13. Система тиристорный преобразователь – двигатель (тп – д).

В системе ТП – Д двигатель постоянного тока независимого возбуждения питается от ТП. Принципиальная схема системы изображена на рис. С реднее значение выпрямленного напряжения ТП. , где U2 – действующее значение фазного U вторичной обмотки питающего трансф-ра.

m – число пульсаций выпрямленного U;  - угол задержки открывания тиристоров; Ud₀ – макс. значение среднего выпрямленного U при =0. Кривые выпрямленного U с учетом явления коммутации вентилей, характеризуемой углам , изображены на рис. Зависимость ЭДС ТП от U управления U_у при линейной хар-ке СИФУ представлена на следующем рисунке. Ур-е мех. хар-ки двигателя для любого режима работы .

В режиме непрерывного тока мех. хар-ки двигателя в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны хар-м системы ГД. Семейство статич. мех. хар-к при различных , изображ ено на рис 3. Это прямые, отсекающие на оси ординат отрезки, соответствующие скорости идеального холостого хода При раздельном упр-ии комплектами вентилей или при питании от однокомплек-тного ТП в области малых нагрузок ток становится прерывистым, причем при U_y=0 и среднее значение U_d становится . Появляется зона прерывистых I, она тем больше, чем больше угол . Появление зоны прерывистых токов обусловлено тем, что в определенные промежутки времени мгновенное значение выпрямленого U преобразователя становится < встречно действующей ЭДС двигателя, что видно из графика выпрямленногоU, как следует из ур-я равновесия ЭДС, разность U_d-e становится «-». Ток изменит направление на противоположное. Т.к. вентили обладают односторонней проводимостью,I=0. Вентили закрываются I появляется вновь когда U_d станет>е. При больших нагрузках несмотря на то, что в определенные промежутки времени мгновенное значение U_d становится < ЭДС двигателя, ток не прерывается, явл-ся непрерывным. При больших нагрузках запас эл.магнитной энергии в цепи выпрямленного тока значительный. Возникающая при исчезновении тока ЭДС самоиндукции складывается с мгновенным выпрямленным U ТП и в сумме они превышают ЭДС двигателя. Разность между этой суммой и ЭДС двигателя «+» и I не прерывается. При малых нагрузках ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания I и он прерывается. Переходу от режима непрерывного тока к прерывистому соответствует режим начально-непрерывного тока, являющегося граничным между двумя указанными. При уменьшении нагрузки скорость двигателя возрастает и увеличивается его ЭДС, являющаяся противодействующей, что вызывает уменьшение тока нагрузки преобразователя. Это приводит к уменьшению падения напряжения на внутренних сопротивлениях схемы, а также к уменьшению потерь среднего напряжения, обусловленного явлением коммутации. В связи с этим U_d возрастает. В зоне малых и нулевых нагрузок механические характеристики двигателя имеют мягкий характер.

Режимы: Двигатель в системе ТП – Д может работать во всех режимах. Двигательному режиму соответствует область в 1 и 3 квадратах, режиму динамического торможения соответствует характеристика, проходящая через начало координат при . Режиму противовключения соответствует область, заключенная между осью моментов и характеристикой динамического торможения. Режиму рекуперации соответствует область между осью ординат во 2 и 4 квадратах и характеристикой динамического торможения.

Основным способом торможения в системе ТП – Д является торможение с рекуперацией энергии в сеть. Для рекуперации энергии в сеть необходимо преобразовать энергию постоянного тока, источником которой при >₀ становится двигатель, в энергию переменного тока. Для этого ТП нужно перевести в инверторный режим.

В выпрямительном режиме преобразователя активная составляющая I_a1 первой гармоники фазного тока совпадает по направлению с напряжением (ЭДС) фазы, а реактивная I_p1 – отстает на 90. Следовательно, преобразователь потребляет из сети активную и реактивную мощность. Если ₁ станет больше 90, что при =0 соответствует >90, то I_p1 , будет по прежнему отставать от Е_ф на 90, а I_a1 будет направлен встречно с ЭДС фазы . В этом случае преобразователь будет отдавать в сеть активную мощность при одновременном потреблении реактивной мощности. Этот режим и является инверторным . В нем источником тока является ЭДС машины постоянного тока, которая превышает напряжение преобразователя.

Т.о. для получения инверторного режима работы ТП необходимо, чтобы  был больше 90, т.е. необходимо заставить преобразователь путем увеличения угла  принудительно выпрямлять отрицательные полуволны питающего напряжения сети. Сам он не будет это делать, поэтому инверторный режим может иметь место только при принудительной коммутации. При этом изменится знак напряжения U_d. Угол управления в этом режиме отсчитывается влево от точки пересечения синусоид напряжения питающей сети в отрицательной области и называется, как известно, углом опережения . Он равен =-. Вместо угла коммутации  для инверторного режима принято использовать понятие угла запирания =- или, иначе, угла запаса.

Основные достоинства системы ТП-Д:

1. Высокое быстродействие преобразователя, т.к. T_П=0,01 с

2. Более высокий КПД по сравнению с системой ГД

3. Незначительная мощность управления

4. Большой срок службы

5. Малые габариты и вес преобразователя

6. Простота осуществления резервирования и взаимозаменяемости блоков и узлов ТП

7. При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы составляет ~ 2 P_двиг, т.е. меньше, чем в системе ГД. При использовании реверсивного ТП она ~ равна мощности в системе ГД

Недостатки сиcтемы ТП-Д:

1. Уменьшение коэффициента мощности преобразователя при уменьшении скорости

2. Значительное искажение кривой тока, потребляемого преобразователем из сети

3. Неминуемые при регулировании угла  колебания реактивной мощности, особенно при большой мощности электропривода, приводящие к колебаниям напряжения в питающей сети