Ниже приведены некоторые характеристики преобразователя частоты, полученные на экспериментальной установке44. Преобразователь был выполнен по схеме, приведенной на рис. 1-8,6, с трансформатором с двумя вторичными обмотками. Питание преобразователя производилось от источника частотой 400 гц. В качестве напрузки был использован асинхронный двигатель мощностью 100 кет. Система управления преобразователя обеспечивала плав'ное регулирование частоты на выходе в диапазоне от нуля до 50 гц.
На рис. 4-2 приведены нагрузочные характеристики установки: зависимость первичного тока /i, вторичного напряжения U2, коэффициента мощности, п от р еб л я ем ой п р е о бр а з ов ател ем из питающей сети % при частоте напряжения на нагрузке 50 гц. Как видно из кривых, преобразователь обладает довольно жесткой внешней характеристикой (при изменении нагрузки от холостого хода двигателя до номинальной падение напряжения не превышает 10%), что достигается, в частности, благодаря применению ограничивающих реакторов с достаточно хорошей магнитной связью обмоток.
На рис. 4-3,а и б приведены осциллограммы трехфазного напряжения на выходе преобразователя, напряжения питания, и тока, потребляемого преобразователем из питающей сети.
При частотном регулировании двигателя момент нагрузки на валу изменялся пропорционально скорости. Регулирование напряжения и частоты преобразователя производилось таким образом, чтобы при всех частотах магнитный поток двигателя был близок к номинальному.
На рис. 4-4 приведены характеристики преобразователя при частотном регулировании двигателя: мощность на валу двигателя Яд в, 'напряжение на двигателе CJ2, ток двигателя / 2, коэффициент мощности двигателя cos ф2, ток, потребляемый преобразователем Л, и коэффициент мощности установки %.
На рис. 4-5 приведены осциллограммы напряжения и тока на выходе преобразователя при различных частотах.
На рис. 4-6 приведена осциллограмма, иллюстрирующая динамические процессы 'в системе преобразователь частоты — асинхронный двигатель.
Применение тиристоров, обладающих относительно низкой перегрузочной способностью, в качестве основных элементов силовой схемы преобразователя предъявляет высокие требования в отношении быстродействия и надежности системы защиты. Если электромагнитные элементы схемы преобразователя
(трансформаторы, реакторы) могут обеспечить динамическую и термическую устойчивость при протекании токов короткого замыкания в течение единиц секунд, то устойчивость тиристоров к токам короткого замыкания характеризуется временем порядка единиц миллисекунд.
Обычно применяют несколько видов защиты тиристоров. Для защиты от
Перенапряжений, обусловленных коммутационными процессами в силовой схеме обычно применяют защитные /?С-цепочки, устанавливаемые параллельно вентилям или на входе силовой схе-
Мы преобразователя. В последнее время для этой цели начали применять вентили с лавинной характеристикой. Для ограничении скорости нарастания анодного тока (особенно при повышенной ча
Стоте питающем сети) в анодные цепи вентилеи или в линейные провода - на питающей стороне схемы уста-навливают насыщающиеся реакторы [JI. 39].
Токовая защита п-реобразователя от внутренних или внешних коротких замыканий может производиться различными способами.
Возможно применение быстродействующих выключателей на стороне питающей сети. Сигнал на отключение автомата подается от быстродействующего датчика тока первичной (или вторичной) цепи преобразователя. Время полного отключения установки при такой системе защиты получается обычно не менее 20—30 мсек.
Другим возможным вариантом обеспечения защиты преобразователя является применение коротксзамыкателя в сочетании с автоматическим выключателем. Время действия защиты при такой схеме может быть уменьшено до 3—4 мсек. Структурная схема защиты показана на рис. 4-7.
Наиболее эффективной является система защиты, при которой по сигналу, получаемому от датчика тока, производится снятие управляющих импульсов с силовых тиристоров. Эта система позволяет обеспечить быстродействие порядка одного периода частоты питающей сети. В качестве второй (резервной) ступени защиты может предусматриваться отключение
Силового автомата на стороне питающей сети. В случае применения полупроводниковых систем управления может производиться отключение источника питания системы управления. При электромагнитной системе управления- достаточно эффективным оказывается закорачивание выходных цепей фазорегуляторов. Схема для одного фазорегулятора показана на рис. 4-8.
На рис. 4-9 приведена осциллограмма работы защиты преобразователя частоты с электромагнитной системой управления при трехфазном коротком замыкании на выходе преобразователя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каганов И. Л., Электронные и ионные преобразователи, ч. III, Госэнергоиздат, 1956.
2. Шиллинг В., Схемы выпрямителей, инверторов и преобразователей частоты, Госэнергоиздат, 1950.
3. Schiele О., Die Einphasenspannung des Steuerumrichters, Archiv fur Elektrotechnik, 1938, Bd 32, H. 2.
4. Э т т и н г e p E. Л., Ионный электропривод с бесколлектор-ными двигателями, «Электричество», 1963, № 2.
Б. Бернштейн И. Я-, Поливановская К. В., Ионные преобразователи пониженной частоты, Вестник электропромышленности, 1962, № 10.
6. Бернштейн И. Я-, Поливановская К. В., Вентильные преобразователи низкой частоты, Труды ВНИИЭМ, т. 17, 1963.
7. 3 а в а л и ш и н Д. А., Э т т и н г е р Е. Л., Перспективы развития вентильного электропривода переменного тока, «Электротехника», 1964, № 2.
8. 3 а в а л и ш и н Д. А., Ионный преобразователь частоты для регулирования скорости асинхронных двигателей, «Электричество», 1939, № 4.
9. Данюшевская Е. Ю., Бернштейн И. Я., Рас-кин Л. Я-, Преобразователи на тиристорах в системах регулируемого электропривода постоянного и переменного тока, Автоматизированный электропривод производственных механизмов. Труды IV Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу, т. III, изд-во «Энергия», 1966.
10. N i m s J. W., Static Adjustable — Frequency Drives, IEEE Transactions on Applications and Industry, 1963, № 66.
11. Van Eck R. A., Frequency-Changer systems Using the cyclo-converter principle, IEEE Transactions on Applications and Industry, 1963, №' 66.
12. Heck R., M e yer М., Die asynchrone Umrichtermaschine — ein kontaktloser, drehzahliegelbarer Urnkehrantrieb, Siemens-Zeitschrift, 1963, Bd 37, H. 4.
13. Fisher H., Drehzahleveranderbare elektrische Antriebe in der chemischen Industrie, Siemens-Zeitschrift, 1964, Bd 38, H. 6.
14. Plette D. L., Carlson H. G., Performance of a variable speed constant frequency electrical system, IEEE Transactions on Aerospace, 1964, v. 2, Mb 2.
15. Bowler P., The speed control of induction motors using static frequency converters, AEI Engineering, 1966, v. 5, № 6.
Il6. A n n i e s B., Steuerumrichter fur Kafiglaufermotoren, AEG-Mit-teilungen, /1964, Bd 54, H. 1/2.
17. Z у g m u n t J., Statyczny przeniiennik cz^stotliwosci do zasila-nia silnika - asynchronicznego napi^ciem о zmnijszonej i regulowanej cz§stotliwosci, Przeglad Elecktrotechniczny, (1965, № 8.
118. Guyeska J. C., Jordan H. E., Static A-С variable frequency drive, Proceedings of the National Electronics Conference, 1964, v. 20.
19. I s s e n d о r f f J., Der gesteuerte Umrichter, Wissenschaftliche Veroffentlichungen aus den Siemenswerken, 11935, Bd (14, H. 3.
20. Б e p н ш т e й н И. Я., Преобразователь частоты без звена постоянного тока, «Электротехника», 1965, № 6.
21. Бернштейн И. Я., Коэффициент мощности преобразователя частоты без звена постоянного тока, «Электротехника», 1966, №5.
22. Э т т и н г е р Е. Л., Б е р н ш т е й н И. Я., Уравнительные токи в вентильных 'преобразователях, «Электротехника», 1967, № 3.
23. Р о в и н с к и й П. А., Вентильные преобразователи частоты без звена постоянного тока, сб. «Автоматизированный электропривод», изд-во «Наука», 1964.
24. Р о в и не к и й П. А., Т и к а н В. А., Вентильные преобразователи частоты без звена постоянного така, изд-во «Наука», 1965.
25. Н о п и р а к о в с к и й И., Исследование преобразователей частоты с переменным углом управления, канд. диссертация, МЭИ, 1965.
26. J u n g m i с h 1 Н., Schiele О., Spannungsoberwellen beim Steuerumrichter und ihre Glattung, Wissenschaftliche Veroffentlichun-gen aus den Siemens-Werken, (1937, Bd 16, H. 1.
27. Amato C. J., Analog computer simulation of an SCR applied to a cycloconverter, National Electronics Conference, Chicago, 1965.
28. И н ь к о в Ю. М., Вотчицев Г. М., Виноградова Т. Н., Брунштейн Д. П., Слеп о в Ю. С., Тиристорный преобразователь частоты с естественной коммутацией тока для пониженной частоты, сб. «Силовые полупроводниковые приборы и установки», ВНИИЭМ, 1966.
29. Зиновьев Г. С., Выходное напряжение вентильных преобразователей частоты с непосредственной связью (постоянный угол регулирования), Известия СО АН СССР, 1965, № Л0, вып. 3.
30. 3 и н о в ь е в Г. С., Основные соотношения для вентильных преобразователей частоты по огибающей с непосредственной связью (постоянный угол регулирования), Известия СО АН СССР, 1966, № 2, вып. 1.
31. Шипилло В. П., Сирица В. В., Булатов О. Г., Электромагнитные процессы в быстродействующем реверсивном ионном преобразователе, Госэнергоиздат, 1963.
32. Heumann К-, Jordan К—G., Einfluss von Spannungs und Stromoberschwingungen auf den Betrieb von Asynchronmaschinen, AEG-Mitteilungen, 1964, Bd 54, H. 1/2.
33. Jain G. C., The effect of voltage waveshape on the performance of a 3-phase induction motor, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1964, № 6.
34. Зиновьев Г. С., Основные соотношения для преобразователей частоты с непосредственной связью, ч. 2. Переменный угол регулирования, Известия СО АН СССР, '1966, № 6, вып. 2.
35. Эттингер Е. Л., Бернштейн И. Я-, Аникина К. В., Трехфазный вентильный преобразователь частоты, Авторское свидетельство № 169663, Бюллетень изобретений, 1965, № 7.
38. Wesselack P., fhyristorstromrichier mit naturiicher Rotti* mutierung, Siemens-Zeitschrift, 1965, Bd 39, H. 3.
37. Кремниевые управляемые вентили-тиристоры, Технический справочник, перевод с англ. под ред. В. А. Лабунцова и А. Ф. Свиридова, изд-во «Энергия», 1964.
38. Ситник Н. X., Параметры и характеристики силовых кремниевых вентилей. Доклад на научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития производства и внедрения силовых полупроводниковых вентилей и преобразовательных устройств на их основе», изд. ВНИИЭМ, 1966.
39. Лабунцов В. А., Ривкин Г. А., Шевченко Г. И., Автономные тиристорные инверторы, изд-во «Энергия», 1967.
40. М а е в с к и й О. А,, Коэффициент мощности и составляющие полной мощности вентильных преобразователей частоты, Изв. вузов, Электромеханика, 1965, № 12.
41. М а е в с к и й О. А., Определение энергетических соотношений и составляющих полной мощности в вентильных преобразовательных установках, «Электричество», 1965, № 3.
42. Этт и н г е р Е. Л., Иванова М. И., Уравнительные токи в реверсивных ионных преобразователях, «Вестник электропромышленности», 1961, № 1.
43. Д^абунцов В. А., Тиристорные преобразователи частоты для регулируемого привода переменного тока, сб. 2 «Тиристорные электроприводы в машиностроении», МДНТП, 1965.
44. Г у т к и н Б. М., Донный привод постоянного тока, изд-во «Энергия», 1965.
45. Ш и п и л л о В. П., Булатов О. Г., Расчет полупроводниковых систем управления вентильными преобразователями, изд-во «Энергия», 1966.
46. Л а б у н ц о в В. А., Н о п и р а к о в с к и й И., Магнитно-полупроводниковая система управления вентильными преобразователями повышенной точности, «Электричество», 1965, № 2.
47. Эттингер Е. Л., Бернштейн И. Я-, Бесконтактное переключающее устройство. Авторское свидетельство № 176627, Бюллетень изобретений, 1965, N° 23.
48. Э т т и н г е р Е. Л., Перспективы развития ионного электропривода большой мощности, «Вестник электропромышленности», 1962, № 10.
49. Католиков В. Е., Д а ц к о в с к и й Л. X., Автоматизированный асинхронный привод шахтной подъемной машины с ионным преобразователем частоты, Автоматизированный электропривод производственных механизмов, Труды IV Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу, т. II, изд-во «Энергия», 1966.
50. К о ч е т к о в В. Д., Статические преобразователи частоты для питания двигателей электробуров, Автоматизированный электропривод производственных механизмов, Труды IV Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу, т. II, изд-во «Энергия», (1966.
51. Chi rg win К. М., Stratton L. J., Toth J. R., Precise frequency power generation from an unregulated shaft, Applications and Industry, 1961, № 52.
52. Griffith D. C., Ulmer R. М., A semiconductor variable-speed A-С motor drive, Electrical Engineering, 1901, № 5.
53. Долаберидзе Г. П., Преобразование постоянного toRa в переменный регулируемой частоты для электрической тяги, «Электротехника», 1965, № 4.
54. Абрамович М. И., Тиристорные регулируемые преобразователи со звеном однофазного тока, сб. «Силовые полупроводниковые приборы и установки», изд. ВНИИЭМ, 1966.
55. Б у л г а к о в А. А., Частотное управление асинхронными электродвигателями, Изд-во АН СССР, 1955.
56. Сандлер А. С., Сарбатов Р. С., Частотное управление асинхронными двигателями, изд-во «Энергия», 1966.
57. Костенко М. П., Работа многофазного асинхронного двигателя при переменном числе периодов, «Электричество», 1925, N° 2.
58. Касьянов В. Т., Асинхронная машина при переменной частоте, «Электричество», 1949, № 2.
59. S 1 a b i a k W., Lawson L. J., Preicise control of a three-phase squirrel-cage induction motor using a practical cycloconverter, IEEE Transactions on Industry and General Application, 4966, № 4.
