17. Инверторы, ведомые сетью, и автономные инверторы. Их расчет и характеристики.

а) инверторы ведомые сетью

Предназначены для преобразования постоянного тока в переменный с частотой сети

Выполняются по тем же схемам что и выпрямители ( однофазные, трёхфазные, мостовые , нулевые)

Для перевода управляемый выпрямитель в Инвертор ведомый сетью изменяется полярность постоянного напряжения и угол управления изменяется на 180⁰ - угол опережения

ИВС применяются для рекуперационного торможения а реверсивных преобразователях, при этом в сеть возвращается активная мощность, но потребляется реактивная из за большого сдвига фаз между током и напряжением. Форма выходного тока близка к прямоугольной, что вызывает появление высших гармоник, для уменьшения влияния применяют L-C сглаживающие фильтры.

В приводе на постоянном токе при торможении ЭДС якоря складывается с ЭДС реактора превышает напряжение сети. Активная мощность , отдаваемая двигателем определяется

Реактивная мощность потребляемая из сети :

б) автономный инвертор (АИ)

Могут быть построены на тиристорах или транзисторах, по 1-о фазной или 3-х фазной схеме. Автономные инверторы делятся на :

- АИ напряжения (АИН)

- АИ тока (АИТ)

- АИ резонансные (АИР)

Рассмотрим схему однофазного АИН на тиристорах

- максимальное значении обратного напряжения

-максимальное значение тока при активной нагрузке :

- для активно-индуктивной : ;

в первый полупериод открыты VS1 и VS4; во второй VS2 и VS3

Аин обеспечивает постоянство напряжения на нагрузке в каждый момент времени. Ток при этом изменяется по экспоненте с постоянной времени

18. Влияние силовых преобразователей на системы электроснабжения, определение их энергетических показателей.

19. Электрические печи сопротивления.

20. Дуговые электрические печи и установки.

21. Индукционные плавильные печи и установки.

22. Общие сведения об электросварке. Источники питания сварочной дуги. Машины для точечной и роликовой сварки.

23. Электролиз и его промышленное применение. Гальванические установки.

24. Основные характеристики электропривода с синхронным двигателем.

На статоре с.д. расположена 3-х фазная обмотка создающая вращающее магнитное поле. Ротор с постоянными магнитами вращается со скоростью магнитного поля. Для питания обмотки ротора служит генератор постоянного тока небольшой мощности, который называется возбудителем. Промышленностью выпускается СД-2, СД-3, СД- 4, СДК=Р=130-1000 кВт и более. Основным преимуществом мощных СД является высокий коэффициент мощности, cos , близкий к 1. Повышение cos  необходимо для уменьшения потерь энергии в линиях электропередач. При увеличении тока возбуждения cos  увеличивается и СД может работать в режиме компенсатора реактивной мощности. Целесообразно использовать СД при мощности более 300 кВт. Преимуществом СД являются абсолютно жесткие характеристики.

Ротор двигателя движется синхронно с магнитным полем статора, отставая от него на угол , зависящий от электромагнитного момента. Для пуска СД на роторе имеется дополнительная к/з обмотка (типа беличье колесо).

При увеличении момента сопротивления увеличивается угол отставания ротора от вектора магнитного поля статора и момент двигателя пропорционален напряжению и ЭДС, наводимая ротором, и синусу угла отставания ротора.

В номинальном режиме угол отставания составляет 25-30 градусов. При увеличении угла более 90 градусов, при увеличении момента выше максимального двигатель выходит из синхронизма и останавливается.

Для явнополюсной машины добавляется реактивная составляющая момента пропорционально sin 2, которая искажает зависимость момента от угла. При малых отклонениях углаот 0 можно считать, что момент двигателя пропорционален углу.

где С_ЭМ – коэф. жесткости электромагнитной пружины

В переходных процессах СД ведет себя как электромагнитная пружина, т.е. возникают колебания угла отставания и момента двигателя. Короткозамкнутая обмотка, которая устанавливается на роторе двигателя, создает асинхронный момент, который демпфирует колебания момента двигателя.

В автоматике применяются шаговые и вентильные двигатели, которые по принципу действия являются синхронными, но работают только с электронными блоками управления.

Шаговые двигатели преобразуют импульсы тока в дискретные перемещения выходного вала. Угол поворота (шаг) пропорционален числу управляющих импульсов. По конструкции шаговые двигатели бывают с возбужденным или невозбужденным ротором. Двигатели с возбужденным ротором виде постоянного магнита имеют более высокий момент и мощность, но минимальный шаг составляет 10-15 градусов. Такие двигатели применяются в приводе подач, мощностью до 0,5 кВт, токарных и электроэрозионных станков. Для поворота ротора импульсы тока от блока управления поочередно подаются на 1-ю или на 2-ю обмотку. При двухтактном управлении импульсы тока одновременно могут подаваться на обе обмотки и минимальный угол поворота уменьшается в два раза. Преимуществом 2-х тактных является то, что момент двигателя возрастает в 1,5 раза.

Двигатели с невозбужденным ротором имеют ротор в виде набора электротехнической стали с полюсами.

, где р – число пар полюсов, n – число тактов управления, m –

число полюсов на роторе

Основным преимуществом шаговых двигателей является то, что они бесконтактные, недостатком – сложность управления. Вентильный двигатель – это синхронный двигатель с датчиком положения ротора, работающий под управлением электронных вентилей (транзисторов или тиристоров). Вентильный двигатель имеет механические характеристики и динамику, подобные двигателю постоянного тока с независимым возбуждением.

Т.к. вентильный двигатель является бесконтактным, отсутствует щеточно-коллекторный узел, то повышается надежность и КПД90 %.

Рассмотрим упрощенную функциональную схему вентильного двигателя.

БУК – блок управления коммутацией;

ДПР – датчик положения ротора.

БУК – формирует импульсы тока в трехфазной обмотке статора под действием магнитного поля статора ротор с постоянными магнитами или электромагнитами поворачивается на определенный угол.

ДПР – выдает сигнал в БУК для изменения направления тока в обмотках статора чтобы сохранить постоянство вращения. В качестве ДПР применяются фотоимпульсные, индуктивные датчики Холла. В датчиках Холла под действием магнитного потока изменяется выходная ЭДС.

Промышленностью выпускаются вентильные двигатели: ДВУ, 2ДВУ, с постоянными магнитами на роторе мощностью 1-7 кВт и 0,07-22 кВт соответственно.

В мощных ЭП на нефтепроводах, цементных и химических заводах применяются вентильные двигатели серии ВД мощностью 200-3150 кВт, ПЧВС мощностью 2-20 МВт с тиристорными преобразователями (с электромагнитами на роторе).

Недостатком является сложность управления и большая стоимость.

В настоящее время разрабатываются вентильные индукторные двигатели ВИД или ВРД с невозбужденным ротором наподобие шаговых двигателей, которые имеют меньшую стоимость. Преимуществом является высокий КПД около 90 % даже при малой мощности