Тиристорные пусковые устройства в электроприводах с асинхронными двигателями

Одна из эффективных возможностей повышения надежности и экономичности работы электроприводов с асинхронными двигателями связана с использованием в их структурах тиристорных пусковых устройств, называемых также мягкими пускателями [12]. Тиристорное пусковое устройство (ТПУ) представляет собой специализированный регулятор напряжения переменного тока с фазовым управлением (см. рис. 5.14 или рис. 5.15), предназначенный для регулирования напряжения на статоре асинхронного двигателя при неизменной его частоте. Отличаясь простотой схемы, незначительными массой и габаритами, эти устройства позволяют:

• • ограничить ток и момент на валу двигателя при пусках, реверсах и торможениях;
• • уменьшить электрические, механические и тепловые нагрузки на элементы самого электропривода, кинематических схем технологического оборудования и систем электроснабжения и тем самым увеличить их срок службы;
• • существенно снизить падения напряжения в питающей сети при пусках мощных двигателей.

Функциональная схема асинхронного электропривода с тиристорным пусковым устройством и задатчиком интенсивности на входе приведена на рис. 5.21.

Рис. 5.21. Функциональная схема асинхронного электропривода с тиристорным пусковым устройством.

Тиристорные пусковые устройства в настоящее время широко применяют практически во всех отраслях промышленности, строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве.

Задатчик интенсивности (ЗИ), установленный на вход тиристорного пускового устройства, формирует темп роста напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя М. Как правило, выходное напряжение задатчика интенсивности — линейно-нарастающее, но может быть сформирован и более сложный закон изменения напряжения управления (рис. 5.22), определяющий не только ускорение электропривода, но и его рывок.

Рис. 5.22. Выходное напряжение задатчика интенсивности с S-образной характеристикой.

Ускорение при пуске и торможении двигателя определяется темпом изменения сигнала задатчика интенсивности, причем они связаны между собой зависимостью.

(5.47).

Значение ускорения обычно выбирается таким образом, чтобы при известном характере нагрузки от скорости и заданном моменте инерции электропривода момент двигателя , определяемый из уравнения.

(5.48).

не превысил допустимого значения

Тиристорное пусковое устройство является дискретным элементом. После включения очередного тиристора изменить напряжение на обмотках двигателя возможно только по истечении некоторого времени, когда система импульсно-фазового управления сформирует импульс на открытие следующего тиристора. Таким образом, тиристорное пусковое устройство представляет собой нелинейное динамическое звено с запаздыванием.

Исследования на имитационной модели показали, что представление тиристорного пускового устройства звеном с запаздыванием или апериодическим звеном первого порядка дает один и тот же результат. Графики переходных процессов скорости и момента, полученные в результате моделирования, приведены на рис. 5.23, а динамическая механическая характеристика — на рис. 5.24.

Рис. 5.23. Графики переходных процессов скорости и момента при пуске асинхронного двигателя через тиристорное пусковое устройство.

Рис. 5.24. Динамическая механическая характеристика пуска асинхронного двигателя через тиристорное пусковое устройство.

Выводы. Сравнительный анализ графиков переходных процессов скорости и момента, а также динамических механических характеристик при пуске двигателя прямым включением в сеть (см. рис. 5.9−5.11) и через тиристорное пусковое устройство показывает, что в результате формирования соответствующего закона изменения напряжения управления можно:

• • устранить броски динамического момента двигателя на начальном участке пуска;
• • уменьшить максимальное перерегулирование скорости и момента в конце пуска, на рабочем участке механической характеристики.