Variatoare de tensiune continuă pentru comanda motoarelor electrice de curent continuu

Variatoare de tensiune continua

pentru comanda motoarelor electrice de curent continuu

4. Principii constructive si functionale. Clasificare

Principii functionale

Variatorul de tensiune continua (VTC), denumit si chopper, este un convertor care transforma tensiunea continua de la intrare in impulsuri dreptunghiulare la iesire.

Valoarea medie a tensiunii de la iesirea unui chopper se poate modifica intre 0 si cea a tensiunii de alimentare (care este constanta), folosind unul dintre urmatoarele principii :

 modificarea frecventei de repetitie a unor impulsuri de durata constanta;

 modularea in durata a unor impulsuri de frecventa constanta.

Astfel se realizeaza reglarea prin tensiune a turatiei motoarelor de curent continuu, o utilizare frecventa a VTC.

 CS este un contactor static (chopper);

 CC este circuitul de comanda al CS;

 M reprezinta indusul motorului de curent continuu.

Dupa o secventa repetata periodic de inchideri si deschidere ale contactorului, motorul este alimentat cu tensiunea medie :

(1)

unde Tc reprezinta durata de conectare a contactorului CS, iar T este perioada de repetare a comenzii.

Utilizarea unui semnal de forma dreptunghiulara ca tensiunede alimentare pentru motorul de c.c., avand amplitudinea U si perioada T constante, dar durata Tc variabila, permite reglarea valorii medii a tensiunii prin reglarea intervalului de timp Tc.

In figurile de mai jos sunt prezentate formele de unda ale tensiunii si curentului reglat de chopper :

Pentru a asigura conditia de continuitate a curentului prin motor, este necesar ca perioada T sa fie mult mai mica decat constanta de timp electromagnetica a motorului.

Chopperul cu stingere fortata

O varianta concreta a contactorului static din variator este chopperul cu stingere fortata.

Principalele elemente din schema de mai sus sunt : tiristorul principal T1, tiristorul de stingere T2, condensatorul de stringere C, inductivitatea de stingere L, dioda de nul D4.

Pentru a se urmari functionarea chopperului cu usurinta, se imparte durata de repetare a comenzilor T in sase intervale de timp, corespunzatoare schimbarilor de stare: conductie/blocare.

La momentul t0 se comanda T1, sarcina este alimentata cu tensiunea U1si se presupune Ls suficient de mare si curentul prin sarcina constant: is=Is.

La momentul t1 se comanda tiristorul de stingere T2. In momentul conectarii sursei de alimentare, condensatorul C se incarca. Prin anularea curentului rezonant de descarcare a condensatorului, la momentul t2, tiristorul T2 se blocheaza. In momentul t3, datorita schimbarii sensului curentului iC, suma curentilor iC si iS devine mai mica decat curentul de mentinere in conductie al tiristorului T1 (deci T1 se stinge).

Incarcarea condensatorului C se continua si pe intervalele t3-t4, t4-t5, t5-t6. Tensiunea la care se incarca condensatorul este mai mare decat valoarea tensiunii de alimentare U1, datorita energiei inmagazinate in inductivitatile L si LS. Din acest motiv se deschide dioda de nul D4, la momentul t5. In momentul t6, curentul prin condensator, iC devine nul, iar curentul prin sarcina iS trece numai prin dioda D4, pana la urmatoarea comanda a lui T1.

Circuitul folosit pentru comanda chopperului trebuie sa furnizeze impulsurile de amorsare pentru tiristorul principal T1, cu o frecventa de repetitie T. Intrarea in conductie a lui T1 este echivalenta cu inchiderea contactului contactorului static CS. Dupa un interval Tc de la comanda lui T1, circuitul de comanda genereaza impulsul de amorsare a tiristorului T2, iar motorul este deconectat de la tensiunea de alimentare.

Mentinand constanta perioada T de repetitie a impulsurilor de comanda la T1 si modificand momentul de aparitie al impulsului destinat tiristorului de stingere T2, se realizeaza modificarea tensiunii de iesire, si astfel se modifica turatia motorului.

Chopperul cu stingere fortata functioneaza intr-un singur cadran, ceea ce constituie un dezavantaj daca se doreste inversarea curentului sau tensiunii pe motor. Pentru a se realiza o actionare reversibila se poate utiliza un tip de chopper cu doua sau patru cadrane.

Clasificare