2tom262

6. NAPĘD ELEKTRYCZNY -526

-7^

GS

JTJTZL

uz_v

uz.

UZW

1 u u		ri, 4-		2*	. ^aw |
			rav		Ł <*V
	r«i/	I V //		i w n	ay

Rys. 6.72. Silnik synchroniczny zasilany z cyklokonwertora

I r - transformatory przekształtników nawrotnych (C\ K WO; l»^rZ_t., C^r2_r, t/Z_M. układy zapłonowe; GS - generator sterujący zadający kąty x_c„ oc_y,

Na rysunku 6.72 pokazano schemat cyklokonwertora zasilającego uzwojenie stojana silnika synchronicznego. Graniczne częstotliwości uwarunkowane głównie zawartością wyższych harmonicznych i sterowalnością prostownika, nie powinny przekraczać 1/3 częstotliwości sieci zasilającej (/. <f_N/3). Układy cechuje niski współczynnik mocy związany z głębokim wysterowaniem nawrotnych przekształtników.

Napędy z cyklokonwcrtorowym zasilaniem silnika synchronicznego były stosowane od dawna do pieców obrotowych w cementowniach. Obecnie napędy tego rodzaju wykorzystuje się do maszyn wyciągowych przy częstotliwości zasilania do 15 Hz. Dobrą dynamikę sterowania zapewnia zasada „polow'o zorientowanych” składowych prądu z dodatkowym stopniem swobody przez regulowanie prądu wzbudzenia.

Silnik synchroniczny zasilany z falownika wyzwalanego w funkcji położenia wirnika jest nazywany silnikiem przekształtnikowym. Wewnętrzne sterowanie uzależnia odblokowanie kolejnego zaworu falownika od położenia wirnika. Skutkiem tego przy większych obciążeniach przyhamowany wirnik wymaga więcej czasu na przebycie kąta obrotu, w którym czujnik położenia da impuls inicjujący komutację. Dlatego też zwiększa się okres prądu przemiennego doprowadzanego do uzwojenia stojana, co jest równoznaczne ze zmniejszeniem prędkości obrotowej. Charakterystykę silnika opisuje równanie

to = co₀ — kM_e

Prędkość biegu jałowego &>₀ zależy od napięcia przyłożonego, od strumienia (prądu wzbudzenia) i od kąta zorientowania wektora prądu /_s w stosunku do osi podłużnej. A zatem

⁽⁶¹²⁴⁾

•Postna, L_mi_f sin ttj

Kąt z, zależy od nastawienia czujnika położenia CP. Napięcie a, oraz strumień V_e wpływają na prędkość biegu jałowego podobnie jak odpowiednie wielkości w silniku obcowzbudnym prądu stałego.

Na rysunku 6.73 silnik synchroniczny MS zasilany z falownika prądu F ma strukturę regulacyjną podobną jak maszyna prądu stałego. Regulator prędkości Ra> zadaje moment obrotowy poprzez wymuszanie prądu w zamkniętym układzie prostownika P. Zmiana kierunku momentu przy hamowaniu odzyskowym wymaga zmiany napięcia prostownika P przy niezmienionym kierunku prądu i_d. Kontrolują to generatory funkcji GF1 i GF2

L1 L2 L3

Rys. 6.73. Silnik przekształtnikowy — struktura układu sterowania

Rm — regulator prędkości; RI regulator prądu; US1, US2 układ sterowania prostownika i falownika; GF1, GF2 — generatory funkcyjne sterowania napięciem

odpowiedzialne za wartość bezwzględną i znak napięcia wyprostowanego. Czujnik położenia CP wypracowuje sygnały dla układu zapłonowego falownika oraz mierzy prędkość co_m poprzez przetwornik C/A.

Silnik przekształtnikowy nie może pracować przy krańcowo małych prędkościach, gdyż wówczas indukowane napięcie rotacji nie wystarcza do komutacji zaworów falownika. Doprowadzenie wirnika do prędkości ok. 10% znamionowej, przy której jest indukowane dostatecznie duże napięcie rotacji, odbywa się przez przerywanie prądu w obwodzie pośrednim. Prąd ten jest następnie kierowany do kolejnej pary zaworów falownika, łączącej te pasma uzwojenia stojana, których wypadkowe pole w szczelinie przemieszcza się o 60° w kierunku obrotu silnika. Układ rozruchowy jest stosunkowo prosty i znalazł zastosowanie w eksploatacji.

6.5.3. Układy kaskadowe

Dostępność przekształtników tyrystorowo-diodowych przyczyniła się do rozpowszechnienia układów umożliwiających odzyskiwanie energii pobieranej z silnika indukcyjnego pracującego z poślizgiem s większym niż odpowiadający charakterystyce naturalnej s„. Układy te noszą nazwę kaskadowych.

Schemat kaskady dla prędkości podsynchronicznych przedstawiono na rys. 6.74. Regulację poślizgu silnika indukcyjnego M przeprowadza się zmieniając kąt wysterowania przekształtnika Jnw o komutacji sieciowej. Zakres kątów wysterowania wynosi zwykle 90“ < a ^ 150°, co oznacza, że przekształtnik ten jest w stanie pracy falownikowej.

Maksymalny poślizg (minimalna prędkość) zależy od stosunku napięcia wyjściowego przekształtnika dla a = ot_ma,do wyprostowanego napięcia wirnika przy s = 1. A zatem

s

max

-k„U_TrD cos a

max

k_pP, o

(6.125)

Moment elektromagnetyczny wytwarzany w silniku indukcyjnym jest funkcją różnicy