Энергетические характеристики тиристорного ЭП

К энергетическим характеристикам тиристорного ЭП относят коэффициент мощности и коэффициент полезного действия.

Коэффициент мощноститиристорного ЭПопределяется отношением активной мощности, потребляемой вентильным преобразователем (ВП) из питающей сети по первой (основной) гармоники P₁₍₁₎ к полной мощности S₁, потребляемой из питающей сети [11]:

, (118)

где

P₁₍₁₎ =m₁U₁I₁₍₁₎cosφ₍₁₎ – активная мощность, потребляемая ВП из питающей сети по первой (основной) гармоники;

S₁= m₁U₁I₁ – полная мощность, потребляемая ВП из питающей сети;

m₁– число фаз сети, питающей ВП;

U₁ – действующее значение напряжение фазы сети, питающей ВП;

I₁ – действующее значение тока фазы сети, питающей ВП;

I₁₍₁₎ – действующее значение первой гармоники тока фазы сети, питающей ВП;

φ₍₁₎ – фазовый сдвиг первой гармоники тока фазы по отношению к первой гармонике напряжения фазы сети, питающей ВП;

(119)

где

I₁₍₁₎/I₁=k_иск – коэффициент искажения формы тока питающей сети;

cos φ₍₁₎ =k_сдв – коэффициент сдвига первой гармоники тока питающей сети по отношению к напряжению.

Как было показано выше, кривые токов, потребляемых ВП, отличны от синусоидальной формы и, кроме первой (основной) гармоники, содержат в своем составе и высшие гармонические, порядок которых k' определяется соотношением

k'=k k_тm₂ ±1 ,

где k=1, 2, 3, 4, …– натуральный ряд чисел.

По формуле (106) нетрудно определить, что в кривой первичного тока трехфазной мостовой схемы выпрямления (k_тm₂=6) содержатся гармоники порядков 5, 7, 11, 13 и выше, а в кривой трехфазной однотактной схемы выпрямления (k_тm₂=3) содержатся высшие гармоники порядков 2, 4, 5, 7 и выше.

Амплитуда высшей гармоники при прямоугольной форме кривой тока обратно пропорциональны номеру гармоники, т.е.:

Следует отметить, что гармоники более высоких порядков имеют меньшую амплитуду и легче отфильтровываются вследствие более высокой частоты. Поэтому многофазные схемы ВП оказывают меньшее отрицательное влияние на работу силовой сети переменного тока.

Без учета коммутационных процессов коэффициент искажения формы тока питающей сети ВП

Для трехфазной мостовой схемы ВП коэффициент искажения формы тока первичной сети при L_d=∞

С учетом коммутационных процессов коэффициент искажения несколько увеличивается, что приводит к повышению коэффициента мощности ВП в целом.

Так, для трехфазной мостовой схемы ВП коэффициент искажения определяется по формуле

Без учета угла коммутации коэффициент сдвига равен косинусу угла регулирования, т.е.: k_сдв =cosα.

Для выпрямительного режима работы ВП с учетом угла коммутации угол φ₍₁₎= α+γ/2 коэффициент сдвига ВП определяется по формуле

При γ<30° более точные результаты определения k_сдв дает формула

Коэффициент полезного действия тиристорного ЭП

Вопросы для самоконтроля

1.Нарисуйте схемы ЭП постоянного тока при регулировании скорости вращения с помощью системы Г – Д, с помощью управляемого выпрямителя.

2. Каковы достоинства и недостатки системы Г – Д?

3. Нарисуйте механические характеристики ЭП постоянного тока при регулировании скорости вращения изменением напряжения обмотки якоря.

4. Приведите одну из схем реверсивного ЭП постоянного тока с управляемым выпрямителем. Дайте пояснение принципу работы этой схемы.

5. Поясните принцип работы управляемого выпрямителя, укажите каким образом осуществляется регулирование выходного напряжения выпрямителя.

6.Перечислите условия перевода управляемого выпрямителя в режим инвертирования.

7. Дайте пояснение понятию «ограничительная характеристика» зависимого инвертирования.

8.Перечислите и поясните возможные варианты регулирования мощности, отдаваемой зависимым инвертором в сеть переменного тока.

9.Укажите способы управления реверсивного ЭП постоянного тока с управляемыми выпрямителями. Приведите сравнительную оценку этих способов.

10.Приведите схему раздельного способа управления по знаку сигнала управления и поясните работу системы ТП-Д при реализации этого способа.

11. Приведите схему раздельного способа управления по знаку сигнала тока якоря и поясните работу системы ТП-Д при реализации этого способа.

12. Приведите схему раздельного способа управления по знаку сигнала управления и знаку тока якоря и поясните работу системы ТП-Д при реализации этого способа.

13.Перечислите энергетические характеристики тиристорного ЭП и поясните методики их расчета.

Регулирование напряжения якоря с помощью широтно-импульсного преобразователя [9]

Сущность импульсного управления состоит в периодическом дозировании потока энергии, передаваемого от источника питания к машине и обратно. Для выравнивания мгновенной мощности, отбираемой от источника питания к машине, в главной цепи системы должны быть установлены индуктивные или емкостные накопители электрической энергии. Так как обмотки электрической машины постоянного тока представляет собой в определенной мере активно-индуктивную нагрузку, создаются предпосылки для получения регулируемого электропривода с высокими показателями.

Импульсное регулирование напряжения, подаваемого на обмотку якоря машины постоянного тока, осуществляется с помощью полупроводникового широтно-импульсного преобразователя (ШИП). В пределах одного периода коммутации формируется однополярный или двухполярный импульс выходного напряжения ШИП.

В зависимости от этого все однокомплектные ШИП можно разделить на преобразователи с однополярным или двухполярным выходом.

В реверсивных электроприводах постоянного тока находит применение ШИП, выполненные по мостовой схеме с диодным мостом обратного тока (см. рис.49, а).