鉆采自動(dòng)化復(fù)習(xí)資料

1、.電力電子器件的特點(diǎn)：1）具有較大的耗散功率；2）工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)；3）需要專門的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制4）需要緩沖和保護(hù)電路.電力電子器件的分類：1）不可控器件；2）半控型器件；3）全控型器件.按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的不同，又可將可控器件分為電流驅(qū)動(dòng)型和電壓驅(qū)動(dòng)型。電流驅(qū)動(dòng)型器件通過(guò)從控制極注入和抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的通斷.電壓驅(qū)動(dòng)型器件通過(guò)在控制極上施加正向控制電壓實(shí)現(xiàn)器件導(dǎo)通.根據(jù)器件內(nèi)部帶電粒子參與導(dǎo)電的種類不同，電力電子器件又可分為單極型、 雙極型和復(fù)合型三類。.晶閘管的開(kāi)關(guān)特性：晶閘管可等效為一個(gè)PNP晶體管V1和一個(gè)NPN晶體管V2 的復(fù)合雙晶體管模型。晶閘管的導(dǎo)通條件可歸納為陽(yáng)極正偏和門極正偏，即u

2、AK0且 uGKQAG上|兒1JnpN Tl 時(shí):Tddt傳動(dòng)系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)。TmW：tdt0傳動(dòng)系統(tǒng)減速運(yùn)動(dòng)。.恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，不隨轉(zhuǎn)速n變化。依據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與運(yùn)動(dòng) 方向的關(guān)系，將恒轉(zhuǎn)矩型的負(fù)載轉(zhuǎn)矩分為反抗型包轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能轉(zhuǎn)矩型包轉(zhuǎn)矩 負(fù)載。反抗型包轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向始終和運(yùn)動(dòng)方向相反阻 礙電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用方向也隨之改變。位能轉(zhuǎn)矩型包轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩由重力作用產(chǎn)生，不論生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向 變化與否，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。包功率負(fù)載特點(diǎn)：包功率負(fù)載的方向特點(diǎn)是屬于反抗性負(fù)載；大小特點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn) 速變化時(shí)，負(fù)載從電動(dòng)機(jī)吸收的功

3、率為恒定值。.機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件：（1）電動(dòng)機(jī)上的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩 TM和折算到電動(dòng) 機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL大小相等，方向相反，相互平衡。（2）系統(tǒng)受到干擾后， 要具有恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力：在轉(zhuǎn)速上升的方向， TMTL 0.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的特點(diǎn)：1）機(jī)械特性是一條向下傾斜的直線；2）電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載的時(shí)候存在轉(zhuǎn)速降落。3）斜率越大，速度降落越大，機(jī)械特性越軟。.電樞回路用接電阻Re時(shí)的人為機(jī)械特性：（1）理想空載轉(zhuǎn)速n0與固有機(jī)械特性的n0相同；(2)Ra ReCeCT 收Bn,特性變軟，在同一轉(zhuǎn)矩下轉(zhuǎn)速下降更多。(3)是經(jīng)過(guò)理想空載點(diǎn)、具有不同斜率的一族射線。.改變電源電壓Ud時(shí)的人為機(jī)

4、械特性特點(diǎn)：(1)理想空載轉(zhuǎn)速比固有特性的理想空載轉(zhuǎn)速低。端電壓下降越多，其理想空 載轉(zhuǎn)速越低；(2)人為特性的斜率跟固有特性的斜率相等，硬度不變；(3)是一族平行線。.改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性：(1)由于小 小3理想空載轉(zhuǎn)速比固有特 性的理想空載轉(zhuǎn)速高；(2)人為機(jī)械特性的斜率比固有機(jī)械特性大，即人為特性比固有特性軟。.:用勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：特點(diǎn)：重載很??；輕載飛車結(jié)論：用勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許 在小于1520%的額定負(fù)載下起動(dòng)。轉(zhuǎn)速隨所需電磁轉(zhuǎn)矩的增加而迅速變化， 該特性稱為軟特性。申勵(lì)電動(dòng)機(jī)有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與過(guò)載能力。 大負(fù)載時(shí)，接近直 線。適用于重載起動(dòng)的場(chǎng)合，不允許在空載和很輕負(fù)載下運(yùn)行。2

5、2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)：過(guò)程分析：由于慣性，nw0, E/ 0且與電動(dòng)同向；U=0,在Ea作用下產(chǎn)生反向 電樞電流Ia=-Ea/(Ra+Rz)故轉(zhuǎn)矩T也與電動(dòng)時(shí)反向；此時(shí)，T與n反向，為制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)較快減速，當(dāng)n=0時(shí)停車。能量轉(zhuǎn)換：TQ Q電動(dòng)機(jī)靠系統(tǒng)的動(dòng)能發(fā)電，轉(zhuǎn)化成發(fā)電機(jī)，把動(dòng)能 變成電能，消耗在電樞電路電阻上。機(jī)械特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，位于第二象限(T負(fù)n正)，特性斜率B取決于 能耗制動(dòng)電阻Rz,與電樞串聯(lián)電阻Rz時(shí)的人為機(jī)械特性斜率相同。.能耗制動(dòng)分為反抗型負(fù)載能耗制動(dòng)和位能性負(fù)載能耗制動(dòng)。從機(jī)械特性可以看出，特性曲線的斜率決定于能耗制動(dòng)電阻 Rb的大小。Rb越 大，機(jī)械

6、特性線越斜，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，制動(dòng)越慢；Rb越小，機(jī)械特性線越平，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，制動(dòng)越快。但 Rb太小在制動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流。特點(diǎn)：能耗制動(dòng)簡(jiǎn)單，常用于反抗性負(fù)載的電氣制動(dòng)停車，重物下放。能耗制 動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流不會(huì)影響電網(wǎng)。 低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；大部分動(dòng)能消耗在制動(dòng)電阻上。24調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩:(1)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：降壓調(diào)速時(shí)，從高速到低速，容許輸出轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱為 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而容許輸出功率則正比于轉(zhuǎn)速。(2)恒功率調(diào)速：弱磁調(diào)速時(shí)，從低速到高速，容許輸出功率為常數(shù)，稱為 包功率調(diào)速方式，而容許輸出轉(zhuǎn)矩則反比于轉(zhuǎn)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式適合拖動(dòng)包轉(zhuǎn)矩負(fù)載；恒功率調(diào)速方式適合拖動(dòng)包功率

7、負(fù)載。采用包轉(zhuǎn)矩調(diào)速比采用包功率調(diào)速配合要好一些。25.挖土機(jī)特性：限制啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)的電樞電流引入電流截止負(fù)反饋。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用，機(jī)械特性硬。電流負(fù)反饋在電流很大時(shí)起作用使機(jī)械特性變軟。電樞電流大于臨界電流，IdIo(Idcr),電流負(fù)反饋起作用，限流。電樞電流小于臨界電流Id Io(Idcr)時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋 起作用，調(diào)速。26.雙閉環(huán)調(diào)速原理：(1)給定轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的 輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出 電壓保持限幅值 Uim,強(qiáng)迫電流Id迅速上升(2)直到 Id = Idm , Ui = Uim , ASR 很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而 ACR一 般不飽和。系統(tǒng)

8、的加速度恒定，轉(zhuǎn)速 呈線性增長(zhǎng)。(3)當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，電機(jī)仍 在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后， ASR輸入偏差電壓變負(fù)，使它開(kāi)始退 出飽和狀態(tài)，Ui和Id很快下降。(4)直至ij Id = IL時(shí)，轉(zhuǎn)矩Te= TL ,貝U dn/dt = 0 ,轉(zhuǎn)速n才到達(dá)峰值(t = t3 時(shí))。此后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始在負(fù)載的阻力 下減速，與此相應(yīng)，在一小段時(shí)間內(nèi)(t3t4 ), Id IL ,直到穩(wěn)定。27.直流電動(dòng)鉆機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成：1、動(dòng)力及其控制系統(tǒng)：控制柴油機(jī)轉(zhuǎn) 速，發(fā)電機(jī)電壓，平衡柴油機(jī)負(fù)載； 2、驅(qū)動(dòng)及其控制系統(tǒng)：SCRS流裝置 及速度電流雙閉環(huán)直流控制系統(tǒng)；nt2t3t4IdmIdIIO t13、

9、交流電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC): 600/400V變壓器，輔助電動(dòng)機(jī)啟?？刂?、PLC及司鉆臺(tái)操作界面：絞車、泥漿泵、轉(zhuǎn)盤速度、轉(zhuǎn)矩給定、正反轉(zhuǎn)操作、 鉆機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控等。28.直流鉆井電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性：(1)負(fù)荷變化大啟動(dòng)制動(dòng)頻繁(2)連續(xù)起下鉆，包功率特性；為充分利用功率宜采用用勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；他勵(lì)直流電動(dòng)驅(qū)動(dòng)采用弱磁調(diào) 速。要求有一定過(guò)載能力，以克服啟動(dòng)動(dòng)載、振動(dòng)沖擊和輕度卡鉆。絞車工作時(shí) 起停交替，要求有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能。.轉(zhuǎn)盤的機(jī)械特性：轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)可調(diào)；轉(zhuǎn)盤具有很好的轉(zhuǎn)矩限制的快 速響應(yīng)特性。并可根據(jù)鉆具的強(qiáng)度和井深能進(jìn)行調(diào)整；轉(zhuǎn)盤可方便地進(jìn)行正、反 轉(zhuǎn)調(diào)速。.鉆井泵的機(jī)械特性

10、：鉆井泵具有包轉(zhuǎn)矩特性。鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井泵的排 量和壓頭根據(jù)鉆進(jìn)的井深和井下情況進(jìn)行調(diào)整。在表層鉆進(jìn)時(shí)，要求鉆井泵有較 大的排量，泵的轉(zhuǎn)速較高；而深層鉆進(jìn)時(shí)，需要高的泵壓和較小的排量。.浪涌抑制電路：如果浪涌電壓過(guò)大，超過(guò)壓敏電阻 MOVI,MOV2和MOV3 的閾值電壓時(shí)，壓敏電阻變成低阻態(tài)，電路電流劇增，帶有微動(dòng)開(kāi)關(guān)的熔斷器 F41,F42和F43熔斷，并斷開(kāi)SCROOP.零位聯(lián)鎖保護(hù)：防止電動(dòng)機(jī)在高電壓下突然起動(dòng)，零位聯(lián)鎖環(huán)節(jié)使速度 給定信號(hào)無(wú)效。.絞車的能耗制動(dòng)：當(dāng)游車接近井架頂部時(shí)，為了迅速降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速, 采用能耗制動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很快降到手輪控制的貓頭速度。.絞車電動(dòng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行(

11、DWS):電流方向SCR42KU4KIT卜IKITOPDWDB2IC5 RHY lADWDB HELDSUPPLY-FWDEWA一L/TTY用 .rrDWDBaiU nJ1 JRESISTORS (U60HM3EA2K5REV1 n-5DWBIK63X4-IF.交流變頻鉆機(jī)的轉(zhuǎn)差率與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)：(1)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)0S 1:定子圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流一轉(zhuǎn)子 受力一轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)此時(shí)吸入電能，輸出機(jī)械能一電動(dòng)機(jī)。(2)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) s Sn0, sg導(dǎo)條中有電流一轉(zhuǎn)子受力。吸收機(jī)械能，輸出電能一發(fā)電機(jī)。(3)電磁制動(dòng)狀態(tài) 1 s +00 ： 0nn00s1。定子磁場(chǎng)未變，以外力使轉(zhuǎn)子速度

12、 n與n1反向。n1, T與n反向，制動(dòng)作 用。電機(jī)同時(shí)吸收電能及機(jī)械能，消耗于內(nèi)部轉(zhuǎn)子電阻上。.交流變頻鉆機(jī)的機(jī)械特性：U 2(1)T與定子每相繞組電壓U1成正比。R2的大小對(duì) T有影響。(3)當(dāng)電源電壓 U1和轉(zhuǎn)子電阻R2一定時(shí)，T是s的函數(shù)：當(dāng)$= 0, n= (1-S) n0= n0,為同步轉(zhuǎn)速(理想空載轉(zhuǎn)速)；當(dāng)S較小時(shí)，忽略電抗，則 T與S近似線性關(guān)系；當(dāng)S較大時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)矩也變小。.啟動(dòng)工作點(diǎn)：衡量異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。臨界工作點(diǎn)：表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小。.三相異步電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)：| n | | n1 | , s0;電機(jī)處于異步發(fā)電機(jī)狀 態(tài)

13、；將機(jī)械能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伝仉娋W(wǎng)；電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動(dòng)作用。能耗制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)：制動(dòng)前 KM1合，KM2斷，M為電動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)時(shí)KM1斷，KM2合。定子：Uf 一If 一 轉(zhuǎn)子：n 一E2 一 I2 , M 為制動(dòng)狀態(tài)。.變頻調(diào)速的基本原理：變頻調(diào)速是一種改變同步轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法；只要 改變電源頻率即可平滑的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。方法：改變電源電壓。.基頻以下調(diào)速：保持m不變，當(dāng)頻率f1從額定值f1N向下調(diào)節(jié)時(shí)，必E f. C須同時(shí)降低Eg，使匚g/ 。即米用恒值電動(dòng)勢(shì)頻率比的控制方式。55二常數(shù).基頻以上調(diào) 速：在基頻以上調(diào) 速時(shí)，頻率應(yīng)該從 f1N向上升高，但定 子電壓

14、Us卻不可能 超過(guò)額定電壓UsN , 最多只能保持Us = UsN ,這將迫使磁 通與頻率成反比地 降低，相當(dāng)于直流電 機(jī)弱磁升速的情況。.變頻器核心主電路的組成：二極管整流器、PWM逆變器和中間直流電路三部 分組成。進(jìn)線電抗器：為抑制諧波電流，軟起電路：避免大電容 C在通電瞬間產(chǎn)生過(guò)大的充電電流，以免長(zhǎng)期接入時(shí) 影響變頻器的正常工作，并產(chǎn)生附加損耗。泵開(kāi)限制電路：將電機(jī)釋放的動(dòng)能消耗在制動(dòng)電阻上。.轉(zhuǎn)差頻率控制基本原理：在直流轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中， 外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)， 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出是轉(zhuǎn)矩指令。在轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)中， 轉(zhuǎn)速外環(huán)的 輸出也是轉(zhuǎn)矩指令。在基于感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的控制系統(tǒng)

15、中， 最終要確定的是輸 出的頻率指令。.轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：(1)在 s sm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 Te基本上與 Ws成正比，條件是氣隙磁通不變。(2)在不同的定子電流值時(shí)，按函數(shù)關(guān)系 Us = f(W1, Is)控制定子電壓和頻率， 小m恒定。.矢量控制的基本原理：直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由電樞繞組電流 Ia與氣隙磁鏈 Vf相互作用產(chǎn)生的。由于直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)上就保證了電樞電流矢量垂直于氣隙 磁鏈?zhǔn)噶?，則Ia是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的分量，If是控制電機(jī)磁場(chǎng)的分量，這兩者是解 耦的。如果If恒定，只要調(diào)節(jié)Ia就可控制轉(zhuǎn)矩。.某直流電動(dòng)鉆機(jī)采用三相 600VAC供電，其晶閘管整流橋要求輸出直流電壓 0-750V,額定電流1850A。請(qǐng)確定品閘管額定工作電壓、通態(tài)平均電流和觸發(fā)角 0-90度時(shí)電壓調(diào)整范圍？Urrm=1,141Ul=1,141 義 600=848vUT=(23)X 1.414 X600=17002550VI vt1 TAVIdd (cot)(1.5 2)1 VT1 .57當(dāng)觸發(fā)角=o時(shí):UdJ JIti +a3當(dāng)觸發(fā)角=90時(shí):Tm Tl47.3I0.574 I d1062 A1011 1348 6U