книги из ГПНТБ / Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока

8в* = у - = (1 - Т ) Х

б) Пульсация тока якоря при / „ < / *

171

'и спадания тока якоря является постоянной величиной и, следовательно, может быть заменена отношением ко­

Из сравнения последних двух уравнений следует, что пульсации тока якоря при принятых допущениях равны нулю:

Следовательно, для режима, когда ток возбуждения меньше тока якоря, действительны диаграммы основных токов ія, ів и іф, показанные на рис. 7-10,6, и диаграмма напряжения на индуктивности цепи возбуждения иьв, приведенная на рис. 7-10,а.

в) Пульсации тока двигателя при / в = /п—Е

Врежиме, когда ток возбуждения равен току якоря і„=

==ія= /о, т. е. ток в цепи диода ДГ равен нулю, для схе­ мы на рис. 7-8,а могут быть составлены уравнения:

для интервала уТ по контуру До—R0—До—П—Д0

для интервала (1—у) Г по контуру До—До—До—Д — Дд—Д—До

Принимая ioRo=hRo и іо(До+ Дд) =7о(Яо + Дд), произ­ водные тока іо в (7-51), (7-52) можно заменить отноше­ ниями конечных изменений тока и времени.

Следовательно, для интервала уТ действительно урав­ нение’

172

а для интервала (1—у)Т — уравнение

Приравнивая левые части этих уравнений, находим пульсации тока двигателя:

Рис. 7-11. Зависимость коэффи­ циентов пульсаций тока возбуж­

(кривая 7) и втором (кривая 2 )

способах регулирования.

На первом этапе торможения с постоянным током приемника энергии /= /ш величина /о* определяется со­ гласно (7-27)

174

A /в* (при / в < / я ) при двух рассматриваемых способах

регулирования сведены в табл. 7-1.

В качестве примера на рис. 7-11 показаны зависимо­ сти коэффициентов пульсаций тока возбуждения и тока двигателя, рассчитанные по (7-45), (7-46) и (7-57) — (7-59) при /?в*= ^ д * = 0,15 и /ні* = 0,54.

7-5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ

Так же как при импульсном реостатном торможении (§ 6-4), основ­ ной целью расчета схемы импульсного рекуперативно-реостатного торможения (рис. 7-1,а) обычно является определение характеристик регулирования, выбор сопротивлений дополнительных тормозных ре­ зисторов и расчет необходимой индуктивности цепей возбуждения и якоря по заданным допустимым пульсациям токов в этих цепях. Для этого должны быть заданы такие же исходные данные, как для схе­ мы импульсного реостатного торможения.

Расчет целесообразно выполнять в следующем порядке:

1 . Определение коэффициентов а и b для аналитического выра­

жения (6-26) кривой намагничивания двигателей.

2. Расчет начальных значений тока возбуждения / в.ві и тока якоря / я.щ по (6-36) и (6-37).

3.Выбор относительных величин сопротивлений дополнительных тормозных резисторов по соображениям, изложенным в § 7-1 (кри­ вые на рис. 7-2— 7-5).

4.Определение минимального значения коэффициента заполне­ ния в начале торможения по (7-14).

5.Расчет начального среднего значения тока приемника энергии

/„, согласно (7-15).

6. Определение коэффициента заполнения ув.п, при котором ток

возбуждения достигает заданной величины тока якоря / я.п, по (7-16)

щую этому скорость Поп находим по (7-34).

9. Определение скорости щ,з в конце процесса рекуперативного торможения согласно (7-36).

10.Определение скорости оМИн в конце реостатного торможения на сопротивление цепи двигателя Ro по (7-37).

11.Вычисление зависимостей токов / в, / п, Ія, /, /д, би от коэф­

фициента заполнения у по выражениям (7-8) — (7-13) и (7-26) — (7-31).

175

для двигателей, которые не имеют ограничений по коммутации и для которых, следовательно, не требуется снижения тока якоря при высо­ ких скоростях в начале процесса торможения. При этом расчет зна­ чительно упрощается, так как нет необходимости определять величи­ ны / я.яі, Іи 1, Yn.n, I в.н2, тіВ2, Yn-n> 7в.я, ов.я, Yon> ^on, In, упомян)гтые в пп. 2, 5, 6 , 7, 8 , 11.

Приведенный в данной главе анализ позволяет также сформули­ ровать некоторые выводы.

1. Импульсное рекуперативное торможение двигателей постоян­ ного тока последовательного возбуждения может быть осуществлено во всем диапазоне скоростей, включая зону ослабления поля и умень­ шения тока якоря на высоких скоростях, при помощи одного преры­ вателя без специальных регуляторов возбуждения. Для этого, в част­ ности, может быть использована схема (рис. 7-1,а), которая кроме основного приемника энергии содержит небольшие дополнительные тормозные резисторы.

От сопротивлений этих резисторов зависят как характеристики регулирования (зависимости средних значений токов от коэффициен­ та заполнения и скорости), так и ' пульсации тока возбуждения и якоря.

2. Как показывает анализ влияния сопротивлений дополни тель­ ных тормозных резисторов, последние целесообразно включать в цепь возбуждения и в цепь диода Д (см. рис. 7-1,а).

3. Для импульсного рекуперативного торможения двигателей, имеющих ограничения по коммутационной способности на высоких скоростях, может быть предложен следующий способ трехэтапного торможения:

на первом этапе система управления поддерживает неизменное

176

этапном торможении, когда не требуется уменьшения тока якоря нг высоких скоростях, могут быть рекомендованы приведенная выше по­ следовательность расчета и, з частности, выражения, полученные

в§ 7-2 и 7-3.

5.Как следует из анализа пульсаций тока возбуждения и тока якоря (см. § 7-4), в начале торможения, когда ток возбуждения меньше тока якоря / в< / п, пульсации тока возбуждения обратно про­

мых величин индуктивностей цепи возбуждения и якоря целесооб­ разно использовать коэффициенты пульсаций бв и б0, которые зави­ сят только от коэффициента заполнения у и относительных величин сопротивлений дополнительных резисторов R Bt и 7?д,. Максимальные

значения этих коэффициентов öB.M и бом, по которым определяются требуемые индуктивности LB и L0 (см. табл. 7-1), так же как при

импульсном реостатном торможении, могут быть найдены путем по­

регулирования.

Г л а в а в о с ь м а я

СХЕМЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕРЫВАТЕЛЕЙ

На данном этапе развития силовой полупроводниковой техники наи­ более перспективным видом прерывателей средней и большой мощ­ ности можно считать прерыватели, созданные на основе тиристоров, для запирания которых необходимо снизить их прямой ток ниже определенного удерживающего значения. Принудительное запирание силовых тиристоров прерывателя может быть реализовано весьма разнообразно. Рассмотрим наиболее характерные схемы тиристорных прерывателей, получивших свое развитие, в основном, в последнее десятилетие.

Управление тиристорными прерывателями в пределах одного импульсного цикла обычно осуществляется одним, двумя или тремя сигналами (импульсами) управления. В зависимости от этого соот­ ветствующие тиристорные прерыватели могут быть названы однооперационнымп, двухоперациоиными и трехоперационными.

К первым в течении импульсного цикла подается только сигнал отпирания главных тиристоров, а их запирание осуществляется вслед­ ствие возникающего колебательного процесса в соответствующем индуктивно-емкостном контуре «гашения». Эти прерыватели могут быть названы также прерывателями, с самозапираннем или прерыва­ телями с естественной коммутацией (хотя под понятием «естествен­ ная коммутация» обычно понимают коммутацию под действием пере­ менной э. д. с., которая в данном случае отсутствует).

В прерывателях второго вида запирание основных тиристоров осуществляется после подачи второго сигнала управления для отпи­ рания вспомогательного тиристора, который подключает соответст­ вующую цепь запирания.

Прерыватели третьего вида, кроме сигналов отпирания оснозных и вспомогательных тиристоров, имеют еще один сигнал управления— для осуществления подготовительного перезаряда коммутирующего конденсатора независимо от работы основных тиристоров, обычно во время паузы, когда основные тиристоры находятся в непроводящем состоянии.

Если исключить из рассмотрения возможность изменения индук­ тивности и емкости колебательного контура, то при помощи одноопе­ рационных прерывателей можно осуществить только второй способ регулирования выходного напряжения (с переменной частотой). Двух- и трехоперацпонные прерыватели позволяют реализовать все рассмотренные способы регулирования и их комбинации.

Можно также предположить, что по мере усложнения функций, выполняемых тиристорными прерывателями, в будущем могут найти применение прерыватели с большим числом импульсов управления в пределах импульсного цикла.

Схемы двух- и трехоперационных прерывателей могут быть вы­ полнены

странсформаторной коммутацией,

споследовательно-индуктивной коммутацией,

спараллельно-емкостной коммутацией.

Кроме того, двух- и трехоперацпонные прерыватели могут быть разделены на однофазные и двухфазные. При этом двухфазными могут быть названы прерыватели с двумя одинаковыми параллельны­

а йекоторые примеры двух- и трехоперационных прерывателей пока­ заны на рис. 8-2—8-7. На этих рисунках в качестве нагрузки показан двигатель постоянного тока последовательного возбуждения, шунти­ рованный неуправляемым диодом Д. Однако показанные прерыватели могут быть использованы также во всех рассмотренных выше схемах торможения для повышения выходного напряжения и его сглажива­ ния при помощи выходного индуктивно-емкостного фильтра (гл. 3—7). В схемах на рис. 8-1—8-7 под символом одного тиристора или диода подразумеваются группы последовательно или параллельно соединен­ ных элементов, которые необходимы в большинстве прерывателей средней и большой мощности.

178

Рис. 8 -1 . Схемы однооперациоиных прерывателей.