Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

сети постоянной частоты / с, а вторичная цепь служит источником регулируемой частоты / БЫХ

* _ , «о ± I ®а |

/ВЫХ — / с --------------)

и>0

гдо со0 — синхронная угловая скорость АПЧ]

ш, — угловая скорасть ротора АПЧ.

В формуле для / БЫХ знак плюс относится к случаю, когда ротор АПЧ вращается павстречу вращению '‘магнитного поля, а знак мипус соответствует вращению ротора по полю. При вращении про­

при вращении против поля определяется суммой преобразованной механической энергии, поступающей от вала Д, и преобразованной электрической энергии, потребляемой АПЧ от сети постоянной частоты. При вращении по полю электрическая энергия, потреб­ ляемая АПЧ от сети постоянной частоты, после преобразования частично передается нагрузке, а частично на вал двигателя Д , который в этом случае работает в генераторном режиме. Эта энергия после ряда преобразований передается в сеть промышленной час­ тоты / с с помощью машины ДГ.

Если пренебречь потеря™ в машинах преобразователя, то можно считать, что электромагнитная мощность машниы равна алгебраической сумме мощности на валу и мощности, потребляемой

Когда ротор АПЧ вращается против поля, то со2 < 0, откуда

/вых > /о- При этом условии из выражения (6-23) следует, что мощ­ ность Р д отрицательна. Это означает, что в этом режиме мощность передается от Д к АПЧ. Теперь можно найти суммарную мощность

322

машин преобразователя, учитывая, что •Рд ~ Рг ~ РдгЭта мощ­ ность равна:

Равенство (6-24) определяет суммарную мощность машин преобразователя с АПЧ прп регулировании выходных асинхронных

нена. Иногда между сетью промышленной частоты н АПЧ вклю­ чают автотрансформатор, который дает возможность регулировать напряжение. 1

Электромашпнные преобразователи частоты обладают сущест­ венными недостатками, основными из которых являются большие габариты преобразователя и значительная его инерционность, свя­ занная с необходимостью изменения скорости преобразовательного агрегата при изменении выходной частоты. Эти недостатки ограничи­ вают область применения электромашшшых преобразователен и приводят к необходимости использования вентильных (статиче­ ских) преобразователей частоты, в частности тиристорных, позво­

регулирования скорости асинхронных, в первую очередь короткозамкнутых двигателей, должны обеспечивать требуемую частоту при отсутствии других генераторов в выходной цепи преобразова­ теля н допускать раздельное регулирование частоты и напряжения с целью достижения опти­ мального режима частот­

ного управления.

Среди статических вен­ тильных преобразователей частоты выделяются две разновидности: преобразо­ ватели с непосредственной связью, в которых в одном устройстве совмещены функ­ ции выпрямления и инвер­ тирования, и преобразова­ тели с промежуточным зве­ ном постоянного тока. Об­ ласть применения первых

ограничена зоной низких частот — примерно от 10 Гц и ниже при частоте питающей сети 50 Гц. Более универсальны преобразо­ ватели с промежуточным звеном постоянного тока, которые позво­ ляют регулировать частоту па выходе в очень широких пределах от нескольких тысяч герц до десятых и сотых долей герца независимо от значения частоты питающей сети.

На рис. 6-11 приведена блок-схема преобразователя с проме­ жуточным звеном постоянного тока. Преобразователь состоит из трех основных узлов: Прх, осуществляющего преобразование энергии от питающей сети переменного тока с напряжением Uc и частотой

Блок управления имеет два канала для раздельного регулирования напряжения и частоты. Регулирование напряжения осуществляется

спомощью Пр1 как в выпрямительном, так и в инверторном режиме.

Впервом случае А Д работает в двигательном режиме, во втором —

врежиме рекуперативного торможения.

Всистемах автоматизированного электропривода в зависимости от мощности преобразователя и глубины регулирования напряжения используются различные виды выпрямителей: однофазпые, трехфазпые, мостовые и с нулевой точкой, симметричные, несимметрич­ ные II т. п.

Выпрямлеипое, в общем случае регулируемое по велпчппе, на­ пряжение инвертируется, т. е. преобразуется в трехфазное перемен-

324

ное напряжение регулируемой частоты посредством автономного инвертора Пр2. Выходное напряжение таких инверторов в большин­ стве случаев песпнусопдальпое. Для управления асинхронным дви­ гателем желательно использовать автономный инвертор напряжения, у которого амплитуда выходного напряжения практически не зави­ сит от тока нагрузки. Принцип его действия можно рассмотреть на примере однофазного мостового инвертора, схема которого представ­ лена на рис. 6-12. В этой схеме тиристоры Тх — Т4 служат ключами, посредством которых сопротивление нагрузки с разной полярностью подключается к источнику постоянного напряжения Е0. Тиристоры включаются схемой управления попарно (Тх, Тл п Т2, Т3) с требуемой частотой. При этом на нагрузке появляется переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой, равной Е0._

Рис. 6-12. Принципи­ альная схема одно­ фазного автономного мостового инвертора.

Закрывание тиристоров осуществляется посредством комму­ тирующих конденсаторов Сх, Со. Так, когда включены тиристоры Тх и Г4, то конденсаторы Сх, С2 заряжаются до напряжения источ­ ника с полярностью, указанной на рисунке. При включении тирис­ торов То и Тя конденсаторы С\, Со разряжаются соответственно через тиристоры Тх, Т2 и Т3, Т4. Когда ток в тиристорах Тх и Т4 спадает до нуля, последние закроются.

Диоды В х — В4 отделяют коммутирующие конденсаторы от на­ грузки, что позволяет уменьшить их емкость и устранить их влияние на напряжение нагрузки. Диоды Вв — В а образуют так называемый «обратный» мост или «мост реактивного тока». Их назначенпе состоит в пропускании реактивного отстающего тока нагрузки в те моменты времени, когда знаки тока и напряжения не совпадают. Прп этом за счет самоиндукции или э. д. с. обмотки статора соответствующий диод «обратного» моста открывается и спадающим током нагрузки производится подзаряд конденсатора С0. Например, если были открыты тиристоры 1\ и 7*4 и ток в нагрузке протекал в направлении,

показанном стрелкой на рисунке, то под действием э. д. с. самоиндук­ ции после закрывания ,ТХ, Тл и открывания То, Т3 ток нагрузки, сохраняя свое направление, будет протекать по цепи В е —* С0 —о В 7 до момента его перехода через нуль.

Дроссели Ьх и Ь2 служат для ограничения тока разряда конден­ саторов Сх и Со по цепп через обратный мост, минуя закрываемый тиристор. Например, при выключении тиристоров Тх и Т4 изложен­ ным выше способом конденсатор Сх дополнительно разряжается по

325

цепп В 1 — Вь —►Lj —. Т2, а конденсатор С2 по цени Т3 — Ь г —>- —►-В8 — Я4. Если исключить из схемы дроссели Lj и La, то коммута­

ция тиристоров в этом инверторе станет невозможной.

На рис. 6-13 приведена схема трехфазиого преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока, содержащего трехфазныи мостовой управляемый выпрямитель 1В, дроссель фильт­ ра Ьф, конденсатор реактивной энергии С0 и автономный трохфазиый

мостовой инвертор с ограниченными коммутирующими емкостями, принцип действия которого такой же, как и у рассмотренного одно­ фазного (рис. 6 -1 2 ).

Рис. 6-13. Принципиальная схема асинхронного регулируемого электропривода с трехфазным тиристорным преобразователем час­ тоты.

Особенность даипого трехфазиого инвертора состоит в том, что одновременно открыты лишь два тиристора (1,6 — 1 , 2 — 2,3...). Порядок включения тиристоров соответствует их номерам. При питании двигателя от преобразователя целесообразно обмотку его статора включать в треугольник, что иозволяет повысить надежность инвертора за счет снижения требуемого выходного напряжения.

Следует отметить, что двигатель, пптающпйся от преобразова­ теля по схеме на рпс. 6-13, не может работать в генераторном режиме параллельно с сетью, так как выпрямитель 1В обладает односторон­ ней проводимостью энергии. Для создания возможности генератор­ ного режима необходимо включить встречно-параллельно выпря­ мителю 1В зависимый, ведомый сетью инвертор.

Выпрямитель 1В преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока выполняется на мощность

-£>1в= -£>нЛ1ич

где Рп, г|н — номинальные значения мощности п к. п. д. асинхрон­ ного двигателя.

326