同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)實例

1、同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)實例第一節(jié)概述1.1 同步電機及其控制1.1.1 同步電機的結(jié)構(gòu)與基本類型1.1.2 功率因數(shù)調(diào)節(jié)1.1.3 同步電動機的啟動1.2 晶閘管勵磁系統(tǒng)的特點及其性能第二節(jié) 勵磁系統(tǒng)的組成及各主要環(huán)節(jié)的工作原理2.1 系統(tǒng)裝置主電路2.1.1 勵磁系統(tǒng)主電路的組成及工作原理2.1.2 過電壓和過電流保護2.2滅磁環(huán)節(jié)2.3 觸發(fā)電路、移相給定和自動投勵環(huán)節(jié)2.3.1 觸發(fā)電路2.3.2投勵環(huán)節(jié)2.3.3 電壓反饋與移相給定環(huán)節(jié)2.4 逆變環(huán)節(jié)2.5 恒定勵磁和突加強勵磁環(huán)節(jié)2.6 投全壓環(huán)節(jié)第三節(jié) 同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)的安裝調(diào)試及試運行3.1 同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)的

2、安裝調(diào)試3.1.1 安裝調(diào)試3.1.2 現(xiàn)場調(diào)試3.2 系統(tǒng)試運行步驟思考題1. 同步電動機和異步電動機的工作原理有何不同？2. 同步電動機為何不能自啟動？異步啟動時，勵磁繞組為什么不能開路和短路？最好選擇在什么條件下加勵磁？3. 試分析勵磁系統(tǒng)主電路中三相全控橋式整流電路所帶負載的性質(zhì)，并分析其移相范圍是多少。為什么？4. 勵磁系統(tǒng)主電路中VT1VT6的額定電壓應如何選擇？5. 試分析勵磁系統(tǒng)中滅磁環(huán)節(jié)的工作原理，并說明應如何調(diào)整。6. 投勵環(huán)節(jié)的作用是什么？試分析其電路并說明其工作原理。7. 觸發(fā)電路有哪幾部分組成？它在什么情況下投入工作？試分析觸發(fā)電路的工作原理，并畫出觸發(fā)電路各點工作波

3、形8. 逆變環(huán)節(jié)的作用是什么？試分析逆變環(huán)節(jié)有關(guān)電路及其工作原理同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)實例第一節(jié)概述勵磁系統(tǒng)是同步電動機中最核心、最主要的組成部分之一。同步電動機的勵磁裝置主要有三方面的作用：一是完成同步機的異步啟動并牽人同步運行；二是在牽人同步以后勵磁電流的調(diào)節(jié)控制；三是監(jiān)控系統(tǒng)故障。確保同步機安全運行。1.1 同步電機及其控制1.1.1 同步電機的結(jié)構(gòu)與基本類型1.1.2 功率因數(shù)調(diào)節(jié)1.1.3 同步電動機的啟動1.2 晶閘管勵磁系統(tǒng)的特點及其性能第二節(jié) 勵磁系統(tǒng)的組成及各主要環(huán)節(jié)的工作原理2.1 系統(tǒng)裝置主電路2.1.1 勵磁系統(tǒng)主電路的組成及工作原理2.1.2 過電壓和過電流保護2.

4、2滅磁環(huán)節(jié)2.3 觸發(fā)電路、移相給定和自動投勵環(huán)節(jié)2.3.1 觸發(fā)電路2.3.2投勵環(huán)節(jié)2.3.3 電壓反饋與移相給定環(huán)節(jié)2.4 逆變環(huán)節(jié)2.5 恒定勵磁和突加強勵磁環(huán)節(jié)2.6 投全壓環(huán)節(jié)第三節(jié) 同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)的安裝調(diào)試及試運行3.1 同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)的安裝調(diào)試3.1.1 安裝調(diào)試3.1.2 現(xiàn)場調(diào)試3.2 系統(tǒng)試運行步驟思考題1. 同步電動機和異步電動機的工作原理有何不同？2. 同步電動機為何不能自啟動？異步啟動時，勵磁繞組為什么不能開路和短路？最好選擇在什么條件下加勵磁？3. 試分析勵磁系統(tǒng)主電路中三相全控橋式整流電路所帶負載的性質(zhì)，并分析其移相范圍是多少。為什么？4.

5、勵磁系統(tǒng)主電路中VT1VT6的額定電壓應如何選擇？5. 試分析勵磁系統(tǒng)中滅磁環(huán)節(jié)的工作原理，并說明應如何調(diào)整。6. 投勵環(huán)節(jié)的作用是什么？試分析其電路并說明其工作原理。7. 觸發(fā)電路有哪幾部分組成？它在什么情況下投入工作？試分析觸發(fā)電路的工作原理，并畫出觸發(fā)電路各點工作波形8. 逆變環(huán)節(jié)的作用是什么？試分析逆變環(huán)節(jié)有關(guān)電路及其工作原理工礦企業(yè)中為什么要采用同步電動機？同步電動機是一種電能轉(zhuǎn)換成機械能的定、轉(zhuǎn)子雙邊勵磁的交流電動機。與異步電動機比較，同步電動機的優(yōu)點是：1) 功率因數(shù)高。同步電動機不但本身具有良好的功率因數(shù)，還可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流，在超前的功率因數(shù)下運行，向電網(wǎng)饋送容性無功功

6、率，從而有利于提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。異步電動機的功率因數(shù)總是滯后，且輕載時功率因數(shù)很低。2) 運行穩(wěn)定性高。同步電動機在超前功率因數(shù)下運行時，其過載能力比相應的異步電動機大。如果同步電動機的勵磁電流不受電網(wǎng)電壓影響，其轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓成正比，而異步電動機的轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比。當電網(wǎng)電壓下降到額定值的80%或85%時，同步電動機的勵磁系統(tǒng)一般能自動調(diào)節(jié)實行強勵磁，以保證運行的穩(wěn)定性。3) 運行效率高。異步電動機因功率因數(shù)低，因此效率也低。而同容量或同極數(shù)的同步電動機則效率較高，尤其是低速同步電動機，這一有點更為突出。4) 轉(zhuǎn)速不隨負載變化。同步電動機在正常運行過程中，只要定子電源頻率一定，其

7、轉(zhuǎn)速是不隨負載的大小而改變的。負載的變動只使其功角（定、轉(zhuǎn)子磁場軸線夾角）發(fā)生變化。異步電動機的轉(zhuǎn)速是隨負載的大小而變化的。 同步電動機的缺點是：1) 啟動過程比較復雜；2) 需要兩種電源；3) 結(jié)構(gòu)復雜，造價較高；4) 維護技術(shù)要求較高。同步電動機的這些優(yōu)、缺點，都是由于它采用雙邊勵磁（定子施加交流電，轉(zhuǎn)子施加直流電）所決定的。由于同步電動機和異步電動機各有自己優(yōu)缺點，因此，在選用時要綜合分析負載所要求的特性和電動機的特性、可靠性、維護保養(yǎng)的難易程度、設備費、運行費及負載條件等，然后決定采用異步電動機還是同步電動機。一般來說，在拖動低速大功率的恒速負載時，采用同步電動機更為合適。這是因為大功

8、率同步電動機與同容量異步電動機相比其功率因數(shù)較高，在運行時，不僅不會使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，相反地，還可提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。這一點是異步電動機做不到的。其次，大功率低速的同步電動機比異步電動機的體積小、效率高。因此，在工礦企業(yè)中同步電動機主要用于拖動空氣壓縮機、鼓風機、水泵、球磨機及連續(xù)式軋鋼機等大型恒速運轉(zhuǎn)的機械，其功率多在200KW以上，轉(zhuǎn)速為1001500r/min。隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，工礦企業(yè)中大量使用異步電動機，致使整個電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，線路損耗增加，電廠的發(fā)電設備能力不能充分發(fā)揮。因此，電力部門加強了對工廠用電的管理，規(guī)定了工廠的功率因數(shù)不得低于0.850.9。用同步電動機代替

9、異步電動機，除了作為生產(chǎn)機械的拖動設備外，還可以向電網(wǎng)輸送無功功率，改善工廠和電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高電能地利用率。1.1.1同步電動機的分類按作用原理來說，同步電動機可以分為勵磁式、永磁式、磁阻式及磁滯式等四種。前兩種輸出功率范圍放寬，后兩種輸出功率小。各種同步電機的結(jié)構(gòu)均是與交流電動機樣的，包括定子和轉(zhuǎn)子四個主要部分。四種同步電動機的轉(zhuǎn)子差別較大，勵磁式同步電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較復雜，除轉(zhuǎn)于繞組之外還帶有集電環(huán)。轉(zhuǎn)子繞組的直流電流是由定子L電刷經(jīng)集電環(huán)流進來的。永磁式、磁阻式及磁滯式同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)十分簡單它們不需直流電源勵磁、而用不同磁性材料制成的磁極產(chǎn)生恒定磁場的極性。同步電功機的定子結(jié)構(gòu)是

10、要適應定于旋轉(zhuǎn)磁場的要求，通常制成對稱多相體系。對單相電源供電的同步電動機，定子采用雙繞組，互相正交的形式。對三相電源的同步電動機，定于采用三相繞組中間對稱排列。1.1.2同步電動機的基本結(jié)構(gòu)同步電功機也是由定子和轉(zhuǎn)子組成的，其定子和異步電功機的定子結(jié)構(gòu)基本相同，都是內(nèi)定子鐵心、三相對稱的繞組以及固定鐵心用的機座和端蓋等部件組成?？臻g上三相對稱繞組通入時間上對稱的三柏電流就會產(chǎn)生一個空間旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速為 同步電動機的轉(zhuǎn)子按其磁極形狀可分為隱極式和凸極式兩種結(jié)構(gòu)型式，如圖下所示：凸極式轉(zhuǎn)子有明顯的磁極，氣隙不均勻、造成直鈾磁阻小，與之垂盲的交軸磁阻大，因此兩軸的電感不等。 a)凸極

11、式 b)隱極式 圖2-1旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動機結(jié)構(gòu)示意圖同步電動機的轉(zhuǎn)子由磁極鐵心和勵磁繞組等組成。磁極鐵心內(nèi)鋼板沖片疊壓而成，磁極上套有勵磁繞組，勵磁繞組兩出線端接到兩個集電環(huán)上，再通過與集電環(huán)相接觸的靜止電刷向外引出。勵磁繞組由直流勵磁電源供電，其正確連接應使相鄰磁極的極性呈N與S交替排列。另外，勵磁繞組也可由交流勵磁機經(jīng)過隨轉(zhuǎn)子起旋轉(zhuǎn)的整流器供電，組成無刷勵磁系統(tǒng)，這些都是針對一般大、中型同步電動機而言。小容量同步電動機轉(zhuǎn)子常用永久磁鐵勵磁，其磁場可視為恒定。 凸極轉(zhuǎn)子的磁極極靴上一般裝有阻尼繞組。同步電動機在恒頻下運行時，阻尼繞組主要用作起動和抑制重載時容易發(fā)生的振蕩。當同步電動機在轉(zhuǎn)速

12、閉環(huán)下變頻調(diào)速運行時，對于變頻器供電的同步電動機無須用阻尼繞組進行起動，此時，阻尼繞組主要用于抑制變頻器引起的諧波和負序分量。此外，阻尼繞組還能減少同步電動機的暫態(tài)電抗，加速換相過程和加快動態(tài)響應。同步電動機的基本工作原理同步電動機工作時，定子的三相繞組中通入三相對稱電流，轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電流。在定子三相對稱繞組中通入三相交變電流時，將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入直流電流時，將產(chǎn)生極性恒定的靜止磁場。若轉(zhuǎn)子磁場的磁極對數(shù)與定子磁場的磁極對數(shù)相等，轉(zhuǎn)子磁場因受定子磁場磁拉力作用而隨定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子以等同于旋轉(zhuǎn)磁場的速度、方向旋轉(zhuǎn)，這就是同步電動機的基本工作原理。異

13、步電動機的轉(zhuǎn)動原理定子繞組通入三相交流電流 旋轉(zhuǎn)磁場 切割轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應電勢 轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應電流 轉(zhuǎn)子電流與磁場作用 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 運轉(zhuǎn)同步電動機的功率因數(shù)調(diào)節(jié):l 電樞電流i1超前于電樞電壓u1，即功率因數(shù)cos為超前時，所需的勵磁電流稱為“過勵”電流；電樞電流i1滯后于電樞電壓u1 、即功率因數(shù)cos為滯后時，所需的勵磁電流稱為“欠勵”電流?？梢?，調(diào)節(jié)勵磁電流If，可以使同步電動機的功率因數(shù)改變。當勵磁電流值比“正常勵磁”電流值大時，同步電動機在“過勵”狀態(tài)下運行，從電網(wǎng)吸收容性的無功功率，具有既能帶負載、又能提高功率因數(shù)的可貴特性。同步電動機的V形曲線怎樣調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流，來

14、改善工廠和電網(wǎng)的功率因數(shù)？工礦企業(yè)中采用同步電動機作為生產(chǎn)機械的動力，其最大優(yōu)點是能夠改善工廠和電網(wǎng)的功率因數(shù)，節(jié)約電能。但是，若同步電動機的轉(zhuǎn)子勵磁電流調(diào)整不當，不僅起不到改善功率因數(shù)的作用，相反地，還可能使其惡化。合理的調(diào)節(jié)勵磁電流，應根據(jù)工廠的是及負荷情況和全國供用電規(guī)則中規(guī)定的用電功率因數(shù)范圍（0.850.9以上）進行。當工廠用電的感性負載較小，功率因數(shù)高達0.850.9以上時，調(diào)節(jié)勵磁電流的著眼點，應主要考慮電動機本身是否運行在最佳狀態(tài)。通過V形曲線可知，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流使其為正常勵磁時，電機本身的功率因數(shù)cos=1,定子電流最小，銅耗及溫升都低。當整個工廠用電的感性負載較大，功率因

15、數(shù)較低（在0.850.9以下）時，則應增大勵磁電流，使同步電動機工作在過勵狀態(tài)，向電網(wǎng)送出感性無功功率，補償其它感性負載從電網(wǎng)吸收的無功功率，使工廠功率因數(shù)控制在0.850.9以上。但是，過勵太多，定、轉(zhuǎn)子電流增大，電機損耗增大，溫升提高，效率降低。在調(diào)節(jié)同步電動機轉(zhuǎn)子勵磁電流時，必須注意以下兩點：1) 一般情況下，把勵磁電流調(diào)整在欠勵狀態(tài)是不合理的，這可以從下述幾個方面來理解。在欠勵狀態(tài)下運行，雖然轉(zhuǎn)子勵磁電流較小，但是定子電流增加，造成電機銅耗增大，溫升增高。在欠勵狀態(tài)下運行，電動機2將從電網(wǎng)吸取感性無功功率，使工廠和電網(wǎng)的功率因數(shù)下降。當嚴重欠勵使工廠功率因數(shù)低于0.850.9以下時，供

16、電管理部門要根據(jù)“按功率因數(shù)調(diào)整電費的辦法”對工廠進行罰款。勵磁電流減小，降低了同步電動機的過載能力和運行穩(wěn)定性，嚴重情況下還可能發(fā)生失步事故。因此，認為“欠勵運行時勵磁電流小，電機溫升低，運行安全，尤其是使用晶閘管勵磁裝置時，為了防止燒壞晶閘管，盡量減小勵磁電流”的觀點是錯誤的。對于晶閘管勵磁裝置運行時，出現(xiàn)晶閘管燒毀的問題，應仔細檢查找原因，對癥處理，不應盲目地減小勵磁電流，以免失去選用同步電動機的意義。2) 為了改善工廠和電網(wǎng)功率因數(shù)，把勵磁電流調(diào)節(jié)到超過額定值是允許的。因為這樣做會使轉(zhuǎn)子勵磁繞組過熱而受損，甚至在較重負載下引起定子繞組電流過大而燒毀。總起來說，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流的原則是，

17、應保證同步電動機的定、轉(zhuǎn)子電流在額定值以下，最大限度的提高工廠和電網(wǎng)的功能功率因數(shù)。1.1.3 同步電動機的啟動同步電動機本身是沒有啟動轉(zhuǎn)矩的。其原因可以這樣理解，因為啟動前轉(zhuǎn)子是靜止不動的，但定子三相繞組與電網(wǎng)接通時，三相電流就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，因為電源頻率是50HZ，磁場旋轉(zhuǎn)一周的時間是:T0.02s。這時，已被勵磁的靜止轉(zhuǎn)子將會受到與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相同的牽引力，由于轉(zhuǎn)子及其拖動的生產(chǎn)機械均有慣性，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)的又快，當轉(zhuǎn)子還未來得及轉(zhuǎn)動時，旋轉(zhuǎn)磁場已經(jīng)轉(zhuǎn)過1800電角度，轉(zhuǎn)子又受到與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反的排斥力矩。每當定子電流變化一個周期，結(jié)果使轉(zhuǎn)子受到的平均轉(zhuǎn)矩為零。因此，同步電動機不能自行啟動。

18、同步電動機如何啟動？啟動方法有幾種？ P28（1）輔助電動機啟動法 （2）調(diào)頻同步啟動法 （3）異步啟動法1、異步啟動法同步電動機異步啟動時，可以全壓啟動，也可用降壓啟動。異步啟動方法：1）全壓啟動， 2）電抗器降壓啟動， 3）自耦變壓器降壓異步啟動。選擇啟動方法必須從電網(wǎng)容量、電動機特性以及負載機械特性三方面來考慮。在條件允許的情況下，應優(yōu)先考慮采用全壓啟動。同步電動機作異步啟動時，必須在轉(zhuǎn)子磁極裝上籠形導體，作為啟動繞組。這里的啟動繞組常用黃銅或青銅材料做成，以增加啟動繞組的電阻，提高同步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩的。啟動繞組的另一個作用是在同步電動機的功角角發(fā)生周期性變化時，它可抑制角的變化。所以

19、，有時也把啟動繞組稱為阻尼繞組，對穩(wěn)定運行起到作用。值得注意：在同步電動機發(fā)生三相突然短路時，阻尼繞組的“屏蔽作用”將是定子短路電流變得更大，產(chǎn)生很大的電磁沖擊力。2、異步啟動時，勵磁繞組既不能開路，也不能短路必須指出，異步啟動時，勵磁繞組不能開路，否則，啟動時勵磁繞組內(nèi)將感應出很高的危險電壓、擊穿繞組、擊穿集電環(huán)、刷架等，引起人身事故。但是，勵磁繞組也不能直接短路。如果直接短路，則會在勵磁繞組中產(chǎn)生較大的感應電流，勵磁繞組（此時相當于一個單相繞組）中感應電流，與定子三相旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，將產(chǎn)生較大的單軸轉(zhuǎn)矩。單軸轉(zhuǎn)矩的特點是，在轉(zhuǎn)差率s0.5的附近產(chǎn)生一個負的轉(zhuǎn)矩。由于單軸轉(zhuǎn)矩的影響，使得電

20、動機的合成轉(zhuǎn)矩在s0.5附近明顯減小，出現(xiàn)最小轉(zhuǎn)矩。如果啟動時電機所拖動的負載較重，超過這個最小轉(zhuǎn)矩，則電動機會在一半同步轉(zhuǎn)速附近被“卡住”，而不能繼續(xù)升速。3、 投勵條件同步電動機的運行規(guī)程規(guī)定，異步啟動后投勵牽入同步的條件是，在轉(zhuǎn)子通入勵磁電流時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不應低于同步轉(zhuǎn)速的95，即應使轉(zhuǎn)差率s < 0.05。這個條件是在正常情況下規(guī)定的，若出現(xiàn)以下幾個方面的問題，同步電動機啟動后將難于牽入同步運行。1）交流電網(wǎng)電壓降落過大，使牽入轉(zhuǎn)矩不夠，特別是帶負載啟動時，牽入同步更困難。如果是由于同一供電線路中其他大機組的啟動引起的電壓降落，應盡量躲過大機組的啟動時間；若是由于自身啟動引起的電壓

21、降落，應采用降壓啟動或增大供電變壓器的容量。2）投入勵磁電流太小，使嵌入轉(zhuǎn)矩過小，也不能順利牽入同步。此時應檢查勵磁裝置有無故障。若勵磁裝置工作正常，應檢查勵磁主回路的電阻是否過大（如電刷與集電環(huán)之間及勵磁引線接觸不良），并進行處理。為避免投勵過小，應在啟動同步電動機之前，通過調(diào)節(jié)勵磁電位器（見圖 RP6）將勵磁電流調(diào)整在正常值。3） 勵磁裝置投勵環(huán)節(jié)調(diào)整不當，投勵過早，此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相差較大，不能產(chǎn)生足夠的牽入轉(zhuǎn)距使同步電動機牽入同步。應重新調(diào)整投勵環(huán)節(jié)的投勵時間。4） 負載太大。牽入轉(zhuǎn)距不能克服負載轉(zhuǎn)距時，同步電動機便不能牽入同步。應適當減輕負載或空載啟動。4、投勵方式電機起動后，

22、按照“準角強勵整步”的原則當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到電機額定轉(zhuǎn)速95%時，自動投勵。為保證同步電動機投勵準確、可靠，系統(tǒng)有三種投勵途徑：1） 同步電動機在起動過程中，當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達到電機額定轉(zhuǎn)速的95%時，立即投勵磁。2） 按轉(zhuǎn)子感應電壓的最小幅值投勵，同步電動機在起動后，隨著轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)子感應電壓的幅值會愈來愈低，當此值降至相當于50Hz交流電壓810伏有效值時自動投勵。3）投全壓后，延時投勵，延時時間可調(diào)。以上功能均由微機監(jiān)控自動完成。目前使用是第一種投勵方式。同步電機的運行狀態(tài)電動機把電能轉(zhuǎn)換為機械能補償機沒有有功功率的轉(zhuǎn)換，只發(fā)出或吸 收無功功率發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換為電能 1.2 晶閘管勵磁系統(tǒng)的特

23、點及其性能21 同步電動機有哪幾種勵磁方式？同步電動機的勵磁方式，是指電機獲得直流勵磁電流的方法。同步電動機采用的勵磁方式主要有直流電機勵磁系統(tǒng)、晶閘管勵磁系統(tǒng)及無刷勵磁系統(tǒng)等。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前已廣泛采用了晶閘管勵磁系統(tǒng)。1) 直流電機勵磁系統(tǒng)同步電動機由同軸得直流勵磁機供給勵磁，在合理的使用和維護的情況下，運行可靠，可滿足一般運行要求。同步電動機的直流電機勵磁系統(tǒng)原理接線如圖 MS3KMRfdKMGWERC 圖 直流電機勵磁系統(tǒng)原理接線圖同步電動機啟動時，滅磁電阻Rfd通過滅磁控制點KM把勵磁繞組短接；當電機啟動到亞同步轉(zhuǎn)速時，KM動作，斷開滅磁電阻回路，接通直流勵磁電源。調(diào)節(jié)可變電

24、阻RC就可以調(diào)節(jié)直流勵磁機的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)同步電動機的勵磁電流If和電勢E0,使同步電動機處于穩(wěn)定運行。當停機時，KM釋放，滅磁電阻Rfd回路接通進行滅磁，同時切斷轉(zhuǎn)子勵磁電源。直流電機勵磁系統(tǒng)的缺點是：機械整流不可靠、電刷磨損大、容易冒火花，而且隨著電機容量增大，勵磁機的結(jié)構(gòu)尺寸也相應增大，機組長度增大，經(jīng)濟上很不合理。因此，現(xiàn)代同步電動機勵磁都不用同軸的直流發(fā)電機作為勵磁電源，而幾乎都采用晶閘管整流電源供給直流勵磁電流。（2）晶閘管勵磁系統(tǒng)同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)是近年來出現(xiàn)的新型勵磁方式，它是把交流電經(jīng)過晶閘管整流元件整流為直流后，供給同步電動機作為勵磁電源的。這種勵磁方式反應速度快

25、、調(diào)節(jié)方便，并具有勵磁功率大、體積小、重量輕、便于維護、具有較高的效率等優(yōu)點。下圖 示出了典型的同步電動機晶閘管勵磁系統(tǒng)原理方框圖。該勵磁系統(tǒng)有以下性能和特點：1) 勵磁電源 （與定子回路來自同一交流電網(wǎng)）與轉(zhuǎn)子回路采用三相全控橋固接勵磁接線，保持了同步電動機固有的異步啟動轉(zhuǎn)矩特性。2) 全壓啟動的電動機當轉(zhuǎn)速達亞同步轉(zhuǎn)速時，投勵環(huán)節(jié)發(fā)出脈沖，使勵磁環(huán)節(jié)接通，實現(xiàn)順極性投入勵磁。3) 采用降壓啟動的電動機，當轉(zhuǎn)速達亞同步轉(zhuǎn)速的90%左右時，由投全壓環(huán)節(jié)自動切除啟動電抗器DK，投入全壓，使電動機加速到亞同步轉(zhuǎn)速時自動投入勵磁。4) 當交流電網(wǎng)電壓波動時，電壓負反饋環(huán)節(jié)使電動機勵磁電流基本恒定；當

26、電網(wǎng)電壓下降至80%85%額定值時，實現(xiàn)強勵，強勵倍數(shù)為1.41.8倍，強勵時間一般不超過10s.5) 同步電動機啟動或停機時，由滅磁環(huán)節(jié)限制轉(zhuǎn)子繞組兩端的過電壓，保證轉(zhuǎn)子繞組及勵磁裝置元件不被擊穿。6) 可手動調(diào)節(jié)勵磁電流、電壓進行功率因數(shù)調(diào)整，勵磁電壓、電流的調(diào)節(jié)范圍為額定值的10%125%。7) 電動機正常停機或事故停機時，由于逆變環(huán)節(jié)的作用，晶閘管整流器KGZ轉(zhuǎn)為逆變狀態(tài)，是轉(zhuǎn)子順利滅磁。8) 恒無功環(huán)節(jié)用于帶沖擊負載的電動機，其作用是在運行中當電動機負載突變時自動保持其無功電流恒定。第二節(jié) 勵磁系統(tǒng)的組成及各主要環(huán)節(jié)的工作原理2.1 系統(tǒng)裝置主電路2.1.1 勵磁系統(tǒng)主電路的組成及工

27、作原理圖 2 勵磁主回路RD13: 快熔 18 KGZ:可控硅 GZ:整流二極管 R1R6:電阻器 R：制動電阻 Rfd1、Rfd2：滅磁電阻 W：電位器 C1：電容器MJ：低壓滅磁繼電器 CA:試驗按鈕 LH：直流電流傳感器1LH：電流互感器 A：直流電流表 V：直流電壓表 TD:同步電動機1DL3DL:高壓開關(guān) GK:高壓隔離開關(guān) QDK：起動電抗器15LH：自耦變壓器 晶閘管勵磁系統(tǒng)有哪些環(huán)節(jié)組成？下面以全國統(tǒng)一設計的KGLF11型晶閘管勵磁裝置為例，介紹晶閘管勵磁系統(tǒng)的組成及其簡要工作原理。KGLF11型晶閘管勵磁裝置的電氣原理接線圖如附圖，它主要有勵磁主回路、觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)（六塊脈沖插

28、件）、移相和電壓負反饋環(huán)節(jié)（移相插件）、投勵環(huán)節(jié)（投勵插件）、投全壓環(huán)節(jié)（全壓插件）、滅磁環(huán)節(jié)（滅磁插件）、逆變環(huán)節(jié)（附加插件）以及同步電源變壓器（三個同步電源插件）等組成。晶閘管勵磁系統(tǒng)的工作原理如下：當同步電動機起步啟動時，滅磁環(huán)節(jié)投入工作，是轉(zhuǎn)子感應交流電流兩半博都通過滅磁電阻Rfd1-2,保證電動機的正常啟動。啟動過程中，勵磁主回路晶閘管V1V6無觸發(fā)脈沖，處于阻斷狀態(tài)。采用降壓異步啟動時，當電動機啟動至亞同步轉(zhuǎn)速的90%，投全壓環(huán)節(jié)發(fā)出脈沖，去出發(fā)附加插件中的小晶閘管V11,投全壓繼電器2ZJ動作，控制同步電動機定子側(cè)的全壓開關(guān)合閘，使電機在全壓作用下繼續(xù)加速器動。當同步電動機加速啟

29、動到亞同步轉(zhuǎn)速時，投勵磁環(huán)節(jié)接收到頻率為23HZ的轉(zhuǎn)子感應電壓順極性（感應電流方向與勵磁電流方向相同）信號，發(fā)出投勵脈沖去觸發(fā)移相插件中的小晶閘管V10,使移相環(huán)節(jié)投入工作。移相環(huán)節(jié)綜合給定信號和“按三相交流電網(wǎng)電壓負反饋”信號，輸出直流控制電壓ED加到觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)發(fā)出脈沖加到勵磁主回路的晶閘管V1V6,使勵磁裝置立即向電動機投入勵磁，同步電動機被牽入同步運行。在同步電動機運行過程中，電壓負反饋環(huán)節(jié)降裝置電源側(cè)引入的電壓負反饋信號反極性與給定信號綜合，保證當電源電壓波動時，使整流輸出的勵磁電壓保持不變，以實現(xiàn)恒定勵磁。手動調(diào)節(jié)勵磁電位器RP6（安裝在裝置的面板上），可以改變移相環(huán)

30、節(jié)輸出的直流控制電壓ED的大小，去控制觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)發(fā)出脈沖的早晚，從而改變勵磁主回路晶閘管V1V6的導通角，實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)勵磁，是同步電動機運行在最佳功率因數(shù)狀態(tài)。當同步電動機正常停機時，逆變環(huán)節(jié)給脈沖環(huán)節(jié)加入一控制信號，使勵磁主回路晶閘管從整流狀態(tài)立即轉(zhuǎn)入逆變狀態(tài)，以保證電機轉(zhuǎn)子的順利滅磁。23 如何選擇勵磁主回路的晶閘管元件？勵磁主回路晶閘管元件質(zhì)量的好壞，其額定參數(shù)選擇得正確與否，整流橋臂各晶閘管元件參數(shù)是否一致，對保證勵磁裝置可靠運行有很大關(guān)系。在檢修更換晶閘管元件時，一定要要注意正確選種元件參數(shù)和配組問題。（1）晶閘管額定電壓的選擇在使用晶閘管時，應了解它在阻斷狀態(tài)下能夠承受多大的正向

31、與反相電壓。晶閘管出廠試驗時，在額定結(jié)溫下，不論正向或反向都是加工頻（50HZ）正弦半波電壓。元件合格證上所標出的正向阻斷電壓和反向峰值電壓，是測試時達到正向轉(zhuǎn)折及反向擊穿所對應的正弦半波電壓的峰值各減去100V所取整數(shù)的數(shù)值。它們是晶閘管的額定電壓，通用的術(shù)語和符號是重復正向阻斷電壓UDRM（可重復加于晶閘管元件的最大瞬時正向電壓值）重復反向峰值電壓URRM(可重復加于晶閘管元件的最大反向峰值電壓)，二者在數(shù)值上一般是相等的。選擇晶閘管時，應是元件的額定正向與反向電壓為實際工作中所承受的正向與反向電壓最大值的1.52倍以上。三相全控橋的三個同向并聯(lián)橋臂上的晶閘管1、3、5KGZ是與4、KGZ

32、串聯(lián)承受同步電動機啟動過程中轉(zhuǎn)子勵磁繞組上所感應的峰值電壓Usm ，當滅磁電阻Rfd1Rfd2等于勵磁繞組直流電阻的10倍時，按經(jīng)驗取Usm為同步電動機額定勵磁電壓UfN的10倍。所以，勵磁主回路橋臂上的晶閘管的正、反向峰值電壓為式中 K1- 三相全控橋晶閘管整流器串聯(lián)時的均壓系數(shù)，取0.9; K2-晶閘管正、反向峰值電壓的安全系數(shù)，取1.7.（2） 晶閘管額定電流的選擇晶閘管的額定正向平均電流IF,是指在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下，可連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值。經(jīng)驗證明，晶閘管工作時結(jié)點溫度越低，使用壽命也就越長。因此，對于晶閘管勵磁這類可靠性要求較高的裝置，應適當降低晶閘管元件的額定

33、電流使用。這就是說，所選擇的晶閘管元件的“額定正向平均電流”IF要大于實際負載下橋臂的平均電流，即即應取一定的電流裕量。勵磁裝置整流橋的負載條件，除考慮額定運行工況外，還要考慮交流電網(wǎng)電壓降落或負載突增時的強勵情況。因為強勵雖然不是經(jīng)常發(fā)生，但是屬于勵磁裝置的一種運行工況。強勵是不應使過流保護動作，晶閘管的額定正向平均電流應該大于強勵時實際可能通過元件的電流，結(jié)溫不應超過允許值。在額定工況時，整流橋直流側(cè)電流為IfN，橋臂平均電流為?？紤]強勵時，整流橋直流側(cè)電流為，橋臂平均電流為。因此，橋臂上晶閘管元件的額定正向平均電流應為式中 KC 強勵倍數(shù)，一般取1.41.8;Ki強勵工況下的電流裕度系數(shù)

34、，一般取2以上。（3） 晶閘管的配組問題在選擇勵磁主回路橋臂晶閘管時，除了使元件的額定正、反向峰值電壓和額定正向平均電流兩個主要參數(shù)一致外，還應篩選管壓降、觸發(fā)電壓及觸發(fā)電流等參數(shù)相近的晶閘管配組。這樣才能保證整流橋臂上各晶閘管元件的負擔基本平衡，三相整流橋輸出波形能調(diào)試出較好的對稱度。2.1.2 過電壓和過電流保護同步電機可控硅勵磁系統(tǒng)過電壓保護可控硅勵磁系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，但是這種系統(tǒng)中的可控硅元件承受過電壓的能力較差，即使很短時間的過電壓也可能導致元件損壞，而且可控硅承受正向電壓上升率的能力也有一定限度，超過這個限度也可能導致元件損壞，或者造成勵磁系統(tǒng)不能正常工作。因此，筆者分析了可控硅元

35、件所在電路中產(chǎn)生過電壓的原因。并提出了幾種相應的保護措施，以便將過電壓和電壓上升率限制在可控硅元件所允許的范圍之內(nèi)，以保證其安全可靠地工作。41：三級自動負荷開關(guān) OL1, OL2 ：直流電流檢測元件RW1 ：電位器 R ：滅磁電阻ASR ：亞同步轉(zhuǎn)速檢測繼電器D ：整流二極管C1, C2 ：電容器FL ：直流分流器FIELD：勵磁繞組1、主回路組成主回路如圖2所示，它采用三相全控橋式整流電路，短路、過壓保護，分別采用快熔和阻容保護。兩級滅磁單元為獨立單元，自動適應同步電機起動特性。另外，還有部分用于保護和儀表指示的檢測元器件。圖 勵磁主回路RD13: 快熔 18 KGZ:可控硅 GZ:整流二

36、極管 R1R6:電阻器R：制動電阻 Rfd1、Rfd2：滅磁電阻 W：電位器 C1：電容器MJ：低壓滅磁繼電器 CA:試驗按鈕 LH：直流電流傳感器 1LH：電流互感器A：直流電流表 V：直流電壓表 TD:同步電動機 1DL3DL:高壓開關(guān)GK:高壓隔離開關(guān) QDK：起動電抗器 15LH：自耦變壓器2 產(chǎn)生過電壓的原因可控硅勵磁系統(tǒng)中出現(xiàn)的過電壓現(xiàn)象，其原因主要有兩個： 由雷擊等原因引起的大氣過電壓； 整流系統(tǒng)所在電路中的跳閘、合閘和可控硅元件關(guān)斷等電磁暫態(tài)過程所引起的操作過電壓和換向過電壓。21 大氣過電壓當可控硅勵磁系統(tǒng)的交流電源采用由輸電線路供電的降壓變壓器，線路遭受雷擊或靜電感應這種從

37、電網(wǎng)偶然浸入的浪涌電壓時，必然要在變壓器的副邊繞組感生過電壓。22 操作過電壓和換向過電壓圖 在電源電壓過零瞬間斷開空載變壓器產(chǎn)生的過電壓產(chǎn)生操作過電壓和換向過電壓的主要原因有：(1)由高壓電源供電的整流變壓器，其原邊繞組和副邊繞組間存在分布電容C 當變壓器高壓側(cè)開關(guān)合閘時，原邊繞組高壓 將經(jīng)過C12耦合到副邊繞組。合閘瞬間副邊繞組感受到的電壓近似為：C12/( C12 + C20 )(其中C20為副邊繞組對變壓器鐵心間的分布電容)。如果C12C20，則0.5,顯然副邊繞組感應的過電壓值將隨變壓器變比的增加而增大。(2)在電源變壓器空載情況下，如果在電源電壓過零時突然斷開電源，則會產(chǎn)生嚴重的瞬

38、變過電壓。變壓器空載時，原邊繞組中只有勵磁電流，它在相位上滯后于電源電壓近900，過零時，達到最大值。相應的磁通也達到最大值。如此時突然切斷變壓器，使由最大值變到零，則相應的ddt和ddt都很大，結(jié)果在副邊繞組中感應出很高的瞬時過電壓。如圖2所示。產(chǎn)生過電壓的倍數(shù)最高可達正常反向峰值電壓的810倍，一般情況下也有45倍。(3)變壓器原邊繞組的漏抗與副邊繞組的分布電容所形成的振蕩電路，在變壓器合閘(相當于突然加上一個階躍電壓)時，將引起瞬變過程而產(chǎn)生過電壓。在嚴重情況下，這個瞬變電壓的峰值可達正常反向峰值電壓的2倍，通常情況下，亦可達到16倍左右。(4)可控硅整流電路直流側(cè)開關(guān)斷開時，由于電流突

39、變，將在交流回路的電感上產(chǎn)生過電壓。(5)可控硅元件關(guān)斷時產(chǎn)生的關(guān)斷過電壓(又叫換相過電壓)。以三相全控橋整流電路為例。如圖3所示。如果導通的可控硅元件為V1、V2，則整流橋輸出電壓為線電壓。當V1元件導通至1200圖3(b)中的t1時，由于元件V3被觸發(fā)導通，故輸出電壓變?yōu)榫€電壓，則時V1因承受反向電壓而準備關(guān)斷。當V1中的電流降至零時，其內(nèi)部尚存的載流子，將在反向電壓作用下產(chǎn)生反向恢復電流- 對應于圖3(b)中的t2 t3。反向電流被迅速切斷時，元件V1立即阻斷圖3(b)中的t3時刻，此時在變壓器漏抗上產(chǎn)生的過電壓將作用在關(guān)斷的元件V1上。過電壓的數(shù)值可達正常峰值電壓的56倍。如在可控硅元

40、件的兩端并聯(lián)阻容保護，則可使通過RC支路續(xù)流，從而抑制其過電壓。(6)發(fā)電機運行中如發(fā)生突然短路，失步或非同期合閘等故障，則在轉(zhuǎn)子繞組中會產(chǎn)生很高的感應過電壓，危及可控硅勵磁系統(tǒng)整流電路的安全運行。3 過電壓保護方法通?？赡懿捎玫母鞣N過電壓保護，如圖4所示。對于每一套可控硅勵磁系統(tǒng)視具體情況選擇其中幾項，以構(gòu)成合理的保護，使其既簡單可靠，吸收暫態(tài)能量大，限制過電壓的能力強，又不影響正常運行，且壽命長，功耗低。為抑制大氣過電壓，保護變壓器，通常在變壓器原邊繞組上裝設避雷器(圖4中A)為抑制投入變壓器時由于繞組間存在分布電容而引起副邊繞組過電壓，可在變壓器中設置屏蔽層，或在變壓器Y形中點和地之間裝

41、設接地電容C1，或在副邊出線與地之間合理接人抑制電容C2(圖4中B、C)。可將副邊過電壓抑制到較低的數(shù)值。為抑制切除空載變壓器勵磁系統(tǒng)電流而引起的過電壓，可采用電容器、硒堆或壓敏電阻等這類貯能或耗能元件，以吸收變壓器中貯存的能量(圖表中的D、E、F、G)。同樣可以采用上述的阻容、硒堆、壓敏電阻等保護器件，抑制直流側(cè)過電壓。此外，工程上還采用可控硅開關(guān)自動投入電阻的方法，以抑制轉(zhuǎn)子過電壓(圖4中的I)。下面筆者對這些保護措施作出近一步分析。31 阻容保護阻容保護裝置接線方法，如圖5所示：圖5中電容用于吸收瞬時浪涌能量，以抑制過電壓；電阻為耗能元件，用于限制可控硅元件導通時電容器放電電流所引起的電

42、流上升率，同時可防止回路中的LC元件形成諧振。圖5中電容C在可控硅元件將放電，從而增加了可控硅元件導通時的didt值，即增加了元件損壞的潛在因素；對于大容量的可控硅勵磁系統(tǒng)來說，三相阻容保護顯得過于龐大，為此可采用圖6所示的整流阻斷式接線。整流橋直流側(cè)的阻容保護，可吸收交流側(cè)的浪涌電壓，對可控硅整流橋?qū)嵤┻^電壓保護。此外，阻容保護的放電電流因整流橋的反向阻斷作用而自成回路，故不會增加可控硅元件導通時的電流上升率。為了防止可控硅關(guān)斷過程引起的過電壓，可在每只元件的兩端分 聯(lián)阻容保護如圖5(d)所示。此外，亦可接入單相整流阻斷式阻容保護。阻容保護裝置簡單可靠，應用廣泛。其缺點是正常運行時電阻消耗功

43、率，發(fā)熱厲害；對于非整流阻斷式保護，增大了可控硅元件開通時的didt值；容易造成波形畸變；作為大容量整流裝置時顯得體積過大；而且，當有過高的浪涌電壓侵入時，過電壓數(shù)值可能突破允許值。32 硒堆保護硒堆由硒整流片串聯(lián)后對接而成，利用其反向伏安特性來抑制過電壓。硒堆保護的接線，如圖7所示。圖8為硒堆的反向伏安特性。正常工作時，承受反向電壓的硒堆工作在伏安特性的A點，漏電流很小。隨著反向電壓的增大，硒堆的反向電流迅速增加，因此可以抑制電壓的上升。B點對應的電壓，為其所抑制的操作過電壓的峰值。當出現(xiàn)異常浪涌電壓時，工作點升至C點，硒片被擊穿，如同電源經(jīng)硒堆作短時短路一樣，吸收浪涌能量，抑制過電壓。擊穿

44、后的硒片表面出現(xiàn)焦點，浪涌電壓過去后仍可恢復反向阻斷能力，可繼續(xù)起保護作用。由于Y形接法所用的硒片較少，故工程上多采用此種接法。硒堆保護的優(yōu)點是吸收的浪涌能量較大，正常運行時功耗小，發(fā)熱少，使用靈活。缺點是體積較大，且長期不用之后性能變差，即正向電阻變大，反向電阻降低，因而失去效用。若要再使用，須經(jīng)“化成”處理，性能才能恢復。33 壓敏電阻浪涌吸收器壓敏電阻具有正反向相同的很陡的優(yōu)安特性(見圖9)。它具有殘壓低、通流和耐受能量的能力及抑制過電壓能力強、漏電流及損耗小、對浪涌電壓反應快、壽命長、運行可靠及價廉等優(yōu)點，是一種較好的過電壓保護元件。缺點是持續(xù)功率較小。壓敏電阻用作過電壓保護的接線，如

45、圖10所示。形接法主要用于防止操作過電壓，Y形接法則可防止雷電侵入波引起的過電壓。對于要求殘壓更低的小容量裝置，可串接穩(wěn)壓阻抗Z(電抗或電阻)，如圖10(e)所示。壓敏電阻的殘壓比較大。當可控硅元件的電壓安全系數(shù)較小時，不宜采用壓敏電阻作過電壓保護。此外，壓敏電阻雖能抑制過電壓數(shù)值，卻不能抑制dudt，因此，在dudt較大的場合仍需裝設RC保護。2.2滅磁環(huán)節(jié)二、滅磁插件工作原理在同步電動機異步起動或運行失步過程中，三相全控橋的晶閘管V1V6沒有控制極觸發(fā)脈沖，電動機處于固接起動的滅磁工作狀態(tài)。滅磁插件原理圖如圖21所示。1 工作原理同步電動機定子繞組通電后，轉(zhuǎn)子勵磁繞組感應出交變電壓，開始瞬

46、間感應的交變電壓未達到晶閘管V7、V8的導通電壓，感應電壓正半波就通過RF1、R1、R3、RP1、R2、R4、RP2、RF2回路，總電阻為轉(zhuǎn)子繞組電阻值的3 000倍以上，波形圖見圖22，相當于開路起動。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，感應電壓急劇上升至V7、V8整定的導通電壓。此時，電位器RP1、RP2上的電壓降分別大于穩(wěn)壓管VS1、VS2的穩(wěn)壓值，二極管VD 1、VD2正向壓降，V7、V8導通工作，使同步電動機轉(zhuǎn)子繞組正半周相當于開路起動變?yōu)榻尤藴绱烹娮鑂F1、RF2的固接起動，此時感應電壓幅值大為減弱。負半波則通過RF1、二極管VD、RF2構(gòu)成的回路。這樣，在同步電動機起動至亞同步轉(zhuǎn)速投入勵磁電壓、電

47、流前，一個周期內(nèi)正負半波都通過RF1、RF2固接起動的接線方式，形成較好的起動轉(zhuǎn)矩。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n達到同步轉(zhuǎn)速ns的95時，由投勵插件檢測到轉(zhuǎn)差率s=0.05，發(fā)出投勵觸發(fā)脈沖，使移相給定插件小晶閘管觸發(fā)導通，輸出移相控制電源，使+A、-C、+B、-A、+C、-B 6相觸發(fā)脈沖觸發(fā)相應的橋臂晶閘管V1V6，輸出直流勵磁電壓UE和電流IE。在拖人同步運行的一個周期內(nèi)，滅磁晶閘管V7、V8導通的電流，換相時小于維持電流，則V7、V8自動關(guān)閉，轉(zhuǎn)子很快加速牽人同步轉(zhuǎn)速，正常運行。2 滅磁電壓的整定滅磁晶閘管V7或V8整定導通電壓計算公式如下(北京、西安、上海整流器廠有±5 設計規(guī)范) ：UK

48、=1.22×U21.732U2式中：UK V7或V8整定導通電壓瞬時值U2 整流變壓器TC(自耦變壓器)的二次側(cè)線電壓UV1.78UNE式中：UV V7或V8整定導通電壓有效值UNE 勵磁裝置額定勵磁電壓滅磁環(huán)節(jié)參數(shù)整定值見表21。通過調(diào)節(jié)TC(有效值高時可通過外接升壓變壓器)獲得整定電壓。在整定V7時，將V8陽、陰極用導線短接升壓。此時，在V7陽極與陰極間用示波器觀察到單相半波整流電壓波形如圖23所示。調(diào)整電位器RP1，使參數(shù)對應要求的瞬時值或有效值。晶閘管V7、V8導通時的電壓波形如圖24所示。單相半波可控整流相位控制角=900；整定V8時拆除短接線，改成V7短接，升壓、調(diào)整電位

49、器RP2使數(shù)值與V7相同，需幾次由升壓(調(diào)電位器)、降壓、再升壓，核準晶閘管導通的參數(shù)。然后用油漆將電位器調(diào)節(jié)的軸封死，以防止機柜風機振動引起數(shù)值變化。圖21中按鈕sB供檢測滅磁環(huán)節(jié)能否正常工作。按下SB后，電阻Rl、R3與R5，R2、R4與R6并聯(lián)，由于選用的R5、R6阻值較小，相當于增加RP1、RP2的電壓降；檢測時，調(diào)節(jié)裝置電壓在50V左右(通過電壓表PV1確定)，滅磁晶閘管V7、V8即可導通(PV1指示為零)。這樣，可認為電路工作正常。2.3 觸發(fā)電路、移相給定和自動投勵環(huán)節(jié)2.3.1 觸發(fā)電路一、脈沖觸發(fā)插件工作原理脈沖插件+A、-C、+B、-A、+C、-B分別控制三相全控整流橋的晶

50、閘管VlV6，6個脈沖插件內(nèi)部的元件及線路連接都是一樣的，只不過是其外部接線不一樣，插件可以互換?，F(xiàn)以A相脈沖為例分析脈沖插件工作原理，原理圖見圖11。電路由同步信號、脈沖發(fā)生、脈沖放大和脈沖輸出四部分組成。1 同步信號電源+A、-A來自同步電源變壓器TB1。+A相5OV作為產(chǎn)生脈沖的同步電源；-A相5OV作為脈沖放大的電容器C2充電用；-A比+A超前1800,+A經(jīng)二極管VD4整流，再通過電阻R10、穩(wěn)壓管VS3、VS4削波穩(wěn)壓后，產(chǎn)生梯形波，供給單結(jié)晶體管振蕩電路。當+A電源得電后，三極管VT1處于放大狀態(tài)，電容器Cl就充電，+A與三相全控整流橋的晶閘管陽極電壓相位相同，故稱為同步觸發(fā)信號

51、。2 脈沖發(fā)生該環(huán)節(jié)是一個同步鋸齒波振蕩電路。它由單結(jié)晶體管VT2、C1、VT1、電位器RP4及電阻R15等組成的充放電回路實現(xiàn)。由移相插件的直流控制電源的大小來改變VT1基極電流，使VT1集電極(C)和發(fā)射極(E)之間的電壓UCE發(fā)生變化，在Cl的串聯(lián)電路上起到可變電阻的作用，從而改變Cl的充放電時間常數(shù)。當C1的電壓充到VT2的峰點電壓時，利用單結(jié)晶體管的負阻特性使VT2導通，C1上的電壓經(jīng)VT2的發(fā)射極(E)、第一基極(B1)和電阻R15迅速放電，從而在R15上形成電壓降，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖觸發(fā)小晶閘管V9。當Cl放電至VT2谷點電壓(約2 V左右)時，VT2截止，Cl重新充電，重復上述過程。

52、3 脈沖放大由C2、V9及脈沖變壓器Tl組成。-A相5OV電壓經(jīng)二極管VD3半波整流，電阻R9降壓，穩(wěn)壓管VS5、VS6削波穩(wěn)壓后形成梯形波，對C2充電，為產(chǎn)生放大的輸出觸發(fā)脈沖作準備。當脈沖發(fā)生環(huán)節(jié)在電阻R15上產(chǎn)生脈沖信號時，V9便觸發(fā)導通，C2上電荷經(jīng)V9及T1一次側(cè)繞組迅速放電，從而在T1二次側(cè)繞組形成陡尖而又放大的觸發(fā)脈沖。4 脈沖輸出通過Tl的二次側(cè)繞組及二極管VD7VD14構(gòu)成四組脈沖信號。為了保證裝置的可靠性，按照定規(guī)律組成對三相全控橋VlV6的雙脈沖控制觸發(fā)，每只晶閘管用兩組脈沖，稱為補脈沖觸發(fā)。其特點是觸發(fā)功率小，通過Tl(一次側(cè)、二次側(cè)繞組匝數(shù)比是1：1)，起到主電路強電

53、與控制電路弱電的隔離。從+A脈沖插件的插接端子11、12和l3、l4發(fā)出的脈沖(插接端子2、8和9、10作備用脈沖或整流橋臂上晶閘管元件串、并聯(lián)用)分別去控制觸發(fā)三相全控整流橋上的Vl和V6，所發(fā)出脈沖時間對應于三相整流變壓器TZL二次側(cè)加于三相全控整流橋交流側(cè)A、B相電源的相位。調(diào)整觸發(fā)導通的Vl和V6控制角的大小，從而改變同步電動機勵磁電壓的高低。V3、V2、V5、V4同步觸發(fā)依此類推。2.3.2投勵環(huán)節(jié)1、投勵方式電機起動后，按照“準角強勵整步”的原則當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到電機額定轉(zhuǎn)速95%時，自動投勵。為保證同步電動機投勵準確、可靠，系統(tǒng)有三種投勵途徑：1） 同步電動機在起動過程中，當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)

54、速達到電機額定轉(zhuǎn)速的95%時，立即投勵磁。2） 按轉(zhuǎn)子感應電壓的最小幅值投勵，同步電動機在起動后，隨著轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)子感應電壓的幅值會愈來愈低，當此值降至相當于50Hz交流電壓810伏有效值時自動投勵。3）投全壓后，延時投勵，延時時間可調(diào)。以上功能均由微機監(jiān)控自動完成。目前使用是第一種投勵方式。2、 投勵環(huán)節(jié)工作原理同步電動機異步起動時，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應的交變電壓，其頻率是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的加速而降低的計算公式為：p/60p（-）/60s式中：p 電動機極對數(shù) 同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差 同步轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 s 轉(zhuǎn)差率 電網(wǎng)電源頻率當為95n 時稱為亞同步轉(zhuǎn)速，這時s=（-）0.05， s2.5Hz，周期

55、T21/0.4s。投勵環(huán)節(jié)就是根據(jù)上述亞同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率的要求，適時投入轉(zhuǎn)子勵磁電壓UE和電流IE，加速牽人同步轉(zhuǎn)速運行。投勵環(huán)節(jié)電路原理見圖51。圖51中VD27、VD28組成的單相橋式整流電路經(jīng)整流、C4濾波，R21、VS10、VS11穩(wěn)壓為DC 28V，供給單結(jié)晶體管VT4?？刂菩盘柺寝D(zhuǎn)子感應的電壓在G1(8)、G2(14)兩端。轉(zhuǎn)子電壓波形見圖52。 由快到慢，開始f250Hz，隨后逐漸減小到f22.5Hz時自動投入勵磁，加速至正常運行，nnS。這時,f2=0Hz，感應電壓的幅值從大到小。由圖51可見，VT3在這里起開關(guān)作用，開關(guān)的頻率由f2控制，所以VT3也叫頻率繼電器。3 投勵觸發(fā)

56、脈沖形成當VT3的基極電流, IB足夠大時，飽和導通，C5被短路，充不上電，VT4不能導通，當VT3的IB=0時，VT3截止，C5充電，如果C5的充電時間足夠(200s)，VT4導通，發(fā)出鋸齒波振蕩脈沖。VS12將轉(zhuǎn)子感應來的正半周電壓穩(wěn)定在4 V左右，加在VT3的基極和發(fā)射極之問，使VT3飽和導通。由于正負半周電壓交替加在VT3的基極上，故VT3正半周導通，負半周截止。交替時間受轉(zhuǎn)子感應電壓的控制，當感應電壓的f22.5Hz即T21/0.4s時，正半周，VT3飽和導通，C5不能充電，VT4不導通；負半周，VT3截止、C5充電，VT4導通發(fā)出投勵脈沖。負半周投勵即為順極性投勵，此時使三相整流橋晶閘管導通，整流電壓G1