4.3. Выбор дросселей

В тиристорном электроприводе дроссели выполняют следующие функции:

 уменьшают зону прерывистых токов;

 сглаживают пульсации выпрямленного тока нагрузки;

 ограничивают ток, проходимый через тиристоры в первый полупериод питающего напряжения при коротком замыкании на стороне выпрямленного тока.

В реверсивном тиристорном электроприводе на дроссели возлагаются дополнительные задачи:

 ограничение величины уравнительных токов при совместном управлении вентильными группами;

 ограничение скорости нарастания аварийного тока при опрокидывании инвертора.

Величина индуктивности дросселя зависит от его назначения, силовой схемы тиристорного преобразователя и расположения дросселя в схеме. Выбрав дроссель по одной из приведенных функций, необходимо провести проверочный расчет на выполнение дросселями остальных задач, предварительно расставив дроссели в заданной схеме (см. разд. 4.4 и 4.5).

4.4. Ограничение зоны прерывистых токов

Требование ограничения прерывистых токов вызвано тем, что при протекании прерывистых токов существенно изменяются статические и динамические характеристики электропривода.

В общем случае граничный ток можно определить по выражению

или

.

Здесь U₂действующее значение питающего напряжения (для трехфазной мостовой схемыU₂ =U_2л);

mчисло фаз пульсации;

Lсуммарное индуктивное сопротивление цепи, например, для трехфазной мостовой схемы:

L=L_d+ 2X_а ,

где X_асопротивление одной фазы анодной цепи (трансформатор, входные дроссели и т.п.);

L_d =L_др +L_яиндуктивность цепи постоянного тока.

Обычно граничным током задаются в диапазоне (0,050,2)I_н = I_d.гр  I_хх.

Зная индуктивность якоря двигателя L_яи сопротивление анодной цепи, можно определить, необходим ли добавочный дроссель для получения заданного начально-непрерывного тока и какова его индуктивностьL_дрпри этом токе.

Например, для трехфазной нулевой схемы

,

для трехфазной мостовой симметричной

,

для эквивалентной двенадцатифазной схемы

.

4.5. Сглаживание пульсаций выпрямленного тока

Пульсации выпрямленного напряжения приводят к пульсациям выпрямленного тока, которые ухудшают коммутацию двигателя и увеличивают его нагрев.

В процессе работы индуктивности сглаживающего дросселя определяют из допустимого уровня пульсаций выпрямленного тока для двигателя при номинальной скорости и номинальном напряжении.

Влияние пульсаций выпрямленного тока на коммутацию двигателей выражается в сужении зоны темной (без искрения под щетками) коммутации по сравнению с гладким током и в появлении искрения под щетками. В настоящее время отсутствуют достаточно обоснованные данные по допустимой величине амплитуды пульсаций выпрямленного тока.Обычно оценка ведется по действующему значению основной гармоники, которое должно быть в пределах от 2 до 15 % номинального тока в зависимости от мощности, диапазона регулирования скорости и допустимого снижения зоны темной коммутации.

Коэффициент пульсаций действующего значения напряжения на нагрузке управляемого выпрямителя и составляющие коэффициента пульсаций тока от угла регулирования можно определить из рис. 5 и рис. 6.

Расчетная величина индуктивности дросселя должна сохраняться при токе через дроссель, равном двойному номинальному току электропривода. Это обусловлено тем, что пуск большинства электроприводов до основной скорости происходит при двойном номинальном токе двигателя. Действующее значение пульсаций напряжения, которое оценивается коэффициентом пульсаций, находим по выражению

=(),

где q= 1, 2, 3, 4, ...номер действующей гармоники напряжения;

переменная составляющая соответствующей гармоники.

Коэффициент пульсации напряжения определяется схемой преобразователя и для распространенных схем при идеально сглаженном токе представлен на рис. 5. Иногда коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения вычисляют по уравнению

,

где qномер гармоники 1, 2, ...;m_пчисло пульсаций в схеме;

или

.

Пульсации тока нагрузки зависят как от угла регулирования , так и от полной индуктивности цепи нагрузкиL_dи определяются коэффициентом пульсации тока

.

Для практических расчетов целесообразно ввести составляющую коэффициента пульсации тока _i =(), которая представлены на рис. 6

.

Тогда для коэффициента пульсации тока имеем следующее выражение

K_п(i) =_i =(, L_d).

Рис. 5. Коэффициент пульсаций действующего значения напряжения на нагрузке полностью управляемого преобразователя (K_п(U)=()): 1  двухпульсный преобразователь; 2  трехпульсный преобразователь; 3  шестипульсный преобразователь; 4  двенадцатипульсный преобразователь

_i10^-3

1,0
0,8
0,6
0,4
0,3
0,2
0,15
0,1
0,08
0,06
0,04
0,3
0,02
0,015
0,01
0,008
0,006
0,004
	0		0,1		0,2		0,3		0,4		0,5		0,6		0,7		0,8		0,9		1,0

U_d /U_d0

Рис. 6. Составляющая коэффициента пульсаций тока (_i) от угла регулирования: 1  двухпульсный преобразователь; 2  трехпульсный преобразователь; 3  шестипульсный преобразователь; 4  двенадцатипульсный преобразователь

Обычно для общепромышленных двигателей постоянного тока величина пульсаций во всем диапазоне изменения скорости вращения и номинальной нагрузки и ограничивается значением (210) % от номинального тока двигателя:

K_п(i)доп < (0,10,02).

Требуемая величина дополнительной индуктивности (сглаживающего реактора) определяется исходя из диапазона регулирования напряжения U_d/U_d0, схемы выпрямления, допустимого коэффициента пульсаций и из имеющейся индуктивности цепи выпрямленного тока (трансформатора, якорной цепи двигателя, уравнительных реакторов, если они выбраны без насыщения):

L_доп =L_d-nL_тр -L_ур -L_я.дв,

где nчисло фазных обмоток трансформатора, находящихся в цепи выпрямленного тока.

Если вместо трансформатора установлен токоограничивающий реактор, то при определении дополнительной индуктивности в цепи нагрузки необходимо учесть его индуктивность. Часто для приближенной оценки индуктивности якорной цепи пользуются выражением

;K_L 0,03,

где N_н– номинальная скорость двигателя, об/мин.

Если в результате расчета получаем, что заданная величина пульсаций тока обеспечивается без установки дополнительной индуктивности, то в этом случае необходимо определить действительную величину пульсаций K_{п(i)действ}.