3. Электромеханические характеристики нереверсивного тиристорного
привода
В этой системе якорь двигателя независимого возбуждения получает питание от тиристорного преобразователя постоянного тока, выполненного по той или иной схеме преобразователя (рис.1.4.а).
Характеристики двигателя, как известно, описываются уравнениями:
Если в этих уравнениях формально заменить Uя на уравнение выпрямленного напряжения преобразователя (1.4), получим:
или: (3.4)
где:
Из полученных уравнений следует, что скорость двигателя может изменяться путем воздействия на угол α.
Структура уравнений (3.3 , 3.4) аналогична структуре уравнений (3.1 - 3.2), откуда вытекает что характеристики рассматриваемой системы прямолинейны, но имеют значительно больший наклон, так как: Rэ>RЯ ( Рис.1.4 б )
При α=90º Ud=0 и двигатель работает в режиме динамического торможения. При α>90º возникает режим с возвратом в сеть (рекуперативное торможение) (рис.1.4.б). Максимальное значение скорости в этом режиме ограничивается ограничительной характеристикой инвертора (пунктирная линия на рис.1.4.б )
В
месте
с тем работа двигателя при питании от
тиристорного преобразователя имеет
ряд особенностей по сравнению с его
работой при питании от источника
постоянного напряжения .
Рис.1.4. Структурная схема а) и механические характеристики б)
нереверсивного привода
. Выпрямленное напряжение является пульсирующим Поэтому, когда выпрямленное напряжение больше эдс якоря, ток якорной цепи возрастает, и увеличивается электромагнитная энергия, запасаемая в индуктивностях якорной цепи двигателя. Когда эдс якоря превышает мгновенное значение выпрямленного напряжения, ток в якорной цепи поддерживается за счет запасенной в индуктивностях якорной цепи энергии и уменьшается по величине. Таким образом, ток якоря также является пульсирующим.
При малой нагрузке двигателя энергии, запасаемой в индуктивностях, оказывается недостаточно, чтобы поддерживать непрерывный ток якоря, и возникает так называемый режим прерывистых токов якоря.
В этом режиме при каждом включении тиристоров по якорной цепи протекает короткий импульс тока, а между импульсами имеет место бестоковая пауза, когда все тиристоры закрыты и двигатель отключен от сети. Характеристики двигателя при прерывистых токах нелинейны и имеют высокую крутизну (рис.1.4.б), пунктиром на рисунке обозначена граница прерывистых токов.
Вторым следствием пульсаций тока якоря является некоторое ограничение допустимой нагрузки двигателя. Оно вызвано тем, что вращающий момент двигателя создается постоянной составляющей тока якоря, а потери в якоре двигателя - его действующим значением. При наличии переменной составляющей в пульсирующем токе якоря его действующее значение будет больше постоянной составляющей. Следовательно, допустимый по условиям нагрева двигателя момент на валу будет меньше номинального. Степень уменьшения нагрузки определяется коэффициентом использования двигателя Ки=Mдоп / Mн.
При отсутствии дополнительных индуктивностей в якорной цепи
значения Ки имеют величину:
для однофазной мостовой схемы выпрямления m=2, Ки ≈ 0,7;
для трехфазной нулевой m=3,
для трехфазной мостовой m=6, Ки ≈ 0,95;
Для уменьшения ширины зоны прерывистых токов и повышения Ки необходимо уменьшить пульсацию якорного тока:
а) уменьшением амплитуды пульсаций выпрямленного напряжения; б) увеличением частоты пульсаций напряжения; в) увеличением индуктивности якорной цепи. Первые два пути реализуются одним и тем же способом – увеличением числа фаз выпрямления (параметр m). Третий путь связан с включением в якорную цепь дополнительного сглаживающего реактора, что увеличивает стоимость установки и увеличивает потери энергии
.