Тиристорный выпрямитель – двигатель постоянного тока (Лабораторная работа № 12)

Лабораторная работа №12

Тиристорный выпрямитель – двигатель постоянного тока

Цель работы:1)Ознакомиться с силовой схемой и системой управления тиристорного

выпрямителя, работающего на двигатель постоянного тока;2)изучить ”вертикальный” способ управления теристором;3)исследовать различные режимы работы электропривода при глубоком регулировании скорости в замкнутой и разомкнутой системе автоматического регулирования.

Краткие теоретические сведения

Управляемые тиристорные выпрямители нашли широкое применение в промышленных электроприводах различных механизмов благодаря:

- возможности регулирования скорости электродвигателей в широких пределах относительно простыми средствами;

- высокому быстродействию;

- малым габаритам;

- небольшой стоимости и т.п.

К недостаткам управляемых выпрямителей относится снижение коэффициента мощности при увеличении диапазона регулирования скорости.

Для питания якорных цепей электродвигателей наибольшее распространение нашли тиристорные преобразователи (ТП) с мостовыми схемами выпрямления. Выбор этих схем обусловлен хорошим использованием силовых трансформаторов, возможностью применения вентилей невысокого класса и малыми пульсациями выпрямления напряжения.

Удешевление и упрощение мостовых схем в установках малой и средней мощности достигается использованием в одной группе моста тиристоров,  в другой – диодов. Такие схемы называются несимметричными (или полууправляемыми), причем ТП такого типа можно представить как последовательное соединение управляемого и неуправляемого выпрямителей с выходным напряжением

К недостаткам  таких схем относится пониженная частота пульсации и большой угол регулирования тиристоров,  .

На рис. 12-1 представлена принципиальная схема ТП, содержащего трехфазный трансформатор Т, несимметричный выпрямитель с системой управления тиристорами и двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Для изменения режима работы двигателя предусмотрен нагрузочный генератор Г. Обмотки возбуждения этих машин получают питание от отдельного выпрямителя.

Тахогенератор ТГ позволяет контролировать частоту вращения двигателя или поддерживать ее на заданном уровне в замкнутой системе автоматического регулирования (САР) с помощью усилителя постоянного тока.

На рис. 12-2 показаны линейная диаграмма вторичных напряжений трансформатора и кривые выпрямленного напряжения и тока при различных углах . При глубоком регулировании в кривой выпрямленного напряжения появляются участки, когда напряжение близко к нулю, однако протекание тока поддерживается индуктивностью нагрузки из силовой цепи. Для пропускания этого тока устанавливается нулевой диодV7 (см. рис.12-1), второй функцией которого является улучшение коммутации вентилей и снижение обратных напряжений благодаря разряду через него электромагнитной энергии, запасаемой в

индуктивности якоря двигателя.

Как видно из рис. 12-2, по мере снижения  величина выпрямленного напряжения возрастает, а его форма стремиться к огибающей мостовой схемы выпрямления. При больших углах регулирования формы выпрямленного напряжения искажается, причем при малых нагрузках и незначительной индуктивности наблюдается прерывистый режим тока.

Предъявляемые к системе управления (СУ) жесткие требования (высокая точность, малая инерционность, широкий диапазон регулирования, гибкость и эксплуатационная надежность) обусловили использование “вертикального” способа импульсного – фазового управления на основе малоинерционных статических устройств. Как известно, при этом периодически изменяющееся напряжение сравнивается с постоянным напряжением управления той или иной величины, и в момент их равенства выдается импульс на открывание тиристора.

Каждый из каналов трехканальной СУ (рис.12-3) функционально состоит из фазосмещающего устройства и генератора импульсов, задачами которого соответственно являются: 1) фазовый сдвиг относительно анодного напряжения и 2) формирование коротких управляющих импульсов с крутым фронтом.

В фазосмещающем устройстве данной работы вырабатывается пилообразное напряжение как результат периодического заряда и разряда конденсатора.

Четкая работа каждого канала СУ обеспечивает напряжением синхронизации своей фазы (10В), снимаемым с отдельных вторичных обмоток силового трансформатора. Как видно на рис. 12-3, в течении положительного полупериода стабилитрон VD1 работает на прямой ветви своей ВАХ, подобно обычному диоду, - следовательно, на базе VT1 появляется запирающий положительный потенциал порядка (0,5…1,0), и транзистор не препятствует заряду конденсатора CI  через резистор R5 от высоковольтного стабилизированного источника  отрицательного напряжения. Параметры цепи C1,R5 подобраны так, что в течение одного полупериода заряд конденсатора происходит только на начальной – практически линейной– части экспоненты ().

В течении отрицательного полупериода стабилитрон VD1 открывается и, в свою очередь, через делитель R2,R3 открывает транзистор VT1. При этом через открытый переход транзисторного ключа и низкоомный резистор R4 конденсатор C1 быстро разряжается () и в таком состоянии остается до окончания полупериода.

Пилообразное напряжение каждого последующего канала сдвинуто на 120относительно предыдущего (в соответствии с фазой синхронизирующего напряжения), причем параметры “зубьев” пилы определяются подбором собственных элементов в каждом канале и не зависят от колебаний питающего напряжения. В этом – несомненно, преимущество данной схемы.