Навигация

 

 Меню раздела

Электрооборудование земснарядов
Условия эксплуатации судового электрооборудования
Конструктивное исполнение электрооборудования
Основные параметры судовых электроэнергетических систем
Общая характеристика земснарядов
Классификация судовых электростанций и источники электроэнергии
Выбор числа и мощности генераторов электростанции
Параллельная работа генераторов
Автоматическое регулирование напряжения генераторов
Структурные схемы электростанций
Распределительные устройства
Распределение электрической энергии
Расчет электрических сетей
Монтаж электрических сетей
Сопротивление изоляции электрооборудования
Электрические источники света
Судовые светильники и прожекторы
Виды судового электрического освещения и расчет освещенности
Сигнально-отличительные огни
Электронагревательные приборы
Классификация и основные характеристики судовых электрических аппаратов
Аппараты ручного управления
Командные аппараты
Контакторы
Реле управления и защиты
Реле и датчики контроля неэлектрических параметров
Плавкие предохранители
Автоматические выключатели
Электромагнитные тормоза и муфты
Магнитные усилители
Полупроводниковые приборы
Классификация электроприводов
Характеристики электродвигателей
Схемы управления двигателями постоянного и переменного тока
Электропривод системы генератор—двигатель
Электропривод системы магнитный усилитель—двигатель
Вентильный электропривод
Электропривод с электромагнитной муфтой
Классификация, условия работы электроприводов механизмов земснарядов
Системы электроприводов механизмов земснарядов
Электроприводы механизмов дноуглубления
Электроприводы механизмов рабочих перемещений
Электроприводы механизмов, обслуживающих устройства отвода грунта
Электроприводы общесудовых механизмов
Приборы технологического контроля и системы ориентации
Автоматизация технологического процесса земснарядов
Системы и аппаратура судовой телефонной связи
Судовая сигнализация
Организация технической эксплуатации и ремонта электрооборудования
Использование и техническое обслуживание электрооборудования
Консервация, хранение и расконсервация электрооборудования
Неисправности электрооборудования
Электро-травматизм
Технические мероприятия по обеспечению электробезопасности
Организационные мероприятия по обеспечению электробезопасности


Вентильный электропривод

Разработка и внедрение в производство силовых полупроводниковых управляемых вентилей — тиристоров— позволили создать на их основе различные преобразовательные устройства, получившие широкое распространение в промышленности и на транспорте. Использование статических регулируемых преобразователей в электроприводе привело к существенному улучшению его характеристик и созданию новых высокоэффективных систем. Род тока тиристорного электропривода соответствует роду тока электродвигателя, а источник питания может быть как постоянного, так и переменного тока.
В судовом электроприводе применяют следующие основные виды тиристорных преобразователей электроэнергии:
переменного тока в постоянный; постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения;
постоянного тока в переменный; переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты;
переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения.
В вентильном электроприводе постоянного тока при электроснабжении от сети переменного тока применяют систему управляемый выпрямитель — двигатель (УВ-Д). Преобразователи переменно-постоянного тока (регулируемые выпрямители) используют для питания обмоток якоря и возбуждения электродвигателя постоянного тока.
По сравнению с системой Г—Д вентильный электропривод 'имеет меньшие размеры и массу, более высокие коэффициент усиления, надежность, быстродействие и К.П.Д., имеет большой диапазон регулирования и не требует постоянного обслуживания в эксплуатации.
В судовых электроприводах обычно используют преобразователи, собранные по трехфазной мостовой схеме выпрямления, со сглаживающим дросселем Ь в цепи якоря электродвигателя. Реверсирование электродвигателя производится изменением направления тока возбуждения или якоря. Для этого преобразователи выполняются в виде двух включенных встречно вентильных групп 1Л2, 1)13 и 1)14, 1125. Из-за высокой индуктивности обмотки возбуждения время реверсирования изменением направления тока возбуждения больше, чем при управлении в цепи якоря.
Наличие двух групп выпрямителей в цепи якоря позволяет, кроме того, осуществлять рекуперативное торможение, причем один из мостов работает в выпрямительном режиме, обеспечивая питание электродвигателя, а другой находится в готовности к инверторному режиму — пропусканию тока в обратном направлении.
Выпрямители могут быть построены как на управляемых, так и на неуправляемых вентилях. Работа управляемого выпрямители (УВ) основана на изменении угла а — сдвига по фазе момента включения тиристоров от точки перехода через ноль кривой »питающего напряжения. При этом изменяется среднее значение выпрямленного напряжения и тем самым регулируется частота вращения электродвигателя. Угол а называется углом отпирания тиристора.
Угол, при котором тиристор выключается, отсчитывается от той же точки, что и угол а, и называется углом запирания. В управляемых выпрямителях, работающих
при 'Естественной коммутации вентилей, он равен 180°. Период времени а, в течение которого тиристор открыт, называется интервалом проводимости.
Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель может быть симметричным, собранным полностью на тиристорах, и несимметричным, у которого половина вентилей УВ2, УЗ — являются неуправляемыми образователен равляемыми (по одному в каждой фазе), а другие (У81, У82, У53) — управляемыми. В диапазоне л/3<и<л при снятии управляющего сигнала один из тиристоров остается открытым из-за действия Э.Д.С. самоиндукции нагрузки, к через него протекает ток нагрузки. В схеме с нулевым диодом У04 обеспечивается запирание всех тиристоров, так как энергия, накопленная в нагрузке, разряжается через диод.
Несимметричные мостовые выпрямители применяют в случае малого диапазона регулирования и, как правило, в установках небольшой мощности. Выработка управляющих импульсов, распределение их между тиристорами, а также изменение фазы импульсов производятся системой импульсно-фазового управления преобразователя.
В электроприводах постоянного тока с питанием от сети постоянного тока применяется импульсное управление, сущность которого состоит в периодическом прерывании цепи питания обмоток якоря или возбуждения электродвигателя. Регулирование постоянной составляющей напряжения и, следовательно, частоты вращения электродвигателя производится изменением соотношения между длительностью импульсов и пауз (рис. 86). Для отключения тиристоров применяется искусственная коммутация с помощью контура, в который входит коммутирующий конденсатор. Периодическое замыкание и размыкание цепи конденсатора производится вспомогательным тиристором.
В процессе работы преобразования на управляющие электроды тиристоров У81, У32 от системы управлении подаются импульсы напряжения, отпирающие тиристоры, причем конденсатор С заряжается при отпирании тиристора У52 до напряжения питания.
При отпирании тиристора У31 (момент времени) через него начинает протекать ток 1’увь состоящий из тока нагрузки преобразователя (ток электродвигателя М) и тока 1С колебательного перезаряда конденсатора по цепи.
Конденсатор С перезаряжается до значения напряжения — II л (см. рис. 86, б—V, момент времени Л).
В момент времени /2 отпирается тиристор У32, а тиристор У81 запирается под действием тока разряда конденсатора 1с, направленного навстречу анодному току тиристора.
Ток нагрузки 1п протекает через тиристор У32 и конденсатор С, который перезаряжается до напряжения 11,1 (интервал времени 12—/з—и). Напряжение на тиристоре У31 показано на рис. 86, б—VI. В момент отпирания тиристора У82 напряжение на нагрузке 1)и скачкообразно возрастает до значения 211а, так как напряжение питания складывается с напряжением конденсатора (см. рис. 86, б—VII).
По мере перезаряда конденсатора с напряжения, снижается до нуля, а ток электродвигателя начинает протекать через диод У02 (момент времени' /«), чем обеспечивается непрерывность тока нагрузки.
В момент времени Т отпирается тиристор У31, и все процессы повторяются.
В электроприводах переменного тока наиболее экономичным регулированием частоты вращения асинхронного электродвигателя является частотное управление. Его внедрение на судах стало возможным только после создания статических преобразователей частоты.
При питании от сети постоянного тока используются автономные инверторы — преобразователи постоянного тока в переменный регулируемой частоты.
Работу инвертора рассмотрим на примере одной фазы схемы трехфазного инвертора напряжения с пофазной коммутацией тиристоров (рис. 87, а). В схему инвертора входят тиристоры У81 — У5б, двух-обмоточные дроссели 1*1—1*3, конденсаторы С1—С6 и диоды УШ— УВ6. Предположим, что открыты тиристоры У51 и У56, через которые протекает ток нагрузки 1и электродвигателя М. Тиристор У52 и дноды У01 и УВ2 ток не проводят, конденсатор С1 не заряжен, а напряжение на конденсаторе С2 равно .напряжению сети V.
При поступлении сигнала управления тирибгор У52 отпирается, на нижнюю часть дросселя подается напряжение с конденсатора С2, а в верхней обмотке индуктируется Э.Д.С., равная II. Гак как Э.Д.С. прикладывается к тиристору У81 в обратном направлении, он запирается и ток нагрузки протекает через конденсатор С/. После окончания разряда конденсатора С2 и заряда конденсатора С1 до напряжения II, когда тиристор У81 восстановит свои запирающие свойства, токи нагрузки и дросселя, обусловленные энергией, накопленной в их индуктивностях, будут протекать через обратный диод УЪ2.
Когда при открытом тиристоре У52 включится тиристор У53, ток нагрузки в фазе изменит направление. Таким 1 образом, поочередным открыванием и закрыванием тиристоров У81—постоянный ток преобразуется в переменный.
Напряжение на выходе инвертора можно регулировать с помощью тиристоров инвертора по одному из методов: широтному и широтно-импульсному. Широтное регулирование (рис. 87, б—I) в электроприводе не применяется, так как приводит к большому ухудшению гармонического состава кривой напряжения. Широтно-импульсное регулирование по прямоугольному к синусоидальному законам поясняется рис. 87, б—II и III.
Изменение частоты выходного напряжения (тока) обеспечивается системой управления автономного инвертора, которая обычно представляет собой маломощный автогенератор на полупроводниковых приборах, подающий сигналы на управляющие электроды тиристоров. Реверсирование электродвигателя осуществляется изменением очередности подачи импульсов, что приводит к изменению чередования фаз на выходе инвертора.
Автономные инверторы на полностью управляемых вентилях проще н надежнее инверторов на тиристорах, так как в них отсутствуют контуры принудительной коммутации вентилей. Однако пока мощность их ограничена. Автономные инверторы широко применяют также для питания судовых потребителей переменного тока от аккумуляторных батарей, например, в аварийном режиме.
При питании электродвигателя переменного тока от сети переменного тока применяют систему преобразователь частоты — двигатель (ПЧ—Д) со звеном постоянного тока, либо с непосредственной связью (ПЧН). В первом случае переменный ток сначала выпрямляется н фильтруется, а затем инвертируется. Изменение частоты в таких преобразователях осуществляется инвертором, как говорилось выше. При этом выходная частота не зависит от входной частоты. Выходное напряжение может регулироваться управляемым выпрямителем, дополнительным регулятором (преобразователем) на стороне постоянного или переменного тока, а также тиристорами инвертора.
Недостатками преобразователей со звеном постоянного тока являются низкий К.П.Д., а также большие габаритные размеры и масса в связи с наличием двойного преобразования энергии. Если электродвигатель при эксплуатации может работать как в двигательном .ре,-жиме, так и в генераторном, преобразователь должен обеспечить рассеивание энергии, вырабатываемой при торможении, или возвращать ее в сеть с помощью специальных цепей (обратный выпрямитель, зависимый инвертор).
В преобразователях частоты с непосредственной связью переменный ток постоянной частоты преобразуется в. переменный ток регулируемой или нерегулируемой частоты. Энергия передается в обоих направлениях с помощью двух вентильных групп, включенных встречно-параллельно в каждой фазе.

Похожие статьи