|
| |
|
Главная Журналы последовательной обмоткой возбуждения. Ключевые элементы К1 и К2 работают в двух режимах поочередно, при этом якорный ток в режиме рекуперации изменяет свое направление и поступает в источник питания по цепи диода Д/. Схема 9 преобразователя постоянного напряжения аналогична предыдущей, но содержит один ключевой элемент. Тиристор Tl включен постоянно в режиме тяги, а в режиме рекуперативного торможения выполняет роль разделительного элемента. В этом случае якорный ток, не изменяя свое направление вначале протекает по цепи ключевого элемента К1 н диода ди а при выключенном К1 поступает в источник по цепи диодов Д1 и Д2. К недостатку схемы можно отнести протекание тока в режг.м: тяги и рекуперации постоянно через два элемента, что увеличивает потери в преобразователе. Тиристорная схема 10 переключателя постоянного тока 135] предназначена для совмещения двух режимов (тягового и рекуперации) управления двигателем с независимым возбуждением. Схема работает следующим образом. В тяговом режиме включается тиристор 77 и двигатель подключается к аккумуляторной батарее. В конце импульса отпирается тиристор Т2, коидепсатор заряжается от псточ]П1ка питания по цепи Г/- Т2-LI-C, а затем обратным колебанием ио цепн С-Ы Д2-ДЗ запирает силовой тиристор TI и перезаряжается че-зсз источник и нагрузку до обратной полярности. В рекуперативном режиме вначале коммутирующий конденсатор подготавливается к коммугации тиристора ТЗ, для чего отпираются одновремен о два тиристора TI и Т2 и зарядный ток протекает так же. как и в тяговом режиме. После окончания перезаряда коммутирующий конденсатор С обратным колебанием по цепи д[1одов Д2 и выключает тиристоры TI и Т2. Затем включаются тир1!Сторы Т2 и ТЗ п якорный ток нарастает по цепи Я-Т2-Ь2ТЗ-Я- К этому времени коммутирующий конденсатор, перезарядившись через источник и нагрузку (по двум цепям), подготовлен к коммутации рекуперативного тиристора ТЗ, который выключается при включении тиристора Т2, причем ток конденсатора после выключения тиристора ТЗ протекает по цепи обратного диода до полного перезаряда и выключения тиристора Т2. Ток якоря начинает поступать в аккумуляторную батарею. При следующем включении тиристоров Т1 и Т2 процессы в схеме повторяются. К недостаткам схемы можно отнести ее низкую коммутационную способность как в тяговом, так и в рекуперативном режимах. Аналогично работает тиристорный модулятор для управления двигателем постоянного тока [169] (схема 11). В тяговом  режиме тиристор Т4 закрыт, а якорный ток в паузе замыкается по цепи 14-Д1. При отпирании тиристоров Т1 и ТЗ происходит независимый заряд коммутирующего конденсатора от источника питания, после окончания которого тиристор ТЗ выключается. Для запирания силового тиристора Т1 включается тиристор Т2. В тормозном режиме вначале происходит заряд коммутирующего конденсатора через нагрузку при включении тиристора Т2. Ток перезаряда при этом протекает от источника но цепи L2-Т2-С-Я. Затем включается рекуперативный тиристор Т4, двигатель закорачивается и нарастает ток самовозбуждения. Тиристор Т4 запирается после включения тиристора ТЗ, а конденсатор С перезаряжается до обратной полярности по цепи С-Т3-Ь3-Ь4-Д1-С, после чего тиристор ТЗ выключается, а энергия двигателя поступает в источник до момента очередного включения тиристора Т2. Как недостаток рассмотренных схем 10, 11 следует отметить наличие иа нагрузке токового импульса обратной полярности при реализации режима рекуперативного торможения. Токовый импульс возникает в результате перезаряда коммутирую-ui,ero конденсатора но цепи источника питания, т. е. двигатель оказывается кратковремешю подключенным к источнику на времн перез.чряда конденсатора С. При этом в схеме 10 преобразователя длительность обратного токового импульса больше, так как для выключения тиристора TI требуется полный период колебании коммутируюи1,сго конденсатора {в первый полуиерпод конденсатор заряжается, а во второй - происходит выключение TI). Этот недостаток 1исколько снижает эффективиоет! рекуперативного торможения по этим схе\гам. Указанного недостатка лишена схема 12 устройства для импульсного регулирования скорости сериесного двигателя постоянного т-ока 871, так как в ней последовательно с силовым тиристоро-М TI включен еще один тиристор Т2, что позволяет полность}о отсечь двигатель в рекуперативном режиме от источника, сохранив цепь заряда коммутирующего конденсатора от аккумуляторной батареи. В тяговом режиме вначале отпирается тиристор Т2 и коммутирующий конденсатор перезаряжается от источника по цепи narpysKtr. В следующий момент времени включены тиристоры Т2 и Т1 - на двигатель подается импульс напряжения от аккумуляторной батареи. Для выключения тиристоров Т2 и Т1 включается коммутирующий тиристор ТЗ, при этом конденсатор сначала перезаряжается через силовой тиристор TI, а затем обратным колебанием по цепн диодов ДЗ и Д4 выключаются тиристоры Tlj Т2 и 75. Ток двигателя в паузе замыкается по цепи об- ратных диодов соответственно Д1 (якоря) и Д2 (обмотки возбуждения). При рекуперации обмотка последовательного возбуждения переводится в режим независимого питания от аккумуляторной батареи. При этом ток возбуждения протекает по цепи Т2- С- L-Т4-ОВ. Величина основного магнитного потока регулируется частотой перезаряда коммутирующего контура. Отметим, что таким путем можно осуществить генераторный режим торможения только ослаблением поля, не закорачивая якорь двигателя. Режим импульсной рекуперации проводится следующим образом. Вначале отпираются тиристоры Т2, ТЗ и Т4 и наряду с перезарядом коммутирующего конденсатора С обмотка возбуждения подключается к источнику. Одновременно с этим нарастает ток самовозбуждения двигателя по цепи Я-ТЗ-Т4- Я. После окончания перезаряда конденсатора тиристор Т2 выключается, обмотка возбуждения отключается от источника, а ток ее замыкается по цепи диода Д2. При достиже[1Ии икорным током установленной величины включается тиристор TI и коммутируюпщй конденсатор перезаряжается от цепи С- TI-ТЗ-L-C, затем обратным перезарядом по цепи диодов ДЗ, Д4 выключаются тиристоры ТЗ и TI, а тиристор Т4 выключается в результате прекращения протекции я якорио! о тока в его цепи. Г]осле этого ток нагрузки поступасг в аккумуляторную батарею ffo цепи диодов Д2-Я-Ло. В дальнепнгем процессы повторяются. К недостатку схехпл можно отнести повышен1[ое число полупроводпнковых элолснгов. Схема 13 тор>южения двигателя 1Юст()ЯН!10го тока [160 предиазиаченп для нхгпульсиого пнтаи[[я двнгате,1Я независимого возбуждения п рекуперативного торможения без изменений направления протекания якор[[ОГо тока. \] тяговом режиме постоянно открыт TfipncTop TI и среднее напряжение на двигателе определяется замкнутым состояи11ем полупроводникового ключа KI. Ток якоря протекает от источника через тиристор TI, якорь двигателя Я, дроссель L и полупроводниковый ключ /(/. В паузе ток двигателя протекает но цепи Я~-Д1- Т1-Я* Для перевода в генераторный режим (ири неизменном направлении вращения) тиристор Т1 выключается и переключателем П1 изменяется полярность напряжения на обмотке возбуждения. Прн открытом состоянии ключа К1 якорный ток замыкается по цепи Я--К1-Д2, а прн запертом ключе /(/ энергия через диод Д1 подается в аккумуляторную батарею. Необходимость переключения обмотки возбуждения в режиме рекуперации можно рассматривать как недостаток схемы, так как электромагнитные процессы в ОВ вследствие ее большой индуктивности протекают дольше, чем в якорной цепи, что может затягивать начало рекуперативного торможения. Схема 14 устройства для импульсного регулирования тягового электродвигателя [91] предназначена для управления тяговым электродвигателем последовательного возбуждения. Обмотка возбуждения включена в диагональ тиристориого моста Т5-Т8. В двигательном режиме включены тиристоры 7/, Т2, ТЗ, Т9 и в зависимости от направления вращения тиристоры Т5, Т6 или Т7, Т8. Тиристор Т9 и два тиристора реверсивного моста остаются включенными как в импульсе, так и в паузе, поскольку в режиме непрерывных токов через них всегда проходит ток нагрузки, В начале импульса включаются тиристоры Т1 и Т2у вследствие чего от источника заряжается коммутирующий конденсатор С через дроссель L1. После заряда конденсатора тиристор Т2 выключается, а тиристор Т1 остается включенным до тех пор, пока не включится тиристор ТЗ. После чего тиристор Т1 запирается, а конденсатор перезаряжается до обратной полярности. Затем запирается тиристор ТЗ, ток нагрузки в паузе протекает через электрические вентили Д1, Д2 и тиристор Т9. Чередуя отпирание тиристоров 7/, Т2 и ТЗ, можно регулировать среднее напряжение на иа-г )узке. Для перехода в режим импульсного рекуперативного тсф-можения необходимо отключить управляющ11е импульсы всех тиристоров, Ё.ыждать определешюе время, в течение которого ток якоря умепь[1штся до нуля, вследствие чего тиристор Т9 запрется, а затем одновременно включить тиристоры Г/, Т2 н Т4. Коммутнруюний конденсатор зарядится от источника но цепи зарядного дросселя А/, а тиристоры Т! и Г- закоротят пень иагр\3кн. Ток короткоза.мкнутого якоря протекает по цепи Я-Т4~Т5 {Т7) ~0В~Т6 (Т8) -Т1~Д4-Я. Элект-ричсскш! вентиль Д5 заперт. Тиристор Т9 отделяет коротко-замкнутую-якорную цепь от источника. При включеиин тиристора ТЗ запирается силовой rnpiicrop TL Следует перезаряд конденсатора по цепи С-ТЗ~Д4-Д5-Т5 (Т7) ~0В- Т6 {Т8) -С, после чего тиристоры 75 и запираются, а якорный ток под действием суммы ЭДС врапеиия и самоиндукции протекает в источник по цепи диода ДЗ, т. е. энергия отдается источнику питания. В этот момент времени ток обмотки возбуждения протекает через диод Д2 и тиристоры реверсивного моста. Чередуя отпирание тиристоров Т/, 72, ТЗ и Т4, можно осуществлять импульсную рекуперацию электродвигателя с последовательным возбуждением. В то же время рассмотренная схема не может обеспечить режим рекуперативного торможения ослаблением поля двигателя. Схема имеет много полупроводниковых элементов, однако значительное их число (четыре тиристора) приходится на бесконтактный реверсор. Аналогично протекают процессы в схеме 15 устройства импульсного регулирования тяговым электродвигателем постоянного тока последовательного возбуждения [100]. Здесь отсекающим является тиристор Т8, а ток самовозбуждения протекает miyen Я-Т1-Д2-Т4 {Т6) -0В-Т5 (или Г7) -Л-Ток рекуперации поступает в аккумуляторную батарею по цепи обратного диода Д1 при выключенном тиристоре Т1. В отличие от предыдущей, в этой схеме сокращено число полупроводниковых элементов, так как практически все они (кроме тиристора Т8) работают в обоих режимах. Таким образом, массогабаритные показатели схемы 11 лучше, чем схемы 10. Схема 16 устройства для импульсного регулирования частоты вращения тягового электродвигателя постоянного тока [98] предназначена для управления последним с независимым возбуждением и является модификацией преобразователя постоянного напряжения с повышенной коммутационной способностью, рассмотренного в третьей главе. Поскольку тяговый режим такого преобразователя описай ранее, рассмотрим только режнм рекуперативного торможения. Когда скорость электродвигателя становится ниже номинальной, режнм импульсного рекуперативного торможения осуществляется следующим образом. Вначале отпираются тиристоры Т4 и ТЗ. При этом закорачивается якорная обмотка электродвигателя и происходит нарастание тока нагрузки по цепи Я-L3~LI-Т4-Я Одновременно с этим происходит перезаряд конденсатора С через источник по цепн LI-Т4-С-ТЗ, после чего ТЗ 3anffpaeT-ся. Тиристор Т4 остается включенным до тех пор, пока не включится тиристор Т2. После этого рекуперативный тиристор Т4 запирается, а якорный ток протекает в источник и энергия, запасенная в нагрузке, передается аккумуляторной батарее. Прн этом следует заметить, что в цепи протекания рекуперативного тока находится всего один диод ДЗ, а тока самовозбуждения - один тиристор Т4, что снижает потери и повышает эффективность рекуперативного торможения. В тот же интервал времени коммутирующий конденсатор перезаряжается по цепи C-L2-Д1~Ы-Т2-С и частично через нагрузку. Чередуя отпирание тиристоров Т4, Т2 и ТЗ, можно осуществить режим импульсного рекуперативного торможения тягового электродвигателя с независимым возбуждением. Когда частота вращения электродвигателя превышает номинальную, рекуперация проводится без переключения схемьц  в схеме 17 преобразователя используется один коммутирующий конденсатор для выключения силового тиристора в тяговом и рекуперативном режимах [92]. Тяговый двигатель независимого возбуждения подключается к аккумуляторной батарее при отпирании тиристора TL Коммутирующий конденсатор перед этим перезаряжается от источника по цепи двигателя при включении тиристора ТЗ по цепи Я-С-ТЗ, затем отпирается тиристор Т2 и происходит колебательный перезаряд конденсатора по цепи С-Т1-Ы-Т2. Для выключения силового тиристора подается управляющий импульс на тиристор ТЗ. После запирания тиристора Т] ток якоря замыкается по цепн обратного диода Д!, а коммутирующий конденсатор перезаряжается через источник и нагрузку. В дальнейшем процессы повторяются. В рекуперативном режиме силовой тиристор Т1 не включается. Вначале включаются тиристоры Т4 и ТЗ, якорь двигателя закорачивается, ток самовозбуждения нарастает и заряжается коммутирующий конденсатор С. Затем включаются тиристоры Т5 и Т2 и запирается Т4, а ток двигателя протекает через источник н коммутирующий конденсатор по цепи Т2- СЯ Вторая цепь перезаряда конденсатора в этом временном интервале С-Д1-R-Т5-С. После окончания перезаря;а тиристоры Т2 и Т5 выключаются. BfiOBb отпираются тиристоры Т4 и Т6, и наряду с нарастанием тока самовозбуждения происходит колебательный перезаряд конденсатора по цепи С- L1~T6-T4-С. Затем процессы повторяются. К. недостаткам схемы 0т1юсится следую[цее: большое число пол\проводинковых элементов, так как, несмотря на исполь-зовг1!П1е коммут!1руюИ1его конденсатора в двух режимах, в каждом случае применяются различные коммутирующие тиристоры и перезарядные индуктивности; снижение эфvфeктивиocтfI рекуперативного режима, поскольку ток рекуперации ограничен мощностью конденсатора. Схема 18 является разновидностью схемы 14, и процессы в пей протекают аналогрншо описанному выше преобразователю. Отличие заключается в том, что обмотка возбуждения ОВ включена в реверсивный мост, состоящий из симметричных тиристоров, и вместе с якорем шунтируется одним обратным диодом. Наличие большого числа полупроводниковых элементов затрудняет широкое применение подобных схем в низковольтном транспорте. Как отмечалось ранее, перевод обмотки возбуждения на независимое питание значительно повышает эф1:»ективность рекуперативного торможения двигателя с последовательным возбуждением. На схеме 19 представлено устройство для управления электродвигателем постоянного тока последователь- 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 |