ЭП ДПТ НВ с однофазным преобразователем

Рассмотрим процесс регулирования скорости для полууправляемого и полностью управляемого преобразователя при допуще­нии непрерыв-ности тока [12].

Двигатель подключен к сети по схеме рис. 6.9, где а – схема силовой цепи; б – диаграммы токов и напряжений для режима непрерывного то-ка. В течение фазового интервала через тиристор VS1 и диод VD2. Напряжение на двигателе U_я равно питающему U.

При напряжение U изменяет полярность, а прямое падение напряжения на обратном диоде VD₀ переводит его в открытое состояние. Ток якоря I_я, протекающий ранее от сети через VS1, теперь проходит через VD₀ (тиристор VS1 закрыт). Цепь якоря двигателя в течение интервала закорочена на обратный диод, поэтому U_я = 0. В период открытого состояния тиристора () энергия из сети передается в якорную цепь, превращаясь в энергию электромагнитного поля в индуктивностях якоря L_я, кинетическую энергию вращения механических частей ЭП и полезную работу. В период закрытого сос-тояния тиристора между фазами и запасенная в индуктивностях энергия поля превращается в механическую, а продолжающий протекать по якорной цепи ток I_я создает электромагнитный момент. В этот период энергия в сеть не возвращается.

Уравнения для якорной цепи двигателя с полууправляемым преобразователем (рис. 6.9) имеют вид:

, (6.8)

. (6.9)

Уравнение для якорной цепи двигателя с полностью управляемым преобразователем (рис. 6.9) имеет вид

. (6.10)

При синусоидальной форме питающего напряжения, когда , средние значения напряжений якорной цепи определяются выражениями:

, (6.11)

. (6.12)

Зависимость напряжения якоря от угла управления представлена на рис. 6.10,а. Инверторному режиму в полностью управляемом преобра-зователе соответствуют углы 90° <α< 180° (характеристика показана штриховой линией рис.6.10,а). Механические характеристики при различных углах управления представлены на рис.6.10,б.Решение уравнений (6.4), (6.7), (6.11), (6.12) относительно угловой скорости ω позволяет получить уравнение механических характеристик для полу- и полностью управляемых схем соответственно:

,

. (6.13)

Первый член правых частей уравнений (6.13) и (6.14) представляет собой скорость идеального ХХ, второй соответствует изменению скоро-сти, происходящему под влиянием протекающего в якоре тока I_я или соответствующего ему электромагнитного момента М, воздействующего на вал. Скорость идеального ХХ, как это следует из уравнений, зависит от угла управления α. Механические характеристики, представленные на рис. 6.10,б, свидетельствуют о хороших регулировочных возможностях.

При больших значениях угла управления тиристоров, высоких ско-ростях и небольших нагрузках на валу ток якоря имеет прерывистый характер, что вызывает увеличение скоростей и уменьшение диапазона регулирования.

В зоне прерывистых токов увеличиваются отношения амплитуды и действующего значения тока якоря к его среднему значению, что отри-цательно сказывается на тепловом режиме двигателя; ухудшаются его динамические показатели. Поэтому целесообразно осуществлять регу-лирование с непрерывным током якоря, для чего в якорную цепь вводятся сглаживающие реакторы.

Рис. 6.9. Регулирование скорости ДПТ НВ с помощью

полууправляемого преобразователя

В режиме непрерывного тока механические характеристики рассчитываются по средним значениям тока и напряжения двигателя. В режиме прерывистого тока расчеты становятся громоздкими. Затруд-няется нахождение среднего значения напряжения якоря U_Я, поскольку фазовый угол β зависит от средних значений скорости и тока якоря I_Я, а также угла управления α. В ряде случаев справедливо допущение о непрерывности токов, поэтому расчеты могут быть ограничены рас-смотрением только зоны непрерывных токов.

Рис. 6.10. Характеристики преобразователя и двигателя в режиме

непрерывного тока

Вывод: Введение дополнительной индуктивности в якорную цепь сужает зону прерывистых токов и увеличивает жесткость механичес-ких характеристик в широкой области изменения момента.

Пример 6.2.1. Регулирование скорости ДПТ НВ производится по схеме рис. 6.9. Данные двигателя: Р_НОМ = 7,5кВт; U_НОМ = 230В; = 126 рад/с; I_ЯНОМ = 38А; R_Я = 0,ЗОм, постоянная двигателя сФ = 1,74В с. Напряжение питания 260 В. Индуктивность якорной цепи достаточна для обеспечения непрерывности тока якоря и отсутствия пульсаций.

В режиме выпрямления (двигательном режиме) для угла управления а = 30° и номинального тока якоря необходимо рассчитать: момент и скорость двигателя, а также коэффициент мощности.

В режиме инвертирования (рекуперативного торможения) поляр-ность ЭДС двигателя изменяется на противоположную, например, путем реверса потока возбуждения. Для этого режима требуется найти угол управления, при котором в якорной цепи протекает номинальный ток, а также мощность, возвращаемую в питающую сеть.

Решение

1. Режим выпрямления. Определяем момент двигателя по

.

Напряжение на якоре определяется по формуле (6.12):

Для якорной цепи определяем Е_Я:

.

Находим угловую скорость:

Угловую скорость можно также определитьпо формуле

Если ток якоря не имеет пульсаций и постоянен, то ток, потреб-ляемый из сети, имеет прямоугольную форму и амплитуду 38 А.

Среднеквадратичное значение тока сети

I=38 A.

Мощность, отдаваемая сетью (полная мощность):

.

Если пренебречь потерями в преобразователе, то мощность якорной цепи двигателя

Отсюда коэффициент мощности имеет следующее значение:

2. Режим инвертирования (рекуперативного торможения).

В момент изменения полярности ЭДС:

Из уравнения для якорной цепи находим

Мощность, преобразуемая двигателем:

.

Потери мощности в сопротивлениях якоря:

Мощность, поступающая в сеть, равна разности этих значений:

или

.

Дата добавления: 2014-11-29