Nachteile von Thyristorwandlern

Der Haupttyp von Gleichstrommotorwandlern ist derzeit der Halbleiterthyristor.

Zu den Nachteilen von Thyristoren gehören:

1. Einseitige Leitung, wodurch die Anzahl der Geräte verdoppelt werden muss.

2. Kleiner Überlaststrom sowie Begrenzung der Stromanstiegsgeschwindigkeit.

3. Empfindlichkeit gegenüber Überspannung.

Der Mittelwert der gleichgerichteten Spannung ohne Regelung wird hauptsächlich durch den Schaltkreis des Thyristorwandlers bestimmt. Umwandlungsschaltungen werden in zwei Klassen unterteilt: Nullklemme und Brücke. In Anlagen mittlerer und hoher Leistung werden hauptsächlich Brückenkonverterschaltungen verwendet, was hauptsächlich zwei Gründe hat:

• niedrigere Spannung jedes einzelnen Thyristors,

• das Fehlen einer konstanten Komponente des Stroms, der durch die Wicklungen des Transformators fließt.

Wandlerschaltungen können sich auch in der Anzahl der Phasen unterscheiden: von einer bei Anlagen mit geringer Leistung bis zu 12–24 bei Anlagen mit hoher Leistung.

Alle Varianten von Thyristorwandlern haben neben positiven Eigenschaften wie geringe Trägheit, fehlende rotierende Elemente, kleinere (im Vergleich zu elektromechanischen Wandlern) Größen eine Reihe von Nachteilen:

1. Harter Anschluss an das Stromnetz: Alle Schwankungen der Netzspannung werden direkt auf das Antriebssystem übertragen, Laststöße an den Motorachsen werden sofort auf das Stromnetz übertragen und verursachen Stromstöße.

2. Niedriger Leistungsfaktor beim Herunterregeln der Spannung.

3. Erzeugung höherer Harmonischer, Belastung des Stromnetzes.

Aufgrund der unipolaren Leitfähigkeit von Thyristoren und des Umrichters im Allgemeinen kann die Umkehrung des Motors in der einfachsten Schaltung bei Vorhandensein eines Umrichters nur durch Schalten des Ankers oder der Erregerspule mithilfe geeigneter Schütze erfolgen. Unter dieser Bedingung ist der Betrieb des elektrischen Maschinensystems natürlich unbefriedigend, da entweder hohe Ströme oder ein Schaltkreis mit hoher Induktivität geschaltet werden müssen. Daher werden üblicherweise zwei Wandler verwendet, die jeweils für die Arbeit in einer Drehrichtung ausgelegt sind.

Die technischen und wirtschaftlichen Indikatoren eines Thyristorantriebs: der Bereich der Geschwindigkeitsregelung, die Möglichkeit der einen oder anderen Brems- und Umkehrmethode, die Art der mechanischen Eigenschaften und andere werden weitgehend durch das Stromversorgungsschema vorgegeben.

Die ganze Vielfalt der Schemata der Haupt-(Strom-)Stromkreise lässt sich auf vier Hauptoptionen reduzieren:

1. Gleichstrommotor-Ankerversorgung von einem gesteuerten Umrichter.Dieses und die folgenden Diagramme zur Vereinfachung der Zeichnung und zur Identifizierung grundlegender Unterschiede werden unter der Annahme einer Versorgung aus einem einphasigen Wechselstromnetz erstellt.

Geregeltes Umrichter-Motor-System mit einem Thyristor-Umrichter im Ankerkreis, V, N - Schützen für Vorwärts- und Rückwärtslauf

In diesem Fall erfolgt die Drehzahlregelung nur durch Änderung der an den Motoranker angelegten Spannung; Motorumkehrung – durch Änderung der Richtung des Ankerstroms mithilfe von Schützen. Das Bremsen erfolgt elektrodynamisch.

Das Vorhandensein von Wendeschützen im Ankerkreis verteuert die Installation, insbesondere bei großer Motorleistung, und macht sie außerdem nur für Mechanismen geeignet, die keine häufigen Umkehrungen und Stopps erfordern. Die Schaltung bietet keine regenerative Bremsfunktion.

2. Versorgung des Motorankers aus zwei im Kreuzschluss geschalteten Umrichtern. In einer Drehrichtung arbeitet ein Wechselrichter, in der anderen der andere. Das Gegenteil wird durch die Ansteuerung der Thyristoren erreicht und durch die Überführung eines der Wandler in den Wechselrichterbetrieb sichergestellt.

Ein geregeltes Umrichter-Motor-System mit zwei in Kreuzschaltung geschalteten Umrichtern

Die Schaltung erfordert keine sperrigen Wendeschütze im Ankerkreis, sorgt für einen sanften und zuverlässigen Energierückgewinnungsstopp und wird im Allgemeinen für häufiges Reversieren verwendet.

Der Nachteil der Schaltung besteht in der Komplexität und den hohen Kosten, da ein doppelter Satz Thyristoren und eine doppelte Anzahl von Sekundärwicklungen des Leistungstransformators erforderlich sind.

3. Parallel-Gegenschaltung von Wandlern. Die Eigenschaften des Schemas ähneln denen des vorherigen.Der Vorteil sind weniger Sekundärwicklungen des Leistungstransformators.

Gesteuertes Umrichter-Motor-System mit paralleler Gegenschaltung von Umrichtern

Ein Umrichter-Motor-System mit einem gesteuerten Umrichter im Erregerkreis des Motors

Das Gerät arbeitet mit einem konstanten und ausreichend hohen Leistungsfaktor. Umgekehrt führt die Änderung der Stromrichtung im Erregerkreis zu einer Verstärkung der Transienten. Das System ist für Mechanismen, die eine große Anzahl von Umkehrungen und Stopps erfordern, nicht sehr geeignet.