Торможение и реверсирование двигателя в системе ТП-Д и статические механические характеристики реверсивного вентильного электропривода постоянного тока

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 35Следующая ⇒

Из-за односторонней проводимости вентилей (тиристоров) нельзя изменить полярность напряжения U_d на выходе преобразователя. Поэтому реверс двигателя в системе ТП-Д можно осуществить:

а) изменением полярности питания двигателя при помощи реверсирующих контакторов или реверсирующих тиристоров по следующей схеме (рис. 5.7.1):

Этот способ целесообразен в том случае, если время реверса не имеет существенного значения. Продолжительность реверса здесь не менее 0, 1с.

б) изменением направления магнитного потока двигателя при неизменном направлении тока якоря. Схема такая же, что и на рис 5.7.1, только вместо якоря между контакторами включается обмотка возбуждения. Продолжительность реверса в этом случае имеет порядок 0, 5÷ 2, 5с.

в) Для электроприводов, где требуется максимальное быстродействие при реверсе, а также необходимость как двигательного, так и тормозного режимов при одном направлении вращения применяются схемы с двумя комплектами вентилей, каждый из которых служит для питания двигателя при одном направлении вращения, благодаря чему создается эффект двухсторонней проводимости вентилей. Но прежде чем осуществить реверс двигателя, его нужно сначала затормозить.

Основным способом торможения в системе ТП – Д является торможение с рекуперацией энергии в сеть. В отличие от системы Г-Д этот режим не может быть получен только путем увеличения скорости сверх скорости идеального холостого хода. Хотя при w> w₀ ЭДС двигателя станет больше U_d, ток в якорной цепи прервется, т.к. ЭДС двигателя будет приложена к вентилям преобразователя в направлении, противоположном их проводимости, и вентили закроются. Для рекуперации энергии в сеть необходимо преобразовать энергию постоянного тока, источником которой при w> w₀ становится двигатель, в энергию переменного тока. Для этого ТП нужно перевести в инверторный режим. Практически для возможности торможения электропривода с рекуперацией энергии в сеть применяют два комплекта вентилей, включенных по мостовой схеме, как изображено на рис. 5.7.2 и объединяют их управляющее устройство в один орган управления.

В выпрямительном режиме преобразователя активная составляющая I_a₁ первой гармоники фазного тока совпадает по направлению с (ЭДС) фазы, а реактивная I_p₁ – отстает на 90°. Преобразователь потребляет из сети активную и реактивную мощность. Если j₁станет больше 90°, что при g=0 соответствует a> 90°, то I_p₁, будет попрежнему отставать от Е_фна 90°, а I_a₁ будет направлен встречно ЭДС фазы (см. векторные диаграммы рис. 5.7.3). В этом случае преобразователь будет отдавать в сеть активную мощность при одновременном потреблении реактивной мощности. Этот режим и является инверторным. В нем источником тока является ЭДС машины постоянного тока, которая превышает напряжение преобразователя.

Т.о. для получения инверторного режима работы ТП необходимо, чтобы a был больше 90°, т.е. необходимо заставить преобразователь путем увеличения угла a принудительно выпрямлять отрицательные полуволны питающего напряжения. Сам он не будет это делать, поэтому инверторный режим может иметь место только при принудительной коммутации. При этом изменится знак выпрямленного напряжения.

Известно, что в цепи постоянного тока изменение направления передачи энергии обычно связано с реверсом тока. Но такой же эффект можно получить при изменении знака напряжения, что видно из выражения электромагнитной мощности p=ui, что и делается для осуществления рекуперативного торможения двигателя.

При переходе в инверторный режим напряжение сети переменного тока и постоянного тока меняются ролями так, что вентили этого не замечают. Полярность напряжения на выходе преобразователя и направление тока через вентили остаются неизменными. Выпрямитель продолжает выпрямлять напряжение сети переменного тока, но только его отрицательные полуволны. Он не может работать без сети переменного тока как автономный инвертор, хотя и получает энергию от источника постоянного тока (двигателя).

В инверторном режиме для удобства вместо угла α принято использовать угол β, называемый углом опережения. Он равен b=p-a и всегда меньше 90°. Отсчитывается от точки пересечения синусоид напряжения питающей сети в отрицательной области (см. рис. 5.6.2). Вместо угла коммутации g принято использовать понятие угла запирания d=b-g или, иначе, угла запаса.

При работе ТП в инверторном режиме возникают те же падения напряжения, что и в выпрямительном режиме. Однако они покрываются не за счет сети, а за счет источника постоянного тока, т.е. двигателя. Поэтому заменяя в выражениях механической характеристик a на b и учитывая, что ток в якорной цепи и момент двигателя в инверторном режиме имеет противоположное направление по сравнению с двигательным режимом, уравнения электромеханической и механической характеристик двигателя в режиме рекуперативного торможения имеют вид:

Семейство механических характеристик, соответствующих различным углам α и b, при питании двигателя от ТП с одним комплектом вентилей и реверсировании и помощью реверсирующих контакторов, изображено на рис.5.7.4.

При малых нагрузках как в двигательном, ток и в тормозном (рекуперативном) режиме имеют место разрывы тока и резкое изменение скорости.

В случае питания двигателя от двухкомплектного ТП с совместным управлением и линейном согласовании механические характеристики реверсивного вентильного электропривода аналогичны характеристикам системы Г-Д, что и отраженно на рис. 5.7.5.

При совместном управлении комплектами вентилей, но не полном согласовании (рассогласованное управление), линейность механических характеристик нарушается, и они выглядят так, как изображено на рис. 5.7.6.

Механические характеристики реверсивного вентильного электропривода с двумя комплектами вентилей и раздельном их управлении зависят от способа согласования углов управления. При линейном согласовании в, частности, они имеют вид, показанный на рис. 5.7.7.

Необходимо отметить, что при совместном управлении комплектами вентилей, на один из них подаются выпрямительные импульсы, а на другой – инверторные. В двигательном режиме ток проходит через преобразователь, работающий в выпрямительном режиме и якорь двигателя. Через второй преобразователь ток нагрузки двигателя не проходит. Но поскольку открыты вентили обоих преобразователей, под действием разности их мгновенных напряжений между преобразователем будет протекать ток, называемый уравнительным, значительно превышающий допустимую для тиристоров величину. Для его ограничения между комплектами вентилей включаются уравнительные реакторы (2 или 4), как показано на рис. 5.7.2, ограничивающий уравнительный ток до значения J_др≤ 0, 1J_d_Н, где J_d_Н – номинальный выпрямительный ток преобразователя.

Для осуществления рекуперативного торможения электропривода с двумя комплектами вентилей установкой угла преобразователя, работавшего в выпрямительном режиме, закрывают его в вентили и подаются отпирающие инверторные импульсы на второй преобразователь (если управление ими раздельное), что обеспечит его инверторный режим при котором в якорной цепи двигателя появится ток, обусловленный разностью Е и U_du, совпадающий по направлению с Е двигателя. Знак электромагнитного момента изменится на противоположный, и привод будет работать в тормозном режиме с рекуперацией энергии в сеть. Увеличивая b до 90° (см. характеристики ниже оси моментов), можно снизить ω практически до 0.

При одном комплекте вентилей и реверсировании с помощью реверсирующих контакторов, для перехода в режим рекуперативного торможения запирают вентили преобразователя, устанавливая угол . Затем посредством контакторов переключают якорную цепь двигателя так, чтобы его ЭДС действовала в направлении прямой проводимости вентилей, и подают на них отпирающие импульсы, обеспечивающие инверторный режим преобразователя и тормозной режим работы двигателя.

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒