Файл: Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 1
а для интервала (1—у)Т — уравнение
— Д/„ (1 — Y) Т
Л (Ко + Я д ) + <' = £.■ |
(7-54) |
|
Приравнивая левые части этих уравнений, находим пульсации тока двигателя:
А/„ = Т(1 — Y)(t/ + W - r .
или в относительных единицах
д/. |
д/. |
. |
/ |
и , |
|
/ „ |
Г) |
N т |
|
Т О - Y) (7----- )— = |
/ ^0 |
||||||
|
|
|
^'Я.П |
7я.п |
|
|||
|
= 7 (1 |
- 7) ( ^ э |
+ |
Т„*«я) |
х |
- = |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ь 0 |
|
|
|
|
|
|
7" |
|
|
* |
Г |
= 7 0 - 7 ) ( М - / 0* Я д * ) - |
|
|
|
“Т Оэ |
||||
|
|
|
|
7„ Оэ |
|
|
||
где /о» = /о//я.п; -^д*= 7?д/Т?э| Т?Э= Т7//ЯП; тх,оэ= До/-^э>
бо=у(1—у) Г (1 +/о*Т?д*).
С7'55)
(7-56)
(7-57)
Рис. 7-11. Зависимость коэффи циентов пульсаций тока возбуж
дения |
(при |
/„ < /„ ) и тока |
двига |
теля |
(при |
/ „ = / Я = Л>) при |
первом |
(кривая 7) и втором (кривая 2 )
способах регулирования.
На первом этапе торможения с постоянным током приемника энергии /= /ш величина /о* определяется со гласно (7-27)
/о*= /ні*(1—Y). |
|
(7-58) |
|
а на втором этапе/0* = 1. |
|
|
коэффи |
При первом способе регулирования (Т = КІ) |
|||
циент пульсаций 6оі= бо, а при втором способе |
|
||
бо2=6оі/у= (1— у) (1-+/о*7?д*). |
(7:59) |
||
Выражения (7-60) — (7-71) |
для |
относительных вели |
|
чин пульсаций тока двигателя |
Д/о* |
и тока возбуждения |
|
174
A /в* (при / в < / я ) при двух рассматриваемых способах
регулирования сведены в табл. 7-1.
В качестве примера на рис. 7-11 показаны зависимо сти коэффициентов пульсаций тока возбуждения и тока двигателя, рассчитанные по (7-45), (7-46) и (7-57) — (7-59) при /?в*= ^ д * = 0,15 и /ні* = 0,54.
7-5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ
Так же как при импульсном реостатном торможении (§ 6-4), основ ной целью расчета схемы импульсного рекуперативно-реостатного торможения (рис. 7-1,а) обычно является определение характеристик регулирования, выбор сопротивлений дополнительных тормозных ре зисторов и расчет необходимой индуктивности цепей возбуждения и якоря по заданным допустимым пульсациям токов в этих цепях. Для этого должны быть заданы такие же исходные данные, как для схе мы импульсного реостатного торможения.
Расчет целесообразно выполнять в следующем порядке:
1 . Определение коэффициентов а и b для аналитического выра
жения (6-26) кривой намагничивания двигателей.
2. Расчет начальных значений тока возбуждения / в.ві и тока якоря / я.щ по (6-36) и (6-37).
3.Выбор относительных величин сопротивлений дополнительных тормозных резисторов по соображениям, изложенным в § 7-1 (кри вые на рис. 7-2— 7-5).
4.Определение минимального значения коэффициента заполне ния в начале торможения по (7-14).
5.Расчет начального среднего значения тока приемника энергии
/„, согласно (7-15).
6. Определение коэффициента заполнения ув.п, при котором ток
возбуждения достигает заданной величины тока якоря / я.п, по (7-16)
и уя.п, |
при котором ток якоря достигает величины / я.п, по (7-17). |
|
|
7. |
Если Ѵп-и<Ѵв-п> то |
началом второго этапа торможения |
(при |
In —In . |
n = const) является |
Ѵя.п=Тн2 - Соответствующие этому коэффи |
|
циенту |
заполнения значения тока возбуждения / в.и2 и скорости |
ѵвг |
|
определяются |
по |
(7-21) |
и (7-20). Скорость |
ѵв.ш при ■у=ув.п может |
||
быть найдена |
по |
(7-19) |
после подстановки |
І а= Іп=І п. п. |
|
|
8 . Если ■уя.п>Ув.п, то ток возбуждения становится равным току |
||||||
якоря при у в.я по |
(7-18). Соответствующие этому значения тока воз |
|||||
буждения (якоря) |
/ в.п |
и скорости ѵв.я определяются |
по (7-23) и |
|||
(7-22). Второй |
этап торможения при |
этом |
начинается |
при уоп по |
||
(7-32), когда ток |
/ в= / я= 70 достигает |
величины / я.п- Соответствую |
||||
щую этому скорость Поп находим по (7-34).
9. Определение скорости щ,з в конце процесса рекуперативного торможения согласно (7-36).
10.Определение скорости оМИн в конце реостатного торможения на сопротивление цепи двигателя Ro по (7-37).
11.Вычисление зависимостей токов / в, / п, Ія, /, /д, би от коэф
фициента заполнения у по выражениям (7-8) — (7-13) и (7-26) — (7-31).
175
|
12. Вычисление зависимости тока возбуждения и тока якоря от |
|||||||||||||||
скорости V: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
. |
при |
/„ < /„ |
по (7-19) |
с подстановкой |
соответствующих |
значении |
||||||||||
/ в |
II I n |
при одних и тех же |
значениях коэффициента заполнения со |
|||||||||||||
гласно (7-8), (7-10); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
при /п = /л = /о на первом и втором этапах торможения |
по |
(7-33) |
|||||||||||||
с подстановкой для первого этапа І = І аь а для второго этапа |
соглас |
|||||||||||||||
но |
(7-21) / = ( 1 — ѵ) / 0 |
и / 0 =/я.п; |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
при |
/ в = / я= /о на третьем |
этапе торможения по |
(7-35). |
|
|
||||||||||
|
13. Расчет и выбор постоянных регулирования по |
(2-27) — (2-30). |
||||||||||||||
|
14. Построение зависимостей коэффициентов пульсации тока воз |
|||||||||||||||
буждения 6 ін |
и |
бог |
от |
коэффициента заполнения по |
(7-45), (7-46) |
|||||||||||
при V m ^Y ^Y s.n |
(или уп.я) |
с целью определения максимальных зна |
||||||||||||||
чении коэффициентов пульсаций бвім и бвгм- |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
15. Построение зависимостей коэффициентов пульсаций тока дви |
|||||||||||||||
гателей |
боі |
и |
бог от |
у |
по |
(7-57)— (7-59) |
при |
у п.п |
(или |
у в.я) ^ |
||||||
^ Y ^ Y mhkc |
с целью |
определения максимальных значений |
коэффи |
|||||||||||||
циентов пульсаций боім и бозм- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
16. Расчет необходимой индуктивности цепи возбуждения LB по |
|||||||||||||||
(7-68) и (7-70) в табл. |
7-1, требуемой индуктивности |
всей цепи |
дви |
|||||||||||||
гателя La по (7-69) |
и |
(7-71) |
и индуктивности |
цепи |
якоря |
L n |
как |
|||||||||
разности Lo—LB. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Приведенная |
методика |
расчета может |
быть |
использована |
также |
||||||||||
для двигателей, которые не имеют ограничений по коммутации и для которых, следовательно, не требуется снижения тока якоря при высо ких скоростях в начале процесса торможения. При этом расчет зна чительно упрощается, так как нет необходимости определять величи ны / я.яі, Іи 1, Yn.n, I в.н2, тіВ2, Yn-n> 7в.я, ов.я, Yon> ^on, In, упомян)гтые в пп. 2, 5, 6 , 7, 8 , 11.
Приведенный в данной главе анализ позволяет также сформули ровать некоторые выводы.
1. Импульсное рекуперативное торможение двигателей постоян ного тока последовательного возбуждения может быть осуществлено во всем диапазоне скоростей, включая зону ослабления поля и умень шения тока якоря на высоких скоростях, при помощи одного преры вателя без специальных регуляторов возбуждения. Для этого, в част ности, может быть использована схема (рис. 7-1,а), которая кроме основного приемника энергии содержит небольшие дополнительные тормозные резисторы.
От сопротивлений этих резисторов зависят как характеристики регулирования (зависимости средних значений токов от коэффициен та заполнения и скорости), так и ' пульсации тока возбуждения и якоря.
2. Как показывает анализ влияния сопротивлений дополни тель ных тормозных резисторов, последние целесообразно включать в цепь возбуждения и в цепь диода Д (см. рис. 7-1,а).
3. Для импульсного рекуперативного торможения двигателей, имеющих ограничения по коммутационной способности на высоких скоростях, может быть предложен следующий способ трехэтапного торможения:
на первом этапе система управления поддерживает неизменное
среднее значение тока основного приемника |
энергии (ток |
якоря при |
этом плавно возрастает до допустимого |
максимального |
значения |
I я.и); |
|
|
176
на |
втором этапе системой управления поддерживается неизмен |
ный ток якоря /л =/я.п = const; |
|
на |
третьем этапе процесс заканчивается торможением на собст |
венное |
сопротивление цепи двигателя Ro=Rn + Ra- |
4. Для расчета зависимостей средних значений токов от коэффи |
|
циента |
заполнения и скорости как при трехэтапном, так и при дзух- |
этапном торможении, когда не требуется уменьшения тока якоря нг высоких скоростях, могут быть рекомендованы приведенная выше по следовательность расчета и, з частности, выражения, полученные
в§ 7-2 и 7-3.
5.Как следует из анализа пульсаций тока возбуждения и тока якоря (см. § 7-4), в начале торможения, когда ток возбуждения меньше тока якоря / в< / п, пульсации тока возбуждения обратно про
порциональны расчетной |
постоянной |
времени тлв.э= £ в/Дэ, где |
R B= |
||||||
= U/Iп.п; |
7-в — индуктивность цепи возбуждения, |
а U — напряжение |
|||||||
приемника энергии. |
|
|
|
когда через диод Д 1 |
|
|
|||
Пульсации тока якоря при / в< /я , |
протекает |
||||||||
непрерывный ток / я—/ в |
и к якорной цепи приложено напряжение U, |
||||||||
при принятых допущениях |
(u = U = const, Ä i= 0) |
равны |
нулю |
(см. |
|||||
рис. 7-1,а). |
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
торможении с |
полным полем возбуждения, т. е. |
при |
/ в = |
|||||
= In = h |
пульсации |
тока |
двигателя і'о обратно пропорциональны рас |
||||||
четной |
постоянной |
времени |
xloq= L o!Ro, где L 0 — суммарная индук |
||||||
тивность цепи двигателя. |
|
|
|
|
|
|
|||
6 . |
Для определения |
зависимости |
пульсаций |
тока возбуждения |
|||||
(тока |
двигателя) от коэффициента заполнения и |
расчета |
необходи |
||||||
мых величин индуктивностей цепи возбуждения и якоря целесооб разно использовать коэффициенты пульсаций бв и б0, которые зави сят только от коэффициента заполнения у и относительных величин сопротивлений дополнительных резисторов R Bt и 7?д,. Максимальные
значения этих коэффициентов öB.M и бом, по которым определяются требуемые индуктивности LB и L0 (см. табл. 7-1), так же как при
импульсном реостатном торможении, могут быть найдены путем по
строения |
зависимостей бв= [(у ) |
при / в< / я и 6 о=f(y) при / в = /я |
(см., например, рис. 7-11). |
|
|
7. Для обеспечения заданных значений пульсаций токов возбуж |
||
дения II якоря при втором способе регулирования необходимы зна |
||
чительно |
большие индуктивности |
L a и L H, чем при первом способе |
регулирования.
Г л а в а в о с ь м а я
СХЕМЫ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕРЫВАТЕЛЕЙ
На данном этапе развития силовой полупроводниковой техники наи более перспективным видом прерывателей средней и большой мощ ности можно считать прерыватели, созданные на основе тиристоров, для запирания которых необходимо снизить их прямой ток ниже определенного удерживающего значения. Принудительное запирание силовых тиристоров прерывателя может быть реализовано весьма разнообразно. Рассмотрим наиболее характерные схемы тиристорных прерывателей, получивших свое развитие, в основном, в последнее десятилетие.
12—271 |
177 |
Управление тиристорными прерывателями в пределах одного импульсного цикла обычно осуществляется одним, двумя или тремя сигналами (импульсами) управления. В зависимости от этого соот ветствующие тиристорные прерыватели могут быть названы однооперационнымп, двухоперациоиными и трехоперационными.
К первым в течении импульсного цикла подается только сигнал отпирания главных тиристоров, а их запирание осуществляется вслед ствие возникающего колебательного процесса в соответствующем индуктивно-емкостном контуре «гашения». Эти прерыватели могут быть названы также прерывателями, с самозапираннем или прерыва телями с естественной коммутацией (хотя под понятием «естествен ная коммутация» обычно понимают коммутацию под действием пере менной э. д. с., которая в данном случае отсутствует).
В прерывателях второго вида запирание основных тиристоров осуществляется после подачи второго сигнала управления для отпи рания вспомогательного тиристора, который подключает соответст вующую цепь запирания.
Прерыватели третьего вида, кроме сигналов отпирания оснозных и вспомогательных тиристоров, имеют еще один сигнал управления— для осуществления подготовительного перезаряда коммутирующего конденсатора независимо от работы основных тиристоров, обычно во время паузы, когда основные тиристоры находятся в непроводящем состоянии.
Если исключить из рассмотрения возможность изменения индук тивности и емкости колебательного контура, то при помощи одноопе рационных прерывателей можно осуществить только второй способ регулирования выходного напряжения (с переменной частотой). Двух- и трехоперацпонные прерыватели позволяют реализовать все рассмотренные способы регулирования и их комбинации.
Можно также предположить, что по мере усложнения функций, выполняемых тиристорными прерывателями, в будущем могут найти применение прерыватели с большим числом импульсов управления в пределах импульсного цикла.
Схемы двух- и трехоперационных прерывателей могут быть вы полнены
странсформаторной коммутацией,
споследовательно-индуктивной коммутацией,
спараллельно-емкостной коммутацией.
Кроме того, двух- и трехоперацпонные прерыватели могут быть разделены на однофазные и двухфазные. При этом двухфазными могут быть названы прерыватели с двумя одинаковыми параллельны
ми цепями (фазами) тиристоров |
и общим коммутационным узлом |
для их запирания. |
|
Ряд однооперационных схем |
прерывателей приведен на рис. 8-1, |
а йекоторые примеры двух- и трехоперационных прерывателей пока заны на рис. 8-2—8-7. На этих рисунках в качестве нагрузки показан двигатель постоянного тока последовательного возбуждения, шунти рованный неуправляемым диодом Д. Однако показанные прерыватели могут быть использованы также во всех рассмотренных выше схемах торможения для повышения выходного напряжения и его сглажива ния при помощи выходного индуктивно-емкостного фильтра (гл. 3—7). В схемах на рис. 8-1—8-7 под символом одного тиристора или диода подразумеваются группы последовательно или параллельно соединен ных элементов, которые необходимы в большинстве прерывателей средней и большой мощности.
178