11) Зона прерывистого тока и способы ее уменьшения в преобразователях.

При рассмотрении механических характеристик пред. полагалось, что преобразователь всегда работает в режиме непрерывного выпрямленного тока (тока якорной цепи)--см. диаграмму тока на рис. 4.5,а. Фактически же при малых моментах нагрузки на валу двигателя в кривой выпрямленного тока i появляются разрывы и ток становится прерывистым (рис. 4.5,в). Рисунок 4.5,6 относится к граничному случаю.

Рис. 4.5.

Выясним, какова природа прерывистого тока и как он влияет на форму механических характеристик двигателя.

Цепь выпрямленного тока содержит активные сопротивления Ra (якорной цепи двигателя н сглаживающего дросселя) и RTp (трансформатора), а также соответствующие индуктивности Ья и LTP. Пренебрежем для. простоты значениями #тр н LTP. Тогда кривая мгновенных значений выпрямленного напряжения и& на выходе преобразователя будет определяться отрезками синусоид фазовых э. д. с. трансформатора (рис. 4.5,а-в), т. е. Ud=ed.

При указанных допущениях на участке работы одного вентиля преобразователя для цепи выпрямленного тока справедливо следующее уравнение электрического равновесия:

+(4-5)

где £" -э- Д- с- якоря, которую за время работы одного вевтиля можно считать постоянной; di/dt - скорость изменения мгновенного значения выпрямленного тока;

/ -э. д. с. самоиндукции, наводимая в обмотках U}1 dt

якоря двигателя и сглаживающего дросселя.

В соответствии с уравнением (4.5) на рис. 4.5, а-в построены диаграммы изменения во времени тока и напряжений силовой цепи преобразователь - двигатель.

В режиме непрерывного тока (рис. 4.5, а) после открывания очередного вентиля ои воспринимает весь ток нагрузки Ыач, поскольку еа>Е. Далее ток i возрастает до тех пор, пока е& станет больше суммы E~{-iRK. При этом di/dt>0, а э. д. с. самоиндукции направлена навстречу току и определяется согласно уравнению (4.5) как

По мере уменьшения разницы между ел и Е скорость возрастания тока dijdt и э. д. с. самоиндукции уменьшаются и становятся равными нулю в точке а, в которой ed = E-T-iRJl. Начиная с этой точки ed<.E~\-iRa, а затем ned<.E. Следовательно, после точки атокгбудет уменьшаться и dijdt<0, но при этом э. д. с. самоиндукции изменит свой знак и, складываясь с ed, обеспечит протекание тока в прежнем направлении,поскольку -f-Ln~p>

>£* При больших значениях момента нагрузки на валу двигателя, т. е. при больших средних значениях / выпрямленного тока, электромагнитной энергии, запасенной в индуктивности Ьл при d£/dr;>0, оказывается достаточно для того, чтобы при отдаче этой энергии иа участке diJdt<C0 сохранить к концу интервала проводимости вентиля (2я/т) значение тока (=г"Нач. Затем вступит в работу следующий вентиль и т. д.

С уменьшением нагрузки двигателя угловая скорость его и э. д. с. Е возрастают, а средний ток I и значение ("нач уменьшаются. Наконец, при токе /=/гр наступает такой режим, когда длительность протекания тока через вентиль по-прежнему остается равной 2я/т; но в начале

и в конце интервала проводимости i"=0. Такой режнц называется граничным (рис. 4.5,6).

В режиме непрерывного тока среднее значение вы-прямленной э. д. с. Еп определяется при a -const, как было показано в гл. 2, выражением

£D = Ed = £d0cosa.(4.6)

Дальнейшее уменьшение нагрузки на валу двигателя приводит к тому, что скорость и э.д. с. Н двигателя при том же значении а еще более возрастают, а ток 7 становится меньше 7гр. В этом случае электромагнитной энергии, запасаемой в индуктивности £д при di/dt>0, будет недостаточно для поддержания тока в течение всего интервала 2n/m, и ток i принимает нулевое значение раньше, чем откроется очередной вентиль (рис. 4.5, в). Ток становится прерывистым, В этом режиме в течение промежутка 2я/т-X ток равен нулю. При этом напряжение иа выходе преобразователя равно э. д. с. двигателя Е, а вращение двигателя поддерживается за счет энергии, запасенной в движущихся массах привода.

Влияние режима прерывистого тока сводится к увеличению среднего значения выпрямленного напряжения иа нагрузке по сравнению с режимом непрерывистого тока, При уменьшении тока нагрузки э. д. с. двигателя стремится к максимальному значению выпрямленной э. д. с. edmas, которая зависит от угла регулирования а. Похожий эффект повышения выпрямленного напряжения при малых нагрузках возникает при включении конденсаторного фильтра иа выход выпрямителя. В режиме прерывистого тока двигатель ведет себя как конденсатор, запасая энергию на участках, где протекает ток, и расходуя ее. когда ток равен нулю. Механические характеристики двигателя, работающего в режиме прерывистого тока, показаны на рис. 4.4 штриховыми линиями.

Зона, соответствующая прерывистым токам, ограничена пунктирной линией.