27. Реверсивные электроприводы постоянного тока по системе тиристорный преобразователь - двигатель

В реверсивных электроприводах скорость вращения дви­гателя регулируется в обоих направлениях. В электроприво­дах с частыми реверсами в целях увеличения быстродействия применяется рекуперативное торможение. В этом случае ки­нетическая энергия, запасенная в движущихся частях приво­да, преобразуется в электрическую, что увеличивает КПД ус­тановки в целом.

В настоящее время для реверсивных электроприводов ши­роко применяются тиристорные преобразователи. По спосо­бу осуществления реверса они разделяются на две группы: с реверсом по цепи якоря и с реверсом по цепи обмотки воз­буждения. В каждой группе изменение направления тока якоря или тока возбуждения достигается либо релейно-контактным способом, либо с помощью двухкомплектного преобразователя.

При реверсе по якорной цепи через тиристорный преоб­разователь (управляемый ключ) управление мощностью элек­тропривода осуществляется по силовому каналу, в то время как при реверсе по возбуждению каналом управления слу­жит маломощная цепь возбуждения. Однако якорная цепь двигателя значительно менее инерционна, чем цепь возбуж­дения, в связи с чем быстродействие систем с реверсом по якорной цепи существенно выше.

Реверс по цепи якоря

В схемах с реверсом по цепи якоря магнитный поток двигателя сохраняется постоянным. Ток якоря изменяет свой знак, при этом изменяется также знак электромагнитного момента, что в свою очередь приводит к изменению направления вращения. Реверс тока якоря осу­ществляется либо с помощью двухкомплектного тиристорного преобразователя, либо с помощью тиристорного преобра­зователя с контакторным реверсором.

Реверсивные приводы с реверсорами дешевле ввиду наличия в них лишь одного комплекта вентилей. Однако для применения в электроприводах с частыми реверсами наиболее приемлемы двухкомплектные преобразователи, несмотря на их большую стоимость, так как контакторные реверсоры требуют постоянного ухода и периодической замены.

Реверсивные электроприводы с двухкомплектным преоб­разователем. Двухкомплектный преобразователь обеспечива­ет работу электропривода в четырех квадрантах механиче­ских характеристик с реверсом напряжения и тока в цепи якоря и изменением направления вращения. Эта схема по­строена на бесконтактных элементах, что обусловливает ее быстродействие и надежность. В ней могут быть использова­ны преобразователи как с раздельным, так и совместным управлением комплектами.

В схеме с использованием двухкомплектного преобра­зователя и совместным управлением оба комплекта ре­гулируются одновременно. Через преобразователи постоянно протекает небольшой уравнительный ток, составляющий менее 20 % номинального тока. Поскольку один из комплек­тов работает в выпрямительном режиме, а другой — в инверторном, переход от двигательного режима к режиму рекуперативного торможения происходит практически мгно­венно.

Рассмотрим диаграммы реверса электропривода с двух­комплектным преобразователем, рис. 26.

Рис. 26. Реверс по цепи якоря электропривода с двухкомплектным преобразователем при совместном управлении комплектами вентилей:

а – схема силовой цепи; б – диаграммы скорости, напряжений и токов

В момент t₁ двигатель вращается в прямом направлении. Преобразователь 1 работает в выпрямительном режиме, че­рез него протекает ток холостого тока (при отсутствии на­грузки на валу двигателя) и уравнительный ток. Через преоб­разователь 2, работающий в инверторном режиме, протекает только уравнительный ток.

В момент t₂ от системы управления поступает команда на реверс. При этом система управления в процессе изменения скорости двигателя ограничивает ток якоря заданным значе­нием. Ток якоря начинает протекать через преобразователь 2, который отдает энергию в сеть. При этом двигатель работает в режиме рекуперативного торможения, его скорость уменьшается и достигает нуля в момент t₃.

С момента t₃ преобразователь 2 работает в выпрямитель­ном режиме, а двигатель разгоняется в обратном направле­нии. Преобразователь 1 нагружен уравнительным током и работает в инверторном режиме.

В момент t₄ скорость двигателя достигает установившегося значения, и ток якоря уменьшается до значения тока холо­стого хода.

В момент t₅ к валу двигателя прикладывается нагрузка, что приводит к увеличению тока якоря.

В схеме с раздельным управлением двухкомплектным пре­образователем уравнительный реактор отсутствует. В каждый момент времени во избежание появления короткозамкнутых контуров допускается работа лишь одного из преобразовате­лей. В результате в момент переключения преобразователей образуется небольшая бестоковая пауза продолжительно­стью до 20 мс, которая начинается в момент срабатывания датчика нулевого тока.