Tiristoru līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotāji
Tiristora līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājs (DC) ir ierīce maiņstrāvas pārvēršanai līdzstrāvā ar regulēšanu atbilstoši noteiktam izejas parametru (strāvas un sprieguma) likumam. Tiristoru pārveidotāji ir paredzēti, lai darbinātu motoru armatūras ķēdes un to lauka tinumus.
Tiristoru pārveidotāji sastāv no šādām pamatvienībām:
• transformators vai strāvu ierobežojošs reaktors maiņstrāvas pusē,
• taisngriežu bloki,
• izlīdzināšanas reaktori,
• vadības, aizsardzības un signalizācijas sistēmas elementi.
Transformators sakrīt ar pārveidotāja ieejas un izejas spriegumiem un (tāpat kā strāvu ierobežojošais reaktors) ierobežo īssavienojuma strāvu ieejas ķēdēs. Izlīdzināšanas reaktori ir paredzēti, lai izlīdzinātu rektificētā sprieguma un strāvas viļņus. Ja slodzes induktivitāte ir pietiekama, lai ierobežotu pulsāciju noteiktās robežās, reaktori netiek nodrošināti.
Tiristoru līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju izmantošana ļauj realizēt praktiski tādus pašus elektriskās piedziņas raksturlielumus kā izmantojot rotācijas pārveidotājus ģeneratoru-motoru sistēmas (D — D), tas ir, lai regulētu dzinēja apgriezienus un griezes momentu plašā diapazonā, lai iegūtu īpašas mehāniskās īpašības un vēlamo pārejas raksturu, iedarbinot, apturot, braucot atpakaļgaitā utt.
Tomēr, salīdzinot ar rotējošajiem statiskajiem pārveidotājiem, tiem ir vairākas zināmas priekšrocības, tāpēc statiskajiem pārveidotājiem priekšroka tiek dota celtņu elektrisko piedziņu jaunveidojumos. Tiristoru līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāji ir visdaudzsološākie izmantošanai celtņu mehānismu elektriskajās piedziņās ar jaudu virs 50-100 kW un mehānismiem, kur nepieciešams iegūt īpašus piedziņas raksturlielumus statiskā un dinamiskā režīmā.
Rektifikācijas shēmas, pārveidotāju jaudas ķēžu uzbūves principi
Tiristoru pārveidotāji ir izgatavoti ar vienfāzes un daudzfāžu koriģējošās ķēdes… Pamatrektifikācijas shēmām ir vairākas konstrukcijas attiecības. Viena no šīm shēmām ir parādīta attēlā. 1, a. Sprieguma Va un strāvas Ia regulēšana, kas iegūta, mainot vadības leņķi α... Attēlā. 1, b-e, piemēram, parādīts strāvu un spriegumu izmaiņu raksturs trīsfāzu nulles taisnošanas ķēdē ar aktīvo-induktīvo slodzi
Rīsi. 1. Trīsfāzu nulles ķēde (a) un strāvas un sprieguma izmaiņu diagrammas taisngrieža (b, c) un invertora (d, e) režīmos.
Diagrammās redzamais leņķis γ (pārslēgšanas leņķis) raksturo laika periodu, kurā strāva vienlaikus plūst caur diviem tiristoriem. Noregulētā sprieguma Вa vidējās vērtības atkarību no regulēšanas leņķa α sauc par vadības raksturlīkni.
Neitrālām ķēdēm vidējo rektificēto spriegumu nosaka izteiksme
kur m — transformatora sekundārā tinuma fāžu skaits; U2f ir transformatora sekundārā tinuma fāzes sprieguma efektīvā vērtība.
Tilta ķēdēm Udo 2 reizes lielāks, jo šīs shēmas ir līdzvērtīgas divu nulles ķēžu virknes savienojumam.
Vienfāzes korekcijas shēmas parasti tiek izmantotas ķēdēs ar relatīvi lielu induktīvo pretestību.Tās ir motoru neatkarīgo ierosmes tinumu ķēdes, kā arī mazjaudas motoru (līdz 10-15 kW) armatūras ķēdes. Daudzfāzu shēmas galvenokārt tiek izmantotas motoru armatūras ķēžu liešanai ar jaudu virs 15–20 kW un retāk lauka tinumu barošanai. Salīdzinot ar vienfāzes, daudzfāzu taisngriežu shēmām ir vairākas priekšrocības. Galvenie no tiem ir: zemāka rektificētā sprieguma un strāvas pulsācija, labāka transformatora un tiristoru izmantošana, simetriska barošanas tīkla fāžu slodze.
Tiristoru līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājos, kas paredzēti celtņu piedziņām ar jaudu, kas lielāka par 20 kW, jāizmanto trīsfāzu tilta ķēde… Tas ir saistīts ar labu transformatora un tiristoru izmantošanu, rektificētā sprieguma un strāvas zemo pulsācijas līmeni, kā arī transformatora ķēdes un konstrukcijas vienkāršību.Labi zināma trīsfāzu tilta ķēdes priekšrocība ir tā, ka to var izgatavot nevis ar transformatora pieslēgumu, bet gan ar strāvu ierobežojošu reaktoru, kura izmēri ir ievērojami mazāki par transformatora izmēriem.
Trīsfāzu neitrālajā ķēdē nosacījumi transformatora izmantošanai ar parasti izmantotajām pieslēguma grupām D / D un Δ / Y ir sliktāki plūsmas pastāvīgas sastāvdaļas klātbūtnes dēļ. Tas noved pie magnētiskās ķēdes šķērsgriezuma un attiecīgi transformatora projektētās jaudas palielināšanās. Lai novērstu plūsmas pastāvīgo komponentu, tiek izmantots transformatora sekundāro tinumu zigzaga savienojums, kas arī nedaudz palielina projektēto jaudu. Paaugstināts līmenis, rektificētā sprieguma pulsācija kopā ar iepriekš minēto trūkumu ierobežo trīsfāzu neitrālas ķēdes izmantošanu.
Sešu fāzu reaktora ķēde ir ieteicama, ja to izmanto zemsprieguma un lielas strāvas gadījumā, jo šajā ķēdē slodzes strāva plūst paralēli, nevis virknē caur divām diodēm, kā tas ir trīsfāzu tilta ķēdē. Šīs shēmas trūkums ir izlīdzināšanas reaktora klātbūtne ar tipisko jaudu aptuveni 70% no koriģētās nominālās jaudas. Turklāt sešfāžu ķēdēs tiek izmantots diezgan sarežģīts transformatora dizains.
Taisngriežu shēmas, kuru pamatā ir tiristori, nodrošina darbību divos režīmos - taisngrieža un invertora. Darbojoties invertora režīmā, enerģija no slodzes ķēdes tiek nodota barošanas tīklam, tas ir, pretējā virzienā, salīdzinot ar taisngrieža režīmu, tāpēc, invertējot, strāva un e. utt. c) transformatora tinumi ir vērsti pretēji, un iztaisnot - saskaņā.Strāvas avots invertēšanas režīmā ir e. utt. c) slodze (līdzstrāvas mašīnas, induktivitāte), kurai jāpārsniedz invertora spriegums.
Tiristoru pārveidotāja pāreja no taisngrieža režīma uz invertora režīmu tiek panākta, mainot e polaritāti. utt. c) palielinot slodzi un leņķi α virs π / 2 ar induktīvo slodzi.
Rīsi. 2. Antiparalēlā ķēde vārstu grupu ieslēgšanai. UR1 — UR4 — izlīdzinošie reaktori; RT — strāvas ierobežošanas reaktors; CP — izlīdzināšanas reaktors.
Rīsi. 3. Neatgriezeniskā TP shēma motoru ierosmes tinumu shēmām. Lai nodrošinātu inversijas režīmu, nākamajam tiristoram, kas aizveras, ir laiks atjaunot savas bloķēšanas īpašības, kamēr uz tā ir negatīvs spriegums, tas ir, leņķī φ (1. att., c).
Ja tas nenotiek, aizverošais tiristors var atkal atvērties, jo tam tiek pievienots tiešais spriegums. Tas izraisīs invertora apgāšanos, kur radīsies avārijas strāva, kā piem. utt. c. Līdzstrāvas iekārtas un transformators sakritīs virzienā. Lai izvairītos no apgāšanās, ir nepieciešams nosacījums
kur δ — tiristora bloķēšanas īpašību atjaunošanas leņķis; β = π — α Tas ir invertora priekšnesuma leņķis.
Tiristoru pārveidotāju jaudas ķēdes, kas paredzētas dzinēju armatūras ķēžu darbināšanai, tiek izgatavotas gan neatgriezeniskā (viena tiristoru taisngriežu grupa), gan reversīvā (divas taisngriežu grupas) versijās. Tiristoru pārveidotāju neatgriezeniskās versijas, kas nodrošina vienvirziena vadītspēju, ļauj darboties motora un ģeneratora režīmos tikai vienā motora griezes momenta virzienā.
Lai mainītu momenta virzienu, ir nepieciešams vai nu mainīt armatūras strāvas virzienu ar lauka plūsmas konstantes virzienu, vai arī mainīt lauka plūsmas virzienu, saglabājot armatūras strāvas virzienu.
Invertējošajiem tiristoru pārveidotājiem ir vairāku veidu strāvas ķēdes shēmas. Visizplatītākā ir shēma ar divu grupu vārstu pretparalēlu savienojumu ar vienu transformatora sekundāro tinumu (2. att.). Šādu shēmu var īstenot bez atsevišķa transformatora, barojot tiristoru grupas no kopējā maiņstrāvas tīkla caur RT reaktoru anoda strāvas ierobežotājiem. Pāreja uz reaktora versiju ievērojami samazina tiristora pārveidotāja izmēru un samazina tā izmaksas.
Tiristoru pārveidotāji motoru lauku tinumu ķēdēm galvenokārt tiek izgatavoti neatgriezeniskā konstrukcijā. attēlā. 3a ir parādīta viena no izmantotajām taisngriežu komutācijas shēmām. Ķēde ļauj mainīt motora ierosmes strāvu plašā diapazonā. Strāvas minimālā vērtība rodas, kad tiristori T1 un T2 ir aizvērti, un maksimālā, kad tie ir atvērti. attēlā. 3, b, d parāda iztaisnošanas sprieguma izmaiņu raksturu šiem diviem tiristoru stāvokļiem, un attēlā. 3, ar nosacījumu, kad
Tiristoru pārveidotāju invertēšanas vadības metodes
Invertējošos tiristoru pārveidotājos ir divi galvenie vārstu grupu vadīšanas veidi - savienojuma un atsevišķas. Savukārt līdzpārvaldība tiek veikta konsekventi un nekonsekventi.
Ar koordinētu vadību, šaušanas impulsiem tiristori tiek piemērotas abām vārstu grupām tā, lai koriģētā sprieguma vidējās vērtības abām grupām būtu vienādas. Tas tiek nodrošināts ar nosacījumu
kur av un ai — taisngriežu un invertoru grupu regulēšanas leņķi. Nekonsekventas vadības gadījumā invertora grupas vidējais spriegums pārsniedz taisngriežu grupas spriegumu. Tas tiek panākts ar nosacījumu, ka
Grupas spriegumu momentānās vērtības ar kopīgu vadību ne vienmēr ir vienādas savā starpā, kā rezultātā slēgtā kontūrā (vai ķēdēs), ko veido tiristoru grupas un transformatoru tinumi, plūst izlīdzinošā strāva, lai ierobežotu, kurus izlīdzināšanas reaktorus. UR1-UR4 ir iekļauti tiristoru pārveidotājā (skat. 1. att.).
Reaktorus pieslēdz izlīdzinošās strāvas cilpai, pa vienam vai diviem katrā grupā, un to induktivitāti izvēlas tā, lai izlīdzinošā strāva nepārsniegtu 10% no nominālās slodzes strāvas. Kad ir ieslēgti strāvas ierobežojošie reaktori, divi katrā grupā, tie piesātinās, kad plūst slodzes strāva. Piemēram, B grupas darbības laikā reaktori UR1 un UR2 ir piesātināti, savukārt reaktori URZ un UR4 paliek nepiesātināti un ierobežo izlīdzināšanas strāvu. Ja reaktori ir ieslēgti, viens katrā grupā (UR1 un URZ), tie nav piesātināti, kad plūst lietderīgā slodze.
Pārveidotājiem ar nekonsekventu vadību ir mazāki reaktoru izmēri nekā ar koordinētu vadību.Taču ar nekonsekventu vadību samazinās pieļaujamo regulēšanas leņķu diapazons, kas noved pie sliktākas transformatora izmantošanas un iekārtas jaudas koeficienta samazināšanās.Tajā pašā laikā regulējas linearitāte un elektriskās ātruma raksturlielumi. piedziņa ir pārkāpta. Lai pilnībā novērstu izlīdzināšanas strāvas, tiek izmantota atsevišķa vārstu grupu vadība.
Atsevišķa vadība sastāv no tā, ka kontroles impulsi tiek piemēroti tikai grupai, kurai šobrīd vajadzētu strādāt. Vadības impulsi netiek piegādāti tukšgaitas grupas vārstiem. Tiristoru pārveidotāja darbības režīma maiņai tiek izmantota speciāla komutācijas ierīce, kas, kad tiristoru pārveidotāja strāva ir nulle, vispirms noņem vadības impulsus no iepriekšējās darba grupas un pēc tam pēc nelielas pauzes (5- 10 ms), nosūta vadības impulsus otrai grupai.
Izmantojot atsevišķu vadību, atsevišķu vārstu grupu ķēdē nav jāiekļauj izlīdzināšanas reaktori, transformatoru var izmantot pilnībā, invertora apgāšanās varbūtība tiristora pārveidotāja darbības laika samazināšanās dēļ invertora režīmā ir samazināts, tiek samazināti enerģijas zudumi un attiecīgi palielinās elektriskās piedziņas efektivitāte, jo nav izlīdzināšanas strāvu. Tomēr atsevišķa vadība izvirza augstas prasības vadības impulsu bloķēšanas ierīču uzticamībai.
Bloķēšanas ierīču darbības traucējumi un vadības impulsu parādīšanās nestrādājošā tiristoru grupā izraisa iekšēju īssavienojumu tiristora pārveidotājā, jo izlīdzināšanas strāvu starp grupām šajā gadījumā ierobežo tikai transformatora pretestība. tinumu un sasniedz nepieņemami lielu vērtību.