Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕадение напр€жени€ за счет коммутации вентилей




 

DUх = Id ’т / (2p / m); (2.84)

’т = ’2+’1 (w2 / w1)2, (2.85)

 

где ’1, ’2 Ц индуктивные сопротивлени€ первичной и приведенное вторичной обмотки фаз трансформатора соответственно.

¬ведем обозначение

Rт + ’т = Rэ Ц эквивалентное сопротивление вентильного преобразовател€. “огда выпр€мленное напр€жение Uв преобразовател€ определитс€ следующим образом:

 

Uв = ≈dм cos a - DUв Ц Id Rэ. (2.86)

 

¬ мостовой схеме, в отличие от предыдущего случа€, ток проходит через два вентил€ и две фазы трансформатора под действием не фазного, а линейного напр€жени€ и дл€ трехфазной мостовой схемы m = 6. —ледовательно, по сравнению с трехфазной нулевой схемой, эквивалентное сопротивление преобразовател€ будет здесь в два раза больше и значение выпр€мленного напр€жени€ Uвм определитс€ следующим уравнением:

 

Uв = ≈dмм cos a - 2 DUв Ц 2Id Rэ, (2.87)

 

где ≈dмм Ц максимальна€ выпр€мленна€ Ёƒ— при a = 0 в мостовой схеме выпр€млени€.

Ќеобходимо помнить, что если в преобразователе используетс€ последовательное или параллельное соединение нескольких тиристоров, то это необходимо учитывать при расчете падени€ напр€жени€ на вентил€х методами классической электротехники.

≈сли от вентильного преобразовател€ получает питание электродвигатель, то его €корна€ цепь описываетс€ уравнением:

≈dм cos a - DUв Ц ≈ = Id R€ц, (2.88)

 

где R€ц = R€ + Rр + Rэ Ц сопротивление €корной цепи;

Ц активное сопротивление реактора.

“огда уравнени€ скоростной и механической характеристик имеют следующий вид:

 

w = (≈dм cos a - DUв Ц Id R€ц) /  ‘; (2.89)

w = (≈dм cos a - DUв) /  ‘ Ц R€ц ћ / ( ‘) 2. (2.90)

 

—ледует помнить, что величины ≈dм, Rэ, DUв завис€т от схемы соединени€ вентилей.

»з (2.89) и (2.90) следует, что в режиме непрерывных токов характеристики двигател€ линейны и жесткость их определ€етс€ сопротивлением €корной цепи. ќбычно в системе тиристорный преобразователь Ц двигатель жесткость характеристик ниже, чем в системе √ Ц ƒ, что объ€сн€етс€ повышенным сопротивлением €корной цепи, то есть наличием здесь эквивалентного сопротивлени€.

»з (2.89), (2.90) следует, что теоретически скорость идеального холостого хода определ€етс€ как

 

w 0 = (≈dм cos a - DUв) /  ‘. (2.91)

 

ќднако на практике эта величина отличаетс€ от теоретической за счет наличи€ режима прерывистых токов.

–ежим прерывистых токов заключаетс€ в том, что при малых значени€х токов нагрузки период прохождени€ тока в вентиле становитс€ меньше 2p / m, то есть отсутствует период коммутации. Ќа рис.2.37 приведены кривые изменени€ напр€жений и тока преобразовател€ дл€ этого случа€.

“ок €кор€ двигател€ протекает под действием разницы напр€жени€ преобразовател€ и Ёƒ— двигател€. ¬ режимах, близких к идеальному холостому ходу, эта разница невелика и когда мгновенное значение выпр€мленного напр€жени€ становитс€ меньше Ёƒ— двигател€, индуктивность €корной цепи не способна поддержать ток нагрузки до точки 2p / m, то есть ток становитс€ прерывистым.

√раницей между режимами непрерывного и прерывистого токов €вл€етс€ режим, при котором период коммутации равен нулю (рис.2.38), называемый режимом граничного тока.

¬еличина граничного тока определ€етс€ углом зажигани€ вентилей и параметрами схемы, в частности, индуктивностью €корной цепи. ѕри токе €кор€, больше граничного, дл€ описани€ скоростной и механической характеристик справедливы уравнени€ (2.89), (2.90). ѕри токе €кор€, меньше граничного, проводить расчет характеристик по этим уравнени€м нельз€, так как в режиме прерывистых токов характеристики двигател€ аналитически не описываютс€. »сследовани€ показали [1], что на скоростных характеристиках точки граничных токов лежат на дуге эллипса, смещенного по оси ординат на DUв /  ‘.

 

 

–ис.2.37.  ривые изменени€ Ёƒ— и тока

преобразовател€ в режиме прерывистых токов

–ис.2.38.  ривые Ёƒ— двигател€, Ёƒ— и граничного тока

преобразовател€

 

“аким образом, скоростные характеристики в системе Ђ“иристорный преобразователь Ц двигательї имеют вид, приведенный на рис.2.39. «десь точки пересечени€ штрих - пунктирных продолжений линейных участков скоростных характеристик с осью ординат €вл€ютс€ теоретическими значени€ми скоростей идеального холостого хода, рассчитанными согласно (2.91).

»з рис.2.39 следует, что изменение угла зажигани€ вентилей приводит к изменению скорости идеального холостого хода двигател€ в широком диапазоне. ¬ системе “ѕ-ƒ электрическа€ машина способна работать в двигательном режиме (при a < p / 2), в режиме динамического торможени€

 

 

 
 

 

 

–ис.2.39. —коростные характеристики электродвигател€ в системе “ѕ-ƒ

 

(при a = p / 2) и в режиме рекуперации (при a > p / 2). ¬ системе Ђ“иристорный преобразователь Ц двигательї режим динамического торможени€ используетс€ только в качестве аварийного.

ѕри работе системы электропривода в режиме рекуперации электрическа€ энерги€ посто€нного тока, генерируема€ электрической машиной, преобразуетс€ вентильным преобразователем в энергию переменного тока и передаетс€ в сеть. ѕри этом преобразователь работает в режиме инвертора.

»нверторный режим €вл€етс€ одним из важнейших в системе “ѕ-ƒ. »з (2.91) следует, что он возможен при a > p / 2, когда Ёƒ— двигател€ больше выпр€мленного напр€жени€. ѕри этом ток в обмотках трансформатора направлен встречно их Ёƒ— и определ€етс€ Ёƒ— двигател€.  ривые Ёƒ— тиристорного преобразовател€ в режиме инвертировани€ приведены на рис.2.40.

 

 
 

 

–ис.2.40.  ривые Ёƒ— преобразовател€ и двигател€ в режиме

инвертировани€

 

»з совокупности кривых следует, что существует верхний предел изменени€ угла зажигани€ тиристора, а именно, если к моменту w t = q, который отстоит от точки естественного зажигани€ на p + 2p / m, ток в данном работающем тиристоре не снизитс€ до нул€ и он не будет надежно заперт, то при w t > q потенциал его анода станет выше потенциала анода тиристора следующей фазы, то есть тиристор следующей фазы не откроетс€, а будет продолжать работу данный тиристор. ѕри этом ток €корной цепи определитс€ не разностью, а суммой Ёƒ— преобразовател€ и двигател€ и может достичь недопустимо большой величины. “акой режим называетс€ Ђопрокидыванием инвертораї и €вл€етс€ аварийным. ƒл€ его предотвращени€ необходимо, чтобы максимальный угол зажигани€ aмакс не превышал определенной величины, а именно:

aмакс £ p - (g + d), (2.92)

 

где d - врем€ восстановлени€ запирающих свойств тиристора, равное трем градусам.

ќбычно дл€ предельно допустимых значений тока €кор€ и реальных параметров трансформатора максимальный угол коммутации примерно равен 15 Ц 18 ∞. ѕри этом дл€ тиристорных преобразователей

 

aмаксї 160 ∞.

 

Ёнергетические показатели системы “ѕ-ƒ Ц ѕƒ и cos j сравнительно высоки и завис€т от скорости электродвигател€ и его нагрузки. ѕри посто€нной нагрузке  ѕƒ увеличиваетс€ при увеличении скорости.  оэффициент мощности снижаетс€ при увеличении угла зажигани€ и тока нагрузки и, в общем случае ниже, чем в системе √-ƒ в результате наличи€ значительной индуктивности цепи и высших гармонических составл€ющих.

ƒл€ расширени€ диапазона регулировани€ скорости электродвигател€ в системе “ѕ-ƒ также примен€етс€ двухзонное регулирование.

 

2.10.3. —пособы и схемы реализации реверсивной системы Ђ“иристорный преобразователь Ц двигательї

 

“ак как любой вентиль, в том числе и тиристор, €вл€етс€ элементом с односторонней проводимостью, то необходимы специальные меры дл€ реализации реверсивных приводов, которые требуютс€ дл€ большего числа рабочих механизмов.

ƒл€ осуществлени€ реверса может быть применен один из следующих способов:

- изменение направлени€ магнитного потока электродвигател€. ¬ этом случае при неизменном направлении тока измен€етс€ знак момента;

- изменение пол€рности напр€жени€ на двигателе;

- применение двух групп вентилей, то есть фактически двух преобразователей дл€ одного и другого направлений вращени€ двигател€.

ѕервый и второй способ намного дешевле третьего, но в первом случае велико врем€ реверса из-за наличи€ большой индуктивности обмотки возбуждени€ двигател€, а во втором Ц из-за необходимости жесткой последовательности операций и наличии времени восстановлени€ запирающих свойств тиристора. ѕоэтому, в подавл€ющем большинстве случаев примен€етс€ третий способ, то есть используютс€ две реверсивные группы вентилей. ¬се существующие схемы реверсивных преобразователей можно объединить в две группы: перекрестные и встречно-параллельные. Ќа рис.2.41 и рис.2.42 приведены перекрестные и встречно-параллельные схемы соответственно реверсивного электропривода: а Ц на базе нулевых, б Ц на базе мостовых схем. ≈сли электрическа€ машина работает в двигательном режиме, то один комплект тиристоров работает в режиме выпр€млени€, а второй закрыт или подготовлен к инверторному режиму. ¬о втором случае дл€ предотвращени€ передачи энергии первого преобразовател€ в сеть через второй необходимо, чтобы Ёƒ— ≈dи второго комплекта была не меньше Ёƒ— ≈dв первого, то есть

 

≈dи ³ ≈dв. (2.93)

 

ѕри работе электропривода в режиме рекуперации первый из комплектов работает в инверторном режиме, а второй заперт или подготовлен к работе в выпр€мительном режиме. «десь также должно соблюдатьс€ условие (2.93).

—ледовательно, углы зажигани€ реверсивных групп вентилей должны находитьс€ в некотором взаимоотношении, которое определ€етс€ способом управлени€ группами. —уществуют совместный и раздельный способы управлени€.

ѕри совместном управлении управл€ющие сигналы подаютс€ на обе группы вентилей таким образом, чтобы соблюдалось условие (2.93). Ќо при этом существует разность мгновенных значений Ёƒ— групп вентилей за счет которой по цепи преобразовател€ протекают так называемые уравнительные токи, €вл€ющиес€ паразитными. ƒл€ их уменьшени€ в цепь включаютс€ уравнительные реакторы.

¬заимное расположение скоростных и механических характеристик зависит от способа согласовани€ углов зажигани€ групп вентилей.

≈сли управление осуществл€етс€ на основании услови€ равенства нулю среднего уравнительного напр€жени€, то такое согласование называетс€ линейным. ƒл€ его реализации необходимо, чтобы

 

aи +aв = p, (2.94)

где aи, aв Ц углы зажигани€ инвертора и выпр€мител€ соответственно.

—коростные характеристики при этом способе согласовани€ представлены на рис.2.43.

 

 

 

–ис.2.41. –еверсивные перекрестные схемы выпр€млени€

 

 

 

–ис.2.43. —коростные характеристики двигател€ при совместном, линейно согласованном, управлении группами вентилей

 

’арактеристики линейны и не имеют зоны прерывистых токов. ќсновным недостатком линейного способа согласовани€ €вл€етс€ наличие уравнительных токов. ƒл€ их уменьшени€ примен€етс€ неполное или нелинейное согласование, когда

aи +aв = p - e. (2.95)

ќбычно e измен€етс€ в функции какого-либо параметра, чаще всего уравнительного тока, с целью его минимизации. ѕри этом характеристики тер€ют свою линейность в области малых токов и имеют вид, приведенный на рис.2.44.

ѕри раздельном управлении группами вентилей управл€ющий импульс подаетс€ только на работающий комплект вентилей при запертом неработающем комплекте. ѕри этом возникает режим прерывистых токов, но отсутствуют уравнительные токи. —коростные характеристики дл€ этого случа€ приведены на рис.2.45.

ѕри раздельном управлении группами вентилей нет необходимости применени€ уравнительных реакторов, более полно используютс€ трансформаторы, уменьшаютс€ потери и увеличиваетс€  ѕƒ в результате отсутстви€ уравнительных токов.   недостаткам этого способа управлени€ можно отнести некоторое увеличение времени реверса за счет паузы в управлении при реверсе.

–ис.2.44. —коростные характеристики двигател€ при совместном, нелинейно согласованном, управлении группами вентилей

 

 

–ис.2.45. —коростные характеристики двигател€ при

раздельном управлении группами вентилей

 

 

2.10.4. ќбщий обзор выпускаемых преобразователей напр€жени€

 

¬ насто€щее врем€ преобразователи напр€жени€ дл€ электроприводов посто€нного тока чаще всего изготавливаютс€ на базе тиристоров различной мощности (выпускаютс€ преобразователи, где использованы транзисторы, но в основном дл€ приводов с мощностью несколько ватт). ќсуществл€етс€ выпуск преобразователей как серийного, так и индивидуального исполнени€ и зарубежными и отечественными фирмами.

¬ нефтегазодобывающей промышленности применение электроприводов посто€нного тока ограничено, в основном, из-за трудностей, возникающих при их эксплуатации в реальных услови€х “юменского севера. ќднако в последние годы јќќ“ ЂЁлектроприводї разработал и поставл€ет новую модификацию комплектного тиристорного электропривода посто€нного тока мощностью 560 к¬т дл€ главных механизмов буровых установок Ѕ” Ц 2900. ¬ состав комплекта вход€т электродвигатели с тормозными устройствами и тиристорные преобразователи со шкафами управлени€. ѕоставка осуществл€етс€ в закрытых контейнерах, благодар€ чему обеспечиваетс€ работа в любых климатических услови€х, полна€ заводска€ готовность и повышенна€ транспортабельность при перемещении установки на новую точку бурени€. ѕреобразователи спроектированы дл€ работы в услови€х питани€ от слабых электрических сетей и автономных электростанций. ѕричем в системе электропривода используетс€ полностью отечественное оборудование и комплектующие издели€, в том числе специальные электродвигатели, изготовленные ќјќ ЂЁлектросилаї.

‘ирма ЂABB Industryї выпускает преобразователи мощностью от 6 до 4900 к¬т, с током от 25 до 5150 ј при величине выпр€мленного напр€жени€ от 240 до 1200 ¬ со следующими характеристиками:

- дл€ преобразователей всех мощностей имеетс€ реверсивное и нереверсивное исполнение;

- система управлени€ €вл€етс€ цифровой с использованием программных средств ЂWindowsї;

- имеютс€ системы предупредительной сигнализации и аварийных отключающих защит.

Ўведское отделение этой фирмы поставило на одну из шахт тиристорный преобразователь мощностью 5600 к¬т, который имеет систему микропроцессорного управлени€, обеспечивающую оптимальный режим работы.

‘ирма ЂSIEMENSї начала выпуск преобразователей посто€нного тока ЂSIMOREG DC-MASTER 6RA70ї мощностью от 12 до 1650 ꬓ с током 1900-2000 ј при выпр€мленном напр€жении до 875 ¬. Ёта сери€ имеет следующие особенности:

- модульное исполнение;

- возможность наращивани€ мощности, что достигаетс€ путем параллельного включени€ преобразователей;

- имеютс€ микропроцессорные системы управлени€ и регулировани€, унифицированные дл€ преобразователей всех мощностей;

- существует возможность подключени€ к системам управлени€ более высокого уровн€ иерархии.

ќтечественными фирмами также изготавливаютс€ преобразователи в широком диапазоне мощностей.

ќјќ Ђ”ралэлектрот€жмашї (г.≈катеринбург) выпускает преобразователи напр€жени€ в контейнерном исполнении мощностью до 1000 к¬т.

ќјќ ЂЁлектросилаї (г.—анкт-ѕетербург) изготавливаютс€ тиристорные электроприводы посто€нного тока и в контейнерном и в обычном шкафном исполнении.

ќјќ Ђ„ебоксарский электроаппаратный заводї выпускает тиристорные преобразователи напр€жени€ средней мощности в основном дл€ электроприводов общепромышленных механизмов, металлорежущих станков и промышленных роботов. Ёто преобразователи серий Ёѕ” и ЁѕЅ, которые имеют следующие характеристики:

- имеют реверсивное и нереверсивное исполнение;

- предназначены как дл€ однозонного, так и дл€ двухзонного регулировани€ скорости;

- в зависимости от наличи€ или отсутстви€ системы силовых защит выполн€ютс€ больших или меньших габаритов;

- системы управлени€ построены на базе микропроцессорной техники и

существует возможность их соединени€ с системами более высокого

уровн€ иерархии;

- выпускаемые преобразователи имеют мощности от 6 до 400 к¬т.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1241 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќеосмысленна€ жизнь не стоит того, чтобы жить. © —ократ
==> читать все изречени€...

1362 - | 1186 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.035 с.