Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Электропривод, Основы электроники

Вентильные преобразователи постоянного тока

 

Вентильные преобразователи постоянного токаВентильные преобразователи постоянного тока служат для питания обмоток возбуждения и якорных цепей двигателей постоянного тока в том случае, когда требуется иметь большой диапазон регулирования скорости и высокое качество протекания переходных режимов электропривода.

Для указанных потребителей силовые схемы вентильных преобразователей могут быть: нулевые или мостовые, однофазные или трехфазные. Выбор той или иной схемы преобразователя должен исходить из:

  • обеспечения допустимых пульсаций в кривой выпрямленного напряжения,

  • ограничения числа и величины высших гармонических напряжения в сети переменного тока,

  • высокого использования силового трансформатора.

Общеизвестно, что пульсирующее выпрямленное напряжение преобразователя создает пульсирующий ток двигателя, нарушающий нормальную коммутацию двигателя. Кроме того, пульсации напряжения вызывают дополнительные потери в двигателе, что приводит к необходимости завышения его мощности.

Улучшение коммутации и уменьшение потерь в электродвигателе может быть достигнуто либо увеличением числа фаз выпрямителя, либо введением сглаживающей индуктивности, либо конструктивным усовершенствованием двигателя.

Если преобразователь предназначен для питания якорной цепи двигателя, обладающей незначительной индуктивностью, наиболее рациональными его силовыми схемами являются трехфазные: двойная трехфазная нулевая с уравнительным реактором, мостовая (рис. 1).

Силовые схемы трехфазных тиристорных преобразователей

Рис. 1. Силовые схемы трехфазных тиристорных преобразователей: а — двойная трехфазная нулевая с уравнительным реактором, б — мостовая

Для питания обмоток возбуждения двигателей постоянного тока, обладающих значительной индуктивностью, силовые схемы вентильных преобразователей могут быть как трехфазные нулевые, так и мостовые однофазные или трехфазные (рис. 2).

Схемы тиристорных выпрямителей для питания обмоток возбуждения

Рис. 2. Схемы тиристорных выпрямителей для питания обмоток возбуждения: а — трехфазная нулевая, б — однофазная мостовая, в — трехфазная полууправляемая мостовая

Из трехфазных схем выпрямления наиболее широкое распространение получила трехфазная мостовая (рис. 1, б). Достоинствами этой схемы выпрямления являются: высокое использование согласующего трехфазного трансформатора, наименьшая величина обратного напряжения на вентилях.

Для электроприводов больших мощностей снижение пульсаций выпрямленного напряжения достигается параллельным или последовательным соединением выпрямительных мостов. В этом случае питание выпрямительных мостов производится либо от одного трехобмоточного трансформатора, либо от двух двухобмоточных трансформаторов.

В первом случае первичная обмотка трансформатора соединена в "звезду", а вторичные одна — в "звезду", другая — в "треугольник". Во втором случае один из трансформаторов соединен по схеме "звезда-звезда", а второй — по схеме "треугольник — звезда".

В связи с тем, что первичные или вторичные обмотки трансформаторов имеют разные схемы соединения, выпрямленное напряжение одного моста будет иметь пульсации, сдвинутые по фазе на угол относительно пульсаций выпрямленного напряжения другого моста. В результате суммарное выпрямленное напряжение на якоре двигателя будет иметь пульсации, частота которых в 2 раза выше частоты пульсаций каждого моста. Уравнение мгновенных значений выпрямленных напряжений параллельно соединенным мостам производится уравнительным реактором. При последовательном соединении выпрямительных мостов схема работает аналогично.

Для уменьшения числа управляемых вентилей применяются полууправляемые или несимметричные мостовые схемы выпрямления. В этом случае одна половина моста, например катодная группа, является управляемой, а анодная — неуправляемой, т. е. собрана на диодах (см. рис. 2, в).

Все вышерассмотренные силовые схемы преобразователей нереверсивные, так как обеспечивают протекание тока в нагрузке лишь в одном направлении. Переход от нереверсивной схемы к реверсивной может быть осуществлен либо применением контактного реверсора, либо установкой двух комплектов выпрямителей. Такие выпрямители выполняются по встречно-параллельной (рис. 3) или перекрестной (рис. 4) схемам.

При встречно-параллельной схеме оба моста U1 и U2 (см. рис. 3) питаются от общей обмотки трансформатора и включены встречно и параллельно друг другу. В перекрестной схеме каждый мост питается от отдельной обмотки и включен перекрестно по отношению к нагрузке.

Схема встречно-параллельного включения преобразователей

Рис. 3. Схема встречно-параллельного включения преобразователей

Схема перекрестного включения преобразователей

Рис. 4. Схема перекрестного включения преобразователей

Управление вентилями мостов двухкомплектных реверсивных преобразователей может быть раздельное или совместное. При раздельном управлении управляющие импульсы подаются на вентили только того моста, который в данный момент находится в работе и обеспечивает нужное направление тока в цепи нагрузки. Вентили другого моста при этом заперты.

При совместном управлении на вентили обоих мостов управляющие импульсы подаются одновременно, независимо от направления тока в нагрузке. Следовательно, при таком управлении один из мостов работает в выпрямительном режиме, а другой — подготовлен к инверторному режиму. В свою очередь совместное управление может быть согласованным и несогласованным.

При согласованном управлении управляющие импульсы подаются на вентили обоих мостов так, чтобы средние значения выпрямленного напряжения у последних были равны между собой. При несогласованном управлении необходимо, чтобы среднее выпрямленное напряжение моста, работающего в инверторном режиме (инверторная группа вентилей), превышало напряжение моста, работающего в выпрямительном режиме (выпрямительная группа вентилей).

Работа реверсивных схем с совместным управлением характеризуется наличием уравнительного тока в замкнутом контуре, образованном вентилями группы и обмотками трансформатора, который появляется из-за неравенства мгновенных значений напряжений групп во все моменты времени. Для ограничения последнего в схемы вводят уравнительные дроссели L1 — L4 (см. рис. 3).

Преимущества совместного согласованного управления — простота, готовность перехода из одного режима в другой, однозначность статических характеристик, отсутствие режима прерывистых токов даже при малых нагрузках. Однако при таком управлении в схеме протекают большие уравнительные токи.

Схемы с несогласованным управлением имеют меньшие габариты сглаживающих дросселей, чем при согласованном управлении. Однако при таком управлении снижается диапазон допустимых углов регулирования, что приводит к недоиспользованию трансформатора и к снижению коэффициента мощности.

Вышеперечисленных недостатков лишена схема преобразователя с раздельным управлением. Такой способ управления полностью ликвидирует уравнительные токи, так как в этом случае подача управляющих импульсов производится только на работающую группу вентилей. Следовательно, отсутствует необходимость в уравнительных дросселях и полностью используется габаритная мощность трансформатора, так как выпрямительную группу можно открывать с нулевым значением угла регулирования.




Статьи близкие по теме:
  • Тиристорные преобразователи постоянного тока
  • Наиболее распространенные схемы выпрямления переменного тока в постоянный
  • Однофазная мостовая схема выпрямления
  • Классификация и устройство сварочных выпрямителей
  • Параметры и схемы выпрямителей



  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Кабельные муфты IEK