Выбор схемы преобразователя

Схема преобразователя (точнее – схема ‑ выпрямителя) должна требовать наименьшее число вентилей (тиристоров) и в то же время уровень пульсаций выпрямленного тока не должен превышать допустимых пределов. Мостовые схемы выпрямления требуют вдвое большее число вентилей, чем схемы с нулевым проводом. Но при мостовой схеме выпрямления существенно ниже уровень пульсаций. Кроме того, при мостовой схеме к вентилям прикладывается более низкое обратное напряжение и лучше используется согласующий трансформатор.

В отечественной практике находят применение следующие схемы (в порядке возрастания сложности).

1. Однофазная с неуправляемым мостом и регулировочным тиристором (рис.2, а);

2. Однофазная с полууправляемым мостом (рис.2, б);

3. Трёхфазная с нулевым проводом (рис.2, в);

4. Трёхфазная мостовая (рис.2, г).

Наименьшие пульсации тока получаются при схеме на рис.2, г, при схеме на рис.2, в, уровень пульсаций выше, а самый высокий уровень пульсаций – при схеме на рис.2, а и рис.2, б.

Трансформатор в схеме рис.2, в необходим для получения нулевой точки источника питания с изолированной нейтралью. В остальных схемах при мощности преобразователя менее 6 кВА применение согласующего трансформатора не обязательно.

Количественно все эти схемы характеризуются рядом коэффициентов. Это коэффициент пульсаций К_П, характеризующий наибольший уровень пульсаций (при α =90˚), коэффициент К_Н, определяющий наибольшую величину напряжения, прикладываемого к тиристору, коэффициент загрузки тиристоров по току К_Т, коэффициент использования трансформатора К_М коэффициент схемы К_С.

Величины этих коэффициентов для приведённых схем предоставлены в табл.1. Здесь Е_do – наибольшая величина выпрямленной ЭДС, U_{в макс} – наибольшее напряжение, прикладываемое к вентилю, U_n – переменная составляющая выпрямленного напряжения, I_d – выпрямленный ток (ток нагрузки), U₂ и I₂ – напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора (линейные значения), S_ТР – мощность трансформатора.

Серийные преобразователи небольшой мощности [1] при диапазоне регулирования скорости до 100 имеют однофазные схемы. При этом, если мощность привода Р <0,2 кВт, то используется наиболее простая схема на рис.2, а (приводы ЭТО1). При большей мощности используется схема на рис.2, б (приводы ЭТО 2 и преобразователи ПТО). Если диапазон регулиро-

Таблица 1

Схема преобразователя	m
Однофазная мостовая		0,94	1,57	1,0	1,92	1,11
Трёхфазная с нулевым проводом		0,52	2,09	0,58	1,35	1,48
Трёхфазная мостовая		0,25	1,05	0,82	1,05	0,74

вания шире, то требования к уровню пульсаций выше и используются трёхфазные схемы (приводы и ПТЭР).

3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Подробная методика расчёта основных параметров силового трансформатора изложена в [5]. Ниже представлены основные положения этой методики.

Требуемое напряжение вторичной обмотки

, В,

здесь К_с – коэффициент схемы из табл. 1;

К_з =1,1 – коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение напряжения в сети;

К_R =1,05 – коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в вентилях и коммутацию тока в вентилях.

По каталогу выбирается ближайшее большее напряжение вторичной обмотки U₂.

Требуемая мощность трансформатора

, ВА,

здесь К_i = 1,05+1,1 – коэффициент запаса, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной,

К_М – коэффициент схемы из табл. 1.

- максимальная ЭДС преобразователя.

Среднее значение выпрямленного тока I_d следует принимать равным номинальному току двигателя. По рассчитанной S_ТР по каталогам выбирается трансформатор. Для тиристорных приводов выпускаются специальные трансформаторы типа ТТ, имеющие повышенную величину напряжения короткого замыкания U_К% и дополнительную обмотку для питания цепей управления. Технические характеристики этих трансформаторов представлены в приложении.

Допускается использовать трансформаторы других типов. После выбора необходимо определить его параметры.