Тиристорные электроприводы постоянного тока

Исследование с помощью ЭВМ

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

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

При известных параметрах двигателя, преобразователя и се­ти с помощью цифровой ЭВМ могут быть рассчитаны требуемые характеристики любого электропривода. Представленные на рис. 2.8 блок-схемы программы иллюстрируют процесс решения на ЭВМ и не требуют подробного разъяснения. В следующих пара­графах представлены результаты исследования электропривода с фазовым управлением скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения с номинальными данными t/HOM = 110B, «ном =1800 об/мин, JPHom— 1,85 кВт.

Механические характеристики. Семейства механических ха­рактеристик электропривода при различных углах управлений представлены на рис. 2.9 и 2.10 для полу-и полностью управляемо­го преобразователей соответственно. В обоих случаях мягкие уча­стки характеристик в зоне малых моментов обусловливаются режимом прерывистых токов, причем. при полностью управляемом преобразователе этот режим имеет место почти во всей области регулирования. Отрицательные значения угловых скоростей на рис. 2.10 соответствуют инверторному режиму работы преобразо­вателя. Среднее значение его выходного напряжения может из­менять знак. При изменении знака напряжения на якоре машины в результате реверса скорости или потока возбуждения она на­чинает работать в генераторном режиме и отдавать энергию в питающую сеть.

Влияние индуктивности якоря Ья. Введение дополнительной индуктивности в якорную цепь двигателя вносит существенные изменения в характеристики системы преобразователь—двигатель. Рисунки 2.11 и 2.12 иллюстрируют сужение в этом случае зоны прерывистых токов. В случае применения реактора с большой ин­дуктивностью электропривод имеет жесткие механические харак­теристики в широкой области изменения момента, что существен­но расширяет диапазон регулирования.

Индуктивность якорной цепи оказывает положительное влия­ние также на другие технические и энергетические показатели привода, что иллюстрируется рис. 2.13—2.16 для полууправляемо­го преобразователя. Данные результаты получены для регулиро­вания с постоянным моментом, равным 10 Н-м для рассматривае­мого двигателя. Блок-схема программы для соответствующих рас­четов приведена на рис. 2.8, в. Анализ показывает, что дополни­тельная индуктивность в якорной цепи благоприятна для режима работы как двигателя, так и питающей сети. При полностью уп­равляемом преобразователе индуктивность также оказывает поло-

Начала 1

Считывание и запись входных данных, Параметров и ограничении

Т

Начальное значение <х=0

Ш

Стоп T а)

2* 35

Жительное влияние на рассмотренные характеристики, за исклю­чением коэффициента гармоник.

Рисунок 2.17 иллюстрирует влияние индуктивности якорной цепи на коэффициент гармоник в полностью управляемом преоб­разователе. Этот коэффициент монотонно падает с уменьшением

Постоянной времени до некоторого значения, а затем начинает расти. При определенном значении индуктивности Ья пульсирую­щий ток двигателя определяет практически синусоидальную фор­му потребляемого из сети тока, хотя такой характер якорного тока и неблагоприятен для двигателя. Однофазный диодный вы­Прямитель с активной нагрузкой дает максимальные пульсации

Тока (выходное напряжение выпрямителя представляет собой вы­прямленную синусоиду), однако (потребляемый из - сети ток сину­соидален. При работе на противо-ЭДС двигателя постоянного

Рис 2.10. Механические характеристики двигателя постоянного тока независи­мого возбуждения (2 кВт, 110 В, 1800 об/мин) с однофазным полностью управ­ляемым преобразователем

„ лп^яипчной индуктивностью В якор-

РИС 2.12. механические ^ГГлюетр^руют'в—е ин^ктивноети при пол - а ^^^ и угле управлен 39

I--- 1--- 1--- 1--- [

Рис. 2.15. Регулирование с постоян­ным моментом 10 Н-м при полу­управляемом преобразователе. За­висимость коэффициента мощности от скорости при различных тя

"1----- 1----- 1----- 1----- 1----- 1—~T~

Тока содержание гармоник растет при малых значениях Ья (рис. 2.17) за счет того, что ток якоря становится прерывистым (см. рис. 2.6).

Из рис. 2.13 следует, что отношение максимального значения тока двигателя к его среднему значению достигает максимума при относительной скорости около 0,4, или 63 % номинальной скоро­сти. При отсутствии добавочной индуктивности в цепи якоря (по­стоянная времени цепи тя=Ю мс) максимальное значение тока вдвое превышает его среднее значение. Условия коммутации при этом существенно ухудшаются. С введением дополнительной ин­дуктивности максимальные значения тока уменьшаются.

В соответствии с рис. 2.14 при отсутствии дополнительной индуктивности отношение среднеквадратичного тока к среднему составляет 1,25, что соответствует 1,252= 1,56-кратному увеличе­нию тепловой мощности. Это обстоятельство в ряде случаев тре­бует применения специальных методов проектирования двигате­лей [4] для электроприводов с фазовым управлением.

Рисунок 2.15 иллюстрирует падение коэффициента мощности с увеличением глубины регулирования скорости. Это является серьезным недостатком приводов с фазовым управлением, кото­рый не может быть устранен введением добавочной индуктивности В цепь якоря.

Рис. 2.21. Зависимость отношения максимального значения тока якоря к его среднему значению от скоро­сти для полу - и полностью управ­ляемых преобразователей и двигате­ля с Тя —10 мс

Сопоставление полу - и полностью управляемых преобразовате­лей. От выбора типа преобразователя зависят характеристики электропривода с двигателем постоянного тока независимого воз­Буждения, что иллюстрируется рис. 2.18—2.22.

Коэффициент мощности и cos ср ухудшаются при регулирова­нии скорости вниз от основной для обоих типов преобразователей, как для полу-, так и для полностью управляемого. Полууправляе­мые преобразователи с этой точки зрения имеют преимущество перед полностью управляемыми и применяются, когда не требу­ется обеспечивать рекуперацию энергии.

Рисунок 2.20 иллюстрирует большее содержание гармоничес­ких составляющих в потребляемом из сети токе в зоне низких скоростей при использовании полууправляемого преобразователя.. В таких приводах коэффициент гармоник резко возрастает при регулировании скорости вниз, в то время как в приводах с пол­ностью управляемым преобразователем он остается примерно на одном уровне. Это обстоятельство объясняется тем фактом, что в полностью управляемом преобразователе форма тока сети прак­тически не изменяется (длительность протекания эуого тока сос­тавляет у=180°), а в полууправляемом она зависит от угла уп­равления (у = зт—а).

Из рис. 2.21 следует, что максимальное значение тока якоря в приводах с полууправляемыми преобразователями меньше, чем с полностью управляемыми, что обусловливается сглаживающим влиянием цепи обратного диода. По этой причине условия комму­тации в таких приводах благоприятнее, и этот эффект особенно значителен в зоне малых токов и моментов. Полууправляемые преобразователи обеспечивают, кроме того, относительно мень­ший уровень среднеквадратичных токов (рис. 2.22) и поэтому более благоприятны в плане использования двигателя по теплоте. При номинальном моменте, составляющем 10 Н-м для рассмат­риваемого двигателя, и относительной скорости 0,1, составляю­щей 15 % номинальной, использование полностью управляемого преобразователя вместо полууправляемого приводит к увеличе­нию выделения теплоты в двигателе в (1,32/1,1)2= 1,44 раза.

Использование для анализа конкретного двигателя мощностью 2,5 кВт не влияет существенно на общность представленных в на­стоящем разделе результатов. Они могут служить для читателя надежной оценкой основных свойств однофазных электроприво­дов постоянного тока с фазовым управлением.