同步电动机晶闸管励磁系统实例 - 图文(5)

压敏电阻的残压比较大。当可控硅元件的电压安全系数较小时，不宜采用压敏电阻作过电压保护。此外，压敏电阻虽能抑制过电压数值，却不能抑制du／dt，因此，在du／dt较大的场合仍需装设RC保护。

2.2灭磁环节

二、灭磁插件工作原理

在同步电动机异步起动或运行失步过程中，三相全控桥的晶闸管V1～V6没有控制极触发脉冲，电动机处于固接起动的灭磁工作状态。灭磁插件原理图如图2—1所示。

1 工作原理

同步电动机定子绕组通电后，转子励磁绕组感应出交变电压，开始瞬间感应的交变电压未达到晶闸管V7、V8的导通电压，感应电压正半波就通过RF1、R1、R3、RP1、R2、R4、RP2、RF2回路，总电阻为转子绕组电阻值的3 000倍以上，波形图见图2—2，相当于开路起动。

随着转子转速增加，感应电压急剧上升至V7、V8整定的导通电压。此时，电位器RP1、RP2上的电压降分别大于稳压管VS1、VS2的稳压值，二极管VD 1、VD2正向压降，V7、V8导通工作，使同步电动机转子绕组正半周相当于开路起动变为接人灭磁电阻RF1、RF2的固接起动，此时感应电压幅值大为减弱。

负半波则通过RF1、二极管VD、RF2构成的回路。这样，在同步电动机起动至亚同步转速投入励磁电压、电流前，一个周期内正负半波都通过RF1、RF2固接起动的接线方式，形成较好的

起动转矩。当转子转速n达到同步转速ns的95％时，由投励插件检测到转差率s=0.05，发出投励触发脉冲，使移相给定插件小晶闸管触发导通，输出移相控制电源，使+A、-C、+B、-A、+C、-B 6相触发脉冲触发相应的桥臂晶闸管V1～V6，输出直流励磁电压UE和电流IE。在拖人同步运行的一个周期内，灭磁晶闸管V7、V8导通的电流，换相时小于维持电流，则V7、V8自动关闭，转子很快加速牵人同步转速，正常运行。

2 灭磁电压的整定

灭磁晶闸管V7或V8整定导通电压计算公式如下(北京、西安、上海整流器厂有±5％ 设计规范) ：

UK=1.22×2U2≈1.732U2

式中：UK ?? V7或V8整定导通电压瞬时值 U2?? 整流变压器TC(自耦变压器)的二次侧线电压 UV＝1.78UNE

式中：UV?? V7或V8整定导通电压有效值 UNE?? 励磁装置额定励磁电压

灭磁环节参数整定值见表2—1。

通过调节TC(有效值高时可通过外接升压变压器)获得整定电压。在整定V7时，将V8阳、阴极用导线短接升压。此时，在V7阳极与阴极间用示波器观察到单相半波整流电压波形如图2—3所示。

调整电位器RP1，使参数对应要求的瞬时值或有效值。晶闸管V7、V8导通时的电压波形如图2—4所示。

单相半波可控整流相位控制角α=90；整定V8时拆除短接线，改成V7短接，升压、调整电位器RP2使数值与V7相同，需几次由升压(调电位器)、降压、再升压，核准晶闸管导通的参数。然后用油漆将电位器调节的轴封死，以防止机柜风机振动引起数值变化。图2—1中按钮sB供检测灭磁环节能否正常工作。按下SB后，电阻Rl、R3与R5，R2、R4与R6并联，由于选用的R5、R6阻值较小，相当于增加RP1、RP2的电压降；检测时，调节装置电压在50V左右(通过电压表PV1确定)，灭磁晶闸管V7、V8即可导通(PV1指示为零)。这样，可认为电路工作正常。 2.3 触发电路、移相给定和自动投励环节 2.3.1 触发电路

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一、脉冲触发插件工作原理

脉冲插件+A、-C、+B、-A、+C、-B分别控制三相全控整流桥的晶闸管Vl—V6，6个脉冲插件内部的元件及线路连接都是一样的，只不过是其外部接线不一样，插件可以互换。现以A相脉冲为例分析脉冲插件工作原理，原理图见图1—1。电路由同步信号、脉冲发生、脉冲放大和脉冲输出四部分组成。

1 同步信号

电源+A、-A来自同步电源变压器TB1。+A相5OV作为产生脉冲的同步电源；-A相5OV作为脉冲放大的电容器C2充电用；-A比+A超前180,+A经二极管VD4整流，再通过电阻R10、稳压管VS3、VS4削波稳压后，产生梯形波，供给单结晶体管振荡电路。当+A电源得电后，三极管VT1处于放大状态，电容器Cl就充电，+A与三相全控整流桥的晶闸管阳极电压相位相同，故称为同步触发信号。

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2 脉冲发生

该环节是一个同步锯齿波振荡电路。它由单结晶体管VT2、C1、VT1、电位器RP4及电阻R15等组成的充放电回路实现。由移相插件的直流控制电源的大小来改变VT1基极电流，使VT1集电极(C)和发射极(E)之间的电压UCE发生变化，在Cl的串联电路上起到可变电阻的作用，从而改变Cl的充放电时间常数。当C1的电压充到VT2的峰点电压时，利用单结晶体管的负阻特性使VT2导通，C1上的电压经VT2的发射极(E)、第一基极(B1)和电阻R15迅速放电，从而在R15上形成电压降，产生触发脉冲触发小晶闸管V9。当Cl放电至VT2谷点电压(约2 V左右)时，VT2截止，Cl重新充电，重复上述过程。

3 脉冲放大

由C2、V9及脉冲变压器Tl组成。-A相5OV电压经二极管VD3半波整流，电阻R9降压，稳压管VS5、VS6削波稳压后形成梯形波，对C2充电，为产生放大的输出触发脉冲作准备。当脉冲发生环节在电阻R15上产生脉冲信号时，V9便触发导通，C2上电荷经V9及T1一次侧绕组迅速放电，从而在T1二次侧绕组形成陡尖而又放大的触发脉冲。

4 脉冲输出

通过Tl的二次侧绕组及二极管VD7～VD14构成四组脉冲信号。为了保证装置的可靠性，按

照定规律组成对三相全控桥Vl～V6的双脉冲控制触发，每只晶闸管用两组脉冲，称为补脉冲触发。其特点是触发功率小，通过Tl(一次侧、二次侧绕组匝数比是1：1)，起到主电路强电与控制电路弱电的隔离。

从+A脉冲插件的插接端子11、12和l3、l4发出的脉冲(插接端子2、8和9、10作备用脉冲或整流桥臂上晶闸管元件串、并联用)分别去控制触发三相全控整流桥上的Vl和V6，所发出脉冲时间对应于三相整流变压器TZL二次侧加于三相全控整流桥交流侧A、B相电源的相位。调整触发导通的Vl和V6控制角的大小，从而改变同步电动机励磁电压的高低。V3、V2、V5、V4同步触发依此类推。

2.3.2投励环节

1、投励方式

电机起动后，按照“准角强励整步”的原则当转子转速达到电机额定转速95%时，自动投励。为保证同步电动机投励准确、可靠，系统有三种投励途径：

1） 同步电动机在起动过程中，当转子的转速达到电机额定转速的95%时，立即投励磁。 2） 按转子感应电压的最小幅值投励，同步电动机在起动后，随着转速的升高转子感应电压的幅值会愈来愈低，当此值降至相当于50Hz交流电压8～10伏有效值时自动投励。

3）投全压后，延时投励，延时时间可调。

以上功能均由微机监控自动完成。目前使用是第一种投励方式。

2、 投励环节工作原理

同步电动机异步起动时，转子绕组中产生感应的交变电压，其频率f2是随转子转速的加速而降低f2的计算公式为：f2＝p?n/60＝p（ns-n）/60＝sf1

式中：p — 电动机极对数

?n — 同步转速与转子转速差 ns — 同步转速

n — 转子转速

s — 转差率

f1 — 电网电源频率

当n为95％n 时称为亚同步转速，这时s=（ns-n）／ns＝0.05， f2＝sf1＝2.5Hz，周期T2＝1/f2＝0.4s。投励环节就是根据上述亚同步转速、转差率的要求，适时投入转子励磁电压UE和电流IE，加速牵人同步转速运行。投励环节电路原理见图5—1。

图5—1中VD27、VD28组成的单相桥式整流电路经整流、C4滤波，R21、VS10、VS11稳

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