14. Регулируемый электропривод переменного тока с вентильным д-ем (вд).

ВД состоит из СД и ПЧ с промежуточным звеном пост. I или с непосредственной связью (НПЧ), вентили которого коммутируются в функции положения ротора или магнитного потока двигателя. ОВ Д располагается на роторе и питается от постороннего источника пост. I. Есть двигатели с возбуждением постоянными магнитами. Вентильный коммутатор, т.е. инвертор, управляемый в функции положения ротора, выполняет роль коллектора обычной машины пост. I. Он присоединяется к обмотке статора СД и осуществляет распределение пост. I с преобразованием его в переменный. CД, работающий совместно с таким инвертором приобретает свойства машины пост. I и иногда его называют бесколлекторной машиной постоянного тока БМПТ или ВД пост. I. Мех-ие хар-ки ВД аналогичны хар-кам Д пост. I с независимым возбуждением.

«+ » ВД по сравнению с машиной пост. I – отсутствие коллектора, что повышает надежность, позволяет питать Д повышенным U,→осуществлять бестрансфор-ное подключение силовой части ЭП к сети. Момент, возникающий в вентильном Д (как синхронной машине) подчиняется зависимости , где Р

_П – число пар полюсов Д;  – угол между осями полей статора и ротора (между векторами потокосцеплений, см. рисунок); С_М – постоянная момента (коэфф. пропорц-ти между I и моментом ВД, ); I_м – макс. мгновенное значение I одной фазы статора. «-» означает, что направление момента противоположно направ-ию угла рассогласования .

С

целью ограничения изменений момента электронная система регулирования обеспечивает ограничение изменения угла  в окрестностях 90⁰ в диапазоне ±30⁰ (в ту и другую сторону), как показано на угловой (моментной) характеристике СД. Именно такое регулирование и осуществляется ТК, т.е. инвертором, в функции положения ротора. Физическое положение ротора определяется с помощью датчика положения ротора ДПР, находящегося на валу Д. Переключение фаз Д производится тиристорным коммутатором (ТК) в функции сигналов ДПР. ДПР состоит из трех пар светофотодиодов, жестко привязанных к статору, в зазоре, между которыми вращается диск, закрепленный на валу ротора. На диске по его периметру имеются прорези. Число их определяется числом пар полюсов ВД. Угловая длина прорези на диске определяется как , а угловое расстояние между парами светофотодиодов как .

В

ых. сигналы ДПР преобразуются схемой распределения в 120⁰ импульсы управления тиристорами, обеспечивая, то, проводящее состояние каждому тиристору в течение 120⁰ за один период сигнала ДПР.

Проводящее состояние тири­сторов	Направление тока через фазы статора
V1 – V6	A  C
V3 – V6	B  C
V3 – V2	B  A
V5 – V2	C  A
V5 – V4	C  B
V1 – V4	A  B

Алгоритм работы ДПР при одной паре полюсов можно проследить по схеме, указав в таблице последовательность включений тири­сторов. Во включенном состоянии одновременно находятся два тиристора из шести.

Ключи КЛ1 и КЛ2 (см.схему) выполняют 2 независимые ф-ии: 1) Обеспеч. режим коммутации I с тиристора на тиристор ввиду невозможности самост-ого выключения тиристоров, т.к. тиристоры ТК в силовой схеме подключаются к источнику пост. U, то для их отключения и восстанов­ления ими запирающих свойств необходимо кратковременно разрывать силовую цепь ТК. 2) Обеспеч. поддержание заданной величины I через обмотки Д, т.е. участвуют в регулировании тока.

Ф-ия коммутации I с тиристора на тиристор выполняется путем полного отключ. ТК от ист. питания. Время обесточенного состояния ТК составляет  300 мкс. Чтобы снизить пульсации момента ВД формируется график изменения I статора Д, пульсации которого обратны пульсациям момента (временные диаграммы).

П

ри регулировании тока исп-ся 3 режима включения тиристоров (3 режима работы ключей КЛ1 и КЛ2). 1)Режим Р2, когда оба ключа включены. 2)Режим Р1, когда в проводящем состоянии находится только один из ключей. 3)Режим Р0, когда оба ключа выключены.

В режиме Р2 напряжение источника питания прикладывается к обмоткам статора .Знак ''+'' соответствует двигательному режиму, знак ''-'' –тормозному. При любой скорости U_пит  E_дв.

В режиме Р1, когда, например, замкнут КЛ1, а КЛ2 разомкнут, ток протекает через КЛ1, тиристор V3 фазы статора В, А, диод моста возврата реактивной энергии и снова КЛ1. При таком варианте две обмотки статора ВД являются замкнутыми на себя и такой режим является режимом динамического торможения, для которого уравнение равновесия ЭДС имеет вид: . В Р0 ток фаз статора протекает через мост возврата реактивной энергии, направленный навстречу источнику питания. Такой режим является режимом противовключения. Уравнение равновесия ЭДС: ; r_ф - активное сопротивление двух фаз статора.

Область применения. Достоинства.

Р

егулирование I осуществляется двумя комбинациями режимов включения ключом КЛ1 и КЛ2. В двигательном и тормозном режимах больших скоростей регулирование комбинацией тока относи­тельно заданного значения осуществляется режимов Р1, Р2, Р0, как показано на графике. В ВД средней и большой мощности часто используют СД обычной конст­рук­ции и естественную коммута­цию вентилей в функции напряжения статора дви­гателя. Такие ВД применяются в приводах с мало- и медленно изменяющейся длительной нагрузкой. ВД на ско­рости 100 ^об/_мин и 3000 ^об/_мин не могут быть выполнены на основе СД обычной конструкции. Для ВД создаются СД специальных конструкций, в частности, бесщеточные с возбуждением постоянными магнитами. Они выполняются мощностью до 30кВт с максимальной скоростью 3000 ^об/_мин, а также многополюсные тихоходные.

Т.к. ВД обладает характеристиками машины постоянного тока независимого возбуждения, то все способы регулирования его угловой скорости характеризуются такими же показателями, что и у ДНВ, (изменением напряжения и тока возбуждения).

У ВД можно получить и характеристику двигателя последовательного возбуждения, если обмотку возбуждения включить последовательно в цепь выпрямленного тока на входе инвертора.

Возможен и генераторный режим с рекуперацией энергии в сеть. В этом случае УВ переводится в инверторный режим, а управляемый инвертор – в выпрямительный при _0.

Перспективно применение ВД для мощных тихоходных электроприводов, например, для шаровых мельниц, и сверхбыстроходных (до 10000 ^об/_мин) сверхмощных электроприводов, например, нагнетателей, в шаговом электроприводе, в асинхронных электромеханических каскадах, станочном электроприводе, в многодвигательных регулируемых электроприводах с синхронной связью.