2) Резонансные lc фильтры (резонанс напряжений), настроенные на

наибольшие гармоники, генерируемые преобразователем.

Изменение угла направления тиристоров приводит к изменению угла φ между напряжением сети и первой гармонией тока. Это вытекает непосредственно из диаграммы рисунка. Связь между углами определяется выражением:

* φ = α + γ/2

Поскольку изменение угла α приводит к изменению скорости двигателя, то можно связать угол φ с относительной скоростью:

сos φ ≈ cos α = U_d /U_d0≈ ω/ω₀

где: ω₀– скорость идеального холостого хода при α=0.

Коэффициент мощности преобразователя определяется соотношений:

Км = P/S = √3 U∙I₍₁₎∙cos φ / √3∙U∙I =ν ∙ cos φ,

Откуда следует, что коэффициент мощности зависит как от коэффициента искажений, так и от относительной скорости двигателя, определяющей угол φ.

2 ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ИМПУЛЬСНЫМИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

2.1 Нереверсивный электропривод

Схема включения двигателя и диаграммы тока, напряжения показаны на рис. 2.1. Якорь двигателя периодически подключается к источнику питания с помощью ключа VТ1, в качестве которого используется либо транзистор, либо тиристор с дополнительным устройством, обеспечивающим принудительное запирание тиристора При замыкании ключа VТ1 якорь подключается к источнику Uс и происходит увеличение тока в якорной цепи в соответствии с уравнением( ток i_Я1 на рис.2.1):

U_С =E_Я +i_Я1 R_Я +L ( 2.1) ,

где: Lя и Rя - индуктивность и сопротивление якорной обмотки двигателя.

Когда ключ VT1 размыкается, ток в якоре поддерживается в прежнем направлении ( ток i_Я2 на рис 2.1 ) за счет эдс самоиндукции в индуктивности якоря и замыкается через диод VD2

Изменение тока в якоре на этом интервале определяется уравнением:

0= E_Я +i_Я2 R_Я +L ( 2.2 )

Таким образом, в цепи якоря протекает пульсирующий ток. Для уменьшения пульсаций необходимо повышать частоту переключения ключа.

. В тиристорных преобразователях она не превышает 1000 гц. В транзисторных преобразователях она может составлять 10 кГц и более.

П ри непрерывном токе якоря среднее значение напряжения, подведенное к якорю равно:

где: t1 - длительность замкнутого состояния ключа VТ1

Tк - период коммутации, Tк = t1+ t2

Откуда следует, что напряжение на якоре и скорость вращения двигателя можно менять, изменяя величину γ= , называемую часто скважностью.

Рис.2.1 Принципиальная схема а), диаграммы напряжения и тока б)

нереверсивного импульсного преобразователя и механическая

характеристика двигателя в), управляемого таким преобразователем.

Существует два способа изменения этого параметра: при широтно – импульсном регулировании (ШИР) изменяется интервал t₁, а период коммутации Tк и частота fк остаются неизменными. При частотно – импульсном регулировании (ЧИР) остается неизменным t1, а Tк и fк изменяются.

Скоростная характеристика двигателя при питании от нереверсивного преобразователя показана на рис 2.1.в.

П ри непрерывном токе якоря характеристика прямолинейна и описывается уравнением:

( 2.3 )

Из уравнения следует, что скорость вращения двигателя можно регулировать, изменяя скважность γ. При малых токах якоря имеет место режим прерывистых токов. Граница зоны прерывистых токов показана на рис 2.1 в. пунктирной линией. В области прерывистых токов характеристики нелинейны. Из графика рис 2.1.в. следует, что преобразователь по схеме рис.2.1а обеспечивает регулирование скорости только в двигательном режиме.

Нереверсивный преобразователь по этой схеме может также использоваться для изменения тока возбуждения двигателя при регулировании скорости вверх от номинальной, или, например, для регулирования тока возбуждения автомобильных генераторов для получения постоянного напряжения при переменной скорости вращения.