Тиристорные преобразователи для электропривода постоянного тока

ТИРИСТОРНЫЕ   ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ   ДЛЯ   ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электропривод на основе двигателей постоянного тока используется в различных отраслях промышленности — металлургии, машиностроении, химической, угольной, деревообрабатывающей и др. Развитие электропривода направлено на создание высокопроизводительных машин с высокой степенью автоматизации.

Регулирование скорости двигателей постоянного тока занимает важное место в автоматизированном электроприводе. Применение с этой целью тиристорных преобразователей является одним из самых современных путей создания регулируемого электропривода постоянного тока.

Управление скоростью двигателей постоянного тока осуществимо тремя способами:

1) изменением напряжения на якоре при неизменном токе обмотки возбуждения;

2) изменением тока обмотки возбуждения при неизменном напряжении на якоре;

3) комбинированным изменением напряжения на якоре и тока обмотки возбуждения.

Напряжение на якоре или ток обмотки возбуждения (ОВ) изменяют с помощью управляемых выпрямителей, из которых наибольшее применение получили однофазные и трехфазные мостовые выпрямители. Отметим, что при управлении двигателем по цепи обмотки возбуждения управляемый выпрямитель выполняется на меньшую мощность и обладает лучшими массо-габаритными и стоимостными показателями. Однако вследствие большой постоянной времени обмотки возбуждения электропривод обладает худшими динамическими свойствами

При работе с теми или иными  производственными механизмами часто необходимо изменять направление вращения двигателя (осуществлять реверс). Изменению направления вращения обычно сопутствуют такие требования,  как быстрое (и в то же время плавное) торможение и плавный набор скорости.

Рис. 6.29. Структурная схема реверсивного тиристорного преобразователя

Реверс направления вращения приводного двигателя может достигаться  изменением полярности подводимого к якорю напряжения либо изменением направления тока обмотки возбуждения. С этой целью в  цепь  якоря или  обмотки  возбуждения вводят контактный переключатель или используют два   управляемых   тиристорных преобразователя.

Структурная схема реверсивного тиристорного преобразователя с контактным переключателем в цепи обмотки якоря (используется двигатель постоянного тока независимого возбуждения) показана на рис. 6.29. В этой схеме, как и в большинстве преобразователей, предназначенных для электропривода, режим выпрямления чередуется с режимом инвертирования. Так, например, при наборе скорости в режиме пуска и ее стабилизации в условиях повышения нагрузки на валу двигателя тиристорный преобразователь работает в режиме выпрямления, сообщая энергию двигателю. При необходимости торможения и последующего останова двигателя поступление энергии к нему от сети через преобразователь прекращают, переводя последний в режим инвертирования. Машина постоянного тока под действием инерционной массы на ее валу переходит в режим генератора, возвращая накопленную энергию через преобразователь в сеть переменного тока (рекуперативное торможение).

Работу схемы рис. 6.29 удобно проанализировать с помощью рис. 6.30, на котором приведены совмещенные внешние характеристики реверсивного тиристорного преобразователя, соответствующие режимам выпрямления и инвертирования. Характеристики показаны без учета их нелинейности в области малых токов I_d, вызываемой прерывистостью тока i_d преобразователя в этой области в условиях реальных значений индуктивности L_d < ∞ сглаживающего дросселя. Поскольку механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения М = F(n) определяются напряжением