книги / Тиристорный электропривод для кранов

Ёмкость конденсатора С рассчитывается с учетом того, чтобь! время разряда было не меньше 100 мкс — времени восстановления tB тиристором IT своих запирающих свойств, поэтому [Л. 33]:

С^400/Дд.

Наибольший ток через тиристор IT есть сумма Id макс и наи­ большего тока, протекающего через диод Д (после открывания IT при перезаряде конденсатора). Последний зависит от параметров L и С, но расчеты убедили, что он может доходить до 0/5/<*макс. Ток через тиристор 2Т после его открывания и закрывания 1Т может составлять двойное значение /лМакс.

Практически расчет сопротивления /?д этой системы производит­ ся по допустимому для тиристоров напряжению U?.макс и возмож­ ному в данном режиме работы току /дмакс. Ясно, что чем ниже класс применяемых тиристоров и выше Id макс, тем меньше ЯДг боль­ ше емкость конденсатора и, главное, хуже заполнение квадранта.

В схеме на рис. 3-1,6, наоборот, для расширения области регу­ лирования сопротивление резистора Ri следует принимать возможно меньшим, однако это вызывает увеличение емкости конденсатора, которая подсчитывается по формуле

C^lAtu/Ri.

Если время восстановления тиристора считать равным 100 мкс, го C='l40/t/?i-

Напряжение на конденсаторе и тиристоре 1Т

U с = U IT = I duancRlt

а сопротивление Ri следует определять из формулы для максималь­ ного тока:

д .= 1.1 - А - - * . .

л2макс

где Е2 (здесь и в табл. 3-1) — значение э. д. с. на кольцах ротора при наибольшем скольжении; RB— эквивалентное сопротивление, за­ висящее от параметров двигателя и скольжения [Л. 33].

Для надежного закрывания 2Т сопротивление резистора R2 же­ лательно выбирать не меньше 10/?i, но, с другой стороны, увеличе­ ние R2 приводит к росту постоянной времени контура R2Cf что мо­

По изложенной методике и данным табл. 3-1 проде­ ланы расчеты •сопротивлений, емкости конденсаторов, а также напряжений и токов, по которым следует вы­ бирать тиристоры для всех трех схем с использованием двигателей МТ-11-6 и МТВ-512-8. При этом принято: скольжение 5Макс=1, наибольший момент, развиваемый

ходных процессов, однако в области малых моментов имеется зона нечувствительности тем большая, чем ниже класс применяемых тиристоров. Система электро­ привода (см. рис. 3-1,6) может обеспечить лишь пони­ женные скорости, в то время как пуск привода до вы­ сокой скорости осуществлен быть не может, поэтому систему (см. рис. 3-1,6) применять в «чистом виде» для кранов нерационально, так как требуются специальные дополнительные устройства для выведения привода на основную скорость.

Для окончательного решения вопроса о целесообраз­ ности использования той или иной системы на кранах их следует сравнить по энергетическим и экономическим показателям, а также по надежности.

Для предварительного сопоставления схем по мето­ дике [Л. 33] были рассчитаны к. п. д. и коэффициент мощности системы, приведенной на рис. 3-1,а, а экспе­ риментально получены те же параметры для схемы на рис. 3-3.

Из полученных зависимостей следует, что к. п. д. вы­ сокочастотной системы при постоянном моменте изме­ няется пропорционально скорости, а токи и коэффициент мощности одинаковы при разных скоростях. Ко­ эффициент мощности системы рис. 3-3 уменьшается со снижением скорости. Поэтому энергетические показа­ тели системы рис. 3-1,а лучше при низких скоростях и малых моментах. Однако при моментах двигателя, пре­ вышающих номинальный приблизительно на 20—50%, энергетические показатели системы с тиристорами в це­ пи переменного тока (рис. 3-3) выше при любой скоро­ сти привода. Последнее можно объяснить тем, что уве­ личение момента либо скорости привода с естественной коммутацией приводит к снижению угла а, т. е. росту коэффициента мощности и относительно меньшему росту тока ротора (по сравнению с высокочастотными системами) для создания того же момента.

Сопоставим схемы рис. 3-1 и 3-3 по экономическим показателям и по надежности. В этих схемах все элек­ трооборудование было выбрано применительно к двига­ телю МТ-11-6. Соответствующие расчеты показали, что годовые приведенные затраты при эксплуатации систе­ мы, показанной на рис. 3-1,6, приблизительно на 15— 20%, а рис. 3-1,а — на 20—25% превышают соответст­ вующие показатели низкочастотной системы. Расчет на-

ез

коммутация обычно осуществляется разрядом специ­ альных коммутирующих конденсаторов, заряд которых: и подключение к тиристору производится либо рабочи­

в энергию постоянного тока с регулируемым напряже­

напряжение LJ2 регулируется изменением фазы включе­ ния тиристоров выпрямительного моста а.

Основой автономного инвертора является трехфазная мостовая схема. Многообразие технических возможно­ стей построения устройств искусственной коммутации,, различные способы включения элементов этих устройств обусловили большое число схем инверторов. Однако все они делятся на два больших класса — автономные ин­ верторы напряжения (АИН) и тока (АИТ). Автономные инверторы напряжения получили наибольшее распро­ странение, так как они не ограничены по диапазону частот, а амплитуда выходного напряжения практически не зависит от тока нагрузки.

Принципиальная схема асинхронного электропривода с преобразователем частоты на АИН приведена на рис. 4-3. Здесь В , АИ — соответственно выпрямитель и инвертор. Коммутирующие конденсаторы С обеспечи­ вают гашение тиристоров. Отсекающие диоды Д\—Дб„ включенные в схему инвертора последовательно с тири­ сторами, отделяют конденсаторы С от нагрузки, что позволяет уменьшить емкость и устранить их влияние

является однократное преобразование энергии. При этом хотя и существуют преобразователи частоты без звена постоянного тока с искусственной коммутацией, однако по сложности и стоимости они уступают преобразовате­ лям с естественной коммутацией. Поэтому ниже будем рассматривать лишь непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией (ТПЧН).

Отсутствие специальных коммутирующих устройств (конденсаторов) — существенное достоинство ТПЧН. Кроме того, эти преобразователи без существенного усложнения схемы легко обеспечивают режим генера­ торного торможения двигателей, а также любое задан­ ное соотношение между напряжением и частотой на выходе.

В основе непосредственных преобразователей часто­ ты лежат схемы реверсивных выпрямителей. Поочеред­ ное, цикличное включение групп вентилей (из-за чего такие преобразователи называют иногда циклоконвер­ торами) вызывает протекание в нагрузке переменного

с частотой регулировать значение и форму кривой на­ пряжения на нагрузке, приближая ее, например, к синусоиде.

Силовые схемы преобразователей без звена постоян­ ного тока многообразны. Они зависят от числа фаз ис­ точника питания и нагрузки, а также от вида схемы выпрямителя (нулевая, мостовая). Например, однофаз­ ный преобразователь, построенный по нулевой схеме, имеет два вентиля, а по мостовой — восемь. Для приво­ дов мощностью в несколько десятков и сотен киловатт приемлемы трехфазные схемы: в этом случае наимень­ шее число тиристоров при использовании нулевой схемы выпрямления 18, а мостовой 36.

Пример силовой схемы ТПЧН при питании одной фазы нагрузки показан на рис. 4-4. Формирование по­ ложительной полуволны выходного напряжения осу­ ществляется подачей импульсов на тиристоры катодной группы IT, 2Т, ЗТ, а отрицательная полуволна обра­ зуется при включении анодной группы 4Т, 5Т, 6Т, сдви­ нутой на 180° выходной частоты по отношению ко вре-