DC ventilové měniče

Ventilové stejnosměrné měniče se používají k napájení budicích a kotvových vinutí stejnosměrných elektromotorů v případě, že je požadován široký rozsah regulace otáček a vysoká kvalita přechodových režimů elektrického pohonu.

Pro tyto uživatele mohou být silové obvody ventilových měničů: nulové nebo můstkové, jednofázové nebo třífázové. Výběr jednoho nebo druhého obvodu převodníku by měl být založen na:

• zajištění přípustného buzení v křivce usměrněného napětí,

• omezení počtu a velikosti vyšších harmonických střídavé napětí,

• vysoké využití výkonového transformátoru.

Je dobře známo, že pulzující usměrněné napětí měniče vytváří pulzující proud v motoru, který narušuje normální komutaci motoru. Navíc zvlnění napětí způsobuje další ztráty v motoru, což vede k nutnosti přeceňovat jeho výkon.

Zlepšení komutace a snížení ztrát v elektromotoru lze dosáhnout buď zvýšením počtu fází usměrňovače, nebo zavedením vyhlazovací indukčnosti, případně zlepšením konstrukce motoru.

Pokud je měnič určen k napájení obvodu kotvy motoru s nízkou indukčností, jsou jeho nejracionálnější výkonové obvody třífázové: dvojitá třífázová nula s rázovou tlumivkou, můstek (obr. 1).

Rýže. 1. Napájecí obvody třífázových tyristorových měničů: a — dvojitá třífázová nula s vyrovnávací tlumivkou, b — můstek

Pro napájení budicích cívek DC motorys výraznou indukčností mohou být výkonové obvody ventilových měničů jak třífázové nulové, tak můstkové jednofázové nebo třífázové (obr. 2).

Rýže. 2. Schémata tyristorových usměrňovačů pro napájení budících vinutí: a-třífázová nula, b-jednofázový můstek, c-třífázová polořízená vozovka

Z obvodů třífázových usměrňovačů je nejrozšířenější třífázový můstek (obr. 1, b). Výhody tohoto rektifikačního schématu jsou: vysoké použití přizpůsobeného třífázového transformátoru, nejmenší hodnota zpětného napětí ventilů.

U elektrických pohonů s vysokým výkonem se snížení usměrněného zvlnění napětí dosáhne paralelním nebo sériovým zapojením usměrňovacích můstků. V tomto případě jsou usměrňovací můstky napájeny buď jedním třívinutým transformátorem nebo dvěma dvouvinutými transformátory.

V prvním případě je primární vinutí transformátoru připojeno "hvězda" a sekundární - v "hvězdě", druhé - v "trojúhelníku".Ve druhém případě je jeden z transformátorů připojen podle schématu "hvězda-hvězda" a druhý - podle schématu "delta-hvězda".

Vzhledem k tomu, že primární nebo sekundární vinutí transformátorů mají různá schémata zapojení, bude mít usměrněné napětí na jednom můstku průběhy, které jsou mimo fázi pod úhlem k průběhům usměrněného napětí na druhém můstku. Výsledkem je, že celkové usměrněné napětí kotvy motoru bude mít zvlnění, jehož frekvence je 2krát vyšší než frekvence vln každého můstku. Rovnice okamžitých hodnot usměrněných napětí paralelně s připojenými můstky se provádí vyhlazovacím reaktorem. Když jsou usměrňovací můstky zapojeny do série, obvod funguje podobným způsobem.

Pro snížení počtu ovladatelných ventilů se pro korekci používají poloregulované nebo jednoduché můstkové obvody. V tomto případě je polovina můstku, například skupina katody, řízena a polovina anody je neřízená, tzn. sestavené na diodách (viz obr. 2, c).

Všechny výše uvedené výkonové obvody měniče jsou nevratné, protože zajišťují tok proudu v zátěži pouze jedním směrem. Přechod z ireverzibilního na reverzibilní obvod lze provést buď pomocí kontaktního obraceče nebo instalací dvou sad usměrňovačů. Takové usměrňovače se vyrábějí v antiparalelním (obr. 3) nebo zkříženém (obr. 4) schématech.

V antiparalelním zapojení jsou oba můstky U1 a U2 (viz obr. 3) napájeny ze společného vinutí transformátoru a jsou zapojeny proti sobě a paralelně k sobě. V křížovém obvodu je každý můstek napájen samostatnou cívkou a křížením připojeným k zátěži.

Rýže.3. Schéma převodníků antiparalelního zapojení

Rýže. 4. Schéma vzájemného propojení měničů

Ovládání můstkových ventilů dvousložkových reverzních měničů může být samostatné nebo společné. Při samostatném řízení jsou řídicí impulsy přiváděny do ventilů pouze můstku, který je právě v provozu a zajišťuje požadovaný směr proudu v zátěžovém obvodu. Současně jsou uzamčeny ventily na druhém mostě.

Při společném řízení jsou řídicí impulsy přiváděny na ventily obou můstků současně, bez ohledu na směr proudu v zátěži. Při tomto řízení tedy jeden z můstků pracuje v usměrňovači a druhý je připraven na invertorový režim. Na druhé straně může být společné řízení konzistentní a nedůsledné.

Při koordinovaném řízení jsou do ventilů obou můstků přiváděny řídicí impulsy, takže průměrné hodnoty korigovaného napětí a druhého byly stejné. V případě nedůsledného řízení je nutné, aby průměrné usměrněné napětí můstku pracujícího v invertorovém režimu (skupina invertorových ventilů) převyšovalo napětí můstku pracujícího v usměrňovacím režimu (skupina usměrňovacích ventilů).

Provoz reverzibilních obvodů se společným řízením je charakterizován přítomností vyrovnávacího proudu v uzavřené smyčce tvořené skupinovými ventily a vinutími transformátoru, která se objevuje v důsledku nerovnosti okamžitých hodnot všech skupinových napětí. čas. Pro omezení posledně jmenovaného jsou do obvodů zavedeny vyrovnávací tlumivky L1 — L4 (viz obr. 3).

Výhody společného koordinovaného řízení jsou jednoduchost, připravenost přecházet z jednoho režimu do druhého, jednoznačná statická charakteristika, absence režimu přerušovaného proudu i při nízké zátěži. Při tomto řízení však proudí v obvodu velké vyrovnávací proudy.

Řetězy s nesrovnatelným ovládáním mají menší velikosti sytiče než s přizpůsobeným ovládáním. Při takovém řízení se však rozsah přípustných regulačních úhlů zmenšuje, což vede k nedostatečnému využití transformátoru a poklesu účiníku.

Výše uvedené nevýhody zbavuje obvod měniče se samostatným ovládáním. Tento způsob řízení zcela eliminuje vyrovnávací proudy, protože v tomto případě je dodávka řídicích impulsů prováděna pouze pro pracovní skupinu ventilů. Proto není potřeba vyrovnávat tlumivky a obecně výkon transformátoru, protože skupinu usměrňovačů lze otevřít s nulovou hodnotou úhlu nastavení.