Характеристика управления вентильного комплекта (ВК).

Минимальный граничный угол открывания α_мин.гр.

Характеристикой управления ВК называется зависимость выпрямленной ЭДС Е (постоянной составляющей) от угла открывания α.

Выпрямленная ЭДС Е определяется как средняя на интервале проводимости величина в установившемся режиме работы ПВ. На основании рис. 2.12 запишем:

(15)

При α = 0 из равенства (14) получим максимальное значение выпрямленной ЭДС

, (16)

где U₁ — действующее значение напряжения сети.

С учетом (15) и (16):

Е = E₀cos α. (17)

Выражение (17) описывает характеристику управления всех управляемых выпрямителей в режиме непрерывного тока (РНТ). При этом необходимо иметь в виду, что для трехфазного нулевого выпрямителя Е₀ = 1,17U₂ (U₂ — действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора), для трехфазного мостового Е₀ = 2,34U₁.

Область значений угла открывания α в выражении (17) при питании якорной цепи ДПТ лежит в пределах: α_мин.гр ≤ α ≤ α_макс,

где α_мин.гр - минимальный граничный угол открывания;

α_макс – максимальный угол открывания.

Ограничение угла открывания α на уровне α_мин.гр объясняется наличием в якорной цепи ДПТ ЭДС вращения, действующей встречно выпрямленной ЭДС.

В процессе работы электропривода для увеличения выпрямленного напряжения уменьшают угол α (Рис. 2.13).

Рис.2.13 Временные диаграммы при уменьшении угла α

При этом мгновенное значение ЭДС выпрямителя е, соответствующее углу α, при его уменьшении уменьшается, выпрямленная э.д.с. Е, скорость двигателя ω и ЭДС якоря Е_я увеличиваются. При некотором значении угла открывания α₂ = α_мин.гр мгновенное значение ЭДС e₂ станет равно ЭДС якоря Е_я2, т.е. e₂ = Е_я2. Дальнейшее уменьшение угла α меньше α_мин.гр, например до α = α_з, не позволит открыться вступающим в работу тиристорам, т.к. они будут находиться в момент подачи открывающих импульсов под обратным напряжением (Е_я2 – e₃)>0 (Рис.2.14). Это влечет за собой пропуск пульсов выпрямленной ЭДС е, что является аварийным режимом работы системы электропривода.

Рис.2.14 Эквивалентная схема соответствующая уравнению (Е_я2 – e₃)>0

Минимальный граничный угол открывания α_мин.гр определяется из условия равенства мгновенного значения ЭДС выпрямителя е и ЭДС вращения Е_я, т.е.

е = Е_я. (18)

Из уравнения (10), при условии l∆U_т = 0, I_я = 0, с учетом (17) получим

Е_я = E = E₀cos α_мин.гр (19)

Подставив (19) в (18), с учетом уравнения (6), получим

e = U_1максsinα_мин.гр = E₀cos α_мин.гр;

,

;

α_мин.гр=32,5°.

Для системы электропривода «трехфазный нулевой выпрямитель –ДПТ» уравнение (18) с учетом угла естественного открывания φ₀ = 30º запишется в виде:

.

Решение данного уравнения дает α_мин.гр = 20,6°.

Для системы электропривода «трехфазный мостовой выпрямитель-ДПТ» уравнение (18) с учетом φ₀ = 60º запишется в виде:

.

Решение данного уравнения дает α_мин.гр = 10,2°.

2.5.3 Система ЭП «УВ-ДПТ» в режиме гранично-непрерывного тока (ГНТ)

ГНТ характеризуется тем, что ток якоря в начале каждого интервала проводимости снижается до 0, но не прерывается, что обусловлено уменьшением запаса энергии в электромагнитном поле индуктивности якоря, которой недостаточно для обеспечения режима непрерывного тока (Рис. 2.15)

Рис.2.15 Временные диаграммы гранично-непрерывного тока

Для интервала ГНТ, пренебрегая падением напряжения на активных сопротивлениях R якорной цепи, можно записать

Из последнего выражения, проинтегрировав его, получим ток якоря

Среднее значение тока в режиме ГНТ

(20)

Максимальному значению ГНТ соответствует угол α=90°:

(21)

Разделив (20) на (21) и возведя в квадрат получим:

(22)

Характеристика управления вентильного комплекта УВ

или (E / E₀)=cosα (23)

Возведем (23) в квадрат и проссумируем с (22). Получим

Последнее выражение описывает эллипс с полуосями E = E₀ и I_{я.гр .}= I_{я.гр.макс}. (Рис.2.16). Каждая точка эллипса подчиняется выражению

. (24)

Рис. 2.16 Кривая, разделяющая зоны РПТ и РНТ

2.5.4. Система "УВ-ДПТ" в режиме прерывистого тока (РПТ).