Теория электропривода
Цены на преобразователи частоты 220/380В 1 фаза в 3 фазы (12.11.14г.):Модель Мощность ЦенаCFM110 0.25кВт 1500грнCFM110 0.37кВт 1600грнCFM210 1,0 кВт 2200грнCFM210 1,5 кВт 2400грнCFM210 2,2 кВт 2900грнCFM210 3,3 кВт 3400грнГарантия - 2 года.Контакты для заказов:+38 050 [email protected]
В системе ТП – Д двигатель постоянного тока независимого возбуждения питается от тиристороного преобразователя. Принципиальная схема системы изображена на рис.
Среднее значение выпрямленного напряжения ТП.
, где
U2 – действующее значение фазного напряжение вторичной обмотки питающего трансформатора (или сети в бестрансформаторных схемах).
M – число пульсаций выпрямленного напряжения;
A - угол задержки открывания тиристоров;
Ud0 – максимальное значение среднего выпрямленного напряжения при a=0.
Кривые выпрямленного напряжения с учетом явления коммутации вентилей, характеризуемой углам g, изображены на рис
Зависимость ЭДС ТП от напряжения управления Uу при линейной характеристике СИФУ представлена на следующем рисунке. При ее замене линеаризованной ТП как динамическое звено системы электропривода в режиме непрерывного тока описывается уравнением , где - коэффициент усиления ТП по напряжению; - малая постоянная времени ТП, учитывающая дискретность, запаздывание и наличие фильтров в СИФУ.
Уравнение электрического равновесия в якорной цепи системы ТП-Д
, где
Здесь Rя – сопротивления якорной цепи двигателя;
- индуктивное сопротивление фазы трансформатора, обусловленное полями рассеяния, а х2 и х1 – индуктивные сопротивления рассеяния вторичной и первичной обмоток трансформатора;
Rдр – сопротивление сглаживающего дросселя;
Rтр – активное сопротивление обмоток фазы трансформатора, приведенное к вторичной цепи;
Rср. в – усредненное сопротивление вентилей
Имея в виду, что ; ; , получим уравнение механической характеристики двигателя для любого режима работы
или
Т. к. , где , то
Отсюда следует, что в режиме непрерывного тока механические характеристики двигателя в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны характеристикам системы ГД.
При , получим уравнение статических характеристик
или
Уравнения статических механических и электромеханических характеристик двигателя для режима непрерывных токов можно представить и в следующем виде:
Семейство статических механических характеристик при различных a, изобра Жено на рис. Это прямые, отсекающие на оси ординат отрезки, соответствующие скорости идеального холостого хода
Однако в действительности при раздельном управлении комплектами вентилей (в случае двух комплектного преобразователя) или при питании от однокомплектного ТП в области малых нагрузок ток становится прерывистым, причем при Uy=0 и среднее значение Ud становится . Появляется зона прерывистых токов, она тем больше, чем больше угол a.
Появление зоны прерывистого токов обусловлено тем, что в определенные промежутки времени мгновенное значение выпрямленного напряжения преобразователя становится меньше встречно действующей ЭДС двигателя, что видно из графика выпрямленного напряжения, и, как следует из уравнения равновесия ЭДС, разность Ud-e становится отрицательной. Ток должен изменить направление на противоположное. Но поскольку вентили обладают односторонней проводимостью, ток становится равным нулю. Вентили закрываются ток появляется вновь когда Ud станет больше е. При больших нагрузках несмотря на то, что в определенные промежутки времени мгновенное значение Ud становится меньше ЭДС двигателя, ток не прерывается, является непрерывным. Объясняется это тем, что при больших нагрузках запас электромагнитной энергии в цепи выпрямленного тока значительный. Возникающая при исчезновении тока ЭДС самоиндукции складывается с мгновенным выпрямленным напряжением ТП и в сумме они превышают ЭДС двигателя. Поэтому разность между этой суммой и ЭДС двигателя положительна и ток не прерывается. При малых нагрузках ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания тока и он прерывается.
Переходу от режима непрерывного тока к прерывистому соответствует режим начально-непрерывного тока, являющегося граничным между двумя указанными. Величина граничного тока зависит от угла a и параметров схемы , где
Граничные токи (моменты) лежат на дуге эллипса, смещенного по оси ординат на величину (см. рис. с механическими характеристиками).
Отметим, что если двигатель питается от нереверсивного ТП, то система электропривода становится неполноуправляемой, ибо ток может протекать только в одном направлении. Соответственно этому механические характеристики во втором и третьем квадранте не существуют.
При наличии зоны прерывистых токов электромеханические и механические характеристики в этой зоне не выражаются аналитически. Они напоминают механические характеристики двигателя последовательного возбуждения, как показано на рис.. При уменьшении нагрузки скорость двигателя возрастает и увеличивается его ЭДС, являющаяся противодействующей, что вызывает уменьшение тока нагрузки преобразователя. Это приводит к уменьшению падения напряжения на внутренних сопротивлениях схемы, а также к уменьшению потерь среднего напряжения, обусловленного явлением коммутации. В связи с этим Ud возрастает. При идеальном холостом ходе двигателя исчезают падения напряжения на вентилях и внутренних сопротивлениях схемы и Ud повышается еще больше. Напряжение на двигателе (за время импульса тока) приближается к амплитуде питающего преобразователь напряжения переменного тока и скорость двигателя растет. Поэтому в зоне малых и нулевых нагрузок механические характеристики двигателя имеют мягкий характер, что и показано на графике. Скорость идеального холостого хода двигателя для этих характеристик могут быть определены из выражений:
при и
при
Здесь Е2ф. м – амплитуда фазной ЭДС вторичной обмотки питающего трансформатора или амплитуда фазного напряжения питающей сети (в бестрансформаторных схемах ).
DUВ – падение напряжения в вентилях.
Используя уравнение динамики ТП, уравнение равновесия ЭДС в якорной цепи, уравнение механической характеристики двигателя в системе ТП-Д и уравнение движения электропривода при жестких механических связях, можно изобразить структурную схему системы ТП – Д, которая имеет вид.
При представлении уравнения в виде
, где
Структурная схема примет вид.
Двигатель в системе ТП – Д может работать во всех режимах. Двигательному режиму соответствует область в 1 и 3 квадратах, режиму динамического торможения соответствует характеристика, проходящая через начало координат при . Режиму противовключения соответствует область, заключенная между осью моментов и характеристикой динамического торможения. Режиму рекуперации соответствует область между осью ординат во 2 и 4 квадратах и характеристикой динамического торможения.
Производим и продаем частотные преобразователи: Цены на преобразователи частоты(21.01.16г.): Частотники одна фаза в три: Модель Мощность Цена CFM110 0.25кВт 2300грн CFM110 0.37кВт 2400грн CFM110 0.55кВт 2500грн CFM210 1,0 кВт 3200грн …
В большинстве случаев к. з. АД питается от сети с U1=const и f1=const. Поэтому нелинейность их механических характеристик проявляется полностью как в режимах пуска, так и торможения. Магнитный поток в …
Обычно ДНВ работает при Ф=Фн если U=const или U=var. Необходимость ослабления потока возникает когда требуется получить скорость, превышающую основную (согласно требованиям технологического процесса ). Если бы поток изменялся мгновенно, то …
msd.com.ua
Принципиальная схема системы изображена на рис.
Среднее значение выпрямленного напряжения ТП.
, где U2 – действующее значение фазного напряжение вторичной обмотки питающего трансформатора , m – число пульсаций выпрямленного напряжения; - угол задержки открывания тиристоров;Ud0 – максимальное значение среднего выпрямленного напряжения при =0.
Кривые выпрямленного напряжения с учетом явления коммутации вентилей, характеризуемой углам , изображены на рис
Статические механические хар-ки: Уравнения статических механических и электромеханических характеристик двигателя для режима непрерывных токов можно представить и в следующем виде:
Семейство статических механических характеристик при различных , изображено на рис. Это прямые, отсекающие на оси ординат отрезки, соответствующие скорости идеального холостого хода Причина возникновения прерывистых и уравнительных токов. в действительности при раздельном управлении комплектами вентилей или при питании от однокомплектного ТП в области малых нагрузок ток становится прерывистым, причем при Uy=0 и среднее значениеUd10.1.становится . Появляется зона прерывистых токов, она тем больше, чем больше угол. Появление зоны прерывистого токов обусловлено тем, что в определенные промежутки времени мгновенное значение выпрямленного напряжения преобразователя становится меньше встречно действующей ЭДС двигателя, и, как следует из уравнения равновесия ЭДС, разность Ud-e становится отрицательной. Ток должен изменить направление на противоположное. Но поскольку вентили обладают односторонней проводимостью, ток становится равным нулю. Вентили закрываются ток появляется вновь когда Ud станет больше е. При больших нагрузках несмотря на то, что в определенные промежутки времени мгновенное значение Ud становится меньше ЭДС двигателя, ток не прерывается, является непрерывным. Объясняется это тем, что при больших нагрузках запас электромагнитной энергии в цепи выпрямленного тока значительный. Возникающая при исчезновении тока ЭДС самоиндукции складывается с мгновенным выпрямленным напряжением ТП и в сумме они превышают ЭДС двигателя. Поэтому разность между этой суммой и ЭДС двигателя положительна и ток не прерывается. При малых нагрузках ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания тока и он прерывается.
Переход преобразователя из выпрямительного в инверторный режим
10.2.Расчет характеристик системы ТП-Д без обратных связей выполняется по уравнению механической характеристики ; где: Порядок расчета следующий: 1. Определяется эквивалентное сопротивление якорной цепи, где Хmp, Rmp – индуктивное и активное сопротивления трансформатора приведенные к его вторичной обмотке. :ЗдесьРк.з – потери к.з. трансформатора Вт; m1 – число фаз; Uк – напряжение к.з. трансформатора - коэффициент трансформации трансформатора. Сопротивление сглаживающего и уравнительного дросселей;, где- падение напряжения на дросселях при номинальном выпрямленном токеIdн. 2.Определяется угол задержки открывания вентилей i , необходимый для обеспечения работы двигателя с установившейся скоростью с.iЗдесь- ток статической нагрузки, которому соответствует приведенный момент, определяемый по характеристикес=f(Mc) при данной ci 3. По уравнению рассчитываются статические механические характеристики
Основные достоинства системы ТП-Д:
Высокое быстродействие преобразователя, т.к. TП=0,01 с
Более высокий КПД по сравнению с системой ГД
Незначительная мощность управления
Большой срок службы
Малые габариты и вес преобразователя
Простота осуществления резервирования и взаимозаменяемости блоков и узлов ТП
При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы составляет ~ 2 Pдвиг, т.е. меньше, чем в системе ГД. При использовании реверсивного ТП она ~ равна мощности в системе ГД
Недостатки сиcтемы:
Уменьшение коэффициента мощности преобразователя при уменьшении скорости
Значительное искажение кривой тока, потребляемого преобразователем из сети
Неминуемые при регулировании угла колебания реактивной мощности, особенно при большой мощности электропривода, приводящие к колебаниям напряжения в питающей сети
studfiles.net
Автоматизированный электропривод механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью 20 тонн со скалярным управлением
...
Проект регулируемого электропривода переменного тока с силовыми тиристорными преобразователями
В тиристорных электроприводах постоянного тока для питания якорных цепей применяют различные силовые схемы управления вентильных преобразователей (УВП). Выбор той или иной схемы зависит от ряда факторов...
Проектирование самонастраивающейся системы автоматизированного электропривода
Передаточная функция тиристорного моста вместе с системой импульсно-фазового управления СИФУ, как правило, апроксимируется апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени Ттп, в пределах от 0,006 до 0,01с...
Проектирование электропривода переменного тока перемещения стола продольно-строгального станка с усилием резания 50 кН
Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря...
Разработка электропривода прессовой части БДМ
Выбираем тиристорный преобразователь фирмы General Electric модель DV-300. DV-300 - это трехфазный шестипульсный четырехквадрантный реверсивный управляемый тиристорный преобразователь с функцией рекуперации...
Расчет и выбор электропривода токарно-винторезного станка модели 16К20П
По мощности и частоте вращения двигателя главного привода выбирается ДПТ из условия Тип двигателя - 2ПФ180LУХЛ4; Номинальная мощность РН - 11 кВт; Номинальное напряжение UН - 220 В; Номинальная частота вращения nн - 2200 об/мин; Сопротивление якоря RЯ - 0...
Расчет нереверсивного мостового тиристорного преобразователя с нагрузкой ДПТ НВ
Выбор силового трансформатора производится по расчетным значениям тока I2.расч, напряжению U2ф.расч, и типовой мощности SТ. Напряжение первичной обмотки U1ф должно соответствовать напряжению питающей сети (380/220 В)...
Расчет тиристорного преобразователя
...
Расчет тиристорного преобразователя
Так как в моей курсовой работе используется электродвигатель мощностью 6 кВт, работающий в реверсивном режиме, то целесообразно использовать трехфазную нулевую схему со включенными встречно тиристорами...
Реверсивный тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока
...
Реверсивный тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока
...
Реверсивный тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока
Современные реальные полупроводниковые силовые преобразовательные установки являются частью, обычно достаточно сложной, системы автоматического управления и регулирования агрегатам и технологическим процессом...
Реверсивный тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока
...
Реверсивный тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока
На рисунке 5.1 приведена функциональная схема реверсивного ТП с раздельным управлением...
Система управления асинхронным двигателем
...
fis.bobrodobro.ru
Тиристорным преобразователем постоянного тока (ТП) является устройство для преобразования переменного тока в постоянный с регулированием по заданному закону выходных параметров (тока и напряжения). Тиристорные преобразователи предназначаются для питания якорных цепей двигателей и их обмоток возбуждения.
Тиристорные преобразователи состоят из следующих основных узлов:
• трансформатора или токоограничивающего реактора на стороне переменного тока,
• выпрямительных блоков,
• сглаживающих реакторов,
• элементов системы управления, защиты и сигнализации.
Трансформатор осуществляет согласование входного и выходного напряжений преобразователя и (так же, как и токоограничивающий реактор) ограничение тока короткого, замыкания во входных цепях. Сглаживающие реакторы предназначаются для сглаживания пульсаций выпрямленных напряжения и тока. Реакторы не предусматриваются, если индуктивность нагрузки достаточна для ограничения пульсаций в заданных пределах.
Применение тиристорных преобразователей постоянного тока позволяет реализовать практически те же характеристики электропривода, что и при использовании вращающихся преобразователей всистемах генератор-двигатель (Г — Д), т. е. регулировать в широких пределах частоту вращения и момент двигателя, получать специальные механические характеристики и нужный характер протекания переходных процессов при пуске, торможении, реверсе и т. д.
Однако, по сравнению с вращающимися статические преобразователи имеют целый ряд известных преимуществ, поэтому в новых разработках крановых электроприводов предпочтение отдается статическим преобразователям. Тиристорные преобразователи постоянного тока наиболее перспективны для применения в электроприводах крановых механизмов мощностью свыше 50—100 кВт и механизмов, где требуется получение специальных характеристик привода в статических и динамических режимах.
Схемы выпрямления, принципы построения силовых цепей преобразователей
Тиристорные преобразователи выполняются с однофазными и многофазными схемами выпрямления. Существует несколько расчетных соотношений основных схем выпрямления. Одна из таких схем показана на рис. 1, а. Регулирование выпрямленного напряжения Ua и тока Iaпроизводится путем изменения угла управления α. На рис. 1, б-д для примера показан характер изменения токов и напряжений в трехфазной нулевой схеме выпрямления при активно-индуктивной нагрузке
Рис. 1. Трехфазная нулевая схема (а) и диаграммы изменения тока и напряжения в выпрямительном (б, в) и инверторном (г, д) режимах.
Показанный на диаграммах угол γ (угол коммутации), характеризует период времени, в течение которого ток протекает одновременно по двум тиристорам. Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Ua от угла регулирования α называется регулировочной характеристикой.
Для нулевых схем среднее выпрямленное напряжение определяется из выражения
где m — число фаз вторичной обмотки трансформатора; U2ф – действующее значение фазового напряжения вторичной обмотки трансформатора.
Для мостовых схем Udo в 2 раза выше, так как эти схемы эквивалентны последовательному включению двух нулевых схем.
Однофазные схемы выпрямления используются, как правило, в цепях с относительно большими индуктивными сопротивлениями. Это цепи независимых обмоток возбуждения двигателей, а также якорные цепи двигателей небольшой мощности (до 10—15 кВт). Многофазные схемы используются в основном для литания якорных цепей двигателей мощностью свыше 15— 20 кВт и реже для питания обмоток возбуждения. По сравнению с однофазными многофазные схемы выпрямления имеют целый' ряд преимуществ. Основными из них являются: меньшие пульсации выпрямленного напряжения и тока, лучшее использование трансформатора и тиристоров, симметричная нагрузка фаз питающей сети.
В тиристорных преобразователях постоянного тока, предназначенных для крановых приводов мощностью свыше 20 кВт, наиболее оправдано применение трехфазной мостовой схемы. Это обусловлено хорошим использованием трансформатора и тиристоров, низким уровнем пульсаций выпрямленного напряжения и тока, а также простотой схемы и конструкции трансформатора. Известным достоинством трехфазной мостовой схемы является и то, что она может быть выполнена не с трансформаторной связью, а с токоограничивающим реактором, габариты которого существенно меньше габаритов трансформатора.
В трехфазной нулевой схеме условия использования трансформатора при обычно применяемых группах соединения Y/Y и Δ/Y хуже из-за наличия постоянной составляющей потока. Это приводит к увеличению сечения магнитопровода и, следовательно, расчетной мощности трансформатора. Для исключения постоянной составляющей потока применяют соединение вторичных обмоток трансформатора в «зигзаг», что также несколько увеличивает расчетную мощность. Увеличенный уровень, пульсаций выпрямленного напряжения вместе с отмеченным выше недостатком ограничивает использование трехфазной нулевой схемы.
Шестифазная схема с уравнительным реактором целесообразна при использовании ее на низкое напряжение и большой ток, так как в этой схеме нагрузочный ток протекает параллельно, а не последовательно через два диода, как в трехфазной мостовой схеме. Недостатком этой схемы является наличие уравнительного реактора, имеющего типовую мощность около 70% выпрямленной номинальной мощности. Кроме того, в шестифазных схемах используется довольно сложная конструкция трансформатора.
Схемы выпрямления на тиристорах обеспечивают работу в двух режимах — выпрямительном и инверторном. При работе в инверторном режиме энергия из цепи нагрузки передается в питающую сеть, т. е. в противоположном направлении по сравнению с выпрямительным режимом, поэтому при инвертировании ток и э. д. с. обмотки трансформатора направлены встречно, а при выпрямлении — согласно. Источником тока в режиме инвертирования является э. д. с. нагрузки (машины постоянного тока, индуктивности), которая должна превышать напряжение инвертора.
Перевод тиристорного преобразователя из выпрямительного режима в инверторный достигается изменением полярности э. д. с. нагрузки и увеличением угла α выше π/2 при индуктивной нагрузке.
Рис. 2. Встречно-параллельная схема включения вентильных групп. УР1— УР4 — уравнительные реакторы; РТ — токоограничивающий реактор; CP — сглаживающий реактор.
Рис. 3. Схема нереверсивного ТП для цепей обмоток возбуждения двигателей. Для обеспечения режима инвертирования необходимо, чтобы закрывающийся очередной тиристор успел восстановить свои запирающие свойства, пока на нем имеется отрицательное напряжение, т. е. в пределах угла φ (рис. 1, в).
Если это не произойдет, то закрывающийся тиристор может снова открыться, так как к нему прикладывается прямое напряжение. Это приведет к опрокидыванию инвертора, при котором возникнет аварийный ток, поскольку э. д. с. машины постоянного тока и трансформатора совпадут по направлению. Для исключения опрокидывания необходимо, чтобы выполнялось условие
где δ — угол восстановления запирающих свойств тиристора; β = π - α — угол опережения инвертора.
Силовые схемы тирсторных преобразователей, предназначенных для питания якорных цепей двигателей, выполняются как в нереверсивном (одна выпрямительная группа тиристоров), так и в реверсивном (две выпрямительные группы) исполнениях. Нереверсивные исполнения тиристорных преобразователей, обеспечивающих одностороннюю проводимость, позволяют работать в двигательном и генераторном режимах только при одном направлении момента двигателя.
Для изменения направления момента требуется или изменить направление тока якоря при неизменном направлении потока возбуждения, или изменить направление потока возбуждения при сохранении направления тока якоря.
Реверсивные тиристорные преобразователи имеют несколько разновидностей схем силовой цепи. Наибольшее распространение получила схема с встречно-параллельным подключением к одной вторичной обмотке трансформатора двух вентильных групп (рис. 2). Такая схема может быть выполнена и без индивидуального трансформатора с питанием тиристорных групп от общей сети переменного тока через анодные токоограничивающие реакторы РТ. Переход на реакторный вариант значительно сокращает размеры тиристорного преобразователя и снижает его стоимость.
Тиристорные преобразователи для цепей обмоток возбуждения двигателей выполняются в основном в нереверсивном исполнении. На рис. 3, а показана одна из применяемых схем включения выпрямительных элементов. Схема позволяет в широких пределах изменять ток возбуждения двигателя. Минимальное значение тока имеет место, когда тиристоры Т1 и Т2 закрыты, а максимальное, когда они открыты. На рис. 3, б, г показан характер изменения выпрямленного напряжения для этих двух состояний тиристоров, а на рис. 3, в для состояния, когда
Способы управления реверсивными тиристорными преобразователями
В реверсивных тиристорных преобразователях применяются два основных способа управления вентильными группами — совместный и раздельный. В свою очередь совместное управление выполняется согласованным и несогласованным.
При согласованном управлении отпирающие импульсы на тиристоры подаются на обе группы вентилей таким образом, чтобы средние значения выпрямленного напряжения у обеих групп были равны между собой. Это обеспечивается при условии
где aв и aи — углы регулирования выпрямительной и инверторной групп. При несогласованном управлении среднее значение напряжения инверторной группы превышает напряжение выпрямительной группы. Это достигается при условии, если
Мгновенное значение напряжений групп при совместном управлении не равны друг другу во все моменты времени, вследствие чего в замкнутом контуре (или контурах), образуемых тиристорными группами и обмотками трансформатора, течет уравнительный ток, для ограничения которого в цепь тиристорного преобразователя включаются уравнительные реакторы УР1—УР4 (см. рис. 1).
Реакторы включают в контур уравнительного тока по одному или по два на группу, причем, их индуктивность выбирается такой, чтобы уравнительный ток не превышал 10% номинального тока нагрузки. При включении токоограничивающих реакторов по два на группу они выполняются насыщающимися при протекании тока нагрузки. Например, при работе группы В насыщаются реакторы УР1 и УР2, а реакторы УРЗ и УР4 остаются ненасыщенными и ограничивают уравнительный ток. Если реакторы включаются по одному на группу (УР1 и УРЗ), то они выполняются не насыщающимися при протекании тока нагрузки.
Преобразователи с несогласованным управлением имеют меньшие габариты реакторов, чем при согласованном управлении. Однако при несогласованном управлении снижается диапазон допустимых углов регулирования, что приводит к худшему использованию трансформатора и уменьшению коэффициента мощности установки. Одновременно нарушается линейность регулировочных и скоростных характеристик электропривода. Для полного исключения уравнительных токов используется раздельное управление вентильными группами.
Раздельное управление заключается в том, что управляющие импульсы подаются только на ту группу, которая в данный момент должна работать. На вентили неработающей группы управляющие импульсы не подаются. Для изменения режима работы тиристорного преобразователя используется специальное переключающее устройство, которое при равенстве нулю тока тиристорного преобразователя сначала снимает управляющие импульсы с ранее работающей группы, а затем после небольшой паузы (5—10 мс) подает управляющие импульсы на другую группу.
При раздельном управлении нет необходимости включения уравнительных реакторов в цепи отдельных групп вентилей, возможно полное использование трансформатора, снижается вероятность опрокидывания инвертора вследствие уменьшения времени работы тиристорного преобразователя в инверторном режиме, уменьшаются потери энергии и соответственно увеличивается к. п. д. электропривода из-за отсутствия уравнительных токов. Однако раздельное управление предъявляет высокие требования к надежности устройств для блокирования управляющих импульсов.
Сбой в работе блокирующих устройств и появление управляющих импульсов на нерабочей группе тиристоров приводят к внутреннему короткому замыканию в тиристорном преобразователе, так как уравнительный ток между группами в этом случае ограничен только реактансом обмоток трансформатора и достигает недопустимо большого значения.
studfiles.net
В системе ТП – Д двигатель постоянного тока независимого возбуждения питается от ТП. Принципиальная схема системы изображена на рис. Среднее значение выпрямленного напряжения ТП., гдеU2 – действующее значение фазногоUвторичной обмотки питающего трансф-ра.
m– число пульсаций выпрямленногоU;- угол задержки открывания тиристоров;Ud0– макс. значение среднего выпрямленногоUпри=0. Кривые выпрямленногоUс учетом явления коммутации вентилей, характеризуемой углам, изображены на рис. Зависимость ЭДС ТП отUуправленияUупри линейной хар-ке СИФУ представлена на следующем рисунке. Ур-е мех. хар-ки двигателя для любого режима работы.
Врежиме непрерывного токамех. хар-ки двигателя в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны хар-м системы ГД.Семейство статич. мех. хар-кпри различных, изображенона рис 3. Это прямые, отсекающие на оси ординат отрезки, соответствующие скорости идеального холостого хода При раздельном упр-ии комплектами вентилей или при питании от однокомплек-тного ТП в области малых нагрузок ток становится прерывистым, причем приUy=0 исреднее значениеUdстановится. Появляется зона прерывистыхI, она тем больше, чем больше угол. Появление зоныпрерывистых токовобусловлено тем, что в определенные промежутки времени мгновенное значение выпрямленогоUпреобразователя становится < встречно действующей ЭДС двигателя, что видно из графика выпрямленногоU, как следует из ур-я равновесия ЭДС, разностьUd-eстановится «-». Ток изменит направление на противоположное. Т.к. вентили обладают односторонней проводимостью,I=0. Вентили закрываютсяIпоявляется вновь когдаUdстанет>е. При больших нагрузках несмотря на то, что в определенные промежутки времени мгновенное значениеUdстановится < ЭДС двигателя, ток не прерывается, явл-ся непрерывным. При больших нагрузках запас эл.магнитной энергии в цепи выпрямленного тока значительный. Возникающая при исчезновении тока ЭДС самоиндукции складывается с мгновенным выпрямленнымUТП и в сумме они превышают ЭДС двигателя. Разность между этой суммой и ЭДС двигателя «+» иIне прерывается. При малых нагрузках ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержанияIи он прерывается.Переходу от режима непрерывного тока к прерывистомусоответствует режим начально-непрерывного тока, являющегося граничным между двумя указанными. При уменьшении нагрузки скорость двигателя возрастает и увеличивается его ЭДС, являющаяся противодействующей, что вызывает уменьшение тока нагрузки преобразователя. Это приводит к уменьшению падения напряжения на внутренних сопротивлениях схемы, а также к уменьшению потерь среднего напряжения, обусловленного явлением коммутации. В связи с этимUdвозрастает. В зоне малых и нулевых нагрузок механические характеристики двигателя имеют мягкий характер.
Режимы: Двигатель в системе ТП – Д может работать во всех режимах.Двигательному режимусоответствует область в 1 и 3 квадратах, режиму динамического торможения соответствует характеристика, проходящая через начало координат при.Режиму противовключениясоответствует область, заключенная между осью моментов и характеристикой динамического торможения. Режиму рекуперации соответствует область между осью ординат во 2 и 4 квадратах и характеристикой динамического торможения.
Основным способом торможения в системе ТП – Дявляется торможение с рекуперацией энергии в сеть. Для рекуперации энергии в сеть необходимо преобразовать энергию постоянного тока, источником которой при>0становится двигатель, в энергию переменного тока. Для этого ТП нужноперевести в инверторный режим.
В выпрямительном режимепреобразователя активная составляющаяIa1первой гармоники фазного тока совпадает по направлению с напряжением (ЭДС) фазы, а реактивнаяIp1– отстает на 90. Следовательно, преобразователь потребляет из сети активную и реактивную мощность. Если1 станет больше 90, что при=0 соответствует>90, тоIp1, будет по прежнему отставать от Еф на 90, аIa1будет направлен встречно с ЭДС фазы . В этом случае преобразователь будет отдавать в сеть активную мощность при одновременном потреблении реактивной мощности. Этот режим и является инверторным . В нем источником тока является ЭДС машины постоянного тока, которая превышает напряжение преобразователя.
Т.о. для получения инверторного режимаработы ТП необходимо, чтобыбыл больше 90, т.е. необходимо заставить преобразователь путем увеличения углапринудительно выпрямлять отрицательные полуволны питающего напряжения сети. Сам он не будет это делать, поэтому инверторный режим может иметь место только при принудительной коммутации. При этом изменится знак напряженияUd. Угол управления в этом режиме отсчитывается влево от точки пересечения синусоид напряжения питающей сети в отрицательной области и называется, как известно, углом опережения. Он равен=-. Вместо угла коммутациидля инверторного режима принято использовать понятие угла запирания=-или, иначе, угла запаса.
Основные достоинства системыТП-Д:
Высокое быстродействие преобразователя, т.к. TП=0,01 с
Более высокий КПД по сравнению с системой ГД
Незначительная мощность управления
Большой срок службы
Малые габариты и вес преобразователя
Простота осуществления резервирования и взаимозаменяемости блоков и узлов ТП
При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы составляет ~ 2 Pдвиг, т.е. меньше, чем в системе ГД. При использовании реверсивного ТП она~ равна мощности в системе ГД
Недостатки сиcтемы ТП-Д:
Уменьшение коэффициента мощности преобразователя при уменьшении скорости
Значительное искажение кривой тока, потребляемого преобразователем из сети
Неминуемые при регулировании угла колебания реактивной мощности, особенно при большой мощности электропривода, приводящие к колебаниям напряжения в питающей сети
studfiles.net
система ТП - Д, - электропривод, в к-ром двигатель пост. тока получает питание от тиристорного преобразователя перем. тока в постоянный. Позволяет регулировать угловую скорость двигателя, вращающий момент и др. параметры. Применяется в осн. совместно с системой автоматич. регулирования. Обладает хорошими регулировочными хар-ками, высокими надёжностью и кпд (обусловлен кпд тиристорного преобразователя - до 99% ). Мощность от единиц кВт до неск. МВт.
Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.
питание через тиристорный преобразователь — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thvrLstor converter supply … Справочник технического переводчика
управляемый тиристорный преобразователь, собранный по мостовой схеме — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN silicon controlled bridge … Справочник технического переводчика
тиристорный электропривод — Электропривод, содержащий тиристорный преобразователь электроэнергии. [ГОСТ Р 50369 92] Тематики электропривод EN thyristor drive DE Thyristorantrieb … Справочник технического переводчика
Тиристорный электропривод — Электропривод, в котором режим работы его исполнительного двигателя (ИД) или иного исполнительного механизма (ИМ) регулируется преобразовательным устройством (ПУ) на Тиристорах (см. Преобразовательная техника). В Т. э.… … Большая советская энциклопедия
тиристорный электропривод — 60 тиристорный электропривод: Электропривод, содержащий тиристорный преобразователь электроэнергии Источник: ГОСТ Р 50369 92: Электроприводы. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
полупроводниковый преобразователь электроэнергии — полупроводниковый преобразователь Устройство, основанное на применении полупроводниковых приборов, обеспечивающее изменение одного или нескольких параметров электрической энергии. Примечание. 1. В зависимости от видов использованных… … Справочник технического переводчика
Инвертор (преобразователь) — У этого термина существуют и другие значения, см. Инвертор (значения). Инвертор мобильных солнечных батарей на берегу Рейна … Википедия
Полупроводниковый преобразователь электроэнергии — English: Semiconductor power converters Устройство, основанное на применении полупроводниковых приборов, обеспечивающих изменение одного или нескольких параметров электрической энергии. Примечание. В зависимости от вида использованных… … Строительный словарь
Полупроводниковый преобразователь электроэнергии — – устройство, основанное на применении полупроводниковых приборов, обеспечивающих изменение одного или нескольких параметров электрической энергии. В зависимости от вида полупроводниковых приборов вместо слова «полупроводниковый» допускается… … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник
Тиристорно-импульсная система управления — ТИСУ без драйверов по схеме Ларионова. Тиристорно импульсная система управления (сокр. ТИСУ) комплекс электронного и электромеханического управления для управления тяговыми двигателями (ТД) электров … Википедия
ВАЛОГЕНЕРАТОР — электрическая машина, приводимая во вращение от гребного вала и служащая для питания электроэнергией судовых потребителей. Благодаря тому, что Валогенератор не требует для своего вращения первичного двигателя с соответственной системой… … Морской энциклопедический справочник
dic.academic.ru
В силу отмеченных выше недостатков электромашинного преобразовательного агрегата на всех этапах развития электропривода много внимания уделялось поиску возможностей замены электромашинных преобразователей статическими вентильными преобразователями. В свое время получила некоторое распространение система управляемый ртутный выпрямитель — двигатель (УРВ-Д). Однако особенности ртутных вентилей — значительное падение напряжения в дуге, большие габариты, сложность эксплуатации, значительная мощность и несовершенство системы сеточного управления — не позволили этой системе успешно конкурировать с системой Г-Д Эта задача получила успешное решение только после создания полупроводниковых кремниевых вентилей и совершенных систем импульсно-фазово-го (СИФУ) управления на … базе микроэлектроники, которые позволили разработать тиристорные преобразователи с высокими техническими показателями.
Схема системы ТП-Д представлена на рис.6.10,а. Двигатель постоянного тока Д получает питание от тиристорного преобразователя ТП, который преобразует напряжение сети переменного тока Uc в выпрямленное напряжение Uя, приложенное к цепи якоря двигателя. Для сглаживания пульсаций тока в цепь якоря введен сглаживающий реактор Р. Выпрямленное напряжение Uя зависит от угла регулирования а, противоЭДС нагрузки, тока нагрузки, падений напряжения на элементах силовой цепи преобразователя, и внешние характеристики преобразователя UTП=UЯ=f(Iя, Е) при a=const имеют сложный нелинейный вид.
Внешняя характеристика тиристорного преобразователя близка к линейной только при непрерывном токе нагрузки. При этом процессы в цепи выпрямленного тока определяются средними значениями напряжения и тока, что позволяет без большой погрешности представить преобразователь в качестве источника питания с ЭДС Еп и эквивалентным внутренним сопротивлением Rпэкв. Значения Еп в этом режиме однозначно определяются утлом регулирования а и при линейной характеристике СИФУ зависимость а показана En=f(U) на рис.6.10,б (кривая 1) При замене реальной характеристики линеаризованной как динамическое звено системы электропривода тиристорный преобразователь в режиме непрерывного тока описывается уравнением
где kn=En/Uy=const; Tn — малая постоянная, учитывающая дискретность, запаздывание и наличие фильтров в системе фазоим-пульсного управления.
Уравнение электрического равновесия для якорной цепи, записанное в операторной форме, в этом режиме аналогично (6.7) для системы Г-Д:
где RЯS=Rпэкв+RяSдв — суммарное сопротивление якорной цепи ТП-Д; Rп.экв=Rк+Rт+Rр+Rвср — эквивалентное сопротивление преобразователя, Rк=mхт/2p — сопротивление, учитывающее снижение выпрямленного напряжения из-за процессов коммутации токов вентилями преобразователя; Rт, XT – приведенные ко вторичной цепи активное и индуктивное сопротивления рассеяния фазы трансформатора; m — число фаз выпрямления; R — сопротивление обмотки сглаживающего реактора Р; RK-усредненное сопротивление п вентилей, по которым протекает ток Iном.
С помощью (6.15) при Ф=Фном получим уравнение механической характеристики:
где
Следовательно, в режиме непрерывного тока механические характеристики электропривода в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны системе Г-Д. Статические характеристики, соответствующие (6 16) при р=0, показаны на рис 6.10,в.
Реальные статические механические характеристики могут отличаться от представленных на рис.6.10,в. Если в системе используется реверсивный тиристорный преобразователь с совместным согласованным управлением комплектами вентилей, характеристики могут несколько отличаться в зоне перехода от двигательного режима к режиму рекуперации вследствие неточности согласования характеристик управления комплектами вентилей (при Uy=0, a>90 °).
При раздельном управлении комплектами вентилей в области малых нагрузок ток становится прерывистым, и это существенно меняет характеристики. При U=0 и a=90 ° среднее значение Eп становится не равным нулю и увеличивается по мере уменьшения интервала проводимости. Для Iя=0 зависимость Eп=f(Uу) при p=0 приобретает вид кривых 2 и 3. В зоне прерывистых токов искажаются и механические характеристики, как показано на рис.6.10,в для естественной характеристики 1 штриховыми линиями 2 и 3.
Наиболее существенные особенности в систему ТП-Д вносит использование нереверсивного тиристорного преобразователя. При этом система является неполноуправляемой, ток якоря может протекать только в одном направлении. Соответственно механические характеристики во втором и третьем квадрантах не существуют.
Учет особенностей, вносимых различными тиристорными преобразователями, при проектировании электропривода имеет важное практическое значение Ему уделяется главное внимание в курсе «Системы управления электропривода» при изучении свойств и методов построения и расчета различных систем ТП-Д. В данном курсе для выявления общих закономерностей регулируемого электропривода предполагается работа системы ТП-Д при непрерывном токе и используются уравнения (6.14)-(6.16).
Структурные схемы системы ТП-Д, соответствующие этим уравнениям и уравнению движения электропривода при жестких механических связях, представлены на рис.6.11,а и б. При составлении схемы на рис.6.11,б уравнение (6.14) представлено в виде
где
Система ТП-Д отличается весьма высоким быстродействием преобразователя. Постоянная времени Тп при полупроводниковой СИФУ не превосходит 0,01 с. Соответственно возможности создания быстродействующих электроприводов при переходе к системе ТП-Д существенно расширяются.
Оценим экономичность системы ТП-Д в сравнении с системой Г-Д. При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы ТП-Д составляет 2Рдв, т.е. меньше, чем для системы Г-Д. Однако при этом система ТП-Д имеет ограниченные технические возможности. В сравнимом варианте использования реверсивного преобразователя установленные мощности систем ТП-Д и Г-Д примерно одинаковы. Однако преимущества статического преобразователя перед вращающимся при этом говорят в пользу системы ТПД.
Важным достоинством системы ТП-Д является ее высокий КПД. Потери энергии в тиристорах при протекании номинального тока составляют 1-2% номинальной мощности привода. Поэтому даже с учетом потерь в реакторе и трансформаторе КПД преобразователя при мощности, составляющей десятки киловатт, достаточно высок.
Недостатками тиристорного преобразователя являются изменяющийся в широких пределах cos ф, равный примерно cos a, и значительные искажения формы потребляемого из сети тока. Для повышения коэффициента мощности применяют регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства Однако введение этих устройств ухудшает в 1,5-2 раза массогабаритные показатели системы ТП-Д и увеличивает ее стоимость.
refac.ru
