DC ventilové meniče

Ventilové jednosmerné meniče sa používajú na napájanie budiacich a kotvových vinutí jednosmerných elektromotorov v prípade potreby širokého rozsahu regulácie otáčok a vysokej kvality prechodových režimov elektrického pohonu.

Pre týchto používateľov môžu byť výkonové obvody ventilových meničov: nulové alebo mostíkové, jednofázové alebo trojfázové. Výber jedného alebo druhého obvodu prevodníka by mal byť založený na:

• zabezpečenie prípustného budenia v krivke usmerneného napätia,

• obmedzenie počtu a veľkosti vyšších harmonických, striedavé napätie,

• vysoké využitie výkonového transformátora.

Je dobre známe, že pulzujúce usmernené napätie meniča vytvára pulzujúci prúd v motore, ktorý narúša normálnu komutáciu motora. Okrem toho zvlnenie napätia spôsobuje dodatočné straty v motore, čo vedie k potrebe preceňovať jeho výkon.

Zlepšenie komutácie a zníženie strát v elektromotore možno dosiahnuť buď zvýšením počtu fáz usmerňovača, alebo zavedením vyhladzovacej indukčnosti, prípadne zlepšením konštrukcie motora.

Ak je menič určený na napájanie obvodu kotvy motora s nízkou indukčnosťou, jeho najracionálnejšie výkonové obvody sú trojfázové: dvojitá trojfázová nula s rázovou tlmivkou, mostík (obr. 1).

Ryža. 1. Napájacie obvody trojfázových tyristorových meničov: a — dvojitá trojfázová nula s vyrovnávacou tlmivkou, b — mostík

Na napájanie poľných cievok DC motorys výraznou indukčnosťou môžu byť výkonové obvody ventilových meničov ako trojfázové nulové, tak mostové jednofázové alebo trojfázové (obr. 2).

Ryža. 2. Schémy tyristorových usmerňovačov pre napájanie budiacich vinutí: a-trojfázová nula, b-jednofázový mostík, c-trojfázová poloriadená vozovka

Z obvodov trojfázových usmerňovačov je najrozšírenejší trojfázový mostík (obr. 1, b). Výhody tejto rektifikačnej schémy sú: vysoké využitie zodpovedajúceho trojfázového transformátora, najmenšia hodnota spätného napätia ventilov.

Pri vysokovýkonných elektrických pohonoch sa zníženie usmerneného zvlnenia napätia dosiahne paralelným alebo sériovým zapojením usmerňovacích mostíkov. V tomto prípade sú usmerňovacie mostíky napájané buď jedným trojvinutým transformátorom alebo dvoma dvojvinutými transformátormi.

V prvom prípade je primárne vinutie transformátora pripojené "hviezda" a sekundárne - v "hviezde", druhé - v "trojuholníku".V druhom prípade je jeden z transformátorov pripojený podľa schémy "hviezda-hviezda" a druhý - podľa schémy "delta-hviezda".

Vzhľadom na to, že primárne alebo sekundárne vinutia transformátorov majú rôzne schémy zapojenia, usmernené napätie na jednom mostíku bude mať priebehy, ktoré sú mimo fázy pod uhlom k priebehom usmerneného napätia na druhom mostíku. Výsledkom je, že celkové usmernené napätie kotvy motora bude mať vlnky, ktorých frekvencia je 2-krát vyššia ako frekvencia vĺn každého mostíka. Rovnica okamžitých hodnôt usmernených napätí paralelne s pripojenými mostíkmi sa uskutočňuje vyhladzovací reaktor. Keď sú usmerňovacie mostíky zapojené do série, obvod funguje podobným spôsobom.

Na zníženie počtu ovládateľných ventilov sa na korekciu používajú poloregulované alebo jednoduché mostíkové obvody. V tomto prípade je polovica mostíka, napríklad katódová skupina, riadená a polovica anódy je neriadená, t.j. zostavené na diódach (pozri obr. 2, c).

Všetky vyššie uvedené výkonové obvody meniča sú nevratné, pretože zabezpečujú tok prúdu v záťaži iba v jednom smere. Prechod z nevratného na reverzibilný obvod je možné vykonať buď pomocou kontaktného reverzora alebo inštaláciou dvoch sád usmerňovačov. Takéto usmerňovače sa vyrábajú v antiparalelných (obr. 3) alebo krížených (obr. 4) schémach.

V antiparalelnom obvode sú oba mostíky U1 a U2 (pozri obr. 3) napájané zo spoločného vinutia transformátora a sú zapojené oproti sebe a paralelne. V krížovom obvode je každý mostík napájaný samostatnou cievkou a krížením pripojeným k záťaži.

Ryža.3. Schéma prevodníkov antiparalelného pripojenia

Ryža. 4. Schéma priečneho zapojenia meničov

Ovládanie mostíkových ventilov dvojzložkových reverzibilných meničov môže byť samostatné alebo spoločné. Pri oddelenom riadení sú riadiace impulzy dodávané do ventilov iba mostíka, ktorý je práve v prevádzke a poskytuje požadovaný smer prúdu v zaťažovacom obvode. Súčasne sú zablokované ventily na druhom moste.

Pri spoločnom riadení sú riadiace impulzy privádzané do ventilov oboch mostíkov súčasne, bez ohľadu na smer prúdu v záťaži. Preto pri tomto riadení jeden z mostíkov pracuje v usmerňovači a druhý je pripravený na invertorový režim. Na druhej strane spoločné riadenie môže byť konzistentné a nekonzistentné.

Pri koordinovanom riadení sa do ventilov oboch mostíkov privádzajú riadiace impulzy, takže priemerné hodnoty korigovaného napätia a druhého boli rovnaké. Pri nekonzistentnom riadení je potrebné, aby priemerné usmernené napätie mostíka pracujúceho v invertorovom režime (skupina invertorových ventilov) prevyšovalo napätie mostíka pracujúceho v režime usmerňovača (skupina ventilov usmerňovača).

Prevádzka reverzibilných obvodov so spoločným riadením je charakterizovaná prítomnosťou vyrovnávacieho prúdu v uzavretej slučke tvorenej skupinovými ventilmi a vinutiami transformátora, ktorá sa objavuje v dôsledku nerovnosti okamžitých hodnôt všetkých napätí skupiny. čas. Na jeho obmedzenie sú do obvodov zavedené vyrovnávacie tlmivky L1 — L4 (pozri obr. 3).

Výhody spoločného koordinovaného riadenia sú jednoduchosť, pripravenosť na prechod z jedného režimu do druhého, jednoznačná statická charakteristika, absencia režimu prerušovaného prúdu aj pri malom zaťažení. Pri tomto riadení však prúdia v obvode veľké vyrovnávacie prúdy.

Reťaze s neporovnateľným ovládaním majú menšie veľkosti sýtiča ako s prispôsobeným ovládaním. Pri takomto riadení sa však rozsah prípustných regulačných uhlov zmenšuje, čo vedie k nedostatočnému využitiu transformátora a zníženiu účinníka.

Vyššie uvedené nevýhody sú zbavené obvodu meniča so samostatným ovládaním. Tento spôsob riadenia úplne eliminuje vyrovnávacie prúdy, pretože v tomto prípade sa napájanie riadiacich impulzov vykonáva iba pre pracovnú skupinu ventilov. Preto nie je potrebné vyrovnávať tlmivky a všeobecne výkon transformátora, pretože skupinu usmerňovačov je možné otvoriť s nulovou hodnotou uhla nastavenia.