Лекция 8. Электропривод постоянного тока по схеме «тиристорный преобразователь – двигатель» (ТП-Д)

Электропривод постоянного тока по схеме «тиристорный преобразователь – двигатель» (ТП-Д)

Цель: изучение характеристик и схемных решений приводов с ДПТ и полупроводниковыми преобразователями.

Приводы по схеме ТП-Д (рисунок 8.1) являются наиболее распространенными регулируемыми приводами постоянного тока.

Уравнения электромеханической (2.4) и механической (2.5) характеристик при питании якоря ДПТ от тиристорного преобразователя (ТП) приобретают вид

; (8.1)

, (8.2)

где R_П – эквивалентное сопротивление тиристорного преобразователя.

В результате влияния сопротивления преобразователя, характеристики ЭД в разомкнутой схеме управления становятся менее жесткими, чем естественная характеристика (рисунок 8.2). Однако в современных ТП применяются различного рода обратные связи, стабилизирующие скорость при изменении нагрузки.

Принцип действия ТП основан на том, что в положительный полупериод питающего напряжения тиристор, подобно ключу, открывается и подает напряжение к двигателю только часть этого полупериода (рисунок 8.3). При этом среднее выпрямленное напряжение на нагрузке U_СР определяется углом задержки отпирания вентиля α, называемым углом управления.

Пример схемы ТП (трехфазная нулевая реверсивная) приведен на рисунке 8.4. Для m – фазного управляемого выпрямителя при непрерывном токе

(8.3)

Таким образом, в (8.1), (8.2) , где U_d0 максимальное выпрямленное напряжение ТП определяется схемой выпрямления и величиной подводимого к схеме напряжения (вторичного фазного напряжения питающего трансформатора):

U_d0 = k_СХU_2Ф. (8.4)

Коэффициент схемы равен 2.34 для мостовой схемы и 1.17 – для нулевой схемы выпрямления.

Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя

R_П=R_Т+п×R_дТ+R_к. (8.5)

Для мостовых схем R_Т вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток трансформатора). Значение коммутационного сопротивления

, (8.6)

где m - число фаз (для мостовых схем m=6).

Величина п указывает число последовательно соединенных тиристоров (для мостовых схем удвоенное).

При анализе статических свойств ТП его структурную схему удобно представить в виде двух последовательно включенных звеньев (рисунок 9): системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и собственно тиристорного преобразователя (силового блока). Входным сигналом СИФУ является напряжение управления U_у, которое преобразуется в угол регулирования тиристоров α и определяет среднее значение выпрямленного напряжения U_dна выходе силового блока.

Коэффициент передачи СИФУ представляет собой отношение приращения угла регулирования к приращению напряжения управления.

. (8.7)

Коэффициент передачи собственно тиристорного преобразователя есть отношение приращения среднего значения выпрямленного напряжения к приращению угла регулирования тиристоров

. (8.8)

Общий коэффициент усиления зависимого инвертора представляет собой отношение приращения среднего значения выпрямленного напряжения к приращению напряжения управления

(8.9)

и в соответствии со структурной схемой

. (8.10)

В преобразователях используются СИФУ с линейными или так называемыми арккосинусоидальными характеристиками (рисунок 8.6). Во втором случае получаем линейную в пределах рабочего диапазона зависимость Ed = f(Uy).