Энергетические показатели привода тп-д

Тиристорные преобразователи в приводе ТП-Д получают питание либо от трансформаторов, согласующих напряжение питающей сети с номинальным напряжением двигателя постоянного тока, либо, если такое согласование не требуется, от однофазной или трехфазной сети 380/220В. В последнем случае на входе преобразователя используются реакторы (см.рис.6.10).

Мощность трансформатора при трехфазной мостовой схеме преобразователя определяется выражением

, кВА.

Здесь U_dн, I_dн – номинальные выпрямленное напряжение и ток трансформатора;

К_ν=1,05 – коэффициент, учитывающий искажение формы тока;

α_мин – минимальный угол управления тиристорами, соответствующий номинальному выпрямленному напряжению;

η_тр, η_п – кпд трансформатора и кпд преобразователя.

Кпд тиристорного электропривода определяется произведением кпд составляющих элементов, преобразующих энергию

.

Кпд трансформатора лежит в пределах 0,9-0,95, увеличиваясь с возрастанием мощности. Потери в тиристорном преобразователе невелики, т.к. они определяются, главным образом, потерями мощности в полупроводниковых приборах.

Для мостовой схемы ,

где: - падение напряжения на открытом тиристоре.

Обычно кпд преобразователя составляет около 0,98. Принимая средний кпд двигателя постоянного тока η_дв=0,88, получим, что кпд привода ТП-Д при номинальной нагрузке составляет порядка η_ТП-Д=0,78÷0,82, что является высоким показателем.

Недостатком привода ТП-Д с энергетической точки зрения является низкое значение средневзвешенного коэффициента мощности и искажение формы тока в питающей сети.

Тиристорные преобразователи искажают форму тока в питающей сети переменного тока, делая форму тока отличной от синусоиды. Так, на стороне переменного тока мостовых преобразователей ток имеет примерно трапецеидальную форму. Реальный ток трапецеидальной формы можно разложить на сумму токов высших гармоник

и т.д.

Особенно проявляются 5, 7 и 11 гармоники тока. Мощность, определяемая высшими гармониками тока и напряжением первой гармоники, образует так называемую мощность искажения, которая по существу является реактивной (ее среднее значение равно нулю). Мощность искажения оказывает вредное воздействие на питающую сеть и потребители электроэнергии, включенные параллельно тиристорному преобразователю. Степень искажения тока оценивают коэффициентом искажения ν

.

Коэффициент искажения тока для трехфазных мостовых схем составляет порядка 0,95.

Под коэффициентом мощности тиристорного преобразователя будем понимать произведение cosφ для первой гармоники тока по отношению к первой гармонике напряжения, умноженному на коэффициент искажения

. (6.20)

Ток в цепи питания тиристорного преобразователя отстает от соответствующего напряжения на угол запаздывания открывания тиристоров (угол управления α). Поэтому можно приближенно считать, что

(6.21)

Т.к. , то при работе привода на высоких скоростях, когдаЕ_d примерно равно номинальному напряжению якоря двигателя, cosα будет близок к единице и коэффициент мощности тиристорного преобразователя будет высоким. По мере снижения скорости будет уменьшаться выпрямленное напряжение преобразователя и соответственно снижаться cosφ₁. Можно приближенно полагать, что .

Если привод ТП-Д длительное время работает с пониженными скоростями, то средневзвешенный коэффициент мощности будет низким. Поэтому энергетические показатели привода ТП-Д следует оценивать не по номинальному значению, когда cosφ₁ высокий, а по его средневзвешенному значению. Особенно низкое значение cosφ₁ будет при пуске привода. Поэтому для мощных тиристорных приводов пуск сопровождается значительными бросками реактивной мощности.

Исходя из изложенного, рекомендуется совместно с тиристорными преобразователями включать фильтрокомпенсирующие устройства, которые повышают cosφ преобразователей и улучшают гармонический состав тока в питающей сети, тем самым, компенсируя вредное влияние преобразователей на питающую сеть.