|
| |
|
Главная Журналы        «-4 Рнс. 34,  схемы от аккумуляторных батарей Cxnml типа ТЖН-250 напряжением 30 В и КТ-380 напряжением 80 В. . На рис. 35 представлены осциллограммы напряжений (в увеличенном масштабе) на коммутируюш.ем конденсаторе для схем / и , где а - напряжение на коммутируюш.ем конденсаторе преобразователя (схема /); б - то же, но с дополнительным перезарядным контуром Lj-Д2 (схема ); а и б соответствует режиму /ср = 30 А, а и б - режиму /ср = 50 А. Одно деление равно 40 В. Сравнивая осциллограммы, отмечаем, что напряжение на коммутирующем конденсаторе возрастает с увеличением тока нагрузки, а это подтверждает сделанные выше выводы. Результаты сравнения экспериментальных данных для двух типов преобразователей (схемы / и ) приведены в табл. 3. Сопоставляя данные рис. 35 и табл. 3, видим, что при наличии обратной связи по току нагрузки (дополнительная цепь/,др-Д2) напряжение на коммутирующем конденсаторе возрастает в 1,65 раза (/ср = 30 А) ив 1,9 раза (/ср = 50 А). В таблице указаны также предельные токи нагрузки, при которых преобразователь теряет управляемость (/пр), что соответствует срыву коммутации. Эксперименты проводились с различными типами" двигателей. Величина емкости коммутирующего конденсатора варьировалась в пределах 100-300 мкФ (в схеме /) и 35-100 мкФ (в схеме ). Анализируя табличные данные, видим, что в схеме без обратной связи увеличение емкости коммутирующего конденсатора в пределах 100-200 мкФприводит к возрастанию предельно коммутируемого тока нагрузки от 65 до 92 А, а увеличение емкости в диапазоне 200-300 мкФ - с 92 до 114 А (двигатель ДК-907). В то же время схема с емкостью коммутирующего конденсатора 35 мкФ позволяет коммутировать те же предельные токи нагрузки, что и схема / с коммутирующим конденсатором 100 мкФ. Отсюда можно сделать вывод, что в случае применения дополнительного перезарядного контура со вспомогательным дросселем в цепи шунтирующего  
* Нет срыва коммутации, нагрузку диода в схеме / емкость коммутирующего конденсатора можно уменьшить почти в 3 раза при принятых параметрах схемы. Кроме того, при емкости коммутирующего конденсатора 100 мкФ и прочих равных условиях ток нагрузки преобразователя с обратной связью по току (схема ) доходит до значительной величины (400 А), но не теряет управляемости при весьма низком напряжении источника (12 В), При этом следует обратить внимание на то, что в преобразователях используются тиристоры общего применения Т-50, Т-100 и Т-150 с временем восстановления 100-150 мкс. Из приведенных на рис. 33, 34 осциллограмм видно, что пульсации якорного тока в преобразователе с повышенной коммутационной способностью выше, чем в схеме /. Однако проведенные эксперименты и опытная ькснлуатация таких преобразователей показали, что повышенные пульсации якорного тока практически оказывают весьма несущественное влияние на эксплуатационные характеристики тяговых двигателей. Следует также отметить, что одним из недостатков (как указывалось выше) схем импульсных преобразователей с перезарядом конденсатора по цепи нагрузки является наличие коммутационных перенапряжений на обмотках тягового двигателя. В настоящее время недостаточно полно освещен вопрос об импульсной прочности изоляции низковольтных электрических машин. Однако проведенные в Ленинградском электротехническом институте исследования импульсной прочности изоляции высоковольтных машин позволили сделать выводы [34, 36], часть из которых приведена ниже. 1. Импульсная прочность изоляции высока: прочность катушек в 15-20 раз превосходит амплитуду номинального напряжения машины. 2. Импульсная прочность изоляции зависит от крутизны фронта импульса: с ростом крутизны фронта импульсная прочность увеличивается. Согласно ГОСТ 2582-66 «Машины электрические постоянного и пульсирующего тока, тяговые» изоляция обмоток относительно корпуса машины и между обмотками должна выдерживать в течение 1 мин практически синусоидальное испытательное напряжение [/исп, частотой 50 Гц, рассчитанное по следующим формулам: для тяговых электродвигателей с собственным источником энергии мощностью более 1 кВт [/исп ~ 2f7 + 1000 В; для машин с питанием от аккумуляторов и напряжением коллекторе не выше 40 В [/ 2U + 500 В. При этом следует учесть, что максимальное испытательное напряжение будет в 2 раза выше рассчитанного по приведенным формулам. На основании изложенного можно сделать вывод, что при импульсном регулировании низковольтных тяговых двигателей импульсные перенапряжения, связанные с коммутацией тиристоров и перезарядом коммутирующего конденсатора через нагрузку, не могут вызвать пробой изоляции обмоток машины, если они не превышают величины (10-12) U. К тому же отметим, что на амплитуду перезарядного импульса, так как крутизна его фронта высока, оказывает значительное влияние (в сторону уменьшения) индуктивное сопротивление соединительных проводов, аккумуляторной батареи и сглаживающего дросселя, если последний имеется в якорной цени. Как показали эксперименты, при работе двигателя в диапазоне нагрузки (2-2,5) (схема /) перенапряжения на его обмотках от перезаряда коммутирующего конденсатора не превышают величины (2,5-3,0) U при длительности импульса примерно 150 мкс. При опытной эксплуатации разработанных импульсных преобразователей выхода из строя тяговых двигателей вследствие нарушения импульсной прочности изоляции не наблюдалось. Проведенные эксперименты подтверждают теоретический анализ электромагнитных процессов преобразователей и выполненные па ЭВМ расчеты позволяют сделать вывод о том, что для низковольтного аккумуляторного электротранспорта наиболее эффективными являются преобразователи с переменной коммутационной способностью, схемы которых показаны        на рис. 20, 23-26 и схемы, выполненные на их основе. В то же время большинство схем преобразователей, рассмотренных во второй главе, а также схемы, показанные на рис. 21, 22, целесообразно применять при питающем напряжении 80 В и выше. Варианты исполнения преобразователя с повышенной коммутационной надежностью показаны на рис. 36. Эти схемы могут выполняться с различным числом полупроводниковых Таблица 4 »: Число элементов X ей О О о га сс н S fT ш а LU р 2 raps намоточных с: О ш О 20, а 21.а 22, а 23, а 25 26. а 36, а 36,6 36, в 36, г 36, а 36, е >зи >и >и >зи >зи >зи >зи >зи 3/1 3/2 3/3 5/0 3/1 4/1 3/2 I/O 1/2 1/1 1/0 1/5 1/2 1/2 1/1 1/2 1/3
 н элшевтов (а, г)» различным способом включения коммутирующего дросселя в цепи обратного диода (б, в), а также с применением добавочной индуктивности в дополнительном перезарядном контуре {dt е). Сравнительные коэффициенты для рассмотренных выше схем (аналогично табл. 1) приведены в табл. 4. 3. Критерий коммутационной способности преобразователя Согласно сделанным выводам повышать коммутационную способность импульсного преобразователя в низковольтном электроприводе целесообразно увеличением напряжения на коммутирующем конденсаторе. Существует ряд схем, у которых напряжение на конденсаторе - постоянная величина, не изменяющаяся практически с ростом нагрузки. Кратность коммутирующего напряжения по отношению к напряжению источника питания находится в пределах 1-3. В низковольтных преобразователях желательно иметь верхний предел напряжения на коммутирующем конденсаторе, и если при этом возможно обеспечение коммутационной способности во всем диапазоне токов нагрузки при рациональных массогабаритных показателях коммутирующего конденсатора, то увеличение уровня напряжения на последнем нежелательно. Однако часто [29], изменяя напряжение на коммутирующем конденсаторе в функции якорного тока» можно обеспечить экономичную и надежную коммутацию при минимально возможной емкости коммутирующего конденсатора, определяемой максимально допустимым напряжением на нем. Причем начальный уровень напряжения определяет начальную коммутационную способность схемы. Первоначальное значение тока нагрузки зависит от постоянной времени якорной цепа- в низковольтных двигателях она невелика, поэтому в начале регулирования желательно подавать на нагрузку импульсы напряжения минимальной скважности [6], определяемые способом регулирования. В дальнейшем коммутирующее напряжение возрастает пропорционально току нагрузки и конденсатор в каждый последующий период обеспечивает надежную коммутацию якорного тока. Однако каким бы способом не осуществлялась обратная связь от тока нагрузки, всегда существует вероятность или чрезмерного повышения напряжения на коммутирующем конденсаторе и элементах схемы, или его недостаточно интенсивный рост, что может привести к срыву коммутации. Определим критерий оптимального изменения напряжения на коммутирующем конденсаторе в функции тока нагрузки. 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 |