Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 32

Лекция 6.  Регулируемые электроприводы с асинхронными двигателями

§ 6.1.  Электроприводы с асинхронными двигателями и устройствами плавного пуска

Эффективным средством устранения нежелательных явлений при пусках асинхронных двигателей является применение тиристорных устройств плавного пуска, содержащих встречно-параллельно включенные тиристоры в каждой фазе. Устройства плавного пуска позволяют достичь следующих результатов:

-  ограничение пусковых токов;

-  устранение в пусковых токах апериодических составляющих;

-  устранение пульсаций момента двигателя в начале пуска;

-  увеличение начального пускового момента за счет использования квазичастотного алгоритма управления.

Устройство плавного пуска является регулятором напряжения и тока нагрузки. Его принцип действия можно пояснить с помощью рис.6.1.1, на котором изображена схема с синусоидальной ЭДС e, активным сопротивлением R и индуктивностью L нагрузки и двумя встречно-параллельно включенными тиристорами. На нагрузку поступает напряжение u и в цепи протекает ток i, когда какой-либо тиристор открыт.

Рис.6.1.1 Схема электропривода с асинхронным двигателем и устройством плавного пуска и диаграмма формирования импульсов управления тиристорами

Тиристоры открываются с углом запаздывания относительно моментов перехода ЭДС через 0, равным α. Если α=0, то к нагрузке прикладывается вся ЭДС, то есть u=e. Если α>0, то к нагрузке прикладывается часть ЭДС, то есть u<e (напряжение нагрузки соответствует заштрихованной области на диаграмме рис.6.1.1). С увеличением угла управления α напряжение и ток нагрузки уменьшаются.

Схема электропривода с трехфазным регулятором напряжения и короткозамкнутым асинхронным двигателем представлена на рис.6.1.2. На этом же рисунке представлена диаграмма формирования импульсов управления тиристорами в процессе разгона.

Рис.6.1.2 Схема электропривода с асинхронным двигателем и устройством плавного пуска и диаграмма формирования импульсов управления тиристорами

Устройство плавного пуска содержит систему импульсно-фазового управления тиристорами (СИФУ). Оно может также содержать регулятор частоты вращения, формирующий заданный действующий ток статора и регулятор тока статора, формирующий напряжение управления преобразователя.

Работа СИФУ в данном случае аналогична работе СИФУ тиристорного мостового трехфазного выпрямителя и отображена на диаграмме рис.6.1.2. На диаграмме представлена трехфазная система синусоидальных напряжений питания u_A, u_B, u_C. Точки пересечения фазных напряжений называют точками естественной коммутации и от них отсчитываются углы управления тиристорами α. При α=0 импульсы управления тиристорами j_n (n=1, 2, 3, 4, 5, 6) формируются в точках естественной коммутации. При α>0 импульсы сдвигаются по фазе относительно точек естественной коммутации на угол α, то есть запаздывают.

Длительность импульсов управления во многих случаях принимается равной 2p/3 (широкие импульсы). В этом случае в любой момент времени при подаче импульсов управления образуется замкнутый контур для протекания токов и нет необходимости согласовывать угол управления с коэффициентом мощности нагрузки. Вместе с тем, при широких импульсах управления в тиристорах существуют повышенные потери энергии и снижается величина допустимого тока тиристоров.

В ряде случаев используются сдвоенные узкие импульсы управления. При этом существует опасность подачи импульсов в моменты, когда отсутствуют условия включения тиристоров. Поэтому необходимо согласовывать угол управления с режимом работы двигателя.