[1]Данное изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания обмоток возбуждения синхронных электродвигателей.
[2]Известны выпрямители для питания обмоток возбуждения синхронных электродвигателей, содержащие защитно-коммутационную аппаратуру в питающей цепи переменного тока, трансформатор, трехфазный тиристорный выпрямительный мост, шунтирующий резистор с ключом.
[3]Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются выпрямители серии В-ТПЕ8-320 ТУ16-2015 ЕИАЛ.435310.018 ТУ [1], выполненные по функциональной схеме, приведенной на рис. 1. Выпрямители данной серии содержат защитно-коммутационную аппаратуру (автоматический выключатель) F и трансформаторы тока ТА1, ТА2, ТА3 в питающей цепи переменного тока, силовой трансформатор Т, трехфазный тиристорный выпрямительный мост 1, шунтирующий резистор 2, тиристорный ключ 3, блок САУ 4.
[4]Недостатками данных выпрямителей являются:
[5]- для обеспечения форсировочного режима возбуждения электродвигателя применяется трансформатор с повышенным вторичным напряжением (до 2-х кратного превышения напряжения, необходимого для работы электродвигателя в нормальном режиме), вследствие чего тиристоры выпрямителя при нормальном режиме работают с большим углом управления - в сеть вносятся значительные нелинейные искажения формы напряжения и из сети потребляется значительная реактивная мощность, для компенсации которой используется дополнительный компенсатор реактивной мощности;
[6]- низкое быстродействие, не позволяющее снижать негативное воздействие динамических нагрузок при переходных процессах на электродвигатель и механизм привода;
[7]- наличие пусковых токов на входе выпрямителя (пусковой ток трансформатора) при его включении, что негативно воздействует на питающую сеть.
[8]Для исключения перечисленных недостатков предлагается снабдить выпрямитель дополнительно устройством плавного пуска 7, состоящим из трех токоограничительных резисторов 71 и маломощного контактора 72, фильтром постоянного напряжения 5, ШИМ-регулятором 6, состоящим из IGBT-транзисторного модуля типа МТКИД 61 и тиристора 62, устройством плавного пуска 7, а вместо трехфазного тиристорного выпрямительного моста 1 использовать диодный трехфазный выпрямительный мост 8, причем:
[9]фильтр постоянного напряжения 5 подключен параллельно выходу трехфазного диодного выпрямительного моста 8, к катодной группе которого подключен вывод коллектора IGBT-модуля 61, вывод его эмиттера подключен к пусковому резистору 3 и является плюсовым выходным выводом выпрямителя, а анодный вывод диода IGBT-модуля подключен к катоду тиристора 62, анодный вывод которого подключен к анодной группе диодного моста 8, к этой же точке цепи, являющейся минусовым выходным выводом выпрямителя, подключен вывод тиристорного ключа 3, а другой его вывод подключен к выводу пускового резистора 2, второй вывод которого подключен к эмиттеру транзистора IGBT-модуля 61 и к плюсовому выходному выводу выпрямителя, а устройство плавного пуска 7 подключено параллельно контактам автоматического выключателя F.
[10]Работа предлагаемого выпрямителя.
[11]Включение выпрямителя происходит следующим образом: включается маломощный контактор 72 в устройстве плавного пуска 7 и подает напряжение от питающей сети через токоограничительные резисторы 71 и трансформаторы тока ТА1-ТА3 на первичную обмотку силового трансформатора Т. Переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора Т выпрямляется трехфазным диодным выпрямительным мостом и поступает на фильтр постоянного напряжения 5. При этом пусковой ток и ток заряда фильтра постоянного напряжения 5 ограничивается токограничительными резисторами 71 устройства плавного пуска 7 на уровне не более номинального тока выпрямителя. После заряда конденсатора фильтра постоянного тока 5 потребляемый из сети ток становится минимальным, затем включается силовой контактор F, шунтирует устройство плавного пуска 7 и напрямую подает напряжение питающей сети на трансформатор. При этом не возникает бросков потребляемого из сети тока.
[12]При пуске синхронного двигателя в асинхронном режиме включается тиристорный ключ 3 и к обмотке двигателя подключается пусковой резистор 2. В процессе разгона двигателя уменьшаются величина и частота переменного тока через пусковой резистор 2 и после снижении скольжения двигателя ниже заданного значения в момент отрицательной полуволны напряжения на выходных выводах выпрямителя снимаются импульсы управления с тиристорного ключа 3, включается тиристор 62 и начинает работать IGBT-транзисторный модуль ШИМ-регулятора. При этом напряжение на выходе выпрямителя становится положительным, тиристорный ключ 3 закрывается, ток через пусковой резистор 2 прекращается. Далее начинает протекать постоянный ток заданного значения через обмотку возбуждения электродвигателя, и он переходит в синхронный режим работы. При работе выпрямителя во всех режимах работы в питающую сеть вносятся минимальные нелинейные искажения, потребляется минимальная реактивная мощность, выпрямитель имеет высокий коэффициент мощности.
[13]Работа ШИМ-регулятора на IGBT-транзисторном модуле происходит на высокой частоте, что обеспечивает высокую динамику регулирования тока возбуждения для обеспечения требуемых параметров тока, напряжения, момента на валу и cos ϕ электродвигателя.
[14]Управление работой составных частей выпрямителя осуществляется сигналами из САУ по заданному алгоритму.
[16]1. Выпрямители В-ТПЕ8-320 ТУ 16-2015 ЕИАЛ.435310.018 ТУ
