GTR - 0,5 ... 2 мкс;
транзистори IGBT - 0,05 ... 0,1 мкс
Ріс8.1 Вихідна напруга АІН з ШІМ
Ріс8.2 Ланцюг з'єднання АІН з АД (еквівалентна схема елементарної ділянки кабелю)
Істотно більш високу швидкодію IGBT, що є перевагою для реалізації високочастотної ШІМ та мінімізації втрат енергії в АІН і АТ, негативно проявляється в протіканні перехідних процесів в ланцюзі АІН - з'єднувальний кабель - АТ (ри?? унок 8.2) на інтервалах часу фронту tf. Проходження імпульсного сигналу з крутим фронтом викликає хвильові процеси в кабелі, що призводять до появи перенапруг на затискачах двигуна (малюнок 8.3).
Рис 8.3 Напруга на затискачах АД при підключенні довгим кабелем
У цьому випадку, згідно теорії кіл, кабель слід розглядати як однорідну довгу лінію з розподіленими параметрами, елементарний ділянку якої показаний на рисунку 8.2. Зважаючи відносної малості послідовним активним опором r до і паралельної активної провідністю g до ділянки лінії можна знехтувати. Хвильовий опір Z 0 кабелю при цьому визначається послідовною індуктивністю L до і паралельною ємністю С до ділянки лінії:
(8.2.1)
Значення параметрів Lк і Ск залежать від типу, конструкції і перетину кабелю (кабельної лінії), але, як свідчать довідкові та експериментальні дані, залежність ця незначна. Для широкого асортименту монтажних проводів і кабелів усереднені значення цих параметрів становлять: Lк=1 мкГн/м; Ск=50 пФ/м.
Тоді:
Можна з більшим ступенем вірогідності прийняти значення Z 0=100 ... 200 Ом для всіх застосовуваних в електроприводах монтажних проводів і кабелів. Вхідний опір Z 1 кабелю представлено вихідним опором напівпровідникових вентилів і внутрішнім опором батареї конденсаторів вхідного фільтра і є відносно малою величиною, якій також можна знехтувати:
1 lt; lt; Z o.
Вихідним опором Z 2 кабелю є відносно велике для високочастотного сигналу вхідний опір АД, яке визначається індуктивністю розсіювання L його обмоток та еквівалентної частотою? f фронту імпульсу напруги:
(8.2.2)
, (8.2.3)
тому Z 2 gt; gt; Zo.
У зв'язку з вищесказаним, при проходженні крутого фронту імпульсу напруги вхідна частина силового монтажного кабелю електроприводу (з боку АІН) працює в режимі короткого замикання, вихідна частина кабелю (на затискачах АД) - в режимі холостого ходу. З урахуванням значень параметрів хвильові характеристики монтажних проводів і кабелів наближаються до характеристик лінії без спотворень і втрат:
? f L K gt; gt; r K; ? f C K gt; gt; g K; r K=g K? 0.
У такій лінії швидкість V f поширення високочастотної хвилі визначається виразом:
(9.2.4)
і дорівнює приблизно половині швидкості світла у вакуумі. Для наведених вище значень параметрів L до і С до:
V f? 142? 106 м/с.
Цією швидкості відповідає довжина хвилі?:
м (8.2.5)
Час T f проходження фронту імпульсу від виходу АІН до затискачів АД визначається довжиною l кабелю (для нашого випадку довжину кабелю приймемо рівної довжині свердловини l=375м):
f=l/V f=375/142? 106=2,5мкс (8.2.6)
Якщо цей час більше або дорівнює часу фронту tf, то в кінці кабелю через його неузгодженості з навантаженням (Z 2 gt; gt; Zo) виникає відбита хвиля напруги n 2 U 1, яка підсумовується з падаючої (прямий) хвилею напруги U 1, утворюючи стоячі хвилі. У результаті на затискачах АД утворюється напруга:
U 2=U 1? (1 + n 2), (8.2.7)
де 0 lt; n 2? 1 - коефіцієнт відбиття.
Максимальне значення n 2 ??= 1, тоді напруга на затискачах АД подвоюється. Повертаючись до початку кабелю, відбита хвиля гаситься малим вхідним опором Z 1 lt; lt; Z o. Тому напруга U 1 на затискачах АІН не змінюється.
При T f lt; tf коефіцієнт відбиття n 2 ??розраховується за формулою:
n 2=n 2max? (T f/tf) (8.2.8)
Значення імпульсного перенапруження в поєднанні з високою крутизною його фронту можуть привести до зниження терміну служби ізоляції обмоток двигуна.
Використовуються два ефективних способу обмеження хвильових перенапруг на затискачах АД:
) установка послідовного силового LC-фільтра БФ2П на виході АІН для зменшення крутиз...
