Тиристорные преобразователи включаются в роторную цепь для реализа­ции двух основных способов управления асинхронными электродвигателями: управления добавочной ЭДС и управления добавочным сопротивлением с по­мощью широтно-импульсного модулятора.

Силовая часть систем асинхронных электроприводов, управляемых добавоч­ной ЭДС в цепи ротора, может быть различной в зависимости от типов применяе­мых ТП частоты, способов управления и включения их в роторную цепь. Эти электроприводы получили название асинхронно-вентильных каскадов (АВК) [3IJ.

Для управления электродвигателями могут использоваться ТП частоты со эвеном постоянного тока и с непосредственной связью. При реализации двухзон­ного регулирования скорости ТП частоты с непосредственной связью обладают некоторыми преимуществами по установленной мощности оборудования и про­стоте реализации. Схема включения в цепь ротора асинхронного двигателя ТП частоты с непосредственной связью, выполненного на основе трехфазной схемы с нулевой точкой, показана на рис. 3-11,0, Поясним особенности работы ТП частоты в схеме АВК.

Когда угловая скорость ротора меньше скорости, соответствующей естест­венной характеристике каскада, группы тиристоров отпираются в такой последо­вательности и с такой частотой, что обеспечивается встречное включение доба - Е0ЧІІ0ІІ ЭДС и ЭДС ротора. Причем относительно питающей сети группы тири­сторов работают в инверторном режиме, инвертиря ток ротора частоты скольже­ния в переменный ток частоты сети: тиристоры групп /, II, III открываются при отрицательных напряжениях сети на анодах, а групп IV, V, V! — при положи­тельных напряжениях сети на катодах. При угловой скорости ротора выше ско-
пости, соответствующей естественной характеристике каскада, но ниже синхрон­ной добавочная ЭДС должна совпадать по направлению с ЭДС ротора, поэтому тиристоры групп /, II, /// открываются прн положительных напряжениях сети на анодах, а групп /V V, IV — при отрицательных напряжениях на катодах. При синхронной скорости роюра три группы тиристоров, принадлежащие раз­личным фазам ротора, включаются на работу в выпрямительном режвме н об­мотки ротора питаются постоянным током. Механические характеристики такого привода имеют вид, примерно соответствующий механическим характеристикам привода при частотном управлении двигателей по цепи статора. С точкн зрения технической реализации плавное регулирование скорости в районе синхронной скорости оказывается не простым. Наблюдается некоторая ступенчатость регу­лирования.

Рис. 3-11

Если регулирование скорости электродвигателя ограничено диапазоном вниз от основной скорости и не ставятся задачи регулирования реактивной МОЩ­НОСТИ, то более простой схемой АВК и близкой по своим свойствам к нереверсив­ному приводу постоянного тока является схема, показанная на рис. 3-11, б. В этой схе'іе ток ротора выпрямляется с помощью трехфазного мостового выпрямителя №) и в цепь выпрямленного тока вводится добавочная ЭДС. В качестве ксточ ника встречно-включенной добавочной ЭДС используется зависимый инвертор (И). согласования напряжения сети и инвертора используется трансформа - {Тр). Такая схема АВК обладает хорошей регулировочной способностью и получила наибольшее распространение ка практике.

Уравнение динамики и структурная схема, характеризующие асинхронный двигатель при управлении добавочной ЭДС в цепи ротора, были получены в § 3-і для изучения общего принципа управления двигателем без учета конкретной схемы реализации системы электропривода. Однако прн рассмотрении электро­магнитных процессов В СИЛОВОЙ часта системы электропривода следует учитывать ряд особен­ностей в совместной работе асинхронного двигателя и тири­сторного преобразователя.

Как и при рассмотрении систем тиристорных электропри­водов постоянного тока, можно допустить непрерывную аппро­ксимацию напряжения зависи­мого инвертора. Параметры це­пи «асинхронный двигатель — выпрямитель — зависимый ин­вертор» удобно привести к цепи выпрямленного тока. Эквивален­тная схема электромагнитной цепи для этого случая показана на рис, 3-12, а. ЭДС ротора при­водится к цепи постоянного то> ка через коэффициент kZK схемы выпрямления:

Приведенная индуктивность двигателя при мостовой схеме выпрямителя равна

Z-д — 2#д/(дін>

где ха — приведенное к непо­движному ротору индуктивное сопротивление фазы двигателя, дгд = (L.o Н - £20) cdjb; ы, я — номинальная угловая частота напряжения сети.

Приведенное сопротивление двигателя /?д для трехфазного мостового выпря­мителя в роторной цепи представляет собой сумму сопротивлений:

Здс-s Кя ~ -^— + 2

где 3*д5/я — эквивалентное сопротивление, обусловленное явлением коммутация

диодов выпрямителя; R2 — сопротивление фазы ротора; R[s — сопротивление статора, приведенное к цепи ротора,

Сопротивление Яд зависит от скольжения двигателя и, следовательно, яв­ляется переменной величиной. Имеется некоторая зависимость /?д и от тока вы­прямителя, однако при исследовании динамики этой зависимостью можно пре­небречь.

Сопротивление инвертора с учетом сглаживающего дросселя в цепи постоян­ного тока определяется по формуле

R»=-^L-+2(R, + fi, p),

где лгт — индуктивное сопротивление фазы трансформатора; — активное со­противление флзы трансформатора; — активное сопротивление дросселя.

Сопротивление Ru является величиной постоянной. Суммарное эквивалент­ное сопротивление роторной цепи, приведенное н цепи постоянного тока, равно

Rp. ц ~ Rg, Rh

и вследствие переменности /?д является величиной переменной.

Суммарная эквивалентная индуктивность роторной цепн может быть принята постоянной величиной, рассчитываемой по формуле

2х, 2хр

V ц = ^Д +^др + + ідр +

где і-шо — индуктивность дросселя.

Прн рассмотрении зависимости электромагнитного момента двигателя от

тока в выпрямленной цепи различают несколько рабочих областей, связанных с коммутационными процессами в 777 [31]. Для первой рабочей области

M=kcspn (е і —25^9* ^

а>1„ у 2н в 2 ® Д)'

для второй рабочей области

М — Уз.. 1В - і /'и ОІЯ у:і.

2(Й1Н У

Структурная схема системы электропривода АВК с учетом нелинейных свя­зей координат системы показана на рис. 3-12, б [39]. На схеме обозначено: а — — 2/?а "г - Яи, ^ ~ ЗХд/л + 2/?{.

Ограничивая рассмотрение динамики областью токов выпрямителя от О до t'g. uj можно приближенно считать

ы / _ -

Ш1Н

где ся = —^?~^2п— постоянная двигателя в схеме АВК.

Кроме того, выполнив линеаризацию системы в рабочей точке, определяемой начальными значениями координат и параметров, получим линеаризованную структурную схему системы в приращениях координат, показанную на рис. 3-12, в. На схеме приняты обозначения: /?р, ц.Нач — эквивалентное сопротивление в ра­бочей точке; 7р. ц. нпч = ^эл/#р. ц.нач — электромагнитная постоянная времени роторной цепи в рабочей точке.