2.2 Реверсивный электропривод
Преобразователь, изображенный на рис 2.2.обеспечивает как регулирование частоты вращения при любом направлении, так и управляемое торможение.
В этом преобразователе четыре транзистора VТ1-VТ4 соединены в мостовую схему, К каждому транзистору подключёны встречно –параллельно неуправляемые диоды VD1-VD4.
Рис 2.2 Принципиальная схема реверсивного импульсного
преобразователя
В одну диагональ моста включён якорь двигателя, а другая соединена с выводами источника питания постоянного тока. В качестве такового часто применяется однофазный или трехфазный неуправляемый выпрямитель, на выходе которого включён LC фильтр В этом преобразователе возможно два способа управления ключами. При симметричном управлении (рис 2.3а) поочередно замыкаются четная и нечетная пара ключей, в результате чего на якоре двигателя формируется знакопеременное напряжение. Если обозначить время замкнутого состояния нечетной и четной пар ключей через t1 и t2 соответственно, то напряжение на якоре двигателя и его механическая характеристика будут определяться уравнениями:
, ( 2.4 )
Из этих уравнений следует, что изменять скорость и направление вращения двигателя можно, регулируя скважность скважностью γ.
Р
ис.
2.3 Диаграммы напряжения на якоре а) и
скоростная характеристика двигателя
б) при симметричном управлении реверсивным
преобразователем
Механические
характеристики при симметричном
управлении изображены на рис. 2.3
Регулирование частоты вращения и
изменение направления вращения
осуществляется изменением скважности
γ. При
двигатель вращается в одну сторону, при
направление вращения изменяется на
противоположное. Характеристики
прямолинейны и двигатель беспрепятственно
переходит из двигательного режима в
тормозной и обратно.
. Поскольку напряжение на якоре знакопеременное, ток якоря имеет значительную пульсацию, что приводит к увеличению потерь в якорной цепи. Максимум пульсации тока имеет место при γ=0,5.
П
ри
несимметричном управлении постоянно
замкнут, например, ключ VT1,
а регулирование напряжения на якоре
осуществляется переключением ключей
VT2
и VT3.
При этом на якоре двигателя формируются
однополярные импульсы напряжения,
показанные на рис.2.4.а ), такие же как в
нереверсивном преобразователе.
Рис. 2.4 Диаграмма напряжения а)
и тока якоря при несимметричном управлении
в двигательном режиме б),
и в тормозном режиме в)
Регулирование частоты вращения осуществляется изменением скважности γ в соответствии с уравнением (4).
При размыкании ключа VT1 и замыкании ключа VT4 меняется полярность напряжения на якоре и, соответственно, направление его вращения.
Реверсивные преобразователи позволяют управлять торможением двигателя. Рассмотрим эту возможность на примере преобразователя с несимметричным управлением ( рис 2.2: 2.4 )
Напомним, что в двигательном режиме E Я <U C и ток якоря направлен против направления эдс. В тормозном режиме EЯ >U C и ток совпадает по направлению с эдс. Пусть постоянно замкнут ключ VT1. В двигательном режиме при замыкании ключа VT3 на интервале t1 ток iЯ1 будет протекать по якорю, как это показано на рис 2.3,.и будет возрастать (рис.2.4.б). При размыкании ключа VT3 на интервале t2 ток якоря iЯ2 будет протекать через диод VD2, и якорь окажется замкнутым накоротко через VT1 и VD2. Ток iЯ2 будет убывать.
В тормозном режиме при замыкании ключа VT2 якорь замыкается накоротко, и ток якоря iЯ 3 будет совпадать по направлению с эдс якоря Eя и будет протекать как показано на рис 2.2, возрастая по величине в соответствии с уравнением (2) (рис.24.в ). При размыкании VT2 и замыкании VT3 ток якоря,
за счёт энергии, запасённой в индуктивности, будет протекать в прежнем направлении по цепи: «-» →VD1→якорь→VD4→ «+», и будет убывать в соответствии с уравнением ( 2.1 )
Направление тока якоря в двигательном и тормозном режиме показано на рис.2.4. Как следует из рисунка, в двигательном режиме в течение интервала t1 ток потребляется из источника, а в тормозном режиме возвращается в источник. В течение интервала t2 якорь двигателя замкнут накоротко. Для сглаживания потребляемого тока на входе преобразователя может быть установлен сглаживающий LC фильтр.
В тормозном режиме возврат тока в источник питания возможен только в том случае, если источник обладает двухсторонней проводимостью (например аккумулятор или мощная сеть постоянного тока). При источнике питания с односторонней проводимостью (выпрямитель) в тормозном режиме к выводам постоянного тока преобразователя должен подключаться разрядный резистор Rт, в котором рассеивается энергия торможения. Резистор Rт подключается с помощью транзистора VТ5, работающего в импульсном режиме. Эта система работает следующим образом. В тормозном режиме ток iЯ4 (рис2.2) будет заряжать конденсатор Сф , и напряжение на нем будет повышаться. Повышенное напряжение на Сф запирает вентили выпрямителя UZ и преобразователь отключается от цепи переменного тока. При дальнейшем повышении напряжения система управления открывает транзистор VТ5, резистор Rт подключается к конденсатору Сф и он начнет разряжаться. При снижении напряжения до некоторого уровня, при котором диоды выпрямителя UZ еще закрыты, транзистор VТ5 закрывается, ток через Rт прекращается и напряжение на Сф вновь начинает повышаться. Мощность, рассеиваемая на Rт, регулируется скважностью включения транзистора VТ5.
Достоинством импульсных преобразователей является более простая силовая схема, меньшее число силовых вентилей, более простая по сравнению с управляемым выпрямителем система управления ( в том числе по тому, что на входе включён неуправляемый выпрямитель). Высокая частота переключения тиристоров способствует меньшим пульсациям тока якоря и повышает степень использования двигателя. Благодаря неуправляемому выпрямителю на входе преобразователь работает с высоким коэффициентом мощности во всем диапазоне скоростей.
3 АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД