Процесс коммутации токов в фазах питающего трансформатора ТП при переключении вентилей. Угол коммутации.

В реальных схемах процесс коммутации имеет определенную длительность. Индуктивные сопротивления обмоток трансформатора L_s, обусловленные потоками рассеяния в магнитной системе(не равны нулю) = сумме индуктивностей рассеяния вторичной обмотки и, приведенную к ней, индуктивность первичной обмотки.

В проводящем состоянии вентиль V_S1 . В момент Q₁ поступает включающий импульс на вентиль V_S2 . Т.к. потенциал анода вентиля в этот момент положителен относительно катода, вентиль включается.

С момента Q₁ оба тиристора включены (“а” и “b”). Под воздействием ЭДС обмоток этих фаз (e_а и e_b) в короткозамкнутой цепи появляется ток КЗ i_k - коммутирующий ток. i_k = (U_2m/2Xs)*{cos a - cos (a + Q)}Xs= wL_S

где U_2m - амплитудное значение линейного напряжения между «а» и «b»

В интервале от Q₁ до Q₂ ток i_b ↑, а i_a ↓. Когда i_b = I_d , а ток i_a = 0, вентиль V_S1 выключится, и ток нагрузки будет протекать через вентиль V_S2 .

Длительность интервала коммутации характеризуется углом коммутации g: при a = 0 через g₀:

=> g = arccos {cos a + cos g₀ - 1} - a . a - угол управления.

С ↑ a (в пределах 0<a <90°), ↓ g. Физическая сущность: с ↑ a (0<a <90°), ↑ U, под действием которого ↑ i_k до I_d быстрее. При ↑ a (90°<a<180°), g ↑ .

Процесс коммутации оказывает влияние на выпрямленное напряжение U_d . Т.к.при изменении фазных токов в зоне коммутации в индуктивностях L_s появляются ЭДС самоиндукции. В выходящей из работы фазе ЭДС самоиндукции складывается с ЭДС “e_a”. Во вступающей в работу фазе ЭДС самоиндукции вычитается из “e_b”. С учетом действия ЭДС самоиндукции мгновенное значение выпрямленного напряжения на интервале коммутации тока = полусумме ЭДС коммутируемых фаз. U_d = (U_a + U_b)/2

где U_a и U_b - мгновенные значения фазных напряжений вторичной обмотки тр-а.

Т. К. в зоне коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения снижается до величины U_d , то уменьшается среднее зн-е выпрямленного напряжения на величину ΔUк, которая зависит от Id (Id↑, ΔUк↑, g↑),

от Xs (Xs↑, снижение нарастания тока медленнее, время ↑, ширина заштрихованной площадки ↑, ΔUк↑),

от m_n зависит количество площадок, приходящихся на период переменного напряжения - (2p).

ΔUк не зависит от действующего значения переменного U2 и от величины угла a.

1. при a=0,напряжения в фазах складываются

2. a=90 U-я :в фазе в «+»,а в фазе с «-»,они суммируются процесс заканчивается быстро, угол gуменьшается, ΔUк та же, что и при a=0)

3. a>90 величина ΔUk меняет знак.

43. Обращение потока мощности в тиристорном нереверсивном электроприводе (система ТП−Д). Инверторный режим работы ТП. Условия существования инверторного режима. «Опрокидывания» инвертора. Ограничение угла β.

При движении левого сосуда вверх до середины, машина “М” - в Д режиме, а преобразователь- в выпрямительном. Их ЭДС направлены встречно, но т.к. E_d > E_М , то I_d совпадает по направлению с E_d .ТП - источник, а “М”- приемник.

После перехода положения равновесия сосудов, левая ветвь окажется короче правой и машина “М”, раскручиваемая тяжелой правой ветвью, увеличит свои обороты. E_М>E_d , но I_d не изменит свое направление из-за односторонней проводимости вентилей. Поэтому поменяем полярность ЭДС ТП и М. В ТП мы измененяем угол управления a, a>90°. В машине “М”, можно 3 способами:

1. Изменить направление вращения машины на обратное (не подходит);

2. Переключить силовые провода (точки 1 и 2) на противопол. щетки якоря “М”;

3. Изменить направление тока обмотки возбуждения на противоположное, меняя полярность напряжения возбуждения U_в (подходит).

Переведем “М” в режим источника , а ТП- в приемник. На схеме: направление тока I_d не меняется, а направление ЭДС машины “М” и ТП соот-т пунктирным стрелкам. Среднее значение ЭДС E_М¢ > E_d ¢.

Условия инверторного режима:

1. В нагрузке есть источник постоянной ЭДС - E_М ;

2. I_d совпадает с ЭДС нагрузки, т.е. E_М¢ совпадает с проводящем направлением вентилей;

3. E_d¢ встречно ЭДС нагрузки и встречно проводящему направлению тиристоров;

4. E_М¢ > E_d ¢.(a > 90°, E_d < 0);

При инверторном режиме используют угол b, дополняющий угол a до 180°.a + b = 180°. Этот угол отсчитывается от точки пересечения ЭДС коммутируемых фаз в области отрицательных напряжений в сторону опережения (влево). b - угол “опережения включения. Угол b получается меньше 90.

В инверторном режиме источник постоянной ЭДС E_М¢ включен с противоположной полярностью относительно вентильной группы и отдает энергию в сеть.