Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы теории электроприводов. Учебное пособие
.pdf
Тиристор закрывается, когда его ток спадает до значений, меньших тока удержания. Практически можно принять,
что тиристор запирается при токе, равном нулю. Исходя из
принятого допущения, при активной нагрузке тиристор VS1
закрывается в момент T/2.
В интервале (t1T/2) мгновенное значение выпрямленной ЭДС ed совпадает с e1. Напряжение ud меньше ed на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении
трансформатора и включенном тиристоре.
В интервале (+) напряжение ud = 0. В момент t2 отпирается тиристор VS2, на нагрузку действует напряжение e2,
ток протекает через тиристор VS2.
Регулировочной характеристикой ТП называется зависимость среднего значения выпрямленной ЭДС Ed от угла управ-
ления . В соответствии с рис. 8.4, в
T
1
E (8.2)
T
dtte
dd
0
E
m
E
m
tdt
.cos1sin
Графики на рис. 8.4, г иллюстрируют работу ТП при активно-индуктивной нагрузке (индуктивность трансформатора
LT=0). Среднее значение ЭДС при этом
E
E
d
m
.sin
tdt
(8.3)
Угол определяется моментом спада тока id до нуля и зависит от параметров нагрузки.
На рис. 8.4, д представлены графики напряжений и токов
ТП при условии, что индуктивность сглаживающего дросселя
Ld=, а индуктивность трансформатора LT=0.
Среднее значение выпрямленной ЭДС в этом случае
E
d
E
sin
2
E
mm
tdt
E
coscos
0d
,
(8.4)
где Ed0 – значение ЭДС при =0.
141
Уравнение регулировочной характеристики (8.4) спра-
ведливо для режима непрерывных токов.
Из (8.4) следует, что выпрямительный режим ТП, когда
Ed>0, имеет место для режима непрерывных токов, если <90.
При работе на якорь ДПТ режим непрерывных токов
возможен и при >90, если направление ЭДС якоря совпадает
с направлением тока id. В этом случае Ed<0, т.е. ТП работает в
инверторном режиме, когда энергия ДПТ, работающего в режиме рекуперативного торможения, отдается в питающую
сеть.
Графики на рис. 8.5 иллюстрируют работу ТП при условии, что Ld=, LT0.
Из-за наличия индуктивности LТ токи i1, i2 не могут изменяться скачком, что приводит к появлению угла коммутации
. Во время коммутации открыты оба тиристора VS1, VS2 и
напряжение нагрузки равно нулю.
e
1
e
2
t
t
i
2
i
2
Рис. 8.5
142
Графики на рис. 8.5 приведены для случая, когда >90,
2
т.е. ТП работает в инверторном режиме. Инверторы обычно
характеризуются не углами управления , а углами опережения =–. Устойчивость работы инвертора определяется величиной угла , в течении которого после спада тока тиристора до нуля между его анодом и катодом сохраняется отрицательное напряжение и восстанавливаются запирающие свойства тиристора. Необходимо, чтобы выполнялось условие
min
<t
восст
, где t
– время восстановления запирающих
восст
свойств тиристора.
При <t
наступает аварийный режим – опрокидыва-
восст
ние инвертора, когда тиристоры не закрываются и инвертор
переходит в режим короткого замыкания.
С увеличением среднего тока нагрузки Id при =const
угол возрастает, а угол уменьшается и может достигать ми-
нимально допустимого значения. Этим и определяется допустимый ток, превышение которого приводит к опрокидыванию
инвертора.
Внешней характеристикой ТП называют зависимость
выпрямленного напряжения Ud от среднего тока загрузки Id
при постоянном значении угла управления. Для практических
расчетов обычно принимают
,
RIEU (8.5)
пddd
где Rп – внутреннее сопротивление преобразователя.
Величину Rп определяют как
mX
RR , (8.6)
Tп
T
где m – число фаз выпрямления ТП.
Семейство внешних характеристик ТП (m=2), работающего на якорь ДПТ, приведено на рис. 8.6.
Пунктирной линией показана граница зоны непрерывных
токов, штрихпунктирной – ограничительная характеристика
инвертора.
143
Как следует из (8.5), при постоянстве Ed внешняя харак-
теристика линейна. Однако Ed=const при =const, если ток нагрузки непрерывен.
U
d
В режиме прерыви-
стых токов появляется
некоторый угол =–
=0
(рис. 8.4, г). Как следует
из сравнения графиков на
рис. 8.4, г, д, среднее значение ЭДС Ed при =const
растет с ростом угла . В
=90
свою очередь угол при
работе на якорь ДПТ увеличивается с уменьшением тока нагрузки. Описанный эффект объясняет
нелинейность внешних
характеристик в зоне пре-
Рис. 8.6
рывистых токов.
8.2.3. Описание лабораторной установки
Основным элементом лабораторной установки является
тиристорный преобразователь. Для проведения исследований
используются стрелочные измерительные приборы, двухканальный осциллограф, сглаживающий дроссель, измерительный шунт, переменные сопротивления.
Функциональная схема тиристорного преобразователя и
диаграммы, поясняющие его работу, изображены на рис. 8.7.
Силовая часть ТП содержит однофазный трансформатор
TV1, два тиристора VSJ, VS2, разъемы (гнезда) XI-ХЗ и выключатель Ql.
144
К1
U
1
e
5
Х 8
Х
4
Х
6
Х 7
Х
1
Х 2
Х
3Х
1Q
1
VS
синхр
e
фки
α
α
~ 220 В
синхр
ФСИ
U
фси
ГПН
U ,
1
U
фси
U
гпн
U
1TV
U
1у
U
U
ФКИ
фки
КС1
РИ
U
упр
упр
U
упр
КС2
U
2у
1у
U
2у
2VS
U
U
1у
U
2у
Рис. 8.7
145
В системе импульсно-фазового управления (СИФУ)
можно выделить: формирователь стробирующих импульсов
ФСИ, генератор пилообразного напряжения ГПН, компаратор
К1, формирователь коротких импульсов ФКИ, распределитель
импульсов РИ, согласующие каскады КС1, КС2.
На вход ФСИ поступает напряжение синхронизации
U
, пропорциональное ЭДС e1 вторичной обмотки транс-
синхр
форматора TV1. Блок ФСИ формирует короткие импульсы напряжения U
нуль. Напряжение U
тающей сетью импульсами U
в окрестности перехода напряжения U
фси
на выходе ГПН синхронизируется с пи-
гпн
.
фси
синхр
через
Выходное напряжение ГПН и напряжение управления
ТП U
сравниваются компаратором К1, изменяющим значе-
ynp
ние выходного логического сигнала в момент равенства абсолютных значений U
гпн
и U
При смене значения выходного
ynp
сигнала компаратора с логического нуля на логическую единицу блоком ФКИ формируются короткие импульсы напряжения U
, которые затем распределяются с помощью блока РИ
фки
по двум каналам управления тиристорами VS1 и VS2.
Схема электрическая принципиальная ТП изображена на
рис.6. В схеме использованы оптронные тиристоры VS1 и VS2.
Операционный усилитель DA1 с конденсатором С1 и резистором R11 образуют интегратор. При постоянном входном
напряжении на его выходе напряжение линейно возрастает.
Когда на выходе блока ФСИ появляется стробирующий импульс U
, транзистор VT6 открывается, шунтируя емкость
фси
С1, которая разряжается до нуля. При исчезновении напряжения на выходе ФСИ транзистор VT6 запирается и выходное
напряжение ГПН вновь линейно возрастает.
146
8.2.4. Порядок выполнения работы
8.2.4.1. Предварительное задание
1. Изучить принцип действия, схемные решения и характеристики тиристорных преобразователей. Контрольные вопросы для усвоения данного материала приведены в шестом
разделе лабораторной работы.
2. Изучить устройство тиристорного преобразователя в
лабораторной установке и, в частности, определить:
а) схему выпрямления преобразователя;
б) входные и выходные выводы ТП;
в) соответствие элементов электрической принципиаль-
ной схемы ТП блокам его функциональной схемы.
147
R3
-
VS1
+10B
R1
VT1
Х3
220B
FU1
Х2
Х1
Q1
+10B
TV1
R2
VS2
R4
VT2
15B
U
СИНХР
R12
X5
R16
VD1
R8
DD1.1
DD1.2
VT3
VT4
R7
R6
+15B
R14
DA2
VT5
U'
УПР
X8
DD1.3
& &
R17
- 15B
R5
R13
U
УПР
ПИ
VD2
C5
VD3
DD2.1 DD3.1
DD2.2
DD1.4
U
R11
- 15B
С2
DD2.3
R18
ФСИ
R9
R10
С6
&&&
DD3.2
&&&
VT6
- 15B
U
У1
Х6
U
У2
C1
DA1
ПИ
С3
R15
DD2.4
&& &
X4
U
ГПН
С4
DD3.3
Х7
Рис. 8.8
148
8.2.4.2. Рабочее задание
2. Снять регулировочную
грузке, собрать схему в
8.9, б
При выборе измерительных
боров следует помнить, что
Так как нормальная работа
, то для получения
лировочной характеристики
) при
малых токах нагрузки (большом
углов управления
3. Снять регулировочную и
ав схему в соответствии с рис.
для
X3 X2
X
R
RНR
1. Снять зависимость управляющего угла от напряжения управления =f(U
). Для выполнения опыта осциллограф
упр
ЛО1 и вольтметр V1 включить в соответствии с рис. 8.9, а.
а)
б)
в)
X1
1
S
X3
X6
X1
X5
A1
ЛО1
Ed=f() и внешние Ud=f(Id) характеристики ТП при неизменной на
V1
соответствии с рис.
(Rн – реостат).
ЛО1
при
Ud и Id – средние значения на-
Н
V1
пряжения и тока.
ТП на холостом ходу невозможна и, соответственно, нельзя измерить ЭДС E
d
регу
снимать зависимость Ud=f(
сопротивлении нагрузки).
Значение
при снятии внешних характери-
1
ЛО
стик задаются преподавателем.
V1
A1
СД
X
2
Рис. 8.9
внешние характеристики при активно-индуктивной нагрузке, собр
8.9, в, включающую сглаживающий дроссель СД и шунт RS
осциллографирования тока.
Значения углов управления
149
для снятия внешних характеристик задаются преподавателем.
При снятии внешней характеристики найти угол управления, определяющий границу режимов непрерывного и прерывистого токов. При снятии внешних характеристик найти
величину токов, соответствующих границе режимов непрерывного и прерывистого токов.
Зарисовать осциллограммы напряжения и тока нагрузки
при прерывистом и непрерывном токах.
8.2.5. Требования к отчету
Отчет оформляется в отдельной тетради каждым студентом. Отчет должен содержать:
схемы, использованные при проведении исследований;
таблицы экспериментальных данных;
совместно построенные графики характеристик Ud=f()
при двух видах нагрузки;
графики внешних характеристик;
зарисованные осциллограммы напряжений и токов;
расчет внутреннего сопротивления преобразователя;
выводы о соответствии экспериментальных данных теоретическим сведениям, влиянии нагрузки и режима прерывистых токов на характеристики преобразователя.
8.2.6. Вопросы и задачи для самопроверки
1. Изобразите вольт-амперную характеристику тиристора.
2. Объясните принцип работы и назначение тиристорно-
го преобразователя.
3. Отличаются ли понятия "число фаз выпрямления" и
"число фаз питающей сети"?
4. На что влияет число фаз выпрямления?
5. Назовите основные достоинства и недостатки ТП.
6. Как определяется частота коммутации ТП?
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]