Тиристорный электропривод

Допустимая скорость нарастания прямого тока dJnp/dt имеет большое значение при работе тиристоров. Дело в том, что ток управления распределяется неравномерно по площади структуры и локализуется в окрестности управляющего электрода. Поэтому процесс включения тиристора развивается прежде всего в этой окрестности, а затем распространяется в плоскости кремниевой пластины. При этом скорость нарастания тока в силовой цепи тиристора составляет 50...500 А/икс и номинального значения ток достигает за несколько микросекунд. В результате в районе управляющего электрода возникает громадная плотность тока, высокая плотность потерь и быстрый разогрев структуры в окрестностях управляющего электрода. Это может привести к разрушению структуры.

Коэффициент полезного действия тиристорного выпрямителя определяется произведением КПД трансформатора и вентилей. Коэффициент полезного действия трансформатора средней и большой мощности при номинальной нагрузке примерно равен 0,95—0,98. Коэффициент полезного действия тиристорного выпрямителя определяется прямым падением напряжения на нем, которое для одного тиристора составляет всего 1—1,2 В, поэтому общий КПД выпрямителя при номинальной нагрузке для мощности 50—100 кВт составляет 0,9—0,92. С увеличением мощности КПД выпрямителя оказывается еще выше. Коэффициент мощности тиристорнсго выпрямителя определяется по формуле

Преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное осуществляется коммутацией тиристоров VI — V6, работающих в определенной последовательности. Время открытого состояния каждого тиристора составляет 2/3 полупериода выходного напряжения (длительность открытого состояния тиристоров равна 120°); последовательность включения тиристоров отвечает их нумерации по схеме, т. е. сначала включается VI, через 60° включается V2 и т. д. до V6. После V6 вновь VI и т. д. через каждую V0 периода выходного напряжения. В каждый момент времени вне коммутации открыты одновременно два тиристора. Включение тиристоров осуществляется подачей положительного импульса на управляющий электрод от БУИ. Для выключения тиристоров необходимо ток, протекающий через него, довести до нуля. Это достигается с помощью коммутирующих контуров LC', например, при включении V3 через ранее открытый VI происходит разряд конденсатора С и VI закрывается.

2. Время включения достигает 10 мкс, а выключения тиристора составляет от 12 до 250 мкс, что меньше времени деионизации в тиратроне.

Основное свойство тиристора, обеспечивающее ему самые разнообразные применения в автоматике, электронике, энергетике,— это способность находиться в двух устойчивых состояниях: закрытом и открытом. В закрытом состоянии сопротивление тиристора составляет десятки миллионов ом и он практически не пропускает ток при напряжениях до тысячи вольт; в открытом — сопротивление тиристора незначительно. Падение напряжения на нем около 1 В при токах в десятки и сотни ампер. Переход тиристора из одного состояния в другое происходит за очень короткое время, практически скачком. Среди тиристоров выделяют динисторы и тринисторы.

Время приложения управляющего напряжения, необходимое для открывания тиристора, составляет десятки микросекунд, после чего управляющее напряжение может быть снято. После снятия анодного напряжения открытый тиристор восстанавливает свои свойства управляемого диода в течение времени от десятков до ста микросекунд. Скорость нарастания тока в тиристорах обычно ограничена значением порядка десятков-сотен ампер в микросекунду. Для ограничения скорости нарастания тока иногда последовательно с тиристорами включают индуктивные элементы.

Маломощные тиристоры имеют следующие параметры (Увкл = = 60 -т- 100 В; /вкл = 0,5 ч- 3 мА; ?/ВЫкл = 2 -г 2,5 В; /ВЬ1КЛ = = 4 -г 25 мА; /0 = 1 мА. Время переключения тиристора составляет несколько сотен наносекунд. Достоинством тиристора является большой допустимый ток через прибор, который даже для маломощных тиристоров равен единицам ампер (2—5 А). Поэтому тиристоры, как правило, используют в таких импульсных генераторах, от которых требуется получение больших импульсных токов в нагрузке.

Маломощные тиристоры имеют следующие параметры: t/BHJI— = 60^1008; 7вкл = 0,5н-ЗмА; (/вьшл = 2 ~ 2,5 В; /вьшл = 4 ^ 25 мА; /с=1 мА. Время переключения тиристора составляет несколько сотен наносекунд. Достоинством тиристора является большой допустимый ток через прибор, который даже для маломощных тиристоров имеет единицы ампер (2 -=- 5А). Поэтому тиристоры, как правило, используют в таких импульсных генераторах, от которых требуется получение больших импульсных токов в нагрузке.

Время приложения управляющего напряжения, необходимое для открывания тиристора, составляет десятки микросекунд, после чего управляющее напряжение может быть снято. После снятия анодного напряжения открытый тиристор восстанавливает свои,свойства управляемого диода в течение времени от десятков до ста микросекунд. Скорость нарастания тока в тиристорах обычно ограничена

Указанные в п. б) перенапряжения, обусловленные эффектом накопления заряда в вентилях, могут быть ограничены на уровне (\,2-s-\,3)V~2Uc,hou с помощью RC-u,e-почки, включаемой параллельно каждому тиристору или диоду преобразователя ( 4.19). Конденсатор и резистор должны иметь как можно меньшую собственную индуктивность. Для того чтобы защитная цепочка имела в целом возможно меньшую индуктивность, она должна быть размещена непосредственно около вентиля. Емкость конденсатора в защитной цепочке тиристора составляет обычно С=0,1-=-2 мкФ. Она часто задается изготовителем вентилей.

г) можно обнаружить различие этих двух несимметричных выпрямителей. В схеме 37.28, а оба диода 2 и 3 отпираются каждый полупериод и проводят ток во время пауз в кривой uj, играя тем самым роль нулевого диода. При этом длительность работы каждого диода равна л+а, в то время как длительность работы каждого тиристора составляет л—а, т.е. токовая загрузка вентилей не одинакова. Этот недостаток отсутствует в схеме 37.28, в, где интервалы проводимости всех четырех вентилей /—4 равны п. Кроме того, в последней схеме оба тиристора имеют эквипотенциальные катоды и могут управляться от одного блока управления без разделительных трансформаторов.

Основу тиристора составляет четырехслойная полупроводниковая структура типа р-п-р-п ( 12,7, б), образующая три ^7-н-пе-рехода (77j, Л2, П$), включенных последовательно.

Наряду с преимуществами тиристорный электропривод имеет существенный недостаток по сравнению с электромашинными системами регулирования частоты вращения — включение в сеть нелинейностей искажает синусоидальность напряжения. Несинусоидальность напряжения сети ухудшает энергетические показатели энергосистемы. Для того чтобы снихение энергетических показателей не было слишком значительным, целесообразно ограничивать мощность нелинейных преобразователей до 10—15% от мощности энергосистемы. Дальнейшее увеличение мощности тири-сторных электроприводов может привести к недопустимому искажению напряжения сети и снижению энергетических показателей.

Наряду с преимуществами тиристорный электропривод имеет существенный недостаток по сравнению с злектромашинными системами регулирования частоты вращения — включение в сеть нелинейностей искажает синусоидальность напряжения. Несинусоидальность напряжения сети ухудшает энергетические показатели энергосистемы. Для того чтобы снижение энергетических показателей не было слишком значительным, целесообразно ограничивать мощность нелинейных преобразователей до 10—15% от мощности энергосистемы. Дальнейшее увеличение мощности тиристорных электроприводов может привести к недопустимому искажению напряжения сети и снижению энергетических показателей сети.

36. Тиристорный электропривод постоянного тока / Я. Ю. Соло-духо, Р. Э. Белявский и др. —М.: Энергия, 1971. — 104 с.

6 Тиристорный электропривод по-

6 Тиристорный электропривод по-

Блок управления испытуемым двигателем содержит тиристорный электропривод, позволяющий включать и выключать двигатель, регулировать его нагрузку. Он связан как с испытуемым двигателем, так И С ВЫЧИСЛИТСЛЬНОЙ МЗШИНОЙ.

3. Тиристорный электропривод переменного или постоянного тока, а также другие виды сложного регулируемого электропривода. Эти потребители, как правило, всегда автоматически переводятся в пусковой режим.

Электродвигатель главного привода Ml (постоянного тока со встроенным тахогенератором ТГ1) входит в комплектный тиристорный электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем ТПГ. Электропривод представляет собой замкнутую систему автоматического управления с обратной отрицательной связью по скорости, осуществляемой от тахогенератора. Электропривод обеспечивает плавное регулирование скорости электродвигателя в диапазоне 1 : 40 и жесткие электромеханические характеристики со статизмом, не превышающим i 0,5% при изменении нагрузки от х. х. до номинальной. Электропривод подключается к сети с помощью автоматического вы- _ ключателя ВАШ и контактора КЗ. Управляется электропривод от за- * датчика скорости ЗСГ и от системы числового программного управления (ЧПУ) с помощью реле РШП, РШВ, РШН, РШИ, РШД и РШС (см. 9.7 и 9.9).

В качестве главного электропривода на сферошлифовальном станке использован тиристорный электропривод переменного тока с преобразователем частоты и напряжения, позволяющий регулировать скорость двигателя с постоянством мощности. Для электропривода подачи применяют тиристорный электропривод постоянного тока с двигателем и преобразователем напряжения, обеспечивающий диапазон регулирования при постоянстве момента на валу.

коземельных магнитов (251). Бесконтактные моментные электродвигатели серий ДБМ и ДБМ-Р18 (253). Электромеханический следящий привод робота с релейным законом управления типа ДБ60-10-4 (255). Электромеханический привод транспортных роботов типа ДБ60-90-6 (258). Вентильные двигатели электромеханических модулей (259). Тиристорный электропривод ЭТС1 (260).

Тиристорный электропривод по схеме ПЧВС обеспечивает: пуск двигателя, работу в диапазоне частоты вращения (0,06-М)яном, реверсирование, рекуперативное торможение, автоматическую синхронизацию двигателя с сетью, оптимизацию переходных процессов автоматическим ограничением тока на уровне (l,5-j-2)/HOM. Технические данные ВД серии ПЧВС даны в табл. 29.5.