Многофазные схемы тристорных преобразователей. Нулевая и мостовая схема. Мех характеристика привода с тиристорными преобразователями для дпт незовисимого возбуждения

В нулевых схемах (рис.а) нагрузка (якорь двигателя) подключается к нулевой точке вторичной обмотки трансформатора. Тиристоры включены в каждую фазу и могут быть объединены своими катодами (катодная группа) или анодами (анодная группа). Для сглаживания пульсаций переменного тока последовательно с нагрузкой включён реактор; в нулевой схеме используется одна полуволна переменного напряжения в каждой фазе.

Рис. Нулевая (а) и мостовая (б) схемы.

Мостовая схема (рис.б) может быть получена при последовательном соединении двух нулевых схем. В мостовых схемах используются обе полуволны переменного напряжения, число тиристоров здесь вдвое больше, чем в нулевых схемах.

Среднее значение выпрямленного напряжения для нулевой схемы определяется соотношением

где - среднее значение выпрямленного напряжения при х.х. выпрямителя и полностью открытых тиристорах; U - действующее значение переменного фазного напряжения, т - число фаз выпрямителя.

Х₁, R_T - соответственно приведенные к вторичной обмотке индуктивное сопротивление рассеивания обмоток фазы трансформатора и их активное сопротивление.

R_R - активное сопротивление сглаживающего реактора системы управления выпрямителя.

Уравнение электромеханической характеристики двигателя независимого возбуждения имеет вид:

где - суммарное сопротивление якорной цепи.

Механические характеристики, соответствующие данному выражению имеют вид

Рис. Механические характеристики управления

выпрямителя двигателя.

Жёсткость механических характеристик тиристорного привода меньше жёсткости естественной характеристики двигателя за счёт большего активного сопротивления якорной цепи.

При различных углах включения наклон их остаётся постоянным.

При конечных значениях индуктивности сглаживающего фильтра (реактора) и малых нагрузках наступает режим прерывистых токов, при котором имеется резкий подъём характеристик. Явление прерывистых токов обусловлено тем, что с уменьшением нагрузки снижается количество энергии, запасённой в индуктивности L, и наступает момент, когда создаваемая ею ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания токов при отрицательных напряжениях на анодах тиристоров. Это приводит к увеличению выпрямленного напряжения U_U , а следовательно, к возрастанию угловой скорости при х.х.

Для реверсирования двигателя можно изменить полярность на выводах якоря при неизменном направлении тока в ОВ.

Такое изменение осуществляется с помощью реверсора.

Рис. Схема реверсирования двигателя с помощью

реверсора в якорной цепи.

Такая аппаратура для реверсоров оказывается достаточно громоздкой из-за большого I_Я .Реверсирование же обмоткой возбуждения также имеет недостатки, т.к. ОВ имеет большую индуктивность и процесс реверсирования затягивается.

Реверсирование двигателя часто осуществляют применением схем реверсивных управляемых выпрямителей, в которых используется второй комплект тиристоров.

Рис. Схема электропривода с реверсивным

тиристорным преобразователем (3 - фазная нулевая).

При работе машины в двигательном режиме один из управляемых выпрямителей, например, В1, открыт, другой В2- закрыт. Для осуществления реверса выпрямитель В1 закрывается, а В2 начинает работать в режиме выпрямления.

КПД тиристорного выпрямителя определяется прямым падением напряжения на нём, которое для одного тиристора составляет 1¸ 1.2 В, поэтому общее КПД составляет » 0.9 ¸ 0.92.

СИФУ

Регулирование напряжения тиристорных преобразователей, применяемых для автоматизированного ЭП в подавляющем большинстве случаев осуществляется за счёт изменения угла открывания тиристоров a .С этой целью каждый тиристорный преобразователь снабжается системой управления, которая обеспечивает формирование управляющих импульсов, а также сдвиг этих импульсов по фазе относительно анодного напряжения тиристоров. Такие системы называются импульсно - фазовыми.

СИФУ могут быть много и одноканальными. В многоканальных СИФУ управляющие импульсы формируются для каждого тиристора (или группы тиристоров при последовательном или параллельном соединении) отдельно, в своём канале. Так, для трёхфазной нулевой схемы выпрямления потребуется три канала формирования и сдвига управляющих импульсов, а для трёхфазной мостовой - шесть каналов.

В одноканальных системах управления формирование импульсов происходит в одном канале, а затем уже импульсы распределяются по тиристорам специальными распределителями.

В одноканальных системах управления значительно легче получить симметрию управляющих импульсов, но система усложняется за счёт применения специальных распределителей.

Преимущество получили многоканальные СИФУ.

По типу фазосдвигающего устройства различают несколько разновидностей СИФУ: со статическим фазовращающим мостом, с полуволновым магнитным усилителем с “вертикальным” управлением и т.д.

Наибольшее применение в тиристорных преобразователях ЭП нашли СИФУ с “вертикальным” управлением.

Принцип “вертикального” управления состоит в том, что на входе формирователя импульсов производится сравнение переменного (опорного) и регулируемого постоянного напряжения. Последнее является напряжением управления U_У . В момент равенства этих двух напряжений формируется управляющий импульс. Изменяя значение постоянного напряжения, можно получить сдвиг управляющего импульса по фазе относительно анодного напряжения.

Структурная схема СИФУ, работающего по принципу “вертикального” управления, имеет вид

Рис. Структурная схема СИФУ с “вертикальным”

управлением.

Управляющее напряжение U_у поступает на вход фазосдвигающего устройства (ФСУ), в котором сравнивается с опорным напряжением, вырабатываемым генератором опорного напряжения (ГОН), которое (как мы увидим ниже) перемещается по вертикали. При равенстве напряжений на выходе нуль - органа (НО) появляется сигнал, который проходит через блок усиления и формирования импульсов (УФ) и поступает на управляющий электрод тиристора.

Принцип “вертикального” управления можно понять из рис., приведенного для случая, когда опорное напряжение представляет собой линейно - изменяющееся во времени (пилообразное) напряжение.

Рис. Графики, поясняющие принцип вертикального

управления СИФУ.

На рис. кроме графиков опорного напряжения U_оп и напряжения управления U_у показано сплошной линией кривая анодного напряжения U_а соответствующего тиристора и кривые напряжения двух других фаз U_в и U_с при трёхфазной схеме выпрямления показаны штриховыми линиями.

Управляющий импульс формируется в момент равенства спорного напряжения и напряжения управления.

Если напряжение управления U_у1 , то импульс будет сформирован и подан на тиристор в момент времени, соответствующий т.1. при этом угол открывания тиристора будет равен a₁ . При U_у2 импульс будет сформирован в момент времени, соответствующий т.2, при a =a₂ .

Кривая опорного напряжения должна быть расположена по отношению к анодному напряжению тиристора U_а,в,с так, чтобы при определённом напряжении управления обеспечить заданный угол управления a, а значит и требуемое среднее выпрямленное напряжение преобразователя.

В рассмотренном случае опорное напряжение синхронизировано с напряжением сети, поэтому такие системы называются синхронными.