма перспективными с точки зрения уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и тока являются преобразовательные установки с последовательным соеди­нением двух преобразователей, каждый из которых состоит из трех­фазной мостовой схемы с питанием от трехобмоточного трансформа­тора или от отдельных трансформаторов.

При этом возможно последовательное соединение неуправляе­мого трехфазного моста с трехфазным симметричным управляемым мостом (рис. 4,а); последовательное соединение двух несимметрич­ных мостов (рис. 4,6); последовательное соединение двух мостов с симметричными схемами. Мосты рассчитываются на половинное напряжение и на полный ток нагрузки, т. е. на половину полной мощности преобразовательной установки. Для управления преобра­зователями со схемами по рис. 4д, б применяется система фазового управления на шесть каналов. Управление'преобразовательной уста­новкой с последовательным соединением двух симметричных мосто­вых схем осуществляется с помощью двух систем фазового управ­ления, по шесть каналов каждая. Каждый мост управляется от сво­ей системы фазового управления. В преобразователе по схеме рис. 4,а диодный мост работает в выпрямительном режиме, а тири - сторный мост как в выпрямительном, так и в инверторном. За счет

Таблица 1

Коэффициент напряжения

Коэффициент тока

Трансформатор

Выпрямлен­ного К и

(Vi0=KvVJ

Обратного *о

Среднего тока вентиля Кв

Вторичного тока транс­форматора (линейный) /Са

(/*=**/,)

Коэффициенг

Типовой мощности Кх

Wli)

0,9

1,57

0,5

1,0

1,11

0,9

1,57

0,5

1,0

Ml

0,9

1,57

Fd —а 2 те

/ U « + а

2" Л

1,0

1,11

1,35

1,05

0,33

0,82

1,045

1,35

1,05

0,33

0,82

1,045

С мостовыми схемами

Таблица 2

Напряжения

Коэффициент напряжения

Коэффициент тока

Трансформатор

Индуктив­ная нагруз­ка (непре­рывный режим) j

Выпрямлен­ного Ку

Обратного Ко

Среднего тока вентиля К

<'. = Vd>

Вторичного тока тр-ра (линейный) /С2 (U=KJd)

Коэффициент типовой мощ­ности К

Ud0 COS а

0,9

3,14

0,5

0,71

1,34

Ud0 COS а

1,17

2,09

0,33

0,58

1,35

1,17

2,09

0,33

0,58

1,4b

Ud0 COS а

1,17

2,09

0,17

0,29

1,26

Вателях с нулевыми схемами

Этого выходное напряжение преобразователя можно регулировать от нуля до максимального. Диаграммы напряжений, поясняющие рабо­ту преобразователя со схемой по рис. 4д при равенстве питающих напряжений, представлены на рис. 4,в, г. Для этого случая выходное напряжение преобразователя определяется, так же как и для несим­метричной мостовой схемы, соотношением:

1 + cos а

2 ' W

Где Ud0J. — максимальное напряжение преобразователя.

Регулировочная характеристика преобразователя аналогична ха­рактеристике на рис. 2,6.

Обычно напряжение питания тиристорного моста в таких преоб­разователях на 15—20% превышает питающее напряжение диод­ного моста. В этом случае нулевое напряжение на выходе преобра­зователя получается при напряжении инвертора, меньшем, чем его максимально возможное напряжение. При этом оставшийся запас по углу превышает сумму углов коммутации и восстановления вен­тилями запирающих свойств при всех рабочих режимах, что необ­ходимо для исключения возможности опрокидывания инвертора. По­этому вторичные обмотки питающего трансформатора выполняются на разные напряжения, что не всегда удобно.

В схеме по рис. 4,а недопустимо исчезновение управляющих импульсов, так же как и в рассмотренной выше несимметричной мостовой схеме. Этот недостаток в ряде случаев можно исключить, если нагрузку преобразователя зашунтировать нулевым ' диодом [Л. 10].

В преобразователе с последовательным соединением двух несим­метричных мостов регулирование напряжения осуществляется одно­временным изменением напряжений обоих мостов. Если необходимо понижать напряжение преобразователя до нуля, то каждая мостовая схема шунтируется нулевым диодом.

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 4. Преобразователи с последовательным А — симметричного и диодного моста; б — двух несимметричных мостов; в —■

Моста; г — диаграммы напряжений на вентилях

Величина выходного напряжения преобразователя определяется по выражению (1), форма его соответствует рис. 4,г, регулировоч­ная характеристика аналогична характеристике предыдущей схемы.

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Преобразователь с последовательным соединением двух сим­метричных тиристорных мостов работает следующим образом. Если

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

В)

Соединением мостовых схем.

Диаграммы напряжений на вентилях и выходных зажимах симметричного и нагрузке преобразователя по схеме а.

Оба моста полностью отперты, то напряжение преобразователя мак­симально. При регулировании напряжения вначале изменяется угол регулирования at и снижается выпрямленное напряжение одного моста, а напряжение второго моста остается неизменным. Когда напряжение первого моста снижается до нуля, результирующее напряжение преобразователя снижается до половинного значения, а «при переводе первого моста в инверторный режим напряжение преобразователя уменьшается до нуля. Затем увеличивается угол регулирования <аг второго моста и напряжение преобразователя достигает максимального значения в инверторном режиме. Таким образом, напряжение преобразователя определяется соотношением

Сравнение относительных величин действующих значений пуль­саций выпрямленного напряжения сделано на рис. 5 для разных схем [Л. 11]. Эти кривые убедительно доказывают преимущество последовательного соединения мостов с точки зрения уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения (по сравнению с симметрич­ной мостовой схемой). Схема с последовательным соединением мо­стов особенно целесообразна для приводов с выпрямленным на­пряжением 660 в и выше, когда требуется последовательное соеди­нение вентилей. В этом случае при несимметричных мостах получается экономия в 12 раза по количеству требуемых тири­сторов и снимается проблема деления напряжения между включенными последовательно тиристорами.

Одним из достоинств рас­смотренных схем последова­тельного соединения мостов является значительное умень­шение потребления реактивной мощности и улучшение коэф­фициента мощности. Снижение потребления реактивной мощ­ности при последовательном соединении двух симметричных мостов связано с тем, что при регулировании напряжения один из мостов всегда работает с мини­мальным потреблением реактивной мощности, так как этот мост находится в выпрямительном режиме при угле <х, близком к нулю, или в инверторном режиме при угле а, близком к 180°. Потребляе­мая реактивная мощность всего преобразователя состоит в основ­ном из реактивной мощности второго моста, которая вдвое меньше, так как мощность каждого моста равна половине полной мощности преобразовательной установки.

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 5. Действующее значение пульсаций в кривой выпрямленно­Го напряжения. / — последовательное соединение двух мостов; 2 — трехфазная симметричная мостовая схема; 3 — трехфазная не­симметричная мостовая схема.

При неизменном токе в индуктивной нагрузке и регулировании выпрямленного напряжения преобразователя с симметричной мосто­вой схемой амплитуда и форма тока, потребляемого из сети, а сле­довательно, и полная мощность остаются неизменными. Угол сдвига ф1 между напряжением сети и первой гармоникой тока изменяется.

Это приводит к изменению соотношения между активной и реактив­ной мощностью и может быть представлено графически. Для оценки потребления реактивной мощности могут быть построены идеальные и реальные графики потребления этой мощности. Идеальные графики строятся при допущении, что угол коммутации и индуктивность цепи нагрузки Ld оо. Тогда первая гармоника тока будет сдвинута относительно напряжения на угол регулирования а, т. е.

Cos f j = cos а,

(3)

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Где Ud0Id — полная мощность; Р — активная мощность; Q — реактив­ная мощность.

НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Рис. 6. Кривые потребления реактив­ной мощности.

А — принцип построения диаграммы; б — теоретические кривые: 1 — симметричная мостовая схема; 2 — последовательное со­единение симметричных мостов; в —реаль­ные кривые: 3 — симметричная мостовая схема; 4 — симметричная мостовая схема с нулевым диодом; 5 — несимметричные мостовые схемы и последовательное соеди - 0 0,5 7 нение несимметричных мостов.

В)

Соотношения (2) и (3) представляют собой параметрическое задание уравнения окружности. На диаграмме потребления реактив­ной мощности по оси абсцисс откладывается отношение

V*

- щ-» а по оси ординат Q/Ud0Id (рис. 6, а).

По идеальным диаграммам рис. 6,а и б можно определить соот­ношение активной и реактивной мощностей, потребляемых преобра­зователем с симметричной трехфазной мостовой схемой, а также

2-1333 17

Преобразователем с последовательным соединением двух симметрич­ных трехфазных мостовых схем в выпрямительном и инверторном режимах работы.

На рис. 6,в даны реальные диаграммы, построенные с учетом угла коммутации (Л. 12], на которых сравнивается потребление реактивной мощности преобразователями с различными схемами выпрямления.

ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Схема подключения электроприводов ЭТУ…

Схема подключения элктроприводов серии ЭТУ: Изготавливаем электропривода тиристорные под заказ, есть в наличии электропривода: ЭТУ-2-2 3747Д ЭПУ-2-2 302М и другие Контакты для заказов: msd@msd.com.ua или по тел. +38 050 4571330 …

Система автоматического регулирования

Преобразователь на тиристорах с транзисторной системой фазового управления имеет большой коэффициент усиления по напряжению. Поэтому, согласно требованиям статической точности, в САР с тиристорным преобра­зователем достаточно иметь в контуре регулирования дополнитель­ный …

Электропривод постоянного тока

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua На обороте тит. л. авт.: Я. Ю. Солодухо, Р. Э. Беляв­ский, С. Н. Плеханов …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.