где 1/у.мавс - максимальное напряжение управления; /в д„„ - допустимый ток вентиля.

Для эффективного ограничеиня напряжения на входе усилителя необходимо, чтобы сопротивление г было значительно больше сопротивления вентиля: -к;50Лв.

Суммарное напряжение вентиля выбирается с такнм расчетом, чтобы обеспечить достаточную форсировку переходных процессов:

где а желаемый коэффициент форсировки;

Uy,, напряжение управления, при котором э. д. с. ЭМУ при разомкнутой регулирующей обратной связи в установившемся режиме pafiHa номинальному значению. В качестве вентилей испатьзуются точечные н плоскостные германиевые или кремниевые дноды. Количество последовательно включенных диодов получим, разделив суммарное напряжение вентиля Ua на напряжение одного диода U:

«;

Лпосл- -у, Ur

В случае необходимости может быть применено параллельное включение нескольких групп диодов.

При пуске э. д. с. двигателя нарастает постепенно. В первый период пуска на вход промежуточного усилителя подается практически постоянное напряжение t/a = o;t/j,„. При этом регулирующую обратную связь (по скорости) следует считать ра:чомкнутой. Когда скорость двигателя будет близка к заданной, ток в шунтирующем вентиле уменьшится, сопротивление вентиля возрастет, и на вход усилителя будет подаваться разность задающего напряжения и напряжения регулирующей обратной связи, т. е. произойдет замыкание цепи обратной связи.

При выборе значительных коэффициентов форсировки необходимо предусматривать устройства для ограничения тока главном цепи. В качестве такого устройства может быть применена отрицательная обратная связь по току главно» цепи с отсечкой, аналогичная токоограничивающей обратной связи в системах, работающих преимущественно в режимах пуска и торможения.

Для ограничения тока в диодах и создания необходимого падения напряжения посчедовательно с источником питания включается сопротивление г, величина которого выбирается из условия

Чумаке

§ 2.3. Системы с вентильными преобразователями фазового управления

В настоящее время в системах автоматической стабилизации скорости получили развитие вентильные электроприводы с фазовым и импульсным управлением. В первом случае в зависимости от фазы отпирающих импульсов, подаваемых на управляющий электрод вентиля, на выходе преобразователя возникает последовательность импульсов напряжения с частотой т/, где т - число пульсов за период питающего напряжения переменного тока. Величина т определяется числом фаз преобразователя. Частота отпирания каждого вентиля преобразователя равна частоте сети. При этом на выходе преобразователя могут полхчаться разно-полярные импульсы напряжения, форма, продолжительность и высота которых зависят от фазы управляющих импульсов и индуктивности нагрузки. Под влиянием импульсов напряжения в цепи нагрузки установится ток, который в зависимости от величины нагрузки и индуктивности главной цепи может иметь иепре-рывнын либо прерывистый характер.

Таким образом, при фазовом управлении осуществляется непосредственное преобразование напряжения переменного тока в последовательность импульсов, частота которых жестко опре-детяется частотой сети и фазностью преобразователя. Так, например, для трехфазной мостовой схемы выпрямления частота импульсов выходного напряжения т/=6-50= 300 гц. Вследствие небольшой частоты импульсов технические н энергетические показатели привода при глубоком регулировании хюгут оказаться недостаточно высокими. К таким показателям относятся к. п. д. двигателя, коэффициент мощности привода, пульсации скорости " др-

Среди импульсных систем вентпльного электропривода получили распространение снстемы, в которых происходит преобразование напряжения постоянного тока, получаемого от источника постоянного напряжения, наприх1ер от мостового нерегулируемого выпрямителя, в последовательность импульсов прямоугольной формы произвольной частоты. Применение широтной либо частотной модуляции дает возможность получить значительный диапазон изменения выходного напряжения. Возможность произвольного повышения частоты импульсов в этом случае способствует снижению дополнительных потерь в Х1едн двигателя, значительному сужению зоны прерывистых токов, уменьшению пульсации скорости и повышению коэффициента мощности электропривода.

Несмотря на явные преимущества систем с импульсным уттравлениеч, они применяются пока лишь в электроприводах

3UtIt cos q>

(2.6)

зависит от степени искажения кривой тока Vi=Ii/Ii из-за наличия высших гармонических и угла сдвига фазы (р основной волны первичного тока относительно волиы первичного напряжения.

В уравнении (2.6) P=UJd = .iUJcosip - выходная (активная) мощность преобразователя; S=3Utli - полная мощность трехфазной сети; Udfd - средние значения э. л. с. и тока на вы-.ходе преобразователя; Ll,l, - действующие значения фазового первичного напряжения и несинусоидального первичного тока; / - действующее значение первой гармоники тока.

Сдвиг фазы <р увеличивается с увеличением угла регулирования (уменьшением выходного напряжения преобразователя). Он также зависит от \гла перекрытия анодов.

На рис. 2.3 приведены кривые cos(p-/ { .-.--) для некоторых

схем вентильных преобразователей, где Udc - напряжение холостого хода при отпиранпн тиристоров в точке естественного «зажигания». Кривая / соответствует обычной мостовой схеме, 2 - трехфазной нулевой схеме с нулевым вентилем и 5 - иесим-метрнчиой мостовой схеме.

0) о? 0,4 0,5 0,6 0,7 ор 0,9 и/иц

Рис. 2 3. Кривые зависимости cos ф вентиль, ного преобразователя от относительного вы .ходного напряжения Va/Uio.

когда напряжение в ней отрицательно, предупреждая возврат в сеть переменного тока энергии, накопленной в магнитном поле индуктивности нагрузочной цепи. Это позволяет уменьшить величину реактивной мощности, поступающей из сети переменного тока, и тем самым улучшить коэффициент мощности выпрямительной установки.

Мостовую схему (см. рис. 2.4. о) в этом случае можно рассматривать как преобразователь, состоящий из двух нулевых выпрямителей с нулевыми вентилями. Углы регулирования их могут изменяться от О до ,iix/6, независимо друг от друга. Вы,ход-ное напряжение каждого нулевого выпрямителя определяется своим углом регулирования. Результирующее выходное напряжение преобразователя равно алгебраической сумме выходных напряжений выпрямителей (1/вых = ии11--вы1!). В одном выпрямителе используются патожительные полуволны напряжения источника питания, а в другом - отрицательные.

Нулевые вентили отключают цепь выпрямленного тока от обмоток трансформатора с отрицательными напряжениями, а также дают возможность работать вентилем одной группы (одного ну-

Коэффициент мощности можно значительно повысить [24], если выполнить трехфазн\ю мостовую схему с двумя нулевыми вентилями (рис. 2.4, й). Особенность работы схем с нулевыми вентилями состоит в тон. что нулевой вентиль отключает цепь выпрямленного тока от вторичной обмотки трансформатора.

малой мощности (до 1-1,5 кет) с транзисторными переключающими элементами. Это объясняется тем, что в случае применения тиристоров, работающи.х в импульсном режиме, требуются силовые коммутационные устройства гащения вентилей, что значительно удорожает установку.

Такая искусственная коммутация необходима потому, что тиристор является полууправляемым прибором - он отпирается управляющим сигналом, но не может быть заперт при снятии сигнала управления. Для его запирания необходимо искусственно изменить полярность питающего напряжения. Появление тиристоров с полным управлеиием делает проблему использования импульсных систем большой мощности более перспективной.

При выборе схемы вентильного преобразователя фазового управления для электропривода с широким диапазоном регули рования скорости следует иметь в виду два основных фактора - коэффициент мощности выпрямителя и ширину зоны прерывистых токов. Существенным недостатком управляемых вентильных преобразователей является снижение коэффициента мощности установки при регулировании вы.ходного напряжения вниз. Известно, что коэффициент мощности выпрямителя, определяемый соотношением

Рлс 2.4. Трехфазная мостовая схема с пулевыми вентилями (ау и ее регулировочная .характеристика (б).

гон, потребляющим меньшую мощность,-с более низким. Поставленному условию удовлетворяет способ регулирования, при котором выходное напряжение изменяет! я от максимальной величины j udo до 0,5 vdt путем изменения угла регулирования (например, rzi) вентилей одной группы при неизменном и равном н\лю угле I регулирования а.2 второй группы. На втором этапе выходное на-1 пряжение от 0,5 fdo до О регулируется изменением утла регулирования аз от О до 5я/6 вентилей второй группы, в то время как 1 угол регулирования cd вентилей первой группы остается постоян-1 ным н равным 5я/6,

На рис. 2.4, б приведена регулировочная характеристика рас- I сматрнваемпго преобразователя при таком законе управления. 1 Она выражает зависимость степени изменения выходного напряжения С„=- - от углов регулирования а, и аз. Здесь ud и Цю - udo

средние значения выпрямленного напряжения: текущее (0<ai 5я/6: 0<а2!£5л/6) п при полностью открытых вентилях обеих групп (ai = a2=0). На рис. 2.3 кривая 4 представ.чяет зависимость costp=f ( ) для рассматриваемой схемы, управляемой udo

по приведенному закону. Значения cosq- на всем диапазоне регу-тпровання напряжения здесь значительно выше, че.ч в других схемах

0,1 0.2 0 O.i 0,5 Dfi

Рис. 2.5. Зависимость относительного максимального граничного тока от электромагнитной постоянной времеки якорной цепи (а) и граничные скоростные ларактеристи-кп прн Г„ =0.0075 ceh (б).

Ширина зоны прерывистых токов также зависит от схемы преобразователя [25]. Ограничение зоны прерывистых токов во всем диапазоне достигается применением многофазных схем выпрямления либо включением последовательно с якорем двигателя дпполннтельиогп дросселя, индуктивность которого растет с Уменьшением числа фаз выпрямителя. Включение шунтирующих нентилей значительно ограничивает прерывистость тока при на-ль1х скоростях. Однако их (иунтирующее действие при малых Г1ачення\ электромагнитной постоянной времени и больших значениях э. д. с. двигатетя может проявляться только при углах /л л V

значительно Оольшнх I - - I 2 ш

На рис. 2.5. а приведена зависимость относительного накси-

левого выпрямителя) прн закрытых вентилях кторой группь (второго нулевого выпрямителя).

Наилучший коэффициент мощности может быи. достигнут в1 сл\чае, если один нулевой выпрямтель. потребляющий большую! мощность, работает с высоким коэффициентом мощности, а дру-1