Svantaggi dei convertitori a tiristori

Il tipo principale di convertitori per motori CC attualmente è il tiristore a stato solido.

Gli svantaggi dei tiristori includono quanto segue:

1. Conduzione unilaterale, per cui è necessario raddoppiare il numero di dispositivi.

2. Piccola corrente di sovraccarico oltre a limitare la velocità di aumento della corrente.

3. Sensibilità alla sovratensione.

Il valore medio della tensione rettificata in assenza di regolazione è determinato principalmente dal circuito di commutazione del convertitore a tiristori. I circuiti di conversione si dividono in due classi: zero terminal e bridge. Nelle installazioni di media e alta potenza, vengono utilizzati principalmente circuiti convertitori a ponte, principalmente per due motivi:

• tensione inferiore di ciascuno dei tiristori,

• l'assenza di una componente costante della corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti del trasformatore.

I circuiti del convertitore possono anche differire nel numero di fasi: da uno nelle installazioni a bassa potenza a 12-24 nei convertitori ad alta potenza.

Tutte le varianti dei convertitori a tiristori, insieme a proprietà positive, come bassa inerzia, mancanza di elementi rotanti, dimensioni più piccole (rispetto ai convertitori elettromeccanici), presentano una serie di svantaggi:

1. Collegamento rigido alla rete: tutte le fluttuazioni della tensione di rete vengono trasmesse direttamente al sistema di azionamento e i picchi di carico sugli assi del motore vengono immediatamente trasmessi alla rete e provocano picchi di corrente.

2. Basso fattore di potenza durante la regolazione della tensione verso il basso.

3. Generazione di armoniche superiori, carico sulla rete elettrica.

In connessione con la conducibilità unipolare dei tiristori e del convertitore in generale, l'inversione del motore nel circuito più semplice in presenza di un convertitore può essere effettuata solo commutando l'armatura o la bobina di eccitazione utilizzando opportuni contattori. Naturalmente, in questa condizione, il funzionamento del sistema della macchina elettrica sarà insoddisfacente, poiché è necessario commutare o correnti elevate o un circuito ad alta induttanza. Pertanto, vengono solitamente utilizzati due convertitori, ciascuno dei quali è progettato per funzionare in un senso di rotazione.

Gli indicatori tecnici ed economici di un azionamento a tiristori: la gamma di regolazione della velocità, la possibilità di uno o un altro metodo di frenatura, inversione, il tipo di caratteristiche meccaniche e altri sono in gran parte predeterminati dallo schema di alimentazione.

L'intera varietà di schemi dei circuiti principali (di potenza) può essere ridotta a quattro opzioni principali:

1. Alimentazione dell'indotto del motore CC da un convertitore controllato.Questo e i seguenti diagrammi per semplificare il disegno e identificare le differenze fondamentali sono forniti nell'ipotesi di alimentazione da una rete CA monofase.

Sistema convertitore-motore controllato con un convertitore a tiristori nel circuito dell'indotto, V, N - contattori per rotazione avanti e indietro

In questo caso la regolazione della velocità è fornita solo variando la tensione applicata all'armatura del motore; inversione del motore - cambiando la direzione della corrente di armatura utilizzando i contattori. La frenata è elettrodinamica.

La presenza di teleinvertitori nel circuito dell'indotto rende l'installazione più costosa, soprattutto con motori di potenza importante, e lo rende adatto anche solo per meccanismi che non richiedono frequenti inversioni e arresti. Il circuito non fornisce capacità di frenata rigenerativa.

2. Alimentazione dell'armatura del motore da due convertitori collegati in un circuito trasversale. In un senso di rotazione funziona un inverter, nell'altro l'altro, il contrario si ottiene controllando i tiristori ed è garantito trasferendo uno dei convertitori in modalità inverter.

Un sistema inverter-motore controllato con due inverter collegati in un circuito trasversale

Il circuito non richiede ingombranti contattori di inversione nel circuito dell'indotto, fornisce un arresto con recupero di energia regolare e affidabile ed è generalmente utilizzato per inversioni frequenti.

Lo svantaggio del circuito è la complessità e l'alto costo dovuti alla necessità di avere un doppio set di tiristori e raddoppiare il numero di avvolgimenti secondari del trasformatore di potenza.

3. Collegamento parallelo-opposto dei convertitori. Le proprietà dello schema sono simili al precedente.Il vantaggio è un minor numero di avvolgimenti secondari del trasformatore di potenza.

Sistema inverter-motore controllato con collegamento in parallelo opposto dei convertitori

Un sistema convertitore-motore con un convertitore controllato nel circuito di eccitazione del motore

Il dispositivo funziona con un fattore di potenza costante e sufficientemente elevato. Al contrario, cambiando la direzione della corrente nel circuito di eccitazione, restringe i transitori. Il sistema non è molto adatto per meccanismi che richiedono un numero elevato di inversioni e arresti.