В реверсивных электроприводах скорость вращения дви­гателя регулируется в обоих направлениях. В электроприво­дах с частыми реверсами в целях увеличения быстродействия применяется рекуперативное торможение. В этом случае ки­нетическая энергия, запасенная в движущихся частях приво­да, преобразуется в электрическую, что увеличивает КПД ус­тановки в целом.

В настоящее время для реверсивных электроприводов ши­роко применяются тиристорные преобразователи. По спосо­бу осуществления реверса они разделяются на две группы: с реверсом по цепи якоря и с реверсом по цепи обмотки воз­буждения. В каждой группе изменение направления тока якоря или тока возбуждения достигается либо релейно­контактным способом, либо с помощью двухкомплектного преобразователя.

При реверсе по якорной цепи через тиристорный преоб­разователь (управляемый ключ) управление мощностью элек­тропривода осуществляется по силовому каналу, в то время как при реверсе по возбуждению каналом управления слу­жит маломощная цепь возбуждения. Однако якорная цепь двигателя значительно менее инерционна, чем цепь возбуж­дения, в связи с чел* быстродействие систем с реверсом по якорной цепи существенно выше.

Реверс по цепи якоря. В схемах с реверсом по цепи якоря магнитный поток двигателя сохраняется постоянным. Ток якоря изменяет свой знак, при этом изменяется также знак электромагнитного момента, что в свою очередь приводит к изменению направления вращения. Реверс тока якоря осу­ществляется либо с помощью двухкомплектного тиристорно­го преобразователя, либо с помощью тиристорного преобра­зователя с контакторным реверсором.

Реверсивные приводы с реверсорами дешевле ввиду наличия в них лишь одного комплекта вентилей. Однако для применения в электроприводах с частыми реверсами наиболее приемлемы двухкомплектные преобразователи, несмотря на их большую стоимость, так как контакторные реверсоры требуют постоянного ухода и периодической замены.

Реверсивные электроприводы с двухкомплектным преоб­разователем. Двухкомплектный преобразователь обеспечива­ет работу электропривода в четырех квадрантах механиче­ских характеристик с реверсом напряжения и тока в цепи якоря и изменением направления вращения. Эта схема по­строена на бесконтактных элементах, что обусловливает ее быстродействие и надежность, В ней могут быть использова­ны преобразователи как с раздельным, так и совместным управлением комплектами.

В схеме с использованием двухкомплектного преобра­зователя и совместным управлением оба комплекта ре­гулируются одновременно. Через преобразователи постоянно протекает небольшой уравнительный ток, составляющий менее 20 % номинального тока. Поскольку один из комплек­тов работает в выпрямительном режиме, а другой — в ин­верторном, переход от двигательного режима к режиму рекуперативного торможения происходит практически мгно­венно.

Рассмотрим диаграммы реверса электропривода с двух­комплектным преобразователем, рис. 5.26.

В момент f| двигатель вращается в прямом направлении. Преобразователь 1 работает в выпрямительном режиме, че­рез него протекает ток холостого тока (при отсутствии на­грузки на валу двигателя) и уравнительный ток. Через преоб­разователь 2, работающий в инверторном режиме, протекает только уравнительный ток.

В момент?2 от системы управления поступает команда на реверс. При этом система управления в процессе изменения ( корости двигателя ограничивает ток якоря заданным значе­нием. Ток якоря начинает протекать через преобразователь 2, который отдает энергию в сеть. При этом двигатель работает в режиме рекуперативного торможения, его скорость умень­шается и достигает нуля в момент t3.

С момента преобразователь 2 работает в выпрямитель­ном режиме, а двигатель разгоняется в обратном направле­нии. Преобразователь 1 нагружен уравнительным током и работает в инверторном режиме.

б

В момент f4 скорость двигателя достигает установившегося значения, и ток якоря уменьшается до значения тока холо­стого хода.

В момент f5 к валу двигателя прикладывается нагрузка, что приводит к увеличению тока якоря.

В схеме с раздельным управлением двухкомплектным пре­образователем уравнительный реактор отсутствует. В каждый момент времени во избежание появления короткозамкнутых контуров допускается работа лишь одного из преобразовате­лей. В результате в момент переключения преобразователей образуется небольшая бестоковая пауза продолжительно­стью до 20 мс, которая начинается в момент срабатывания датчика нулевого тока.

Реверс по цепи обмотки возбуждения. Для изменения на­правления вращения двигателя в схемах с реверсом по цепи возбуждения при неизменном направлении тока в цепях яко­ря меняется полярность напряжения, приложенного к обмот­ке возбуждения. Следует отметить, что при реверсе магнит­ного потока ухудшаются условия коммутации на коллекторе двигателя. Кроме того, цепь возбуждения имеет большую инерционность. Для двигателей большой мощности постоян­ная времени цепи обмотки возбуждения может достигать 1 — 2 с. Для ускорения этого процесса применяется форсировка, сущность которой состоит в подаче на обмотку возбуждения повышенного напряжения, превышающего в 2-5 раз номи­нальное напряжение возбуждения. Ток возбуждения при этом изменяется быстрее и при достижении номинального значения форсировка напряжения снимается. Таким спосо­бом можно добиться уменьшения времени переходного про­цесса реверса тока возбуждения.

На рис. 5.27, а показана схема электропривода с реверсом по цепи обмотки возбуждения, при раздельном управлении двухкомплектным преобразователем, а на рис. 5.27, б — гра­фики изменения во времени скорости, напряжений и токов.

В момент t двигатель вращается без нагрузки в прямом направлении. На обмотку возбуждения подано номинальное напряжение, и преобразователь 1 является источником на­пряжения, приложенного к обмотке возбуждения. Для того, чтобы обеспечить трехкратный коэффициент форсирования переходного процесса, номинальному напряжению возбуж­дения Un ном должен соответствовать угол управления 70°. В тгом случае UB ном = Ud0 cos 70° = 0,34 Ud0, где Ud0 — макси­мальное значение выходного напряжения преобразователя (при угле управления, равном нулю).

В момент f2 начинается реверс. Для этого сначала должно быть снято до нуля выходное напряжение и преобразова­теля в якорной цепи путем управления по силовому каналу. При и < е„ ток в якорной цепи отсутствует, затем угол управления преобразователя 1 изменяется с 70° до 170°, пе­реводя его в инверторный режим с выходным напряжением UB = Ud0 cosl70° = —0,98Ud0. Это напряжение примерно в 3 раза превышает номинальное напряжение возбуждения, что обеспечивает форсирование переходного процесса. Вместе с уменьшением тока возбуждения падает ЭДС двига­теля е„.

В момент tt ток возбуждения!„ и ЭДС якоря ея равны ну­лю. В этот момент управляющие импульсы перестают посту­пать на преобразователь 1, и до момента f4 включения пре­образователя 2 обеспечивается пауза, составляющая 10 — 20 мс, соответствующая преобразователям с раздельным управлением.

С момента f4 преобразователь 2 обеспечивает форсиро­ванный рост тока возбуждения. Угол управления равен примерно 10°, что соответствует напряжению возбуждения [/„ = — [/ri0cosl0° = —0,98 UdQ. С момента f4 двигатель тормо­зится с рекуперацией энергии в сеть при постоянном токе якоря.

В момент f5 ток возбуждения достигает отрицательного номинального значения, при этом угол управления преобра­зователя 2 изменяется до 70°, обеспечивая номинальные зна­чения напряжения и тока возбуждения.

В момент f6 скорость двигателя и ЭДС равны нулю. С это­го момента двигатель начинает разгон в обратном направле­нии с номинальным током возбуждения.

В момент tj скорость двигателя достигает установившегося значения, а ток якоря при отсутствии нагрузки уменьшается до значения тока холостого хода.

В момент f8 к валу электродвигателя прикладывается нагрузка, что приводит к увеличению тока якорной цепи.

Схема реверсивного электропривода с двумя комплектами преобразователей, как правило, применяются в мощных электроприводах с регулированием скорости в обоих направ­лениях.

По существу двухкомплектный преобразователь, являясь статическим устройством, обладает всеми техническими воз­можностями генератора постоянного тока и значительно пре­восходит его по быстродействию.