Характеристика управления СИФУ при косинусоидальном

Опорном напряжении

При использовании в качестве опорного напряжения положительного косинусоидального (Рис. 2.5) выражение характеристики управления СИФУ, полученное аналогично как и для пилообразного, имеет вид

.

Рис.2.5 Конусоидальное опорное напряжение

График характеристики при условии U_см = 0 приведен на рис. 2.6. Очевидно, что в данном случае коэффициент передачи СИФУ:

является переменной величиной зависящей от величины напряжения управления.

Рис. 2.6 График характеристики управления СИФУ при положительном

конусоидальном напряжении

2.3 Электрические цепи систем электропривода «нереверсивный

выпрямитель-двигатель постоянного тока с независимым возбуждением»

В нереверсивных системах электропривода постоянного тока используются однофазные (Рис. 2.7) и трехфазные (Рис. 2.8) выпрямители.

Рис. 2.7 Функциональные схемы силовых цепей системы электропривода «однофазный нереверсивный выпрямитель-двигатель постоянного тока»

Рис. 2.8 Функциональные схемы силовых цепей системы электропривода

«трехфазный нереверсивный выпрямитель-двигатель постоянного тока»

Нереверсивный выпрямитель содержит один комплект тиристоров в цепях обмоток якоря и возбуждения, однонаправленная проводимость которых не позволяет изменить в цепях обмоток якоря и возбуждения направление тока и, следовательно скорости двигателя без переключений в якорной цепи или в цепи обмотки возбуждения.

Системы электропривода с однофазным выпрямителем подключаются к напряжению электрической сети через коммутационный реактор без трансформатора, т.к. согласования номинальных напряжений двигателя и сети не требуется.

Трехфазный нулевой выпрямитель подключается к сети через трехфазный трансформатор с соединением обмоток «треугольник-зигзаг», чем исключается негативное влияние явления вынужденного намагничивания трансформатора.

Трехфазный мостовой выпрямитель к сети может подключаться через коммутационные реакторы или через согласующий трансформатор. Для уменьшения стоимости системы электропривода целесообразно использовать двигатели с таким номинальным напряжением, которое не требует применения согласующего трансформатора.

Коммутационные токоограничивающие реакторы во входной цепи ПВ выполняют две функции:

- являясь индуктивностью, как элемент электрической цепи, уменьшает коммутационные пульсации тока, вызывающие электромагнитные помехи;

- ограничение производной тока (di/dt) при возникновении короткого замыкания на выходе выпрямителя.

В якорную цепь двигателя при необходимости сглаживания пульсаций якорного тока и уменьшения зоны прерывистого тока включается сглаживающий дроссель.

Цепь обмотки возбуждения двигателя М питается от сети через несимметричный однофазный мостовой выпрямитель в однофазных системах электропривода (см. рис. 2.7) или через симметричный однофазный мостовой выпрямитель в трехфазных системах (см. рис. 2.8).

Полупроводниковые выпрямители, содержащие в схеме только тиристоры называются управляемыми, т.к. позволяют обеспечить два режима работы двигателя: двигательный и тормозной (генераторный). В отличие от них выпрямители, содержащие в схеме тиристоры и диоды называются полууправляемыми, т.к. позволяют обеспечить только двигательный режим.

2.4 Эквивалентная электрическая схема силовой электрической цепи системы электропривода «управляемый выпрямитель – дпт» (УВ-ДПТ) для режима непрерывного тока (РНТ)

Силовая электрическая цепь системы электропривода «УВ-ДПТ» для РНТ может быть представлена обобщенной эквивалентной электрической схемой, приведенной на рис. 2.9.

Рис.2.9 Эквивалентные электрические схемы силовой цепи системы электропривода «УВ-ДПТ» в режиме непрерывного тока

При составлении схемы пренебрегли явлением коммутации тиристоров выпрямителя. Схема содержит последовательно соединенные идеализированные элементы якорной цепи, по которым в один и тот же момент времени проходит ток якоря i_я. ЭДС выпрямителя может быть описана выражением

, (6)

где U_1макс – амплитудное значение напряжения источника питания;

ω₁ – круговая частота напряжения;

- угол соответствующий моменту естественного открывания;

α – угол открывания;

m^' – пульсность схемы выпрямителя;

n – целая часть от .

Активное сопротивление R_a и индуктивность L_a включают в себя сумму активных сопротивлений и индуктивностей элементов одной фазы источника питания, подключенной к выпрямителю. Коэффициент k показывает число фаз источника питания по которым проходит ток якоря в один и тот же момент времени. Для однофазного мостового и трехфазного нулевого выпрямителей k = 1, для трехфазного мостового – k = 2.

Падение напряжения в тиристорах принимается не зависящим от тока и заменяется в схеме ЭДС - ∆U_m. Кэффициент l показывает число тиристоров, участвующих в проведении тока якоря. Для однофазного и трехфазного мостового l = 2, для трехфазного нулевого l = 1. Сглаживающий дроссель представлен в эквивалентной схеме индуктивностью L_cд и активным сопротивлением R_сд Якорная цепь двигателя заменяется последовательным соединением активного сопротивления R_я, индуктивности L_я и ЭДС вращения e_я. Уменьшение среднего значения выпрямленного напряжения из-за коммутации вентилей учитывается эквивалентным сопротивлением R_x.

При указанных на рис. 2.9 направлениях ЭДС и тока запишем второе уравнение Кирхгофа

или

.

Обозначив индуктивность силовой цепи , а активное сопротивление , получим

,

или

, (7)

где - ЭДС самоиндукции.

Уравнение (7) представляет собой уравнение электрического равновесия силовой цепи системы электропривода «УВ-ДПТ» в режиме непрерывного тока.

Получим эквивалентную электрическую схему силовой цепи для постоянных значений тока и напряжения (выпрямленного тока и выпрямленного напряжения). Для этого проинтегрируем уравнение (7) на интервале проводимости тиристоров

(8)

Применим теорему об интеграле суммы к (8) и разделим каждое из слагаемых на длительность интервала λ

В последнем выражении каждое из слагаемых представляет собой среднее (постоянное) значение функции на интервале λ. Вследствие этого можно записать:

(9)

где E- среднее (выпрямленное) значение ЭДС выпрямителя;

E_я – среднее (постоянное) значение ЭДС якоря;

I_я – среднее (выпрямленное) значение тока якоря;

E_L - среднее (постоянное) значение ЭДС самоиндукции.

Для установившегося режима работы системы электропривода «УВ-ДПТ» - E_L = 0. Уравнению (9) соответствует эквивалентная электрическая схема для постоянных составляющих, представленная на рис. 2.10. С учетом этого второе уравнение Кирхгофа для эквивалентной схемы рис. 2.10 запишем в виде

(10)

Рис. 2.10 Эквивалентная электрическая схема силовой цепи системы электропривода «УВ-ДПТ» для постоянных составляющих тока и напряжения