Файл: Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока.pdf

импульсных преобразователен с выходным напряжением регулируе­ мым выше и ниже входного, а также ряд дополнительных исследо­ ваний по сравнению пульсаций токов и напряжений при разных спо­ собах регулирования дают возможность сделать следующие выводы:

1. Регулирование выходного напряжения импульсного преобразо­ вателя ниже п выше напряжения источника питания может быть осуществлено в схемах, где накопительная индуктивность подключе­ на параллельно источнику питания, а накопительная емкость — па­ раллельно нагрузке или последовательно с нагрузкой (рис. 5-1,а и б). В обоих случаях среднее значение выходного напряжения равно

теристики регулирования (зависимости средних значений токов и напряжений от коэффициента заполнения импульсного цикла). Отли­ чие между этими схемами заключается в том, что в схеме с парал­ лельной емкостью (рис. 5-1,а) среднее значение тока накопительной индуктивности равно сумме средних значений тока источника пита­ ния и тока нагрузки (5-4), а в схеме с последовательной емкостью (рис. 5-1,6) это значение равно только току источника питания

(5-5).

как для схем с повышенным напряжением' (рис. 4-1,а, б), опреде­ ляется выражением (4-11). Основное отличие между характеристика­ ми регулирования выходного напряжения схем, рассмотренных в гл. 4 и 5, заключается в том, что максимальные значения выход­ ного напряжения для схем настоящей главы имеют место при боль­ ших значениях коэффициента заполнения [выражения (4-10) и (5-13),

а также рис. 4-4; 4-5 и 5-4].

4. Внешние характеристики импульсного преобразователя так же, как для схем, рассмотренных в гл. 4, становятся мягче по мере увеличения выходного напряжения (рис. 5-5).

5. Рассмотренные схемы на рис. 5-1,а и б могут быть использо­

ваны для рекуперативного, рекуперативно-реостатного и реостатного торможения двигателей постоянного тока. Если по коммутационным условиям на коллекторе э. д. с. двигателей не должна превысить определенную величину, то процесс импульсного торможения (с пол­ ным током возбуждения) должен быть осуществлен при коэффици­

управляемого импульсного рекуперативного торможения по заданно­ му неизменному значению тормозного тока и в тех случаях, когда в начале процесса торможения входное напряжение (напряжение ге­

119

мо выбрать с учетом допустимой э. д. с. на коллекторе генерирую­ щей машины и допустимого тока приемника энергии.

7. Пульсации тока накопительной индуктивности Д/ы » и напря­

8 . Схемы с пониженным и повышенным выходным напряжением

имеют такой же характер изменения пульсаций в процессе регули­ рования, как схемы с повышенным напряжением. Однако при оди­ наковых исходных данных в схемах рис. 5-9,а и 5-10,а пульсации токов и напряжений больше, чем в схемах на рис. 4-9,а и 4-10,а (при

всех способах регулирования).

9. Для рассматриваемых схем (рис. 5-9,а и 5 -1 0 ,а) действитель­ ны выводы 8 , 9, 10 и 11, сформулированные в гл. 4 для схем

рис. 4-9,а; 4-10,а.

10.Пульсации тока источника питания А/* при первых трех спо­ собах регулирования определяются по таким же выражениям, как пульсации тока нагрузки, если з них заменить период собственных колебаний выходных элементов Тф о периодом собственных колеба­

ний входного фильтра 7'ф.

11.При первом и третьем способах регулирования пульсации тока источника питания Л /. и напряжения на входной емкости ДUc»

максимальны при у —Ѵыакс. При втором способе регулирования мак­

симум Д/* существует при ѵ = Ѵ«ив. а пульсации напряжения AUc не зависят от у. При четвертом способе регулирования пульсации

тока источника питания также являются постоянными и их величи­

на определяется отношением периодов собственных колебаний

Тф о/Тф.

12.Пульсации входного тока и напряжения, а также параметры входного фильтра в схемах, показанных на рис. 5-1,а, б и 4-1,6, мо­ гут быть определены по одинаковым выражениям. Это обусловлено тем, что амплитуды импульса тока, потребляемого от входного фильтра, для упомянутых схем равны.

13.Для сравнения максимальных значений пульсаций тока на­ грузки напряжения на накопительном конденсаторе и тока накопи­ тельной индуктивности при рассматриваемых способах регулирования

действительны такие же выражения, как для схем рис. 4-9,а и 4-10,а. 14. Отношения максимальных значений пульсаций тока источника питания Д/манс* при разных способах регулирования совпадают с соответствующими отношениями максимальных значений пульсаций

тока нагрузки Д/о маис».

15. Как следует из сравнения максимальных значений пульсаций тока нагрузки Д/оыакс* и тока источника питания Л /Иакс», при хСумпн минимальные пульсации могут обеспечить первый и четвер­ тый способы регулирования, а при к > у Мнп — только четвертый спо­ соб регулирования. Первый способ имеет меньшие пульсации, чем

второй при ■/.<■/іі2 = У УмаксУшшТретий способ может обеспечить

меньшие пульсации, чем второй, если

1ІМІШ

16.Как показывает сравнение максимальных пульсаций напря

120

Импульсные преобразователи могут быть использованы для регулирования напряжения машин постоянного тока ( в частности, тяговых двигателей последовательного возбуждения) не только в двигательных режимах, но и в режимах электрического торможения. При этом им­

э. д. с. приемника энергии (аккумуляторной батареи или контактной сети) [Л. 19]. Для электрического торможе­ ния при больших скоростях, тсогда необходимо ослабить поле генерирующих машин, могут быть предусмотрены специальные регуляторы независимого или последова­ тельного возбуждения.

Однако это связано с установкой дополнительного электрооборудования и с определенным усложнением силовой -схемы. При этом усложняется также схема управления приводом, так как в процессе торможения при уменьшении скорости необходимо обеспечить плав­ ный переход от регулятора возбуждения к регулятору напряжения.

Поэтому большой практический интерес представля­ ют схемы, которые позволяют управлять процессом тор­ можения во всем диапазоне скоростей (включая зону ослабления поля и зону уменьшения тока якоря для ограничения напряжения между коллекторными пласти­ нами) .

■В настоящей главе рассмотрен один из вариантов такой схемы для импульсного реостатного торможения (рис. 6 -1,а), где В0 —э. д. с. генерирующих машин; Дт—

121

тормозной резистор, Rn, Rn — омические сопротивления цепей якоря и возбуждения; Ln, Lu—индуктивности це­ пей якоря и возбуждения.

Омические сопротивления Rn, Rn и индуктивности Ln. Lв представляют собой сопротивления и индуктивности соответствующих обмоток. В общем случае в них, вхо­ дят также сопротивления и индуктивности дополни­ тельных резисторов и дросселей, если такие применяют­ ся. При этом, как показывают исследования [Л. 10, 14], пульсации тока возбуждения тяговых двигателей при

г1

Ф

Рис. 6 -1 . Принципиальная схема импульсного реостатного торможе­

достаточно высокой частоте (свыше 200 Гц) практиче­ ски не зависят от величины магнитного потока и поэто­ му в расчетах необходимо учесть только индуктивность рассеяния обмоток возбуждения.

6-1. ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ

Показанная на рис. 6-1,а схема может иметь ряд моди­ фикаций, которые обладают различными характеристи­ ками регулирования и имеют различные зависимости пульсаций токов якоря и возбуждения от коэффициента заполнения.

' Так, в частности, в схеме на рис. 6-1,а дополнитель­ ный резистор может быть включен в следующие цепи:

цепь якоря 4— 1 (эквивалентно увеличению сопротив­

ления Rn),

цепь прерывателя 3—4,

122

цепь возбуждения І—3 (эквивалентно увеличению со­ противления Ra),

цепь 1—2, цепь вентиля, шунтирующего обмотку возбуждения

3—2.

Рассмотрим первый вариант. Увеличение сопротивле­ ния Rn (и соответствующее уменьшение сопротивления тормозного резистора R^) равноценно подключению об­

мо увеличить емкость коммутирующего конденсатора прерывателя, так как последний заряжается до меньше­ го напряжения. Поэтому при наличии прерывателя, осу­ ществляющего регулирование напряжения машины в двигательном режиме и рассчитанного на ее полное напряжение, применение схемы, в которой прерыватель подключен на меньшее напряжение, нерационально. Однако основной недостаток схемы с увеличенным со­ противлением в цепи якоря заключается в том, что при этом расширяется зона торможения с падающим тор­ мозным током in и, следовательно, падающим тормоз­ ным моментом на низких скоростях.

Это обусловлено тем, что после полного открытия прерывателя (при у = 1 ) ток якоря ія по мере уменьше­ ния э. д. с. машины Е0 падает. При большем сопротив­ лении Rn такой режим начинается раньше, т. е. при большей скорости вращения машины. Таким образом, торможение па низких скоростях получается малоэф­ фективным. При этом поддержание тормозного тока ія> (тормозного момента) на необходимом уровне может быть обеспечено только регулированием величины со­ противления Rn, что приводит к необходимости установ­ ки дополнительной регулировочной аппаратуры и услож­ няет процесс управления торможением.

При втором варианте включение дополнительного резистора Rn в цепи прерывателя П (цепь 3—4 на рис. 6 -1 ,а) также расширяет зону торможения падаю­ щим током на низких скоростях.

Однако при этом можно получить более пологую за­ висимость среднего значения тока возбуждения / в от коэффициента заполнения у.

Как показывает проведенный ниже анализ основных характеристик регулирования при малом сопротивлении цепи возбуждения Ra, небольшое изменение. коэффици­

123