Wady przekształtników tyrystorowych

Głównym typem przetwornic silników prądu stałego jest obecnie tyrystor półprzewodnikowy.

Wady tyrystorów obejmują:

1. Jednostronne przewodzenie, w wyniku którego konieczne jest podwojenie liczby urządzeń.

2. Mały prąd przeciążeniowy oraz ograniczenie tempa narastania prądu.

3. Wrażliwość na przepięcia.

Średnia wartość napięcia wyprostowanego przy braku regulacji jest określana głównie przez obwód przełączający przetwornicy tyrystorowej. Obwody konwersji są podzielone na dwie klasy: zacisk zerowy i mostek. W instalacjach średniej i dużej mocy stosuje się głównie układy przekształtników mostkowych, co wynika głównie z dwóch powodów:

• niższe napięcie każdego z tyrystorów,

• brak stałego składnika prądu przepływającego przez uzwojenia transformatora.

Obwody przetwornic mogą różnić się także liczbą faz: od jednej w instalacjach małej mocy do 12-24 w przetwornicach dużej mocy.

Wszystkie warianty przekształtników tyrystorowych, oprócz pozytywnych właściwości, takich jak mała bezwładność, brak elementów wirujących, mniejsze (w porównaniu z przekształtnikami elektromechanicznymi) rozmiary, mają szereg wad:

1. Twarde podłączenie do sieci: wszelkie wahania napięcia w sieci przenoszone są bezpośrednio do układu napędowego, a skoki obciążenia na osiach silnika są natychmiast przenoszone do sieci i powodują skoki prądu.

2. Niski współczynnik mocy przy obniżaniu napięcia.

3. Generowanie wyższych harmonicznych, obciążenie sieci elektroenergetycznej.

W związku z jednobiegunową przewodnością tyrystorów i ogólnie przekształtnika, odwrócenie kierunku silnika w najprostszym obwodzie w obecności jednego przekształtnika może być wykonane tylko przez przełączenie twornika lub cewki wzbudzenia za pomocą odpowiednich styczników. Oczywiście w tych warunkach działanie układu maszyny elektrycznej będzie niezadowalające, ponieważ konieczne jest przełączanie albo dużych prądów, albo obwodu o wysokiej indukcyjności. Dlatego zwykle stosuje się dwa konwertery, z których każdy jest przeznaczony do pracy w jednym kierunku obrotów.

Techniczne i ekonomiczne wskaźniki napędu tyrystorowego: zakres regulacji prędkości, możliwość jednej lub drugiej metody hamowania, cofania, rodzaj właściwości mechanicznych i inne są w dużej mierze z góry określone przez schemat zasilania.

Całą różnorodność schematów obwodów głównych (zasilania) można sprowadzić do czterech głównych opcji:

1. Zasilanie twornika silnika prądu stałego z jednego sterowanego przekształtnika.Ten i kolejne schematy dla uproszczenia rysunku i wskazania podstawowych różnic podano przy założeniu zasilania z jednofazowej sieci prądu przemiennego.

Sterowany układ przetwornica-silnik z jedną przetwornicą tyrystorową w obwodzie twornika, V, N - styczniki obrotów do przodu i do tyłu

W tym przypadku regulacja prędkości jest zapewniona tylko poprzez zmianę napięcia przyłożonego do twornika silnika; odwrócenie silnika — poprzez zmianę kierunku prądu twornika za pomocą styczników. Hamowanie jest elektrodynamiczne.

Obecność styczników nawrotnych w obwodzie twornika powoduje, że instalacja jest droższa, zwłaszcza przy znacznej mocy silnika, a także sprawia, że ​​nadaje się tylko do mechanizmów, które nie wymagają częstych obrotów i zatrzymań. Obwód nie zapewnia możliwości hamowania rekuperacyjnego.

2. Zasilanie twornika silnika z dwóch przetwornic połączonych w obwód krzyżowy. W jednym kierunku obrotów pracuje jeden falownik, w drugim - drugi.Odwrotny kierunek osiąga się poprzez sterowanie tyrystorami i zapewnia przejście jednej z przetwornic w tryb falownika.

Sterowany układ falownik-silnik z dwoma falownikami połączonymi w obwód poprzeczny

Obwód nie wymaga dużych styczników rewersyjnych w obwodzie twornika, zapewnia płynne i niezawodne zatrzymanie odzyskiwania energii i jest zwykle używany do częstego cofania.

Wadą układu jest złożoność i wysoki koszt wynikający z konieczności posiadania podwójnego zestawu tyrystorów oraz podwójnej liczby uzwojeń wtórnych transformatora mocy.

3. Równolegle przeciwne połączenie konwerterów. Właściwości schematu są podobne do poprzedniego.Zaletą jest mniejsza liczba uzwojeń wtórnych transformatora zasilającego.

Sterowany układ falownik-silnik z równoległym przeciwległym podłączeniem przetwornic

Układ przetwornica-silnik ze sterowaną przetwornicą w obwodzie wzbudzenia silnika

Urządzenie pracuje ze stałym i odpowiednio wysokim współczynnikiem mocy. I odwrotnie, zmieniając kierunek prądu w obwodzie wzbudzenia, zacieśnia stany przejściowe. System nie bardzo nadaje się do mechanizmów, które wymagają dużej liczby rewersów i zatrzymań.