|
| |
|
Главная Журналы ного возбуждения/Устройство работает следующим образом: в тяговом режиме постоянно включен разделительный тиристор Т2. При одновременном включении тиристоров Т4 и Т5 происходит заряд коммутирующего конденсатора от источника и двигатель подключается к аккумуляторной батарее. Ток нагрузки при этом протекает по цепи источник питания - Т4~Т6-ОВ-Т8{Т7~ОВ-Т9)-Я~-Т2. Для выключения силового тиристора Т4 отпирается тиристор ТЗ и происходит перезаряд коммутирующего конденсатора по цепи нагрузки и диода Д2 и частично через нагрузку и источник питания. Тиристор Т4 выключается, а ток нагрузки протекает по цепи обратного диода Я-Т2~Д1~Т6-ОВ-Т8{Т7-ОВ-Т9) -Я После перезаряда коммутирующего конденсатора тиристор ТЗ выключается. В дальнейшем процессы повторяются. При этом коммутирующий коидеисатор С перезаряжается по цепи диода Д1 при отпирании тиристора 75, а после отпирания тиристора Т4 дозаряжается от источника питания. Величина среднего напряжения па нагрузке определяется открытым состоянием тиристора Т4. Для перехода в режим импульсного рекуперативного тор-може[1Ия выключаются все тиристоры и когда ток якоря vMcnii-шнтся до 1[уля, тиристор Т2 также выключится. Затем одно-BpcMJHHo отпираются тиристоры Т4 и Т5 и происходит заряд коммутнруюпдего конденсатора от источника, а якорная иепь закорачивается силовым тиристором Т4. Ток нагрузки нарастает но цепп диода Д2 и тиристора Т4. Лля заппрапни тиристора Т4 ВАЛЮзается тиристор ТЗ, а ток рекуперации [1!)(яекает п источник но цепи диодов Д2 н Д1. Степень торм()ЖС!1!1И н величина энергии рекуперанип определяется, как и в тяговом режиме, открытым состоянием тирпгтора Т4. я обмотки возб\Л\денпя па иезавпспхюе
пнтаиис от источника при включенном пфнсторе Т4 отпирается тпонстор 77. Поп этом ток 150зб\-ждепия протекает гю пени источник шпаиия -Т4~Т6-ОВ~Т8 {T7-~OB-T9)-JL После выключен1!я тп;) истер а Т4 ток об.\юткн позбуж-ден;1Я замыкается по цепи тпр;:стора 77 и диода Л/. Затем включается тиристор То и коммутируюпдий конденсатор подает обратное напряжение на тиристор Г/, в результате чего последний запирается, а конденсатор перезаряжается через диод Д/. Время подключения обмотки возбуждения к источнику питания может быть меньше или равно времени открытого состояния силового тиристора Т4. Глубина ругулирования поля обмотки возбуждения в рекуперативном режиме определяется открытым состоянием тиристора Т6. Ввиду осуществления независимого питания обмотки последовательного возбуждения и возможности ругулирования величины тока воз-  буждения в схеме 19 существенно повышена эффективность рекуперативного торможения двигателя последовательного возбуждения. Таким образом, проанализировав приведенные выше схемы, можно сделать следующие выводы и рекомендации по построению схем преобразователей постоянного напряжения применительно к низковольтному аккумуляторному электротранспорту. 1. Желательно осуществлять два режима генераторного торможения; при превышении номинальной скорости и регулированием основного магнитного потока без переключений в схеме, как это делается в схемах 3 - 5 и 12. 2. Режим импульсной рекуперации может осуществляться переключением схемы либо с помощью механических контактов, либо бесконтактно (тиристора.ми). В последнем случае особое внимание необходимо обращать на надежность работы рекуперативного тиристора, так так случайное его включение в в тяговом режиме может привести к аварийной ситуации (резкое торможение машины), аналогичной срыву KOMMyraiinH силового тиристора в тяговом режиме (резкий рывок). При ко1Ггактном переключении вероятность самопроизвольного торможения значительно мен1ше, причем в этом случае прямые потери эиергнн в цепях рекуперации ниже. Уч11гыиая, что переход в режим рекуперативного торможения должен осуи1,ествля гься в бестоковую иаузу, в низковольтном электроприводе переключение схемы из тягового в тор.мозно!! pew<nM в некоторых случаях целесообразно проводить с номои;ью ме-xaininecKHX контактов. 3. Для ум ;1ьшеиия потерь в схемс. желательно, чтобы ток сам )Возбуждення и рекуперации проходил через меньшее число последовательно включенных элементов схемы (в том числе и полупроводниковых). 4. Во: М4ЖН0 применение преобразователей только с высокой коммутационной способностью. 5. В случае использования отдельного рекуперативного тиристора желательно применение одного коммутационного узла для обоих режимов (схемы 3, б и 16). 6. В рассмотренных схемах- могут использоваться один или два полностью управляемых ключевых элемента (схема 5). Целесообразно применение одного ключевого элемента (схема 9). 7. Для управления двигателем последовательного возбуждения в рекуперативном режиме целесообразно переводить обмотку возбуждения в режим независимого импульсного питания (схемы 12 и 19). 2. Преобразователи с расширенным диапазоном регулирования частоты вращения двигателя последовательного возбуждения Регулирование полем независимой обмотки возбуждения не представляет особых затруднений, поскольку такое регулирование осуществляется в слаботочной цепи, не связанной с силовой цепью, по которой протекает якорный ток. У двигателей последовательного возбуждения указанное регулирование осуществляется шунтированием всей обмотки возбуждения или ее секции (если она секционирована) длительно через сопротивление, или кратковременно, т. е. импульсное шунтирование. Последний способ чаще применяется в преобразователях постоянного напряжения с импульсным регулированием. Одна из схем управления двигателем с последовательным возбуждением [172] приведена в табл. 5 (схема 20), которая наряду с регулированием напряжения, подаваемого на двигатель, осуи1,ествляет режим ослаблеггия поля обмоткн возбуждения с помощью тиристора Т/, шунтирующего ОВ. Схема содержит но.]!!остьуо управляемый ключевой элемент /С/. В нача.Ю имиульса отпирается ключ KI н иа двигатель подается [[анряжеиие аккумуляторной батареи. Начинает нарастать ток нагрузки, иротекающ,ий по Я и ОВ, и если отсутствует режим ослабления поля, то тиристор TI ие включается. Частота вращения двигателя регулируется до иоми-1ьчльиого зиаче!!1:я выход)1ЫМ !!ппряже1тем ключевого элемента. Для раси111рс!тя диалаУ1 а регулирования - увеличения частоты нращспия выше 11(;М1И[альиой - при открытом клю-nQiiOM элелг.ите /(/ отпирается тиристор TI. Прн этом ток в об.мотке возбуждения уменьшается, так как часть его протекает ио цепи резистора RI и тиристора TL Когда ключ /С/ запирается, ток обм якп возбуждения замыкается через диод Д2 и тиристор TI выключается. Глубина регулирования тока возбуждения определяется длительностью открытого состояния тиристора TI и сопротивлением резистора RI. Схема 21 управления током возбуждения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения [173] работает так. При подключении источника питания заряжс.ется коммутирующий конденсатор по цепи источника и якоря электродвигателя. Затем включается силовой тиристор Т1 и ток нагрузки протекает по ОВ и Я- В режиме ослабления поля через определенное время включается тиристор Т2, шунтирующий обмотку возбуждения. Для запирания тиристоров TI и Т2 включается тиристор ТЗ. Коммутирующий конденсатор пе-  резаряжается до обратной, полярности, а затем обратным колебанием выключает тиристоры Г/, Т2 и 75. Окончательный перезаряд конденсатора происходит по цепи С-Д2-L3- L1-С, а ток обмотки возбуждения в паузе протекает по резистору R2. В дальнейшем процессы повторяются. Недостатками обеих рассмотренных схем являются их низкая коммутационная способность и зависимость режима ослабления поля от импульсного режима регулирования напряжения, так как запирание шунтирующего тиристора происходит при выключении силового. Последнее обстоятельство не позволяет регулировать ток обмотки возбуждения ппи полностью открытом силовом тиристоре (или ключевсм элемнте как в в схеме 20), т. е. в тот момент, когда режим ослабления поля наиболее эффективен для увеличения частоты вращения электродвигателя выше номинальной. В схеме 22 устройства для питания сериесного двигателя постоянного тока [160] регулирование якорного тока и шунтирование обмотки возбуждения осуществляются двумя ключевыми элементами, работающими независимо друг от друга. В паузе ток обмотки возбуждения протекает по цепи якоря. Рассмотрим схему 23 устройства для управления электро-шпгателем постоя]П10го тока пocлeДfБaтeльиoгo возбуждения 100]. Следует отметить, что в схеме ослаблетге поля обмотки возбуждения осушествляется при любом иаправлеипи вращения тягового электродвигателя, так как она включается в диагональ реверсивного тиристорного моста Т/-Т4. Два ком-мутируюпщх дросселя L2 и L3 включены последовательно с каждым из тиристоров моста, соединенных aиoдaHI, ТЗ и Т4. Дополнительные запираюии1е типпстоты Т7 и Т8 слулсат в режим; ослаблеи.ия поля для гашения тиристоров ТЗ и Т4, которые используются в качестве шунтирующих при регулировании тока обмотки возбуждения ОВ. Зарядный тиристор 75 и дроссель /./ гм сто е комм\тируюш.пми конденсаторами используются в обоих режимах. Для импульсного пита!Г!1я нагрузки включаются в зависимости от направления движения тиристоры одной нз диагоналей моста (например, 72 и ТЗ) и зарядный тиристор 75, вследствие чего заряжаются коммутирующие .конденсаторы С/ и С2 через дроссель L1 по цепямT5~Ll~-CI~~0B- Т2 и T5-LI-С2-72. После заряда конденсаторов тиристор 75 запирается, а 72 и ТЗ остаются включенными до тех пор, пока не включится тиристор 75. После этого 72 запирается, а конденсаторы перезаряжаются через нагрузку от источника питания. Затем тиристор 75 запирается, а ток нагрузки в паузе протекает через тиристор 73, дроссель L2 и обратные диоды Д1 и Д2. Чередуя отпирание тиристоров 72, л - ... ТЗу Т5 и T6j можно регулировать среднее напряжение на нагрузке. Для осуществления режима ослабления поля включается тиристор Т4, шунтируя обмотку возбуждения ОВ. Тиристор Т4 запирается после включения Т8. При этом конденсатор Cl перезаряжается по цепи с коммутирующим дросселем L5. Глубина ослабления поля, определяющая действующий ток поток возбуждения и частоту вращения двигателя, регулируется открытым состоянием тиристора Т4. При другом направлении тока в обмотке возбуждения включенными будут тиристоры Т1 и Т4 второй диагонали моста. В этом случае в режиме ослабления поля шунтирующим является тиристор ТЗ, а запирающим- Т7. В остальном процессы протекают аналогично предыдущему описанию. Следует отметить, что в рассмотренной схеме (как и в предыдущей) режим ослабления поля можно осуществлять как ири импульсном питании якорной цепи, так и при полностью открытых тиристорах одной из диагоналей моста, когда к якорной цени приложено полное напряжение аккумуляторной батареи. При этом основная часть элементов устройства используется одновременно как в режиме импульсного питания, так и при ослаблении поля двигатели. В результате анализа прнведе1П1Ых схем можно сделать следующие выводы. 1. Число преобразователей с ослаблением поля двигателя последовательного возбуждения, предлагаемых для низковольтного электротранспорта, незначительно. 2. Часть схем имеют ограниченный диапазон ослабления ноля, связанный с MOMefiToM выключения основного ключевого элемента. 3. Возможно применение двух ключевых элементов, однако при этом ухудшаются массогабаритные показатели преобразователя. 4. Схемы отличаются большим числом полупроводпнковых элементов. 5. Целесообразно применение схем преобразователей, позволяющих осуществлять режим ослабления поля во все.м диапазоне регулирования выходного напряжения (и при у = 1) аналогично схемам 22 и 23. Остальные рекомендации для таких преобразователей аналогичны рекомендациям для рекуперативных схем.  3. Преобразомтепи с регулированием выходного напряжения ниже и аыше напряжения источника питания В низковольтном электротранспорте представляет определенный интерес применение преобразователей, увеличивающих выходное напряжение выше номинального напряжения аккумуляторной батареи. В этом случае имеется возможность использовать тяговые электродвигатели на более высокое напряжение, а аккумуляторную батарею низкого напряжения, что позволяет улучшить массогабаритные показатели привода. Простейший вариант схемы с повышением напряжения приведен иа рис. 39. В этой схеме ключ К периодически замыкает аккумуляторную батарею на дроссель L. В процессе размыкания ключа на дросселе наводится значительная ЭДС, направленная согласно с напряжением аккумуляторной батареи, в результате чего через диод Д и выходной конденсатор С течет ток, имеющий форму всплеска. Напряжение на двигателе при этом равно сумме напряжений на дросселе L и аккумуляторной батареи. Очевидно, что для привода тягового электродвигателя целесообразно применять преобразователь пе только повыи1аю1ЦИ11 выходгюе напряжение, по и регули-руюи1,ий ыиходиое иаиряжение от минимального до максимального значения источника питапня, а затем без переключения схемы новьииающйй выходное напряжение до установлениого значения. Схема такого преобразователя приведена в табл. 5 (схема 24). Она выполнена на базе преобразователя, рассмотренного во второй главе (рис. 13), поэтому режим импульсного питания двигателя с регулированием напряжения до номнналь-iioro значения рассматривать не будем. Отметим только, что в это.м режиме сим.метрнчный тиристор Тб постоянно включен, а тиристоры Т4 и Т5 выключены н конденсатор С2 не работает. При этом дроссель L2 и конденсатор СЗ работают как Г-образ-иый L-С-фнльтр, сглаживая ток в аккумуляторной батарее. Для перехода в режим повышения силовой тиристор Т1 остается постоянно включенным, симметричный тиристор Тб выключается. Затем включаются тиристоры ТЗ и Т4 и конденсатор С2 заряжается от источника по цепи дросселя L2. После окончания заряда коммутирующего конденсатора С2 тиристор ТЗ запирается, а на тиристоры Т4 и Т5 подаются управляющие импульсы и аккумуляторная батарея оказывается закорочена через дрос- Рис. 39. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |