Звідси значення зрівняльного струму

 

(3.5)

 

Максимальне значення зрівняльного струму спостерігається при куті керування a=p/2. Максимальне значення зрівняльного струму відповідає граничному значенню струму навантаження. Таким чином, спільне погоджене керування групами вентилів ТП виключає зону переривчастого струму.

На рис. 3.3 зображені регулювальна і зовнішні характеристики реверсивного тиристорного перетворювача при спільному керуванні. У комплектних промислових електроприводах через розкидання параметрів елементів схеми керування встановлюють кути керування: a₁ + a₂ ³ 180 ел. град.

 

 

Рис. 3.3. Регулювальна і зовнішня характеристики реверсивного ТП

при спільному керування групами вентилів (ΔU_V = 0)

 

 

3.1.2. Роздільне керування

 

Протікання зрівняльних струмів виключено, якщо в будь-який момент часу одна з груп вентилів реверсивного перетворювача закрита, а інша проводить струм навантаження. Для реалізації роздільного керування використовуються різні схемні рішення в функції напруги керування, струму якоря та інш. Але загальний принцип полягає у тому, що імпульси керування подаються на вентилі тієї групи, яка в даний момент часу повинна працювати. На непрацюючій групі імпульси керування відсутні (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Функціональна схема керування реверсивним

перетворювачем

 

СІФУ – система імпульсного фазного управління.

ДПВ – датчик провідності вентилів. Виконує функції контролю провідності вентилів (відсутність струму в ланцюзі навантаження). У залежності від стану логічного пристрою ЛП вмикається та або інша група вентилів.

У режимі безперервного струму залежність напруги на виході U_d від кута керування - лінійна (рис 3.5). У режимі переривчастого струму лінійність регулювальної характеристики порушується. Наявність противо - ЕРС та порівняно невелика індуктивність у навантаженні перетворювачів створюють передумови для появи зони переривчастих струмів при малих навантаженнях на валу двигуна. На рис 3.5 показані зовнішні характеристики перетворювача при роздільному керуванні групами вентилів.

 

 

Рис. 3.5. Регулювальна і зовнішня характеристики реверсивного

перетворювача при роздільному керуванні групами вентилів

3.2. Енергетичні характеристики тиристорних перетворювачів

 

Основними енергетичними показниками тиристорних перетворювачів, як в випрямляючому, так і в інверторному режимах - є коефіцієнт потужності і коефіцієнт корисної дії.

Коефіцієнт корисної дії визначається

 

, (3.6)

 

де - втрати в трансформаторі;

- втрати в вентилях;

- втрати в допоміжних пристроях;

- втрати від вищих гармонік.

Коефіцієнт корисної дії сучасних випрямлячів складає: 95 – 99%.

Коефіцієнт потужності визначається

, (3.7)

 

де Р₁ – активна потужність основної гармоніки;

S – повна потужність, обумовлена з урахуванням усіх гармонік.

 

У симетричній трифазній мережі живлення

 

Р₁ = 3×U₁×I₁×cosφ₁ (3.8)

 

де U₁ – діюча напруга основної гармоніки,

I₁ – діюче значення фазного струму основної гармоніки;

φ₁ - кут зрушення фаз між ними.

 

Таким чином

 

. (3.9)

 

де k_ri, k_ru – коефіцієнти викривлення струму і напруги, відповідно.

 

Показник cosφ₁, на вході перетворювача залежить, в основному, від кута керування:

. (3.10)

Перетворювачі з фазовим керуванням широко застосовуються завдяки тому, що вони прості, дешеві, надійні і не вимагають схем штучної комутації тиристорів. Однак коефіцієнт потужності перетворювачів при малих напругах на виході, тобто великих кутах керування, низький. При збільшенні кута керування росте зрушення по фазі між прикладеною напругою мережі і струмом, перетворювач споживає велику реактивну потужність, а коефіцієнт потужності зменшується. Для зменшення споживання реактивної потужності застосовують спеціальні схеми вентильних перетворювачів.

Вищі гармоніки струму і напруги в ланцюзі навантаження викликають додаткові втрати, нагрів, зменшення коефіцієнта потужності і ККД. Як видно з виразу (3.9) для збільшення коефіцієнта потужності варто поліпшувати гармонійний склад струму і напруги в ланцюзі навантаження. Це досягається шляхом встановлення електричних фільтрів – пристроїв, призначених для згладжування пульсацій випрямленого струму і напруги до необхідного рівня. Приклад еквівалентної схеми Т- образного L-C фільтра зображений на рис. 3.6.

 

U₁ U₂

 

Рис. 3.6. Еквівалентна схема Т- образного L-C фільтра

 

Якщо фільтр підібраний правильно то боротьба c з вищими гармоніками в ланцюзі навантаження дійсна.

Крім впливу на ланцюг навантаження, робота керованого перетворювача впливає на мережу живлення. Тиристорний перетворювач споживає з мережі несинусоїдальний струм. Якщо потужність ТП порівнянна з потужністю мережи живлення вищі гармоніки струму викликають викривлення напруги мережі. Воно оцінюється коефіцієнтом несинусоїдальності

, (3.11)

де U₁ – напруга основної гармоніки;

n – номер гармоніки (звичайно враховуються гармоніки до n=13).

Для зменшення негативного впливу перетворювачів на мережу живлення виконують:

- підключення потужних ТП до окремих шин;

- застосування схем зі зниженням споживанням реактивної потужності;

- застосування резонансних фільтрів.