DC ventilski pretvarači

Ventilski istosmjerni pretvarači koriste se za napajanje namota polja i armature istosmjernih elektromotora u slučaju kada je potreban širok raspon regulacije brzine vrtnje i visoka kvaliteta prijelaznih načina rada elektromotora.

Za ove korisnike strujni krugovi ventilskih pretvarača mogu biti: nulti ili mosni, jednofazni ili trofazni. Izbor jednog ili drugog kruga pretvarača trebao bi se temeljiti na:

• osiguranje dopuštene pobude u krivulji ispravljenog napona,

• ograničavanje broja i veličine viših harmonika izmjeničnog napona,

• visoka uporaba transformatora snage.

Dobro je poznato da pulsirajući ispravljeni napon pretvarača stvara pulsirajuću struju u motoru koja remeti normalnu komutaciju motora. Osim toga, valovi napona uzrokuju dodatne gubitke u motoru, što dovodi do potrebe da se precijeni njegova snaga.

Poboljšanje komutacije i smanjenje gubitaka u elektromotoru može se postići ili povećanjem broja faza ispravljača, ili uvođenjem izravnavajućeg induktiviteta, ili poboljšanjem dizajna motora.

Ako je pretvarač dizajniran za napajanje armaturnog kruga motora s niskim induktivitetom, njegovi najracionalniji strujni krugovi su trofazni: dvostruka trofazna nula s prenaponskim reaktorom, most (slika 1).

Riža. 1. Krugovi napajanja trofaznih tiristorskih pretvarača: a - dvostruka trofazna nula s reaktorom za izjednačavanje, b - most

Za napajanje namotaja polja DC motorisa značajnim induktivitetom, strujni krugovi ventilskih pretvarača mogu biti i trofazni nula i mosni jednofazni ili trofazni (slika 2).

Riža. 2. Sheme tiristorskih ispravljača za napajanje namota polja: a-trofazni nulti, b-monofazni most, c-trofazni poluregulirani kolnik.

Od trofaznih ispravljačkih krugova najrašireniji je trofazni most (slika 1, b). Prednosti ove sheme ispravljanja su: velika upotreba prilagodbenog trofaznog transformatora, najmanja vrijednost povratnog napona ventila.

Kod elektromotora velike snage smanjenje valovitosti ispravljenog napona postiže se paralelnim ili serijskim spajanjem ispravljačkih mostova. U ovom slučaju, ispravljački mostovi napajaju se ili s jednim transformatorom s tri namota ili s dva transformatora s dva namota.

U prvom slučaju, primarni namot transformatora spojen je "zvijezda", a sekundarni - u "zvijezdi", drugi - u "delta".U drugom slučaju, jedan od transformatora je spojen prema shemi "zvijezda-zvijezda", a drugi - prema shemi "delta-zvijezda".

Zbog činjenice da primarni ili sekundarni namoti transformatora imaju različite sheme spajanja, ispravljeni napon na jednom mostu će imati valne oblike koji su izvan faze pod kutom u odnosu na valne oblike ispravljenog napona na drugom mostu. Kao rezultat toga, ukupni ispravljeni napon armature motora će imati valovitost, čija je frekvencija 2 puta veća od frekvencije valova svakog mosta. Jednadžba trenutnih vrijednosti ispravljenih napona paralelno sa spojenim mostovima provodi reaktor za glačanje. Kada su ispravljački mostovi spojeni u seriju, krug radi na sličan način.

Kako bi se smanjio broj upravljivih ventila, za korekciju se koriste poluregulirani ili jednostruki premosni krugovi. U ovom slučaju, polovica mosta, na primjer, katodna skupina, je kontrolirana, a anodna polovica je nekontrolirana, tj. sastavljeni na diodama (vidi sl. 2, c).

Svi gore navedeni strujni krugovi pretvarača su nepovratni, jer osiguravaju protok struje u opterećenju samo u jednom smjeru. Prijelaz s ireverzibilnog na reverzibilni strujni krug može se izvršiti korištenjem reverzera kontakata ili ugradnjom dva seta ispravljača. Takvi se ispravljači izrađuju u antiparalelnoj (sl. 3) ili ukriženoj (sl. 4) shemi.

U protuparalelnom krugu, oba mosta U1 i U2 (vidi sliku 3) napajaju se iz zajedničkog namota transformatora i spojeni su nasuprot i paralelno jedan s drugim. U skretnom krugu, svaki se most napaja zasebnom zavojnicom i skretnicom povezanom s opterećenjem.

Riža.3. Shema pretvarača protuparalelne veze

Riža. 4. Shema križnog spoja pretvarača

Upravljanje premosnim ventilima dvokomponentnih reverzibilnih pretvarača može biti zasebno ili zajedničko. Kod odvojenog upravljanja, upravljački impulsi se dovode do ventila samo onog mosta koji trenutno radi i osigurava željeni smjer struje u krugu opterećenja. U isto vrijeme, ventili na drugom mostu su zaključani.

Kod zajedničkog upravljanja, upravljački impulsi se dovode na ventile obaju mostova istovremeno, bez obzira na smjer struje u opterećenju. Dakle, s ovim upravljanjem, jedan od mostova radi u ispravljaču, a drugi je pripremljen za inverterski način rada. Suupravljanje, s druge strane, može biti dosljedno i nedosljedno.

U koordiniranoj kontroli, kontrolni impulsi se dovode na ventile oba mosta, tako da su prosječne vrijednosti korigiranog napona y potonjeg bile jednake. U slučaju nekonzistentnog upravljanja potrebno je da prosječni ispravljeni napon mosta koji radi u inverterskom režimu (skupina inverterskih ventila) bude veći od napona mosta koji radi u ispravljačkom režimu (skupina ispravljačkih ventila).

Rad reverzibilnih krugova sa zajedničkom kontrolom karakterizira prisutnost struje izjednačavanja u zatvorenoj petlji koju tvore grupni ventili i namoti transformatora, što se pojavljuje zbog nejednakosti trenutnih vrijednosti grupnih napona svih vrijeme. Kako bi se ograničilo potonje, u krugove se uvode prigušnice za izjednačavanje L1 — L4 (vidi sl. 3).

Prednosti zajedničkog koordiniranog upravljanja su jednostavnost, spremnost za prebacivanje s jednog načina na drugi, jednoznačne statičke karakteristike, odsutnost povremenog strujnog načina čak i pri malim opterećenjima. Međutim, ovom regulacijom u krugu teku velike struje izjednačenja.

Lanci s neusklađenom kontrolom imaju manje veličine prigušnice nego s usklađenom kontrolom. Međutim, s takvim upravljanjem smanjuje se raspon dopuštenih kutova upravljanja, što dovodi do podiskorištenja transformatora i smanjenja faktora snage.

Gore navedeni nedostaci su lišeni kruga pretvarača s zasebnom kontrolom. Ova metoda upravljanja potpuno eliminira struje izjednačavanja, jer se u ovom slučaju opskrba upravljačkih impulsa provodi samo za radnu skupinu ventila. Stoga nema potrebe za izjednačavanjem prigušnica i općenito snage transformatora, jer se ispravljačka skupina može otvoriti s nultom vrijednošću kuta podešavanja.