Система тиристорный преобразователь – двигатель

Преобразователь включает в себя сглаживающий трансформатор (Т), имеющий 2 двухфазные обмотки; 2 тиристора VS1, VS2; сглаживающий дроссель L и СИФУ.

Преобразователь обеспечивает регулирование напряжения на двигателе за счет изменения среднего значения ЭДС преобразователя. Это достигается за счет регулирования с помощью СИФУ по сигналу управления угла α, то есть управления тиристорами.

Угол α представляет собой угол задержки открывания тиристоров относительно момента, когда напряжение на анодах тиристора становиться положительным.

Допустим, на управляющий электрод тиристора VS1 подается отрицательный импульс в момент времени t₁, угол α, отсчитываемый от момента естественного включения вентиля VS1, вызывает на нагрузке скачек напряжения, которое будет меняться по кривой U₂. В момент времени t₂ напряжение U₂ будет равно 0 и тиристор закрывается.

На интервале (t₂;t₃) оба тиристора закрыты и ток равен 0, а в момент времени t₃ вступает в действие тиристор VS2 и остается открытым до времени t₄.

Если менять угол α относительно начала синусоиды, то меняется среднее значение выпрямленного напряжения и тока, причем это напряжение содержит постоянную значения напряжения и тока – U_d и i_d.

Пульсирующий характер выпрямленного напряжения и тока ухудшает коммутацию двигателя.

Когда α=0, преобразователь осуществляет двухполупериодное выпрямление и к якорю двигателя прикладывается полное напряжение.

Если с помощью СИФУ подавать управляющий импульс на тиристоры с задержкой α≠0, то ЭДС преобразователя снижается, и на двигатель будет подаваться меньшее напряжение. Зависимость ЭДС от угла α, управляющая тиристорами, имеет вид:

(*)

Ed –ЭДС преобразователя при α=0

Ввиду пульсирующего характера ЭДС, ток в цепи якоря также пульсирующий – это ухудшает работу двигателя, увеличивает потери энергии и ведет к нагреву. Для уменьшения пульсации тока в цепи якоря, обычно включается реактор, индуктивность которого выбирается в зависимости от уровня пульсации тока.

(**)

Ф – магнитный поток, наводящийся обмоткой возбуждения

R_я – сопротивление якоря [Ом]

С_д – коэффициент, зависящий от конструкции двигателя

U – напряжение, подаваемое на двигатель.

Из (*) и (**) следует, что

Зависимость механических характеристик от α, представлено на рисунке ….:

Особенностью характеристик двигателей при питании от управляемого преобразователя является область, где характеристики не линейны. В этой области имеет место режим прерывистых токов.

Вследствие односторонней проводимости тиристорного преобразователя (ТП) характеристики располагаются в 1м и 4м квадрантах. Для получения характеристик во всех 4х квадрантах используют реверсивные ТП.

Явление прерывистых токов обусловлено тем, что с уменьшением нагрузки снижается количество энергии запасенной в индуктивности сглаживающего дросселя и наступает момент когда создаваемое ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания тока при отрицательных напряжениях на анодах тиристора, что приводит к увеличению выпрямленного напряжения (Ud) и возрастания скорости при холостом ходе.