Электрическая устойчивость вентильного тягового двигателя.

Как известно нормальная реализация тяговых свойств ЭПС может осуществляться только при выполнении условий электрической и механической устойчивости режима тяги и торможения. Наиболее сложный режим работы тягового привода с вентильным двигателем наблюдается при питании от контактной сети переменного тока.

Поскольку инвертор преобразователя питается от выпрямителя, то условия электрической устойчивости определяются знаком ЭДС самоиндукции в данный момент времени:

,

где L_к – индуктивность цепи выпрямителя и инвертора.

Величина напряжения на выходах выпрямителя и инвертора в зависимости от тока нагрузки определяется наклоном их внешних характеристик.

Внешняя характеристика выпрямителя определяется формулой

и имеет отрицательный наклон к оси тока.

Здесь U_в0 – напряжение холостого хода выпрямителя;

a_р – угол регулирования;

w_c – угловая частота тока питающей сети;

L_в – индуктивность цепи выпрямителя со стороны переменного тока.

Характеристика инвертора зависит от закона управления вентильным двигателем:

,

где w_р – угловая частота вращения ротора;

L_и – индуктивность цепи инвертора.

Знак "+" соответствует закону постоянства угла отпирания тиристоров (b = const), знак "–" – закону постоянства угла запаса инвертора (d = const).

Предположим, что в точке А имеет место электрическое равновесие. Из рисунка следует, что при реализации закона b = const обеспечивается электрическая устойчивость работы тягового привода с вентильным двигателем при всех значениях нагрузки, поскольку разность между ЭДС выпрямителя и напряжением инвертора, имеет знак, противоположный знаку изменения тока. При реализации закона d = const устойчивость зависит от наклона характеристики инвертора: при наклоне характеристики выпрямителя меньше наклона характеристики инвертора система становится неустойчивой и наоборот. Таким образом, условие устойчивости работы тягового привода с вентильным двигателем сводится к условию меньшего значения коэффициента наклона внешней характеристики инвертора по отношению к коэффициенту наклона внешней характеристики выпрямителя:

или .

Из режимов электрического торможения вентильного двигателя наиболее критичным по устойчивости является режим рекуперации. В этом режиме инвертор и выпрямитель "меняются" местами. Регулирование по закону b = const не применяется, так как дает низкий коэффициент мощности ЭПС. По аналогии с режимом тяги можно записать:

;

.

Условие устойчивости

или .

Из приведенных формул следует, что с ростом частоты вращения ротора в режиме тяги устойчивость ухудшается, а в режиме рекуперации – улучшается.