Способы управления напряжением якоря ДПТ НВ. Источники питания.

1.Первый управляемый источник питания – генератор. (Г-Д)

Принципиальная схема включения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением по системе Г-Д приведена-на рис.1. Здесь генератор G спостоянной угловой скоростью приводится во вращение асинхронным или синхронным двигателем Ml; питание цепей возбуждении генератора G и исполнительного двигателя Мосуществляется от независимого источника постоянного тока. Якорь двигателя М присоединяется к якорю генератора G непосредственно.

Механические характеристики двигателя при неизменном потоке двигателя и изменении потока генератора (без учета реакции якоря) представляют собой семейство линейных характеристик, наклон которых остается постоянным и определяется общим сопротивлением якорной цепи

Механические характеристики двигателя располагаются в четырех квадрантах; основным достоинством этой системы является плавность регулирования, которая осуществляется воздействием на цепь возбуждения.

Система Г —Д может обеспечить двухзонное регулирование угловой скорости —до основной скорости изменением ЭДС генератора при постоянном потоке двигателя, а выше основной регулированием тока возбуждения двигателя при постоянной, равной номинальному значению ЭДС генератора.

Верхний предел угловой скорости при регулировании с постоянным потоком двигателя ограничивается номинальным значением ЭДС генератора и тем перепадом скорости, который обусловлен нагрузкой и сопротивлением якорной цепи. Нижний предел регулирования определяется заданным относительным перепадом угловой скорости при заданном изменении нагрузки.

Достоинства: хорошее управление, большой коэффициент усиления по мощности Кр=20

Недостатки:

1) необходимость в двукратном преобразовании энер­гии (из электрической энергии переменного тока в меха­ническую и из механической вновь в электрическую постоянного тока регулируемого напряжения), что приводит к значительному снижению КПД;

2) наличие двух машин в преобразовательном агрегате, установленная мощность каждой, если пренебречь потерями в машинах, равна установленной мощности регулируемого двигателя;

3) значительные габариты и масса установки, необходимость в фундаменте для преобразовательного агрегата;

4) высокие капитальные и эксплуатационные расходы

2.Ртутные, твердотельные выпрямители. Система УРВ – Д.

Используются редко, т.к. много недостатков.

3. Система ТП – Д. (тиристорный преобразователь)

Регулирование постоянного напряжения осуществляется регулированием угла включения вентилей в проводящей части периода переменного напряжения .и имеет свои особенности.

Рассмотрим принцип регулирования напряжения на примере включения тиристоров по однофазной нулевой двухполупериодной схеме выпрямления, приведенной на рис. 1, а Допустим, что на управляющий электрод тиристора VI подается от системы управления СУ отрицательный импульс в момент времени t₁ (рис. 1, б). Угол α, отсчитываемый от момента естественного включения вентиля VI, вызовет на нагрузке скачок напряжения, которое будет изменяться по кривой u_2a. В момент t₂ напряжение u_2a становится равным нулю и тиристор VI закрывается. На интервале t₂ – t₃ oба тиристора закрыты и ток равен нулю, а в момент t₃ вступает в действие тиристор V2 и остается открытым до момента t₄ и т. д.

При активной нагрузке кривая выпрямленного тока (рис. 1, в) повторяет .кривую, выпрямленного напряжения.

Если изменяется угол α относительно начала синусоиды напряжения на анодах тиристоров, то соответственно меняется среднее значение выпрямленного напряжения.

Процессы в схеме с управляемым выпрямителем при учете индуктивности рассеяния обмоток трансформатора индуктивности обмотки якоря двигателя и противо-ЭДС двигателя имеют свою особенность. В этом случае графики изменения во времени напряжения и тока преобразователя имеют довольно сложный характер. Кривая выпрямленного напряжения состоит из положительных и отрицательных участков синусоид. Ток может быть как непрерывным, так и прерывистым.

Выпрямленное напряжение (и выпрямленный ток) содержит постоянную U_dи переменную составляющие (последняя содержит ряд гармоник). Наличие пульсаций (переменной составляющей) выпрямленных напряжения и тока ухудшает условия коммутации двигателей постоянного тока и увеличивает потери в них, поэтому на выходе выпрямителя часто устанавливается индуктивный фильтр, представляющий собой реактор, включаемый последовательно с якорем двигателя и обладающий большим реактивным сопротивлением для переменной составляющей выпрямленного тока, которая значительно уменьшается, а падение напряжения от этой составляющей на активном сопротивлении реактора незначительно. Другим средством уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения является использование многофазных схем выпрямления.

Рассмотрим форму напряжения и тока для трехфазной нулевой схемы включения тиристоров, показанной на рис. 2,а, с учетом индуктивности рассеяния, приведенной к вторичной обмотке трансформатора, и значительной индуктивности сглаживающего реактора L_d, при которой ток можно считать идеально сглаженным.

Из-за индуктивности рассеяния вторичной обмотки трансформатора переход тока от одного тиристора к другому происходит не мгновенно, а в течение времени, которое соответствует так называемому углу коммутации. В интервале t₁ – t₄ работает тиристор V1; в момент t₂ начинается процесс коммутации тока с тиристора VI на V2, в течение которого работают оба тиристора. За счет ЭДС самоиндукции, наводимой в фазе u_2а, ток i_al спадает не сразу, а из u_2b вычитается часть напряжения, соответствующая ЭДС самоиндукции, которая препятствует росту тока i_a2 так, что сумма токов i_a1 n i_a2., в момент коммутации остается равной выпрямленному току I_d. К концу коммутации (момент t₃), обозначенной углом γ, ток в тиристоре V1 становится равным нулю, а в тиристоре V2 возрастает до значения I_d. В период коммутации выпрямленное напряжение становится меньшим и равным u_d = 1/2 (u_2а + u_2b); оно изменяется так, как показано на рис. 2,б. К концу коммутации напряжение скачком возрастает до фазного напряжения u_2b. Следовательно, выпрямленное напряжение снижается из-за индуктивного падения напряжения, которое показано заштрихованной площадкой на рис. 2,6. Форма кривой тока приведена на рис.2, в.