50. Защитное отключение с помощью системы управления.

Функции защиты м/б также возложены на устройства информационной электроники, входящие в состав преобразователя. Ограничение I при перегрузках или По окончании ПП устанавливается синусоидальный ста­ционарный КЗ с действующим значением I_к. Амплитуда возникающего во время аварии броска тока, а также действующее значе­ние установившегося I КЗ существенно зависят от ви­да и момента аварии, а также от U сети и действующего в контуре КЗ сопротивления (инд-ть сети, инд-ть рассеяния тр-ра, инд-ть дополнительных токоограничивающих реакторов, включенных на входе преобразователя, и индуктивность сглаживающего реактора). В цепи нагрузки почти всегда м/б легко осуществлено в преобразователях, в которых имеется контур подчиненного регулирования I или устройство отсечкиI, управляемое системой регулирования.

Пример системы, обеспечивающей регулирование частоты вращения якоря машины постоянного тока с помощью тиристорного преобразователя, приведен на рис. 6.14. Для защиты коллектора машины от искрения требуется ог­раничение I преобразователя. В современных электроприводах эта задача решается с помощью контура подчиненного регулирования I.

Рис. 6.14. Регулятор частоты вращения двигателя с внутренним (подчинен­ным) контуром

регулирования тока якоря: 1 - датчик заданного значения тока, 2 - усилитель регулятора частоты вращения, 3 - усилитель регулятора тока якоря, 4 - система управления преобразователем, 5 - цепь возбуждения, 6 - датчик тока, 7 - датчик частоты вращения (тахо-генератор)

К преимуществам принципа подчиненного регулирования относятся:1)каждая постоянная регулирования времени контура регулирования компен­сируется с помощью отдельного пропорционального или пропорционально-интегрального регулятора. Это обеспечивает независимый выбор параметров системы и облегчает ее настройку;2)каждая регулируемая величина(частота вращения, ток якоря, в том числе и возникающие сверхтоки) легко ограничивается;3)упрощается схемотехника за счет применения одинаковых операционных усилителей с обратной связью через RR- и RC-цепи. При этом упрощается эксплуатация и обнаружение неисправностей, помехи во внутренних конту­рах регулирования (например, колебания напряжения питающей сети, возни­кающие случайные кратковременные перенапряжения) могут быть скомпенсированы с большим быстродействием внутри каждого контура и будут мало сказываться на основной регулируемой величине, в данном случае на частоте вращения двигателя. Уровень ограничения тока устанавливается в большинстве случаев таким образом, чтобы допустимая температура р–n перехода вентилей с учетом воз­можных перед аварией кратковременных токовых перегрузок (если нагрузка преобразователя резко переменная) не была превышена. При больших и не­известных заранее длительностях перегрузок (аварии типа D) необходимо предусмотреть и другие защитные устройства (предохранители, выключатели и т.д.), которые, однако, вызывают перебои в питании нагрузки. В необходи­мых случаях можно применять также ограничение тока, уровень которого зависит от температуры р-n перехода вентилей, что связано, однако, со зна­чительным усложнением системы. Следует отметить, что поскольку U ведомого сетью преобразова­теля при ограничении его I с помощью системы управления спадает с ко­нечной скоростью, так как это U повторяет синусоидальную форму U, действующего на аноде последнего проводящего I тиристора, то ограничение I при КЗ можно осуществить только при аварии типа G (КЗ на стороне нагрузки) и если при этом в цепи – I имеется достаточно большая инд-ть, снижающая скорость нарастания I КЗ. Аналогичные соображения справедливы и для случаев, когда защита осуще­ствляется путем снятия управляющих импульсов или перевода выпрямителя в инверторный режим. При защите путем снятия управляющих импульсов (напр, в системах управления автономными инверторами) I срабатывания должен превы­шать значение ограничиваемого тока, так как при этом виде защиты преры­вается питание нагрузки. Следует учитывать, что таким способом запереть тиристор, проводящий I, нельзя, однако тиристоры следующих фаз остаются запертыми и за счет этого резко ограничивается число сработавших предохранителей при КЗ. При защите за счет перевода выпрямителя в инверторный режим магнитная энергия, запасенная в инд-ти, включенной в цепь – I, возвращается обратно в сеть ~ I, что позволяет быстро уменьшить I в цепи силового преобразователя до нуля. Защиту преобразователя могут также обеспечить быстродействующие вы­ключатели с токоограничивающим действием или автоматические выключа­тели. Однако из-за большого времени задержки при срабатывании подобных устройств необходимо соответственно ограничить I КЗ с помощью реак­торов, включаемых на стороне питающей сети ~ I. Так как за­траты, особенно на медь, при этом оказываются значительными, такое реше­ние применяется обычно лишь при относительно небольших мощностях, на­пример, в регуляторах ~ U, используемых для регулиро­вания освещения.

51. Последовательное и параллельное включение вентилей.

52. Тепловые характеристики п/п вентилей: установившееся тепловое сопротивление.

53. Виды выпрямительных фильтров и их характеристи

54. Нагрузочные характеристики выпрямителей.

Анализ принципа действия и режимов работы выпрямителей проводится в предположении, что выпрямители идеальные, т.е. акт сопр-ия тр-ов, подводящих проводов, сглаживающего дросселя, а также падения U на вентилях равны нулю. Для реальных схем приведенные соотношения явл-ся приближенными, поскольку из-за падения U на эл-ах от протекания I среднее значение выпрямленного напряжения U_d получается меньше и уменьшается с ростом I нагрузки I_d. Это явление отражает внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя – зависимость U_d = f(I_d).

На рис. 3.15 приведены некоторые примеры внешних характеристик.

Рис. 3.15.

Падающая характ-ка I 1 типична для неуправляемого выпрямителя или управляемого выпрямителя при  = const. Такая харак-ка требуется, напр, при зарядке аккумуляторных батарей. Возрастающая характеристика 2 используется, напр, при необходимости стабилизации частоты вращения электродвигателей – I с после-ым возбуждением. В этом случае необходима перекомпенсация падений U в выпрямителе при росте потребляемого I, осуществляемая за счет соответствующего изменения U установки в регуляторе U. Гориз-ая харак-ка 3 необходима, напр, для питания разветвленной сети – I, U в которой д/б неизменным. При этом падение U с ростом I нагрузки компенсируется за счет регулирования U. Харак-ка 4 используется, для питания двигателей – I , которые должны обеспечить постоянный вращ-й момент. Харак-ка 5, получаемая путем комбинации характеристик 3 и 4, необходима для стабилизации частоты вращения двигателя с ограничением по I. Для выпрямителей малой мощности, выполненных обычно по одно- или двухполупериодной схеме, необходимо учитывать падения U на активных сопр-ях обмоток тр-ра, а при низких U – также падения U на вентилях. Падения U, обусловленные инд-ми сопрот-ми обмоток тр-ра, играют менее важную роль.

Эквивалентное сопротивление R_э, снижающее выпрямленное напряжение U_dR, определяется мощностью потерь в тр-ре Р_T при I обмоток, соответствующих ном-му выпрямленному току I_{d ном}: R_э = P_T / I ²_{d ном} (3.23) и соответственно U_dR = R_э · I _d (3.24) кроме того, U_dV = k · U_F (3.25) где U_F – среднее значение падения U на вентиле; k – число после-но вкл вентилей, ч/з которые выпрямленный I протекает одновременно. След-но, выражение для загрузочной харак-ки определяется формулой: U_d = U_{di 0} – R_э I_d – U_dV (3.26) Было показано, что двухполупериодный выпрямитель с активной нагрузкой имеет значение U_{di 0}= 0,9U₂.

В соответствии с (3.26) на рис. 3.16 (кривая 1) показана внешняя характеристика.

Рис. 3.16. Внешние (нагрузочные) характеристики выпрямителей при разном характере нагрузки.

При сглаживании выпрямленного U с помощью емкостного фильтра снижение U меньше, если сопр-ие нагрузки R и емкость конд-ра С велики. Из выражения (I₂=U₂/R= U_d/R= I_d) видно, что U_{di 0} = U₂. При I_d > 0 напряжение U_d уменьшается по двум причинам: ввиду падения U на эл-ах схемы на этапе заряда конд-ра и меньшего U на конд-оре на этапе его разряда на нагрузку. С увеличением I нагрузки I_d снижение напряжения U_d обусловливается более быстрым разрядом конд-ра вследствие уменьшения его постоянной времени  = RС. Нагрузочная харак-ка при активно-емкостной нагрузке приведена (кривая 3). Т.к I зарядки конденсатора, особенно при  >>1 / f, протекает лишь в течение короткого времени, его амплитудное значение во много раз превышает среднее значение I нагрузки, что необходимо учитывать при выборе вентиля по I . При активно-индуктивном характере нагрузки внешняя харак-ка получается с большим наклоном (кривая 2), чем при акт нагрузке, так как допол-но появл-cя падение U на акт сопро-ии дросселя. сглаживающая спос-ть фильтра повышается с увел-ем числа фаз выпрямления (пульсности) и индуктивности L и умен-ем сопр-я нагрузки R. В связи с этим эффек-ть использования такого фильтра увеличивается с увеличением мощности выпрямителя. В маломощных выпрямителях применение инд-ти в качестве фильтра менее эффективно, поскольку сопротивление R здесь относительно велико. Основными критериями правильного выбора величин L и С являются массогабаритные и стоимостные показатели фильтра. При проектировании необходимо избегать явления резонанса. Для того надо, чтобы собственная частота фильтра, равная 1/ , была меньше частоты основной гармоники пульсаций _p(1) и не кратна ей.

55. Высоковольтные оптоэлектронные измерительные трансформаторы (датчики) тока.