10. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ ТИРАТРОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Самым простым из тиратронных усилителей является такой, в котором используется один тиратрон (или одна группа включенных параллельно тиратронов), с помощью которого ток в якоре электродвигателя регулируется плавно, а реверс осуществляется переключением контактов В («вперед») и Н («назад») реверсора (рис. II.23, а).

Рис. II. 23. Схемы реверсивных тиратронных усилителей: а — контактная; б — встречно-параллельная; в — перекрестная

Обмотка возбуждения электродвигателя получает питание от отдельного нерегулируемого выпрямителя. Схема эта отличается простотой, но характеризуется наличием интервала времени, в течение которого при переключении контактов ток в якоре электродвигателя отсутствует. Для уменьшения этого интервала выбирают контактор с хорошим быстродействием и большой механической долговечностью контактов (обычно схема работает без коммутации тока, так как тиратроны отпираются только после переброса контактов).

Другая схема состоит из двух тиратронов (или двух групп), каждый на свое направление тока. Включаются тиратроны по

встречно-параллельной (рис. 11.23, б) или перекрестной (рис. 11.23, в) схеме. Обмотка возбуждения получает питание от отдельного нерегулируемого выпрямителя. Эти схемы характеризуются непрерывностью тока в якоре электродвигателя при реверсе и максимальным-быстродействием. Если сравнивать эти схемы, то оказывается, что для встречно-параллельной схемы необходимая мощность трансформатора на 15—20% меньше, чем для схемы перекрестной. Кроме того, у встречно-параллельной схемы сложнее сеточные цепи.

Известны также схемы усилителей, в которых якорь электродвигателя получает питание от нерегулируемого выпрямителя, а обмотки возбуждения — от тиратронного усилителя, осуществленного по встречно-параллельной или перекрестной схемам.

Регулирование скорости электродвигателя постоянного тока от тиратронного усилителя во многом отличается от регулирования по системе Г - Д. Если в системе Г - Д между электродвигателем и генератором есть упругая взаимосвязь, то в системе ионного привода из-за униполярной проводимости тиратрона генераторный режим электродвигателя невозможен. Форсировка управляющего сигнала может вызвать недопустимую скорость нарастания тока в якорной цепи и чрезмерные ускорения привода. Резкое уменьшение нагрузки также неблагоприятно сказывается на работе привода. Особенность ионного привода и в том, что пульсации выпрямленного напряжения порождают вибрации и шумы. Одной из мер борьбы с этими недостатками является включение в цепь тока якоря сглаживающих дросселей (см. рис. II. 23). Однако это ведет к усугублению другого недостатка — повышению инерционности привода. В приводах малой и средней мощности обычно применяют трехфазные схемы преобразования, в мощных приводах используют преимущественно шестифазные, а иногда и двенадцатифазные. Многофазные системы позволяют также осуществлять ионный привод и тогда, когда мощность одиночного ионного прибора оказывается недостаточной для управления заданным электродвигателем.

При расчете тиратронного усилителя рассматривают входные цепи управления, силовые трансформаторы, элементы цепи рабочего тока тиратрона.

Рассмотрим в качестве примера расчет мостового фазорегулятора, получившего наибольшее распространение (см. рис. II.21, в). Напряжение на сетку тиратрона подается с трансформатора, первичная обмотка которого включена в диагональ моста в качестве нагрузки.

Активное и реактивное сопротивления выходной диагонали моста

где — соответственно мощность, напряжение и ток первичной обмотки трансформатора (при условии, что он нагружен только на сеточное сопротивление тиратрона).

Полное сопротивление диагонали

где — емкость конденсатора, шунтирующего первичную обмотку трансформатора с целью создания параллельного резонанса и снижения тока в диагонали.

Величина этой емкости может быть найдена, если положить реактивную составляющую сопротивления равной нулю, т. е. при

Напряжение на первичной обмотке трансформатора

где — напряжение питания в цепи дросселя (см. рис. II.21, в) — сопротивление дросселя — коэффициент, показывающий отношение напряжении в плечах системы, т. е. рекомендуется

Предполагается, что изменение вызывает лишь сдвиг фазы напряжения и практически не меняет его величины.

Габаритная мощность фазорегулятора определяется исходя из максимального падения напряжения на нем при прохождении максимального тока

Габаритная мощность дросселя фазорегулятора

Коэффициент добротности фазорегулятора определяем по формуле

где — диапазон изменений угла сдвига фазы; — мощность управления, необходимая для получения данного значения — время, в течение которого устанавливается заданный угол сдвига фазы.

Индуктивность сглаживающего дросселя Др в анодной цепи тиратрона определим с помощью выражения [2]

где максимальное значение индуктивности цепи нагрузки тиратрона, определяемое характером переходного процесса;

— индуктивность якоря двигателя;

— суммарное (эквивалентное) сопротивление и электромеханическая постоянная цепи нагрузки; — соответственно номинальные напряжение и ток якоря электродвигателя; — число пар полюсов двигателя;

— угловая скорость якоря; — коэффициент — для машин с компенсационной обмоткой и — без такой обмотки).

Мощность сглаживающего дросселя находим по формуле

где - относительная плотность тока;

— плотности тока в обмотках дросселя и эквивалентного трансформатора с такой же изоляцией;

- постоянная составляющая выпрямленного тока.

К. п. д. многофазного тиратронного усилителя определим по формуле

где — угол регулирования или угол зажигания тиратронов, отсчитываемый от точки пересечения синусоид фазных напряжений (для однофазного усилителя — число одновременно работающих тиратронов; — мощности, расходуемая во внутренних цепях схемы и потребляемая на управление; — мощность, выделяемая в нагрузке.

С увеличением глубины регулирования (с увеличением усилителя падает. При переменном угле регулирования вычисляется средняя величина к. п. д.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)