Электропривод принцип работы схема

Электропривод принцип работы схема
Электропривод принцип работы схема
Электропривод принцип работы схема
Электропривод принцип работы схема
Электропривод принцип работы схема

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

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

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

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

Управление двигателями постоянного тока в электроприводах подач стан­ков, с ЧПУ осуществляется в настоящее время с помощью тиристорных преоб­разователей (в широтно-импульсных преобразователях небольшой мощности в качестве силовых элементов могут применяться мощные транзисторы). Тиристор - ный преобразователь ТП, работающий на нагрузку в виде ДПТ, состоит из двух основных частей (рис. 2.1): силовой схемы и системы импульсно-фазового уп­равления. Основное назначение силовой схемы — преобразование 3-фазного пе­ременного напряжения сетн в постоянное напряжение £/тп для питания якорной цепи ДПТ, величина которого зависит от величины управляющего напряжения UУрр, подаваемого на вход ТП. В отличие от обычного управляемого выпрями­теля силовая схема ТП в определенных режимах работы ДПТ осуществляет об­ратное преобразование напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока (так называемый инверторный режим). Для регулирования величины вы­прямленного напряжения изменяют длительность проводящего состояния тнрн- стора путем изменения фазового угла открывания тиристора а относительно на­чала положительной полуволны анодного напряжения. Эту задачу решает си­стема импульсно-фазового управления СИФУд осуществляя преобразование не­прерывного входного сигнала управления £/уПр в фазовый сдвиг отпирающего импульса а^что иллюстрируется рис. 2.2. Здесь для фазы А показано пилообраз­ное опорное напряжение с линейно-нарастающим рабочим участком а—d. Значение начального угла управления аНач. отсчитываемогб от момента естественного отпирания тиристора, устанавливается напряжением смещения UCK. При увеличении действующего встречно смещению входного уп­равляющего напряжения £/упр угол управления а уменьшается. Зависимость уг­ла а от t/ynp может быть определена из следующих соображений. Пусть измене-

Нию сOt= — (о — круговая частота напряжения питания) соответствует изме­нение напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения, равное Uru тогда на основании соотношения, которое непосредственно следует из рассмот­рения рис. 2.2,

ABC


ГТп


Силобая

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис. 2.1. Блок-схема тиристорного преобразователя

I Система Uynp импдльсно-

Фазового управления

Ft п

Анач — а я/2

Иупр ип

Можно - записать выражение, связывающее угол управления с сигналом на входе

СИФУ:

Я ^упр

-нач - 2 • ц

Практически в СИФУ в качестве опорного напряжения может использовать­ся не только пилообразное напряжение, но и синусоидальное, косинусоидальное, сформированное из отрезков синусоид напряжений нескольких фаз питающей сети и т. д. Опорное напряжение должно быть синхронизировано с соответствую­щей фазой питающей сети. 1

(2.1)

(2.2)

Структурная схема СИФУ для управления тиристором фазы А1 показана на рис. 2.3. Она состоит из фазосдвигающего устройства ФСУ и усилителя-форми­рователя импульсов УФИ. ФСУ состоит из блока опорного напряжения БОН, уз­ла суммирования опорного напряжения Uon с входным управляющим напряже­нием f/yirp и нуль-органа НО. Формирование опорного напряжения в БОН осу­ществляется из напряжения а, жестко привязанного по фазе к напряжению пи­тающей сети А1. Напряжение с выхода узла суммирования подается на вход НО, Который формирует импульс в момент сравнения напряжений U0N И UУпр или в момент прохождения через нуль суммарного напряжения. Далее этот импульс после усиления и формирования подается на управляющий электрод тиристора дЛя его открывания. Управляющие импульсы должны иметь достаточную мощ­ность и высокую крутизну, необходимую для четкого открывания тиристоров. Ток в импульсе должен превышать ток управления спрямления тиристора, а дли­тельность импульса должна превышать время нарастания силового тока тири­стора до величины тока "удержания.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Наибольшее применение нашел так называемый вертикальный принцип по­строения СИФУ, при котором в результате суммирования Uon и £/уПр получает­ся напряжение UВх. но, повторяющее по форме напряжение UaП, но Смещенное по вертикали в ту или иную сторону в зависимости от величины, и знака напря­жения £/уцр (рис. 2.4).

Ниже рассматриваются особенности и принципы работы силовых схем ти - ристорных преобразователей (для краткости далее просто тиристорных преоб­разователей). Тиристорные преобразователи выполняются однофазными и много­фазными. Прн небольшой мощности нагрузки и невысоких требованиях к каче-

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис. 2.3. Структурная схема СИФУ

Рис. 2.4. Принцип вертикального управления

Ству управления применяются более простые однофазные 777. В приводах подач станков в основном применяются многофазные ТП, что связано с существенным уменьшением пульсаций выпрямленного напряжения, более высоким быстродей­ствием и "т. д. Все многофазные силовые схемы ТП делятся на нулевые и мо­стовые.

В нулевых схемах (рис. 2.5, а) нагрузка, например якорная цепь электро­двигателя, подключается к нулевой точке вторичной обмотки трансформатора и к общей точке, в которой объединяются тиристоры, подключенные к вторичным обмоткам трансформатора. Если тиристоры объединены своими катодами, такое включение называют катодной группой тиристоров, если же анодами — анодной группой тиристоров. Для сглаживания "пульсаций выпрямленного тока последо­вательно с нагрузкой включается реактор, представляющий собой дроссель с большой индуктивностью L. Мостовая схема (рис. 2.5, б) получается путем по­следовательного соединения двух нулевых схем: анодной и катодной. При этом - используются оба полупериода переменного напряжения, однако число тири­сторов в такой схеме в 2 раза больше, чем в нулевой. Мостовые схемы обеспе­чивают более высокое выпрямленное напряжение, меньшую величину и большую частоту пульсаций, лучшее использование силового трансформатора. Приведенные схемы относятся к нереверсивным ТП.

На примере более простой нулевой схемы ТП (рис. 2.5) рассмотрим неко­торые особенности и принцип работы ТП. Более подробные сведения по теории работы управляемых вентильных преобразователей и необходимые соотношения можно найти в работах [5—§]. Первоначально положим, что вместо тиристо­ров включены обычные диоды VI—V3, аноды которых находятся под потенциа­лами выводов соответствующих вторичных обмоток относительно нулевого выво­да (напряжения ел, ев, ес). Эти напряжения сдвинуты относительно друг друга на угол 2 лjm (где m — число фаз)! как показано на рис. 2.6. В промежуток вре­мени U—U ток проходит только через диод VI, поскольку напряжение ел, при­ложенное к катодам диодов V2 и V3, больше напряжений ев и ее, приложенных к их анодам, и, следовательно, запирает их. В момент H напряжение ев сравни-

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

А — нулевая; 6 — мостовая

Вается с ее и далее превышает последнее. Следовательно, с этого момента начи­нает проводить ток диод V2, а напряжение ев, приложенное к катодам диодов VI и V3, запирает их. Процесс перехода тока с одного диода на другой под дей-. ствием ЭДС вторичной обмотки трансформатора называется естественной комму­тацией. Соответственно период ti—12 называется периодом естественной комму­тации. Естественная коммутация свойственна неуправляемым выпрямителям. При этом среднее значение выпрямленного напряжения равно

Г— т я » •

Ud0=V 2 Е2—sin — , (2.3)

П т

Где Яг — действующее значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора. Реаль­но процесс коммутации вентилей протекает не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени. Это связано с действием индуктивности рассеяния вторич­ных обмоток трансформатора, которая поддерживает ток в вентиле, выходящем из работы, и уменьшает ток в вентиле, входящем в работу. По этой причине су­ществует период, когда ток проходит через два вентиля. Фазовый угол у, соот­ветствующий этому периоду, называется углом коммутации (рис. 2.6). В комму­тационный период потенциал общей точки катодов, который должен был иметь значение ев, равен полусумме ЭДС двух фаз '/2 (eA+eB). В конце процесса ком­мутации, когда вентиль VI закрывается, этот потенциал скачком возрастает до величины, определяемой ЭДС фазы В. В результате среднее значение выпрям­ленного напряжения уменьшается на величину

Iff/ IS// I I

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

£

4x1 ^ ix! ^ Ixl И ixl <-a

Рис. 2.6. Коммутация токов в неуправляемом вы­прямителе

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

(2.4)

Где Х2т — индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки трансформа­тора; In — ток нагрузки. В контуре коммутации, состоящем из вторичных обмо­ток трансформатора (фазы А1 и BJ) и вентилей VI, V2, действует разность ЭДС ев—еА, показанная штриховой линией на рис. 2.6. Заштрихованные площадки отражают эффект уменьшения выпрямленного напряжения, связанный с процес­сом коммутации.

(2.5)

В управляемых выпрямителях вместо диодов применяют тиристоры, на уп­равляющий электрод которых подается управляющий импульс, смещенный отно­сительно точки естественного открывания на некоторый фазовый угол а, назы­ваемый углом запаздывания зажигания, так как он. характеризует запаздывание открывания тиристора по сравнению с моментом естественного зажигания (рис. 2.7). При этом соответственно смещается во времени момент вступления в работу очередного тиристора и затягивается работа предыдущего. Наблюдается также процесс коммутации. Среднее значение выпрямленного напряжения UB будет пропорционально cos а.

UB=Udo cos a.

Эффект управления 777 иллюстрируется рис. 2.8, на котором показаны графи­ки выходного напряжения при изменении угла управления а от 0 до 90°. Здесь же показан минимальный угол атш, при котором ТП теряет управление, так как ЭДС двигателя £дв в зоне amin больше мгновенного значения напряжения фазы, и напряжение на тиристоре становится отрицательным. Кривая мгновенных зна-

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис. 2.7.' Коммутация токов в управляемом выпря­мителе

Чений выпрямленного напряжения выделена жирной линией. - Для наглядности на одном графике показано изменение угла а от 0 до 90°, тогда как реально при каждом значении а может проходить любое количество периодов напряжения фаз питающей сети. Можно видеть, что прохождение тока будет и прн отрица­тельном значении фазного напряжения. Это объясняется наличием индуктивности в цепи нагрузки. Также следует отметить, что при работе ТП напряжение на его зажимах будет меньше, чем среднее значение выходного напряжения выпрями­теля. Это связано с падением напряжения на тиристорах, на активном сопро­тивлении силовой цепи, а также с процессом коммутации тиристоров. Последнее, имеет наибольшее значение и обычно превышает два предыдущих. Падение на­пряжения на тиристорах можно принять примерно постоянным Д£/т = 0,5—1,0 В. Падение напряжения на активном сопротивлении силовой цепи пропорционально току нагрузки AUR—IBRR4.

То1да на зажимах ТП среднее выпрямленное напряжение равно

UB = Ui0 cos А—AUk-—&UR—hUT. (2.6)

Или

UB = Ud0Cos А-Ц X2t^m + /Ц - AUT. (2.7)

Последнее выражение представляет собой внешнюю характеристику ТП (рис. 2.9), из которой следует, что с увеличением угла а напряжение на зажимах ТП уменьшается, а при постоянном значении а уменьшение этого напряжения происходит с увеличением тока - нагрузки. Наклон внешней характеристики от­ражает внутреннее сопротивление ТП, которое определяется отношением

CO t

(С I i-A I

Ic

TUZZmiL


Рис. 2.8. Выходное напряжение ТП при различных углах управления

А £/.

Rh

А/,

Нагр

(2.8)


Можно видеть, что в области больших токов нагрузки Rim относительно мало, однако с уменьшением тока нагрузки наклон характеристик увеличивается, что говорит об увеличении внутреннего сопротивления ТП. Последнее связано с тем, что ТП переходит из режима «непрерывного тока» нагрузки в режим «пре­рывистых токЪв». Физическая картина появления прерывистых токов поясняется рис. 2.10. При уменьшении тока нагрузки уменьшается количество энергии, за-

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пасаемой в индуктивности силовой цепи, так как последняя в реальных условиях имеет конечное значение, и наступает момент, когда накоплен­ной энергии оказывается недостаточ­но, чтобы поддерживать ток при от­рицательных напряжениях на аноде тиристоров, вследствие чего ток в цепи якоря уменьшается до нуля, т. е. становится прерывистым. Умень­шение энергии, запасаемой в индук­тивности силовой цепн, при уменьше­нии тока нагрузки отражается на рис. 2.10 уменьшением заштрихован­ной площадки S2, соответствующей /fyg проводящему состоянию вентиля при отрицательном напряжении на его аноде. В промежутках ti—при от­сутствии тока в цепи нагрузки напря­жение на зажимах ТП равно ЭДС двигателя £дв.

Рис. 2.10. Кривые выпрямленного напря­жения:

T,t2

Существует определенная связь между углом регулирования а н гра­ничным током нагрузки /гр, разделя­ющим указанные два режима работы ТП. По мере уменьшения напряже­ния холостого хода t/xx величина граничного тока увеличивается, и ре­жим прерывистых токов будет наб­людаться при больших значениях то­ка нагрузки. В общем виде эта связь определяется формулой

Где Хв — индуктивное сопротивление нагрузки.

Этому выражению на рис. 2.9 соответствует штриховая линия, ограничива­ющая режим прерывистых токов и представляющая собой дугу эллипса.

Выше был рассмотрен выпрямительный режим работы ТП. Однако исполь­зование только такого режима работы существенно ограничивает возможности управления двигателем постоянного тока. Обратимся к рис. 2.2, 2.5, 2.8 и выра­жению (2.5). При значении угла регулирования а=90° среднее значение выпрям­ленного напряжения ТП t/B = 0 и двигатель находится в покое. Для пуска дви­гателя и его разгона необходимо уменьшать угол а, при этом увеличивается £/в и двигатель разгоняется. (Одновременно возрастает и ЭДС двигателя £дв. В ус-

Тановившемся режиме работы электродвигателя, если пренебречь падениями напряжения в силовой цепи, напряжение ТП будет уравновешиваться ЭДС дви­гателя. Предположим, что требуется уменьшить частоту вращения двигателя. С этой целью должен быть увеличен угол регулирования а, что вызывает соот­ветствующее уменьшение напряжения ТП. Поскольку ЭДС двигателя мгновен­но измениться не может, она оказывается больше напряжения ТП, при этом ти­ристоры запираются и электродвигатель оказывается как бы отключенным от ТП. Начинается свободное торможение двигателя, определяемое только момен­том сопротивления нагрузки. В процессе торможения двигателя наступит мо­мент времени, когда в результате уменьшения £дв она снова сравняется с Us. При этом установится новое значение частоты вращения двигателя. Такой, про­цесс торможения оказывается, как правило, недопустимо длительным. С целью его сокращения применяют динамическое торможение ДПТ, при котором якорь двигателя подключается с помощью силовых ключей (в качестве которых также могут использоваться тиристоры) к резистору динамического торможения. Од­нако при этом наиболее интенсивное торможение наблюдается только в началь­ный момент. Далее, по мере уменьшения тока якорной цепи двигателя, тормо­зящий момент также уменьшается, что затягивает процесс торможения.

Наиболее рациональным с точки зрения сокращения времени торможения и экономичности является так называемый режим рекуперативного торможения, при котором часть энергии возвращается в сеть, а электродвигатель в процессе такого торможения работает в качестве генератора. Таким образом, необходимо реализовать обратное преобразование энергии из цепи постоянного тока в питаю­щую сеть переменного тока. Такой процесс называется инвертированием, а уст­ройство, . с помощью которого осуществляется этот процесс,— инвертором.

Рассмотрим, при каких условиях ТП может работать в режиме инвертора. Прежде всего необходимо, чтобы £дв стала больше £/в, именно с этого условия начинается процесс торможения. Однако, как мы видели выше при рассмотре­нии этого процесса на примере схемы ТП (рис. 2.5, а), в этом случае происходит запирание тиристоров и отключение двигателя от ТП. Для осуществления ин­вертирования энергии необходимо, чтобы проходил ток по силовой цепи, что непосредственно не может быть реализовано вследствие односторонней прово­димости тиристоров.

Для того чтобы появилась возможность создать ток через вентиль в процессе торможения, необходимо изменить полярность подключения якоря электродвига­теля к тиристорам, что можно сделать, например, с помощью контактной схемы. В этом случае ЭДС двигателя и напряжение ТП совпадают по направлению и ток силовой цепи будет проходить через вентиль, т. е. в том же направлении, как и в двигательном режиме. Двигатель оказывается в режиме противовключе - иия и начнет тормозиться, отдавая энергию в силовую цепь. Однако рекуперации энергии в сеть переменного тока происходить не будет. Это объясняется тем, что фазовые соотношения между током вторичной обмотки трансформатора, током вентилей и ЭДС вторичной обмотки остались те же, что и в двигательном режи­ме. Таким образом, для получения режима рекуперации необходимо изменить' фазу тока или напряжения во вторичной обмотке трансформатора на противо­
положную. Первое не представ­ляется возможным из-за одно­сторонней проводимости тири­сторов, поэтому необходимо из­менить фазу напряжения вто­ричной обмотки. Следует нметь в внду, что здесь речь идет не об изменении фазы питающего напряжения вообще, а об ее изменении только в период про­хождения тока через обмотку трансформатора и тиристор в процессе торможения электро­режима инвертирования необхо-

I

— изменить полярность ЭДС двигателя на противоположную;

— обеспечить подачу открывающих импульсов на тиристоры таким образом, чтобы ток большую часть времени протекал бы при отрицательной полуволне - питающего напряжения (а>90°).

При выполнении этих условий'двигатель работает в режиме рекуперативного торможения генератором, вентиль и трансформатор — в инверторном режиме пе­редачи энергии в сеть.

На рис. 2.11 в упрощенном виде'показана работа ТП в выпрямительном (а) И инверторном (б) режимах. Здесь регулировочные свойства преобразователя учи­тываются йсточником регулируемого напряжения Udo cos а, а эффект односто­ронней проводимости — включением днода VI. В выпрямительном режиме по­лярность [/в положительная, поскольку открывание тнрнсторов происходит при

Тс

Положительных полупериодах анодного напряжения рис. 2.8) н направ­

Ление тока совпадает с направлением напряжения Uв, но противоположно на­правлению ЭДС двигателя Едв-

В инверторном режиме (рнс. 2.11, б), наоборот, направление тока совпадает с направлением Едв, полярности напряжения ТП и ЭДС двигателя противопо­ложны по сравнению с выпрямительным режимом.

Протекание тока прн отрицательных значениях питающего напряжения обес­печивается заданием угла регулирования а большим, чем 90 эл. градусов

А > — I, Кривые напряжений силовой схемы в инверторном режиме показаны

На рнс. 2.12. Отметим еще раз, что несмотря на то, что импульсы для открыва­ния тнрнсторов могут подаваться при отрицательных полупериодах анодного напряжения, его включение и прохождение тока через тиристор обеспечивается за счет положительного результирующего напряжения, приложенного между анодом и катодом тиристора, поскольку в "этом режиме, как было отмечено вы­ше, должно выполняться условие | Едв | > | С/в [ •

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рнс. 2.11. Схемы замещения нереверсивного ТП:

А — выпрямительный режим; б — инверторный ре­жим

Двигателя. Таким образом, для осуществления днмо выполнить два условия:

Угол регулирования а в инверторном режиме больше 90°. Для удобства ана-

Лиза его обычно заменяют углом, опережения зажигания р, который связан с уг­лом а соотношением

Р=180°—а (2.10)

И тоже не будет превышать.90°. Название «угол опережения зажигания» связа­но с тем, что в ннверторном режиме этот угол показывает, насколько момент подачи открывающего тиристор импульса предшествует (опережает) момент ес­тественного зажигания тиристора в этом режиме (рис. 2.12, например, р=60°). Внешняя характеристика инвертора будет определяться выражением

Uu=UdQ cos р + /н ( Х2Т2™ + Дяц) (2-11)

Необходимо отметить еще одну особенность осуществления режима инвер­тирования. Она. связана с необходимостью ограничения минимального значения угла р. Для обеспечения нормальной работы тиристоров в ннверторном режиме минимальное значение угла опережения зажигания Р должно быть ограничено таким образом, чтобы за время fj—(рис. 2.12) закончились процессы комму­тации н вентиль, выходящий из работы (ее), восстановил свои управляющие свойства, т. е. полностью заперся. Отсюда

Pmm^Y+S+'l'. (2.12)

Где у — угол коммутации (время спадания тока в вентиле);

Б — угол восстановления управляющих свойств;

Ч>—угол запаса, связанный с несимметрией подачи управляющих импульсов по фазам.

Если же это условие не будет выполнено, то при коммутации тока с фазы ее на фазу ед к моменту времени I2 ток через, тиристор фазы ес не успеет стать меньше тока удержания, и так как в этот момент тиристор фазы ее снова'будет находиться под более положительным потенциалом, чем тиристор с ЭДС ел, он откроется вновь, выключив тиристор фазы еА (этому случаю сответствует жир-

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

А — перекрестная; б нулевая; в — мостовая

Ная линия —ЭДС ее и пунктирная еА на рис. 2.12. В результате полярность ЭДС двигателя и напряжения 777 совпадут, т. е. наступит короткое замыкание или, как гово­рят, опрокидывание инвертора.

Для того чтобы иметь возможность осу­ществить рекуперативное торможение элект­родвигателя с использованием режима ин­вертирования и не производить переключе­ний в силовой цепи, применяют схемы с дву­мя комплектами тиристоров. Достоинством таких схем является возможность реверси­рования двигателя. Поэтому такие двух­комплектные тиристорные преобразователи называются реверсивными.

Наиболее распространенные силовые схемы реверсивных тнристорных преобразо­вателей с двумя комплектами тиристоров представлены на рнс. 2.13: перекрестная (а); нулевая (б) и мостовая (в). Эти схемы лег­ко получаются объединением схем двух не­реверсивных ТП. При этом в зависимости от направления вращения электродвигателя один комплект ТП работает в выпрямитель­ном режиме, а другой — в инверторном. Эк­вивалентная схема (рис. 2.14), отражающая работу двухкомплектного реверсивного ТП, Получается путем объединения эквивалент­ных схем на рис. 2.11, соответствующих вы­прямительному и инверторному режимам ра­боты ТП. На рнс. 2.14, а первый комплект тиристоров работает в качестве выпрямите­ля (1В), а второй — инвертора (2И), что обеспечивает вращение двигателя по часовой

Стрелке (для примера). На рис. 2.14, б, наоборот, первый комплект работает ин­вертором (1И), а второй — выпрямителем (2В), чему соответствует вращение двигателя в противоположном направлении — против часовой стрелки.

Для равновесного состояния схе-мы можно записать

Eat = Ue—AU; (2.13)

■ Гдв^С/н+ЛС/, (2.13) где ДU — падение напряжения на тиристорах, откуда

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис.

2.14. Схемы замещения веренвного ТП:

Выпрямительный режнм; б — верторный режим

Ре-

U=US—2AU, (2.14)

Или Udo cos P=C/d0 cos а—2AU. (2.15)

2 Заказ 4S46

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

30 60j2ff /5 180' ос,

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рис. 2.15. Диаграмма напряжений реверсив­ного 777 при согласованном управлении

Инвертор 1

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Инвертор

Ud Udfi Выпрямитель

-Id, Id,»

Выпрямитель 1

Рис. 2.16. Статические характеристики реверсивного ТП: А — регулировочная; б — внешняя

Это уравнение позволяет устано­вить связь между углами а и р. На основании (2.15) можно записать

2Д U

И do' '

(2.16)

COS В = COS а ■

Или, при пренебрежении членом

2А U ■ . —— вследствие его малой ве-

Udo Личины,

А=Р, (2.17)

Или, с учетом соотношения (2.10),

А„ + аи=180°. (2.18)

Управление двухкомплектным ти - ристорным преобразователем по та­кому закону называется согласо­ванным. В качестве примера на рис. 2.15 приведены графики на­пряжений для перекрестной схемы реверсивного ТП (см. рис. 2.13", а) При согласованном управлении. Особенностью такой силовой схемы является то, что анодные напря­жения обоих комплектов тиристо­ров находятся в фазе. В отличие от этой схемы, для встречно-парал­лельных схем, к которым относятся нулевые (см. рис. 2.13, б) и мосто­вые (см. рис. 2.13, в), анодные на­пряжения комплектов тиристоров находятся в противофазе.

При согласовании регулиро­вочных характеристик вентильных групп в 90° (из условия 2.18) ре­зультирующая регулировочная ха­рактеристика имеет вид, показан­ный на рис. 2.16, а сплошной лини­ей. При согласованном (по усло­вию 2.18) совместном управлении комплектами тиристоров. (когда отпирающие импульсы подаются на обе группы тиристоров, одна из которых работает в выпрямитель-

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Ном, а другая в ннверторном режимах) возникает так называемый урав­нительный ток, который замыкается внутри выпрямительной и инверторной групп вентилей, минуя цепь нагрузки, и может быть непрерывным или гранично-ие - прерывным.^ В этом случае даже при отсутствии тока нагрузки устраняется зона прерывистых токов и внешние характеристики становятся линейными. Если пре­небречь падением напряжения в вентилях, то внешние характеристики будут прямыми линиями, проходящими без излома из режима выпрямления в режим инвертирования (рис. 2.16, б). Прохождение уравнительного тока, минуя цепь нагрузки, показано на эквивалентных схемах двухкомплектных ТП (см. рис. 2.14).

2

При совместном согласованном управлении, даже если допустить, что сред­ние выпрямленные напряжения выпрямителя и инвертора одинаковы, мгновенные напряжения не равны и для ограничения уравнительного тока на требуемом уровне необходимо в контур между выпрямителем и инвертором включить то - коограничивающие реакторы (индуктивности L1—L4 на рис. 2.13). Индуктивность реакторов выбирается такой, чтобы уравнительный ток не превышал 10% номи­нального тока нагрузки.

35

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В качестве примера, наглядно иллюстрирующего наличие уравнительного то­ка, на рис. 2.17 приведены кривые фазных напряжений для выпрямительной и инверториой групп (напряжения этих групп, как отмечалось выше, находятся в противофазе), диаграммы уравнительных напряжений и токов для наиболее рас­пространенной реверсивной нулевой силовой схемы (см. рис. 2.13, б). Как вид­но из рис. 2.17, статический уравнительный ток имеет начально-непрерывный ха­рактер, т. е. в конце своего периода достигает нулевого значения. Это обстоя­тельство позволяет ограничивать статический уравнительный ток с помощью индуктивности. Чем больше L, тем меньше уравнительный ток, однако при этом уменьшается быстродействие привода, поскольку увеличивается индуктивность якорной цепи электродвигателя.

При реверсах электропривода может появляться динамический уравнитель­ный ток, что поясняется рис. 2.18 для перекрестной схемы, т. е. когда анодные напряжения находятся в фазе. Пусть в момент времени t0 подана команда на реверс. При этом группа вентилей, работавшая в инверторном режиме (пунктир­ная линия), переходит в выпрямительный режим мгновенно (при предельном быстродействии системы управления преобразователем), тогда как группа вен­тилей, работавшая в выпрямительном режиме (непрерывная линия), может пе­реходить в другой режим лишь по отрезку синусоиды напряжения анода тири­стора, проводившего ток в момент подачн команды на реверс. При этом, как вид­но из кривых, несоответствие напряжений двух групп вентилей в переходном ре­жиме вызывает толчок динамического уравнительного тока, который затем будет уменьшаться до значения статического уравнительного тока. Очевидно, что наи­больший динамический уравнительный ток будет в случае подачи команды на

Реверс в момент открывания очередного вентиля. Следует отметить, что величи­ну уравнительного тока можно значительно уменьшить и даже исключить совсем, за счет нелинейного согласования групп вентилей.

Уравнительных токов не будет, при »так называемом раздельном управлении вентильными группами, когда отпирающие импульсы подаются только на одну из групп в зависимости от требуемого, режима работы ТП в данный момент. По­скольку одна из групп вентилей всегда заперта, контур для протекания урав­нительного тока отсутствует. Такой способ управления, несмотря на значитель­ное усложнение схемы управления группами вентилей, нарушение непрерывности управления и появление зоны неоднозначности в регулировочной характеристике^ находит в настоящее время все большее и большее применение. Это стало воз­можным за счет миниатюризации цифровых и аналоговых интегральных схем, позволяющих устранить многие недостатки данного способа управления при сохранении приемлемых габаритных размеров преобразователей. Экономия же в силовой части (исключение уравнительных дросселей, полное использование га­баритной мощности силового трансформатора и т. д.) очевидна.


Особенности работы электроприводов в следящем режиме

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / Функциональные схемы следящего привода фазового типа применительно к устройствам чпу Типа нзз-2, н55-2, 2с-42 …

МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / Характеристика тиристорного преобразователя Как элемента системы автоматического регулирования Из специфических свойств тиристорного преобразователя, которые …

Комплектный электропривод Подачи типа Tnp

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / Производим и продаем электроприводы - частотные преобразователи 220-380В для двигателей переменного тока, тел./email +38 …

Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема Электропривод принцип работы схема

Изучаем далее:



Как сделать вертикальные волны на волосах средней длины

Джемпер ажурный женский спицами схемы и описание 2016

Напыление металлов схема

Поздравление с днем рождения папуле от дочек

Красивое поздравление с юбилеем дочери от родителей