DC szelep átalakítók

A szelepes egyenáramú konverterek az egyenáramú villanymotorok mező- és armatúra tekercseinek táplálására szolgálnak abban az esetben, ha széles fordulatszám-szabályozásra és az elektromos hajtás tranziens üzemmódjainak minőségére van szükség.

Ezen felhasználók számára a szelepátalakítók áramkörei lehetnek: nulla vagy híd, egyfázisú vagy háromfázisú. Az egyik vagy másik átalakító áramkör kiválasztásának a következőkön kell alapulnia:

• a megengedett gerjesztés biztosítása az egyenirányított feszültséggörbében,

• a magasabb harmonikusok számának és nagyságának korlátozása Váltófeszültség,

• nagy teljesítményű transzformátor használata.

Köztudott, hogy a pulzáló egyenirányított átalakító feszültség pulzáló áramot hoz létre a motorban, amely megzavarja a motor normál kommutációját. Ezenkívül a feszültséghullámok további veszteségeket okoznak a motorban, ami ahhoz vezet, hogy túlbecsülni kell a teljesítményét.

A kommutáció javítása és a veszteségek csökkentése a villanymotorban vagy az egyenirányító fázisszámának növelésével, vagy simító induktivitás bevezetésével, vagy a motor kialakításának javításával érhető el.

Ha az átalakítót a motor armatúra áramkörének kis induktivitású ellátására tervezték, akkor legracionálisabb áramkörei háromfázisúak: dupla háromfázisú nulla túlfeszültség-reaktorral, híd (1. ábra).

Rizs. 1. Háromfázisú tirisztoros konverterek tápáramkörei: a — kettős háromfázisú nulla kiegyenlítő reaktorral, b — híd

Terepi tekercsek táplálására DC motorokjelentős induktivitás mellett a szelepátalakítók teljesítményáramkörei egyaránt lehetnek háromfázisú nulla és híd egy- vagy háromfázisúak (2. ábra).

Rizs. 2. A terepi tekercsek táplálására szolgáló tirisztoros egyenirányítók vázlatai: a-háromfázisú nulla, b-egyfázisú híd, c-háromfázisú félvezérelt járda

A háromfázisú egyenirányító áramkörök közül a legelterjedtebb a háromfázisú híd (1. ábra, b). Ennek az egyenirányító sémának az előnyei: a megfelelő háromfázisú transzformátor nagy kihasználása, a szelepek fordított feszültségének legkisebb értéke.

A nagy teljesítményű elektromos hajtásoknál az egyenirányított feszültség hullámzás csökkentését egyenirányító hidak párhuzamos vagy sorba kapcsolásával érik el. Ebben az esetben az egyenirányító hidakat vagy egy háromtekercses transzformátor vagy két kéttekercses transzformátor táplálja.

Az első esetben a transzformátor primer tekercsét "csillag"-hoz kötjük, a szekunder tekercset pedig a "csillagban", a másik pedig a "deltában".A második esetben az egyik transzformátor a "csillag-csillag" séma szerint van csatlakoztatva, a második pedig a "delta-csillag" séma szerint.

Tekintettel arra, hogy a transzformátorok primer vagy szekunder tekercseinek különböző kapcsolási sémája van, az egyik hídon az egyenirányított feszültségnek olyan hullámalakja lesz, amely a másik hídon lévő egyenirányított feszültség hullámformáihoz képest szöget zár be. Ennek eredményeként a motor armatúrájának teljes egyenirányított feszültségében hullámzások lesznek, amelyek frekvenciája 2-szer nagyobb, mint az egyes hidak hullámainak frekvenciája. Az egyenirányított feszültségek pillanatnyi értékeinek egyenlete a kapcsolódó hidakkal párhuzamosan simítóreaktor végzi. Az egyenirányító hidak sorba kapcsolásakor az áramkör hasonló módon működik.

A szabályozható szelepek számának csökkentése érdekében a korrekcióhoz félig szabályozott vagy egyhídos áramköröket használnak. Ebben az esetben a híd fele, például a katódcsoport vezérelt, az anód fele pedig nem szabályozott, azaz. diódákra szerelve (lásd 2. ábra, c).

Az összes fenti konverter áramkör irreverzibilis, mivel csak egy irányban biztosítja az áram áramlását a terhelésben. Az irreverzibilis áramkörről a reverzibilis áramkörre való áttérés történhet érintkezőirányítóval vagy két egyenirányító-készlet beépítésével. Az ilyen egyenirányítók anti-párhuzamos (3. ábra) vagy keresztezett (4. ábra) sémákban készülnek.

Egy anti-párhuzamos áramkörben mindkét U1 és U2 híd (lásd a 3. ábrát) a transzformátor közös tekercséből táplálkozik, és egymással szemben és párhuzamosan vannak kötve. A keresztező áramkörben minden hidat külön tekercs és a terheléshez csatlakoztatott keresztváltó táplál.

Rizs.3. Anti-párhuzamos csatlakozású átalakítók vázlata

Rizs. 4. Átalakítók keresztkötésének diagramja

A kétkomponensű reverzibilis konverterek hídszelepeinek vezérlése lehet külön vagy közös. Külön vezérlésben a vezérlő impulzusok csak annak a hídnak a szelepeihez jutnak, amely éppen működik, és biztosítja a kívánt áramirányt a terhelő körben. Ugyanakkor a másik híd szelepei reteszelve vannak.

Közös vezérlésnél a vezérlő impulzusok egyidejűleg kerülnek mindkét híd szelepére, függetlenül a terhelésben lévő áram irányától. Ezért ezzel a vezérléssel az egyik híd egyenirányítóban működik, a másik pedig inverteres üzemmódra van felkészítve. A közös kormányzás viszont lehet következetes és következetlen.

Koordinált vezérlésnél mindkét híd szelepére vezérlőimpulzusok jutnak, így a korrigált y feszültség átlagértékei egyenlőek voltak. Inkonzisztens szabályozás esetén szükséges, hogy az inverteres üzemmódban működő híd átlagos egyenirányított feszültsége (inverter szelepcsoport) meghaladja az egyenirányító üzemmódban működő híd (egyenirányító szelepcsoport) feszültségét.

A közös vezérlésű reverzibilis áramkörök működését a csoportszelepek és a transzformátor tekercselései által alkotott zárt hurokban kiegyenlítő áram jelenléte jellemzi, ami a csoportfeszültségek pillanatnyi értékeinek egyenlőtlensége miatt jelenik meg. az idő. Ez utóbbi korlátozására L1-L4 kiegyenlítő fojtótekercset vezetnek be az áramkörökbe (lásd 3. ábra).

A közös koordinált vezérlés előnyei az egyszerűség, az egyik üzemmódból a másikba való váltásra való készség, az egyértelmű statikus jellemzők, a szakaszos áram üzemmód hiánya még kis terhelésnél is. Ezzel a szabályozással azonban nagy kiegyenlítő áramok áramlanak az áramkörben.

A páratlan vezérlésű láncok kisebb fojtómérettel rendelkeznek, mint a párosított vezérléssel. Azonban ilyen szabályozás mellett a megengedett szabályozási szögek tartománya csökken, ami a transzformátor alulkihasználásához és a teljesítménytényező csökkenéséhez vezet.

A fenti hátrányok megfosztják a külön vezérlésű átalakító áramkört. Ez a szabályozási módszer teljesen kiküszöböli a kiegyenlítő áramokat, mivel ebben az esetben a vezérlő impulzusok ellátása csak a szelepek munkacsoportja számára történik. Ezért nincs szükség a fojtók és általában a transzformátor teljesítményének kiegyenlítésére, mivel az egyenirányító csoport a beállítási szög nulla értékével nyitható.