同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁知識(shí)詳解

1、第一章基本知識(shí)1.1 同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式主要有異步起動(dòng)和變頻起動(dòng)。變頻起動(dòng)需一套專用調(diào)頻電源，技術(shù)復(fù)雜且設(shè)備成本高，主要用于負(fù)載及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都很大的大容量高速同步電動(dòng)機(jī)，國(guó)內(nèi)鋼廠有幾套進(jìn)口變頻起動(dòng)裝置，其它行業(yè)一般不使用。異步起動(dòng)是同步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方式，視供用電系統(tǒng)容量采用全壓起動(dòng)或降壓起動(dòng)，降壓起動(dòng)分為電抗器降壓和自耦變壓器降壓。圖1-2自耦變壓器降壓起動(dòng)圖1-1電抗器降壓起動(dòng)1.1.1 電抗器降壓起動(dòng)圖1-1為采用電抗器降壓起動(dòng)主接線及投全壓開關(guān)合閘控制回路示意圖。電抗器降壓時(shí)施加于電機(jī)端電壓電流降低的同時(shí)起動(dòng)力矩相應(yīng)降低較大，適用于系統(tǒng)容量小不允許直接全壓起動(dòng)且對(duì)起動(dòng)

2、力矩要求不高的機(jī)組，如供電系統(tǒng)容量小但又要求起動(dòng)力矩大的場(chǎng)合，需采用自耦變壓器降壓起動(dòng)。電抗器降壓起動(dòng)時(shí)，合1DL,機(jī)組轉(zhuǎn)速加速至投全壓滑差時(shí)（約0.9Ne）,勵(lì)磁裝置投全壓繼電器JQY動(dòng)作，控制2DL合閘，將母線電壓直接施加于電機(jī)定子。1.1.2 自耦變壓器降壓起動(dòng)圖1-2示自耦變壓器降壓起動(dòng)主接線及控制回路，兩者都較電抗器降壓起動(dòng)復(fù)雜。勵(lì)磁裝置投全壓繼電器JQY需控制2DL跳閘及3DL合閘，操作順序?yàn)?DL合閘-2DL合閘-JQY動(dòng)作跳2DL,合3DL不論全壓起動(dòng)還是降壓起動(dòng)，機(jī)組起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與起動(dòng)時(shí)機(jī)端電壓及負(fù)載等有關(guān)，從勵(lì)磁裝置讀寫控制器上讀出的機(jī)組各次起動(dòng)時(shí)間有些差異屬正常。1.2

3、同步電動(dòng)機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)特性同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)需從電網(wǎng)吸收有功，吸收有功功率流If的關(guān)系曲線，見圖1-3圖1-3同步電動(dòng)機(jī)V形曲線大小取決于所帶負(fù)載及電機(jī)本身有功損耗。同步電動(dòng)機(jī)無(wú)功決定于勵(lì)磁裝置輸出勵(lì)磁電流，過(guò)勵(lì)（超前）運(yùn)行時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)發(fā)無(wú)功；欠勵(lì)（滯后）運(yùn)行時(shí)，從電網(wǎng)吸收無(wú)功；正常勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，既不發(fā)無(wú)功，又不吸收無(wú)功，對(duì)應(yīng)功率因數(shù)COS）=1。同步電動(dòng)機(jī)V形曲線是指電機(jī)定子電流I和勵(lì)磁電同步電動(dòng)機(jī)V形曲線圖表明，功率因數(shù)為1運(yùn)行時(shí)，定子電流最小，在此基礎(chǔ)上增/減磁,定子電流都將增加，增磁時(shí)功率因數(shù)超前運(yùn)行，減磁時(shí)功率因數(shù)滯后運(yùn)行。利用同步電動(dòng)機(jī)V形曲線這一特點(diǎn)，在勵(lì)磁裝置投閉環(huán)之前，可

4、以檢查接入勵(lì)磁裝置用于測(cè)取功率因數(shù)的PT及CT外部接線是否正確。利用同步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)特性，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí),同步電動(dòng)機(jī)工作在超前狀態(tài)，可以就地補(bǔ)償異步電機(jī)所需無(wú)功。1.3 同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由從電網(wǎng)吸收的電磁功率Pem與負(fù)載功率Pf維持動(dòng)態(tài)平衡，電網(wǎng)電壓及負(fù)載在正常波動(dòng)范圍內(nèi)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)都不會(huì)滑出同步而失步，這由其功角特性決定，如圖1-4所示。功角特性：Pem=彳Usin5Xd2E勵(lì)磁電勢(shì)U母線電壓XdW一總電抗s一功角負(fù)載突增而電壓不變圖1-4功角特性曲線時(shí)，負(fù)載功率P往上移，如無(wú)閉環(huán)調(diào)節(jié)，電磁功率曲線Pem不變，運(yùn)行功角S增大，5>900時(shí)，電機(jī)將失去

5、同步；有閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)，曲線Peml時(shí)上移，運(yùn)行功角S保持相對(duì)恒定，電機(jī)穩(wěn)定性增加。電壓突降而負(fù)載不變時(shí)，如無(wú)閉環(huán)調(diào)節(jié)，因勵(lì)磁裝置380V勵(lì)磁電源(取自電機(jī)同段母線)同時(shí)下降，勵(lì)磁電勢(shì)E近似與電壓成正比下降，故電磁功率曲線Pem近似與機(jī)端電壓Ud平方成正比下降，運(yùn)行功角S增大，電機(jī)穩(wěn)定裕度大大減?。蝗绮捎瞄]環(huán)調(diào)節(jié)，Ud下降的同時(shí)勵(lì)磁電勢(shì)E加大，Pem®本不變，電機(jī)穩(wěn)定性增加。1 4同步電動(dòng)機(jī)的失步危害及措施同步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率嚴(yán)格對(duì)應(yīng)(n=60f/p),轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)嚴(yán)格同步，這種嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)和同步關(guān)系是以轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)矩平衡為基礎(chǔ)的。來(lái)自電網(wǎng)、負(fù)載等多種擾動(dòng)一旦破壞

6、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系，依靠電機(jī)的一定調(diào)節(jié)能力，以功角S相應(yīng)變化自動(dòng)地調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩大小，以抵消各種擾動(dòng)引起的不平衡，使轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩關(guān)系處于動(dòng)態(tài)平衡。電機(jī)的這種調(diào)節(jié)能力有一定限度，當(dāng)擾動(dòng)超過(guò)一定限度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)失步。按失步原因及性質(zhì)不同，可分為三種類型：即帶勵(lì)失步、失磁失步和斷電失步。帶勵(lì)失步一般由相鄰出線端頭短路故障、附近大型機(jī)組起動(dòng)或自起動(dòng)引起母線電壓較長(zhǎng)時(shí)間較大幅度的降低，電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的大幅度增加以及起動(dòng)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)早投勵(lì)等原因所引起。帶勵(lì)失步對(duì)電動(dòng)機(jī)所造成的危害主要是脈振轉(zhuǎn)矩較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)作用，使電動(dòng)機(jī)在繞組的端部和端部綁線、轉(zhuǎn)子線圈的接頭處、電動(dòng)機(jī)軸和聯(lián)軸器等部位承受正負(fù)交變的扭矩，影

7、響機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命，甚至造成設(shè)備的損壞。由于振蕩轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)差頻率脈振，電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、功率等物理量會(huì)強(qiáng)烈振蕩，在一定條件下可能引起電氣和機(jī)械共振，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。失磁失步因轉(zhuǎn)子繞組匝間短路，勵(lì)磁電源短暫中斷、勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備故障等引起。同步電動(dòng)機(jī)失磁異步運(yùn)行時(shí)，由于定子過(guò)電流不大，約1.2倍額定電流，電動(dòng)機(jī)出力不減，運(yùn)行無(wú)異常聲音和振動(dòng)，不易被值班人員發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間失磁運(yùn)行，引起轉(zhuǎn)子繞組尤其是阻尼繞組的過(guò)熱、開焊、甚至燒毀。斷電失步是由于供電系統(tǒng)故障及人為切換電源引起，如輸電線路的自動(dòng)重合閘動(dòng)作、備用電源自動(dòng)投入等；由于電源中斷后重新投入的瞬間，電網(wǎng)電壓矢量與機(jī)端感應(yīng)電壓矢量的相位關(guān)系存在隨機(jī)

8、性，兩矢量相位差在180°時(shí)對(duì)電機(jī)沖擊最大。斷電失步對(duì)電機(jī)主要危害在于電源重新恢復(fù)瞬間使電機(jī)遭受巨大的沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩。電機(jī)出現(xiàn)失步后，轉(zhuǎn)子回路的物理量能反映出來(lái)，因此勵(lì)磁裝置應(yīng)設(shè)有完備的失步檢測(cè)環(huán)節(jié)，一旦檢測(cè)出失步應(yīng)根據(jù)情況分類處理，因電機(jī)本身故障引起的失步應(yīng)跳閘停機(jī)，對(duì)非電機(jī)本身引起的失步，如外部條件許可，則應(yīng)實(shí)施自動(dòng)再整步。同步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)再整步即在檢測(cè)到失步后熄滅轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，將電機(jī)暫時(shí)轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行，在適當(dāng)滑差時(shí)重新投入勵(lì)磁將電機(jī)牽入同步運(yùn)行。1.5三相橋式全控整流電路(1) 三相橋式全控整流電路的工作原理在三相橋式全控整流電路中，對(duì)共陰極組和共陽(yáng)級(jí)組是同時(shí)進(jìn)行控制的，控制角都是

9、。下面將結(jié)合圖1-5電路，分析三相橋式全控整流電路工作的物理過(guò)程。圖1-5三相全控橋式整流電路在習(xí)慣上希望三相全控橋的六個(gè)晶閘管觸發(fā)的順序是123456,晶閘管是這樣編號(hào)的：Ti和T4接a相，T3和T6接b相，T5和T2接c相。Ti、T3、T5組成共陰極組，T2、F、T6組成共陽(yáng)極組，如圖為了搞清楚變化時(shí)各晶閘管的導(dǎo)通規(guī)律，分析輸出波形的變化規(guī)則，下面研究幾個(gè)特殊控制角，先分析=00的情況，也就是在自然換相點(diǎn)觸發(fā)換相時(shí)的情況。圖1-6是波形，為了分析方便起見，把一個(gè)同期等分6段。在第（1）段期間，a相電位最高，因而共陰極組的1-5所示。T1被觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低，所以共陽(yáng)極組的T6被觸發(fā)導(dǎo)通

10、。這是電流由a相經(jīng)不流向負(fù)圖1-6感性負(fù)載，a=0°時(shí)波形圖載，再經(jīng)Tb流入b相。變壓器a、b兩相工作，共陰極組的a相電流為正，共陽(yáng)極組的b相電流為負(fù)。加在負(fù)載上的整流電壓為：Ud=Ua-Ub=Uab經(jīng)過(guò)60后進(jìn)入第（2）段時(shí)期。這時(shí)a相電位仍然最高，Ti繼續(xù)導(dǎo)通，但是c相電位卻變成最低，當(dāng)經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)觸發(fā)c相T2,電流即從b相換到c相，T6承受反向電壓而關(guān)斷。這時(shí)電流由a相出經(jīng)Ti、負(fù)載、T2流回電源c相。變壓器a、c兩相工作。這時(shí)a相電流為正，c相電流為負(fù)。在負(fù)載上的電壓為:Ud=UaUc=Ua0再經(jīng)過(guò)600,進(jìn)入第（3）段時(shí)期。這時(shí)b相電位最高，共陰極組在經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)，

11、觸發(fā)導(dǎo)通T3,電流即從a相換到b相，c相T2因電位仍然最低而繼續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)變壓器b、c兩相工作，在負(fù)載上的電壓為：Ud=Ub-Uc=Ubc余依次類推。在第（4）段時(shí)期內(nèi)，T3、T4導(dǎo)通，變壓器b、a兩相工作。在第（5）段時(shí)期內(nèi)，T4、T5導(dǎo)通，變壓器c、a兩相工作。在第（6）段時(shí)期內(nèi)，T5、T6導(dǎo)通，變壓器c、b兩相工作，再下去又重復(fù)上述過(guò)程。總之，三相橋式全控整流電路中，晶閘管導(dǎo)通的順序是：611223344556由上述三相橋式全控整流電路的工作過(guò)程可以看出：1.1 三相橋式全控整流電路在任何時(shí)刻都必須有兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，而且這兩個(gè)晶閘管一個(gè)是共陰極組的，另一個(gè)是共陽(yáng)極組的，只有它們能同時(shí)導(dǎo)通

12、，才能形成導(dǎo)電回路。2.2 三相橋式全控整流電路對(duì)于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證、T3和T5依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差應(yīng)為120。對(duì)于共陽(yáng)極組觸發(fā)脈沖的要求是保證T2、T4和T6依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差也是120o在電感負(fù)載情況下，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120o（3）由于共陰極的晶閘管在正半周觸發(fā)，共陽(yáng)極組在負(fù)半周觸發(fā)，因此接在同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)該相差180。例如接在a相的不和T4,接在b相的T3和丁6,接c相的T5和T2,它們之間觸發(fā)脈沖的相位差都是180o(4)三相橋式全控整流電路每隔60有一個(gè)晶閘管要換流，由上一號(hào)晶閘管換流到下一號(hào)晶閘管。例如由T

13、l、T2換流到T2、T3。因此每隔60要觸發(fā)一個(gè)晶閘管，觸發(fā)脈沖的順序是：1-234561,依次下去。相鄰兩脈沖的相位差是60°,如圖1-7所示。(5)為了保證在整流器合閘后，共陰極組和共陽(yáng)極組應(yīng)各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)電，或者由于電流斷續(xù)后能再次導(dǎo)通，必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)有觸發(fā)脈沖。為了達(dá)到這個(gè)目的，可以米取兩種辦法；一種是使每個(gè)觸發(fā)脈沖的寬度大于60(必須小于120),一般取80100°,稱為寬脈沖觸發(fā)。另一種是在觸發(fā)某一號(hào)晶閘管時(shí)，同時(shí)給前一號(hào)晶閘管補(bǔ)發(fā)一個(gè)觸發(fā)脈沖，相當(dāng)于用兩個(gè)窄脈沖等效地代替大于60的寬脈沖。這種方法稱圖1-7觸發(fā)脈沖雙脈沖觸發(fā)。這兩種觸發(fā)方

14、式均示于圖1-7中。例如當(dāng)要求T1導(dǎo)通時(shí)，除了給T1發(fā)出觸發(fā)脈沖外，還要同時(shí)給T6發(fā)一個(gè)觸發(fā)脈沖。欲觸發(fā)T2時(shí)，必須給T1同時(shí)發(fā)出一個(gè)脈沖等。因此用雙脈沖觸發(fā)，在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)每個(gè)晶閘管須要連續(xù)觸發(fā)兩次，兩次脈沖中間間隔為60o雙脈沖觸發(fā)的電路，因?yàn)橛醒a(bǔ)入和輸出的要求，比較復(fù)雜，但它可以減小觸發(fā)裝置的輸出功率，減小脈沖變壓器的鐵芯體積。用寬脈沖觸發(fā)，雖然脈沖數(shù)目減少一半，為了不使脈沖變壓器飽和，其鐵芯體積要做得大些，繞組匝數(shù)多些，因而漏感增大，導(dǎo)致脈沖的前沿不夠陡（這對(duì)晶閘管多串多并時(shí)是很不利的），增加去磁繞組可以改善這一情況，但又使裝置復(fù)雜化。所以通常多采用雙脈沖觸發(fā)控制。整流輸出的電壓，也就

15、是負(fù)載上的電壓。它屬于變壓器二次的線電壓。圖1-7a中的電壓波形都是相對(duì)于變壓器零點(diǎn)而言的相電壓波形。三相全控橋計(jì)算控制角的起點(diǎn)仍然是相電壓的交點(diǎn)。整流輸出的電壓應(yīng)該是兩相電壓相減后的波形，實(shí)際上都屬于線電壓，波頭Uab、Uac、Ubc、Uba、Uca和Ucb均為線電壓的一部份，是上述線電壓的包絡(luò)線。相電壓的交點(diǎn)與線電壓的交點(diǎn)在同一角度位置上，故線電壓的交點(diǎn)同樣是自然換相點(diǎn)，同時(shí)亦可看出，三相橋式全控整流電壓在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)六次，脈動(dòng)頻率為6X50Hz=300Hz晶閘管所承受的電壓波形示于圖形1-6d。三相橋式整流電路在任何瞬間僅有兩臂的元件導(dǎo)通，其余四臂的元件均承受變化著的反向電壓。例如在第

16、（1）段時(shí)期，Ti和飛導(dǎo)通，此時(shí)T3和T4承受反向線電壓Uba=UUaT2承反向線電壓Ubc=Ub-Uc。T5承受反向電壓Uca=UcUa。如果僅看一個(gè)晶閘管上的電壓波形，例如Ti,則在第（1）段和第（2）段期間，Ti導(dǎo)通，僅有很小的正向壓降。在第（3）段和第（4）段期間，由于T3導(dǎo)通，故Ti承受反向線電壓Uab=UaUbo在第（5）和第（6）段期間，由于T5導(dǎo)通，Ti承受反向線電壓Uac=UaUc。只要負(fù)載電流波形是連續(xù)的情況下，晶閘管上的電壓波形總是由上述三部分組成。例如對(duì)Ti來(lái)說(shuō)，即導(dǎo)通段，波形與坐標(biāo)軸重合，還有線電壓Uab段和線電壓Uac段共三段組成。當(dāng)改變時(shí)，它也有規(guī)律的變化；當(dāng)=0

17、是，晶閘管不承受正向電壓。當(dāng)口變化時(shí)，其承受的正向電壓與sin口成比例。熟識(shí)這些波形對(duì)調(diào)試設(shè)備很有幫助。其他五個(gè)晶閘管上的電壓波形與Ti相同，不過(guò)相位依次序逐個(gè)都要差60°。由圖1-6d可以看出，晶閘管所受的反向最大電壓即為線電壓的峰值。當(dāng)從零增大的過(guò)程中，同樣可分析出晶閘管承受的最大正向電壓也是線電壓的峰值。至于電阻性負(fù)載，當(dāng)口>60°時(shí)，電流進(jìn)入斷續(xù)區(qū)。故=600時(shí)晶閘管承受最大的正向電壓為2U2isin%=2U2isin60=I.22U21當(dāng)控制角口>0時(shí)，每個(gè)晶閘管都不在自然換相點(diǎn)換相,口角開始換相。圖1-8所示為電丁4u婚圖1-8感性負(fù)載，“二30&#

18、176;波形而是從自然換相點(diǎn)向后移一個(gè)感負(fù)載，=300時(shí)的電壓波形。分析的方法與=0時(shí)相同?？蓮目诮情_始把一個(gè)周期六等分。在第（1）段時(shí)期，Ti和T6導(dǎo)通，其間雖經(jīng)過(guò)共陽(yáng)極組的自然換相點(diǎn)，c相電壓開始低于b相電壓，T2開始承受正向電壓，但因未被觸發(fā)所以不能導(dǎo)通。由T6繼續(xù)導(dǎo)電。這就是和不可控整流電路工作情況根本差別之處。直到距上次觸發(fā)Ti（ti）60時(shí)觸發(fā)T2,才迫使T6關(guān)斷，負(fù)載電流從T6轉(zhuǎn)移到F上，進(jìn)入第（2）段時(shí)期。此時(shí)導(dǎo)電元件為Ti和T2,負(fù)載上的電壓由原來(lái)第（1）段時(shí)期的Uab轉(zhuǎn)為Uac,余類推。得到一個(gè)周期脈動(dòng)六次的輸出電壓分別為UaBUac、Ubc、UbaUca和Ucb等，它們都

19、屬于線電壓，各段都取其中的某一部分。作出線電壓的整個(gè)波形，仍可見到線電壓的交點(diǎn)與相電壓的交點(diǎn)在同一位置，因而控制角口從線電壓算起是無(wú)須懷疑的。圖1-9表示電感性負(fù)載，0c=60°時(shí)的電壓波形。電路原先是T5和T6工作，在3ti（相當(dāng)于）時(shí)觸發(fā)Ti,它因此刻承受正向電壓而導(dǎo)通，并將Ts關(guān)斷，負(fù)載電流便從T5轉(zhuǎn)移到Ti,此時(shí)導(dǎo)電元件為Ti和T6,輸出電壓為Uabh過(guò)60°后Ua與Ub相等，Uab=0輸出電壓到達(dá)零點(diǎn)，但此時(shí)又立即觸發(fā)T2,它承受正向電壓而導(dǎo)通，并關(guān)斷T6,負(fù)載電流從T6轉(zhuǎn)移到T2,此時(shí)導(dǎo)電元件為Ti和T2,輸出電壓為Uao依此類推。圖中也畫出晶閘管Ti上的電壓波

20、形。它由三段組成：一段是線電壓Uac,一段是導(dǎo)通期，與橫坐標(biāo)重合，另一段則是線電壓Uabo當(dāng)>60°時(shí)，當(dāng)線電壓瞬時(shí)值為零并轉(zhuǎn)負(fù)值時(shí)，由于電感的作用，導(dǎo)通著的晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，整流輸出出現(xiàn)了負(fù)的電壓波形，從而使整流電壓的平均值降低。圖形i-i0所示為圖i-9感性負(fù)載，a=60°波形圖i-i0感性負(fù)載，a=90°波形電感性負(fù)載，=900時(shí)的電壓波形。對(duì)應(yīng)于(oti(%=90°)時(shí)觸發(fā)晶閘管Ti,在觸發(fā)前，假設(shè)電路已在工作，即T5和T6已導(dǎo)通。至(oti時(shí)觸發(fā)Ti后，導(dǎo)電元件為Ti和T6,輸出電壓為Uab。當(dāng)線電壓Uab由零變負(fù)時(shí)，由于大電感存在，Ti和

21、T6繼續(xù)導(dǎo)通，輸出電壓仍是Uah此時(shí)出現(xiàn)負(fù)值，直到3t2進(jìn)觸發(fā)T2,才迫使T6承受反向電壓而關(guān)斷，此時(shí)導(dǎo)電元件為Ti和T2,輸出電壓為Uac。依此類推，周而復(fù)始繼續(xù)下去，得到圖i-i0的輸出電壓波形。Ti兩端的電壓波形亦表示在圖i-i0上?？梢钥闯觯?dāng)電流連續(xù)的情況下，=900時(shí)輸出電壓的波形面積正負(fù)兩部分相等，電壓的平均為零。電感性負(fù)載。其負(fù)載電流的波形是一條水平線。設(shè)其幅值為Id,由于晶閘管每周期導(dǎo)電i20,電流波形為長(zhǎng)方波，流過(guò)晶閘管的電流有效值為：=一各=0.577九與=。.36跖它的值與口的大小無(wú)關(guān)。至于電阻性負(fù)載，當(dāng)0cW600時(shí)，由于輸出電壓波形連續(xù)，因此電流波形亦連續(xù)。在一周期

22、中，每個(gè)晶閘管導(dǎo)電i20o負(fù)載電流id=Ud/R,整流電壓波形與電感性負(fù)載時(shí)相同。當(dāng)0c>60°時(shí)，由于線電壓過(guò)零變負(fù)時(shí)，晶閘管即阻斷，輸出電壓為零，電流波形轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)，不像電感性負(fù)載那樣出現(xiàn)負(fù)壓。圖i-ii表示電阻負(fù)載，=900時(shí)的電壓波形?？梢钥闯?，在(oti(%=90°)時(shí)，同時(shí)觸發(fā)晶閘管Ti和T6,因此時(shí)a相電壓大于b相電壓，故Ti和T6都能導(dǎo)通，輸出電壓為Uabo至共陰極自然換相點(diǎn)時(shí)，Ua=Ub線電壓Uab=Q之后a相電壓將低于b相電壓，Ti和T6都因承受反向電壓而關(guān)斷。此時(shí)輸出電壓和電流都為零，電流出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象。至3t2時(shí)刻觸發(fā)丁和T2,同理它們導(dǎo)通，輸

23、出電壓為Uac。當(dāng)Uac由零變負(fù)，Ti和T2又都承受反向電壓而關(guān)斷。如此類推，周而復(fù)始得到一系列斷續(xù)的電壓波形。可以看出，當(dāng)0c>60°,輸出電壓和電流波形不連續(xù)，一周期中每個(gè)晶閘管分兩次導(dǎo)電，導(dǎo)電2X(1200%當(dāng)a=120時(shí)，輸出電壓為零，可見電阻負(fù)載日寸，最大移相范圍是120。1.5.2三相橋式全控整流電路整流電壓與控制角的關(guān)系三相橋式全控整流電bZ%個(gè)圖1-11純阻負(fù)載，a=90。波形路在具體分析中例如電感性負(fù)載或者電阻性負(fù)載，不論為何值，負(fù)載上的輸出電壓都是兩相之間的線電壓的某一部分。實(shí)質(zhì)上就是三相線電壓的整流。它相當(dāng)于以線電壓為幅值一周期有6個(gè)脈波的六相半波整流電路

24、。因此，亦可直接從線電壓入手計(jì)算其平均值。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，由于輸出電壓的波形每隔60就重復(fù)一次，所以計(jì)算直流輸出電壓的平均值不必計(jì)算整個(gè)周期，在60范圍內(nèi)取其平均值即可。在三相星形接法的電路中，線電壓較其相應(yīng)的相電壓超前30°,而幅值是相電壓的3倍。傷0口Uab=UcHUb=Ua<30。在上述繪制電壓波形白所有計(jì)算中，都是以a相的相電壓為零時(shí)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)進(jìn)行繪制的。因此相電壓Ua的表達(dá)式為2U2sin3t。自然換相點(diǎn)在(ot=30。處。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，今把線電壓Uab的零點(diǎn)作為新坐標(biāo)的原點(diǎn)，即比原來(lái)的坐標(biāo)提前30o因而在新坐標(biāo)上，自然換相點(diǎn)的位置在(ot/=600=刀/3處?？刂?/p>

25、角0c仍應(yīng)從自然換相點(diǎn)算起。下面整流電壓的計(jì)算，都立足于這個(gè)條件而定出積分的上下限的。在圖1-11中，已表示出相電壓Ua與線電壓Uab的關(guān)系，Uab的零點(diǎn)導(dǎo)前Ua的零點(diǎn)30(一)電阻性負(fù)載作出以線電壓Uab的零點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的線電壓波形。其自然換相點(diǎn)在60處，它是線電壓Ucb與Uab的交點(diǎn)，如圖1-12所示?？梢钥闯觯?dāng)W600時(shí)電流連續(xù)。0c>600時(shí)，電流要斷續(xù)，因此求輸出平均電壓就要分兩種情況。.當(dāng)0W%w刀/3時(shí)整流電壓的平均值可以根據(jù)圖1-12求出，線電壓Uab的表達(dá)式為3X2U2sin3t，在刀/3范圍內(nèi)積分的上下限分別為2刀/3+a和JI/3+%。因此當(dāng)控制角為日寸，整流電壓

26、的平均值為"+a<r33/飛U*=一,&/行刖出(wf)入8sQ=«如用線電壓有效值U2l表示，則=1.352立.當(dāng)?shù)?3<%<2刀/3時(shí)整流電壓的波形如圖1-13所示。當(dāng)口>刀/3時(shí)，輸直流電壓平均值為上式中，積分上限原為2ji/3+%,現(xiàn)因%刀/3,因此只能積到刀。當(dāng)=2刀/3時(shí)，Ud=Q所以由公式推導(dǎo)可以看出，電阻性負(fù)載的最大移相范圍是2刀/3。（二）電感性負(fù)載對(duì)于電感性負(fù)載，由于電流是連續(xù)的，晶閘管的導(dǎo)通角總是2刀/3,即使%刀/3，上式積分的上限可以超過(guò)兀，仍為2刀/3+%。因此當(dāng)控制角為時(shí)，整流輸出的直流電壓平均值為XJ如用線電壓

27、有效值U21表示，則2.34"聚cosa=1.35l7Sfeosa1-14中曲線所示。這種電F,要求最大移相范圍為Ud與控制角的關(guān)系如圖形路在大電感負(fù)載工作于整流狀態(tài)90。在三相橋式全控整流電路中，共陰極組晶閘管與共陽(yáng)極組晶閘管共用一套變壓器的二次繞組。共陰級(jí)組在正半周導(dǎo)通，在電感性負(fù)載下導(dǎo)通120o共陽(yáng)極組在負(fù)半周導(dǎo)通，導(dǎo)電時(shí)間也是120o接在同一相上的兩個(gè)晶閘管的電流在相位上差180,大小相等，方向相反。設(shè)負(fù)載電流的平均值為Id,則變壓器二次繞圖形1-14整流電壓與a的關(guān)系組中每相電流的有效值I2(設(shè)變壓器二次為星形接法)為Rx->+(-Fd)工吟斗欄九二口，8由于變壓器二

28、次繞組的電流沒有直流分量，所以一次繞組中的電流波形與二次繞組中的電流波形一樣。根據(jù)變壓器一、二次安匝相等的原則，可以求出一次繞組的電流Il。第二章勵(lì)磁裝置基本原理硬件電路及原理裝置主回路勵(lì)磁裝置主回路見圖冊(cè)WKLF11,圖號(hào)T01.01或WKLF41,圖號(hào)T04.01(無(wú)刷勵(lì)磁圖冊(cè))，包括起動(dòng)控制回路，三相全控橋回路及其它保護(hù)回路。(1)起動(dòng)控制回路對(duì)于41型無(wú)刷勵(lì)磁裝置，該部分電路位于旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁部分，安裝在電機(jī)軸上。起動(dòng)回路由電機(jī)轉(zhuǎn)子、起動(dòng)電阻RQ起動(dòng)可控硅KQ及起動(dòng)二極管ZQ構(gòu)成，如圖2-1所示。電機(jī)定子油開關(guān)合閘后，電機(jī)進(jìn)入異步起動(dòng)過(guò)程，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流正半波If(+)經(jīng)RQZQ構(gòu)成通路，感應(yīng)

29、電流負(fù)半波If(一)經(jīng)KQR礪通。起動(dòng)電阻ROW配置RQ在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程和失步后白異步驅(qū)動(dòng)過(guò)程投入。RQ取值大，起動(dòng)力矩大但失步再整步時(shí)牽入力矩小，因此需兼顧起動(dòng)和再整步時(shí)力矩要求。RQ取值根據(jù)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行較嚴(yán)格計(jì)算，并經(jīng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，與通常勵(lì)磁裝置選擇10倍轉(zhuǎn)子電阻值不同。高低定值自動(dòng)轉(zhuǎn)換在電機(jī)油開關(guān)合閘后的異步起動(dòng)和電機(jī)失步滅磁后異步驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，為使電機(jī)起動(dòng)過(guò)程平滑無(wú)脈振，KQ應(yīng)在轉(zhuǎn)子較低感應(yīng)電壓下觸發(fā)開通，使感應(yīng)電流正負(fù)半波均無(wú)阻礙的流過(guò)同一電阻，產(chǎn)生對(duì)稱力矩；電機(jī)起動(dòng)完成至投勵(lì)后，KQ自動(dòng)轉(zhuǎn)換為在轉(zhuǎn)子感應(yīng)過(guò)電壓下才能開通，起轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)作用，同時(shí)在勵(lì)磁電壓正常波動(dòng)范圍內(nèi)又不會(huì)導(dǎo)通。11型

30、裝置的高低定值通過(guò)油開關(guān)和投勵(lì)繼電器接點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，41型裝置的高低定值則通過(guò)旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁部分的投勵(lì)狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。監(jiān)視回路同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)可控硅KQ不導(dǎo)通，起動(dòng)電阻RQ無(wú)電流流過(guò)，起動(dòng)電阻為冷態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子有感應(yīng)過(guò)電壓時(shí)，KQ通過(guò)高定值導(dǎo)通，由RQ抑制過(guò)電壓。KQ導(dǎo)通后，起動(dòng)回路監(jiān)視繼電器JQJ動(dòng)作（JQJ在投勵(lì)后投入監(jiān)視），其動(dòng)作接點(diǎn)送至主機(jī)箱，控制觸發(fā)角口使KQ關(guān)斷。（2）三相全控橋回路三相全控橋由六只可控硅組成，其通態(tài)平均電流和耐壓計(jì)算及選擇與同步電動(dòng)機(jī)額定勵(lì)磁電壓、額定勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)子直流電阻、風(fēng)冷系數(shù)等相關(guān)。同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和失步滅磁后異步運(yùn)行過(guò)程中，三相全控橋不工作。同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)

31、行時(shí)三相全控橋工作在整流工況，整流橋輸出至轉(zhuǎn)子電壓平均值Uf=1.35U21cos%,U2i為整流變壓器二次線電壓，口為脈沖觸發(fā)角。當(dāng)0c=90°時(shí)，輸出電壓波形正負(fù)相抵，電壓平均值為零。0c>90°時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)三相全控橋工作在逆變工況，整流橋輸出電壓平均值為負(fù)（本勵(lì)磁裝置滅磁時(shí)=150°）,轉(zhuǎn)子大電感儲(chǔ)能通過(guò)勵(lì)磁變壓器回饋至電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)逆變滅磁。保護(hù)回路裝置主回路配有常規(guī)保護(hù)?？諝忾_關(guān)LZK用于交流側(cè)短路和勵(lì)磁變壓器浪涌保護(hù)；壓敏電阻RVkRV3用于交流過(guò)電壓吸收；快速熔斷器KRD卜KRD新于直流側(cè)短路及可控硅元件故障保護(hù)；三相全控整流橋配有阻容保護(hù)

32、（裝配在可控硅散熱器上），用于吸收可控硅換相時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。信號(hào)檢測(cè)及變換回路（1）勵(lì)磁電流測(cè)量變換勵(lì)磁電流測(cè)量是通過(guò)串接在勵(lì)磁裝置直流輸出母線上的霍爾電流傳感器舊實(shí)現(xiàn)的。塞爾器件S-1*-V電子檢測(cè)顯示器等圖2-2IB是一種磁平衡式電流傳感器，如圖2-2所示?；魻栐鳛榇磐舾性鼘⒋磐ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)化為微弱的電信號(hào)控制放大器的輸出。一次電流（勵(lì)磁電流）產(chǎn)生的磁通與測(cè)量電流產(chǎn)生的磁通方向相反。當(dāng)一次測(cè)電流增大（減?。r(shí)，元件中磁回路磁通量增大（減?。?，霍爾片的輸出增大（減?。?，測(cè)量電流相應(yīng)增大（減小），使得測(cè)量電流產(chǎn)生的磁通增大（減?。敝链呕芈分写磐拷频扔诹?。因此，二次測(cè)量電流正比于一

33、次勵(lì)磁電流，通過(guò)測(cè)量電阻R取樣，可得到正比于一次勵(lì)磁電流的電壓信號(hào)。在本系統(tǒng)中，霍爾電流傳感器安裝于主回路側(cè)，勵(lì)磁電流通過(guò)銅棒或引出線（41型）單匝穿心，產(chǎn)生一次磁通。傳感器的工作電源取自400單元21#（15V）和23#（+15V）端子,±15V供電，其輸出則引至400單元22#端子，由400單元母板引至前置變換板上的取樣電阻Rf,并最終與土15V電源的0電平（GNDA本系統(tǒng)中稱模擬地，下同）相連。下表指示了不同規(guī)格霍爾電流傳感器的參數(shù)。型號(hào)額定電流測(cè)量范圍線性度輸出電源電壓孔徑強(qiáng)度精度變比nKT5A/P5A0-7.5A0.1%0-50mA士15V103KV2.5%100KT10A

34、/P10A0-15A0.1%0-100mA士15V103KV2.5%100KT20A/P20A0-30A0.1%0-100mA士15V103KV2%200KT30A/P30A0-45A0.1%0-100mA士15V103KV2%300KT50A/P50A0-75A0.1%0-100mA士15V106KV1%500KT150A150A0-225A0.1%0-100mA士15V206KV0.5%1500KT200A200A0-300A0.1%0-100mA士15V206KV0.5%2000KT300A300A0-450A0.1%0-150mA士15V206KV0.5%2000KT500A500A0

35、-750A0.1%0-100mA士15V256KV0.5%5000KT800A800A0-1200A0.1%0-200mA士15V406KV0.5%4000KT1000A1000A0-1500A0.1%0-200mA士15V406KV0.5%5000本裝置中，取樣電流R為8W10金屬模電阻，以選擇傳感器KT300A為例，當(dāng)If=200A時(shí)，電阻Rf的壓降為：UR=If'xRf=|fxRf/n=200x15/2000=1.5V式中n為變比在If為其它值時(shí)可依上式推算出U,該值可以從400單元端子排測(cè)得，測(cè)試方法為用萬(wàn)用表直流電壓檔，黑表筆接模擬地GNDA400-9）,紅表筆接LEMCX4

36、0022）。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，用此方法可以測(cè)試舊是否工作正常。如果舊沒有工作電源，或輸出端開路（如前置變換板未連），而勵(lì)磁電流有輸出的情況下，會(huì)使舊的磁平衡破壞而導(dǎo)致舊內(nèi)部磁環(huán)磁化，嚴(yán)重影響測(cè)試精度；用戶使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格避免類似情況發(fā)生。位于前置變換插件中的勵(lì)磁電流放大回路如圖2-3示：圖2-3R17、R16C3C2構(gòu)成低通濾波網(wǎng)絡(luò)，并與電阻R1R6及運(yùn)放IC2構(gòu)成放大電路，IF跳線器J1為二選一插片，用以選擇不同的放大倍數(shù)。出廠前調(diào)試時(shí)，選擇、連接，出廠后選擇、連接，對(duì)于41型裝置IF跳線器J3固定連接、即可。R3R6用以確定IF放大回路的放大倍數(shù)，根據(jù)其連接方式總電阻：c（R3+R4）（R5+R6

37、）FRR+R+R+R其值與額定勵(lì)磁電流Ife及舊的變比有關(guān)，不同勵(lì)磁容量的電機(jī)，R各不相同，這也是前置變換板不能通用的原因。對(duì)于11型裝置，R相同（R”R6相同）的前置變換插件完全可以互換。但對(duì)于41型裝置，前置變換插件互換除要求Rw相同（R3R6相同）外，還要求兩套裝置具有相同的交流勵(lì)磁機(jī)電樞頻率。R3R6的阻值在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中留有記錄。W1為運(yùn)算放大器的調(diào)零電位計(jì)，也是本系列裝置中唯一需要調(diào)整的電位計(jì)（通常出廠前已整定好，無(wú)需用戶調(diào)整）；運(yùn)放輸出If的電平可從400單元端子測(cè)得，信號(hào)If通過(guò)400單元母板分為AIF*和BIF*,分別送至AB套I/O板。用萬(wàn)用表電壓檔，紅表筆接40017（B

38、IF*）,黑表筆接40019（COMBB套信號(hào)的公共端），即可測(cè)得Vf。調(diào)整W1時(shí)，需用延伸插件將前置變換板延伸出來(lái)。當(dāng)裝置輸出電流為零（未投勵(lì)）時(shí)，改變W1阻值，使得Vf=5.010.0mv即達(dá)到調(diào)零目的。在勵(lì)磁裝置輸出0.9倍額定勵(lì)磁電流時(shí)，Vf=6.26.6V,以此可作為判別前置變換板上If放大電路是否正常工作的依據(jù)。AIF*和BIF*分別經(jīng)由AB套反向緩沖放大器（放大倍數(shù)約等于0.38倍）由I/O板輸出，并通過(guò)I/O板與主機(jī)板之間的扁平電纜送至主機(jī)板A/D采集器，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，供調(diào)節(jié)器使用。當(dāng)勵(lì)磁電流IF=0.9Ife時(shí)，I/O板輸出測(cè)試端J7對(duì)模擬地J9的電壓為2.5V.（2）滑差

39、投勵(lì)及零壓計(jì)時(shí)投勵(lì)環(huán)節(jié)對(duì)于41型裝置該部分電路位于旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁部分，與下面介紹的電路有相同原理，但實(shí)現(xiàn)方法有所差異。在A、B套通道板上，均設(shè)有IF變換的整形通道，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于定、轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子回路中會(huì)感應(yīng)出交變電流。如圖2-4示：該信號(hào)會(huì)沿著上節(jié)介紹的勵(lì)磁電流測(cè)量通道傳到A、B套的通道板上（AIF*和BIF*）,整形通道的作用在于將該信號(hào)變?yōu)榉讲↖FT并送至主機(jī)板，用以測(cè)量電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中任一時(shí)刻的滑差。在電機(jī)加速至接近亞同步時(shí)，IFT波形與轉(zhuǎn)子直軸取向和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的取向之間存在著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，假設(shè)定IFT圖2-4子磁場(chǎng)靜止，則轉(zhuǎn)子以電機(jī)轉(zhuǎn)向的相反方向旋轉(zhuǎn)，示意圖如圖2-5示

40、。圖2-5由于電機(jī)尚未進(jìn)入同步，5角由0士1800°變化，定義轉(zhuǎn)子直軸取向在定子磁場(chǎng)位置的左側(cè)時(shí)S>0,則當(dāng)S=0時(shí)，對(duì)應(yīng)圖2-4中的t1（或t3）時(shí)刻；S=±180時(shí)，對(duì)應(yīng)圖2-4中t2時(shí)刻，t1t3為轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，因此滑差Sxf=1t3-t1式中f為電網(wǎng)頻率，取50Hz在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)取t2t3的時(shí)間（半周期）來(lái)表示滑差,Sxf=12(t3-t2)2Athc當(dāng)S=5%時(shí),AtHC=tHC=2X0.05X5012sf£0.5=0.2秒因此，測(cè)量AtHC即可知道電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的滑差S,當(dāng)4tHC達(dá)到整定值時(shí)，并不能立即投勵(lì)。這是因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)子直軸取向與定子

41、磁場(chǎng)位置并不重合，此時(shí)投勵(lì)會(huì)對(duì)電機(jī)造成較大沖擊。在AtHc滿足要求后，需等待直至5=0,此刻投入勵(lì)磁對(duì)電機(jī)沖擊最小，這也是我們常說(shuō)的反極性未尾準(zhǔn)角投勵(lì)。作為后備投勵(lì)環(huán)節(jié)的零壓計(jì)時(shí)投勵(lì)是通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的正半波來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)設(shè)定投勵(lì)時(shí)間為2秒時(shí)，對(duì)應(yīng)滑差S<0.5%。原理及計(jì)算方法與滑差檢測(cè)相同。零壓計(jì)時(shí)投勵(lì)也可以理解為在同步電機(jī)進(jìn)入同步后（轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓為零）開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到自動(dòng)投勵(lì)；因此它是對(duì)滑差投勵(lì)環(huán)節(jié)的補(bǔ)充。由于計(jì)時(shí)投勵(lì)的定值比滑差投勵(lì)大，絕大多數(shù)情況下，滑差投勵(lì)都能準(zhǔn)確動(dòng)作，從而閉鎖計(jì)時(shí)投勵(lì)。只有某些特定機(jī)組，由于機(jī)組慣量小，轉(zhuǎn)速低，且電機(jī)凸極效應(yīng)較強(qiáng)，起動(dòng)過(guò)程非?？?，存在滑

42、差投勵(lì)環(huán)節(jié)捕捉不到而電機(jī)已直接進(jìn)入同步（凸極力矩）的可能性；這種情況就只能靠計(jì)時(shí)投勵(lì)動(dòng)作了，由于此時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓為零，故又稱零壓計(jì)時(shí)投勵(lì)?；钔秳?lì)和計(jì)時(shí)投勵(lì)的檢測(cè)分別由主機(jī)板上的兩個(gè)十六位定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。（3）同步信號(hào)變換作為主橋可控硅觸發(fā)同步控制用的同步信號(hào)取自勵(lì)磁電源的A相，由于勵(lì)磁變壓器為A/Y11（或Y/A11）接法，勵(lì)磁變壓器原邊的UA比副邊Ua滯后30°,因此，UA的過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)自然換相點(diǎn)b（如圖2-6示），以a點(diǎn)開始根據(jù)觸發(fā)導(dǎo)C),依次延前角認(rèn)定時(shí)，時(shí)600可得到其它5組觸發(fā)脈沖，如圖2-7示。+A-B+C-A+B-C圖2-7Rf圖2-8為避免同步信號(hào)變換電路產(chǎn)生相移，影響勵(lì)

43、磁調(diào)節(jié)的線性度，在本裝置中采用的是有源電流型變換電路。圖2-8示電路位于前置變換板上，由于TB二次輸出電壓恒為零（即不從TB上取功率），I2與UA保持相同的相位關(guān)系，（角誤差小于5分）且與UA幅值成正比，在運(yùn)放的作用下，I2流過(guò)Rf形成UT完成從UA-UT的隔離變換。由400端子13#、14#（A套）和31#、30#（B套）輸出，當(dāng)輸入電壓UA為AC220V時(shí)，400端子輸出約AC6.2V在A、B套通道板上，設(shè)有UT的過(guò)零比較整形通道，將UT轉(zhuǎn)化為方波，供主板板使用。PT、CT變換與COS）測(cè)量PT信號(hào)取自電壓小母線YMBYMC在安裝接線時(shí)，要求用戶將YMAYMBYMCE線均配至600單元，目

44、的在于防止三線弄混而耽誤現(xiàn)場(chǎng)試車時(shí)間。YMA、YMBYM8別引至600單元19#、20#、21#端子，其中YMBYMCg由裝置配線引至400單元34#、35#,再經(jīng)400單元母板引入前置變換插件。PT信號(hào)的隔離變換電路與同步信號(hào)相同，只是由于其電壓較同步信號(hào)低，變壓器一次串接的電阻阻值較小。口當(dāng)YMBYMC-|:之間電壓為_|_P>AC100V寸，PT*輸帆一駕一出AC5-6V,并由400單元15#、圖2-916#（A套）和29#、28#（B套）輸出至300主機(jī)箱單元，引線名稱中帶*號(hào)表示同名端（即十端，下同），再經(jīng)由I/O板整形成TTL電平的方波信號(hào)與CT信號(hào)一起送至主機(jī)板作相位角測(cè)量

45、。當(dāng)外接YMBYMC1間電壓小于5%額定時(shí)，主機(jī)會(huì)提示PT斷線。CT信號(hào)取自機(jī)端電流互感器A相電流。電流互感器二次首端A401接入600單元1#端子，串接儀表板上定子電流表后引至400單元37#,并經(jīng)400單元母板引入前置變換板。經(jīng)前置變換板上隔離用電流變換器舊1,一次穿心后引回至600單元3#端子。圖2-10考慮到電機(jī)空載時(shí)，定子電流會(huì)很小，運(yùn)放A2設(shè)有較高增益，在正常情況下，CT輸出的定子電流波形為削頂波，但相位關(guān)系與定子電流嚴(yán)格相同。它與PT信號(hào)一起構(gòu)成COS測(cè)量的原始信號(hào)。在41型裝置中，還有一路定子電流變送通道，運(yùn)放A3輸出，當(dāng)輸入電流為2.5A時(shí)，UId輸出DC3.44V,該值可從

46、400單元的1'#和2'"端子之間測(cè)得。由于COS）角的測(cè)量需要軟件配合完成，在裝置正常工作時(shí)，PT*、CT吸UT之間具有嚴(yán)格的相位關(guān)系。從300單元21#（公共斷）、16#、17#、18#端子測(cè)量，三者相位關(guān)系如下圖2-11示：圖2-11不論COS）為何值，PT*恒超前UT90,COS）0時(shí)，CT*超前U反之則滯后，COSD=1時(shí)，CT*和UT同相位。在實(shí)際使用中，是通過(guò)測(cè)量里來(lái)得到角的，由上圖可以看出當(dāng)空90°時(shí)，=90°-乎為超前，當(dāng)空90°時(shí)，二里-90°為滯后。在主機(jī)程序中貯存有CO運(yùn)算表，測(cè)出角后，通過(guò)查表很容易得到

47、CO的值。(5)諧波檢測(cè)單元(11型無(wú)此項(xiàng))當(dāng)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁部份故障(包括旋轉(zhuǎn)控制模塊故障和由旋轉(zhuǎn)整流模塊故障導(dǎo)致的一相快熔熔斷)，交流勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)入不對(duì)稱運(yùn)行，在其勵(lì)磁繞組上會(huì)耦合出一定頻率的交流電流，通過(guò)對(duì)該信號(hào)的幅值及頻率特征進(jìn)行分析，即可判斷旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行工況。該部分電路位于前置變換插件上。前置變換板完成判別后，由4004'(IFJ2)輸出給主機(jī)。觸發(fā)脈沖上節(jié)介紹了六路觸發(fā)脈沖的形成，本節(jié)將重點(diǎn)介紹六路觸發(fā)脈沖的功率放大及輸出。從I/O板輸出到脈沖放大板的六路脈沖如圖2-7示。以+A相觸發(fā)脈沖為例，其余5路與之相同圖2-13圖2-13中BG1為達(dá)琳頓功率管用以驅(qū)動(dòng)脈沖變壓

48、器，光電耦合器01用做檢測(cè)脈沖是否丟失，BG2用以控制脈沖的輸出。M+24V為脈沖功率電源，它與脈沖變壓器一起位于脈沖輸出板上。在BG1導(dǎo)通之前，a點(diǎn)的電位Va=+24V,BG1導(dǎo)通時(shí)，C1迅速放電，在脈沖變壓器MB原邊形成很大的電流，并耦合到MB二次形成強(qiáng)觸發(fā)尖峰，隨著C1放電，Va逐漸減小，直至二極管D1導(dǎo)通，Va嵌位于Vb0.7V從脈沖變壓器二次側(cè)輸出的觸發(fā)脈沖，寬度約1ms尖峰觸發(fā)電流不小于1.4A;平臺(tái)觸發(fā)電流不小于330MA強(qiáng)脈沖寬度約占總寬度的1/5,即能滿足大電流可控硅的強(qiáng)觸發(fā)要求，又不會(huì)導(dǎo)致可控硅觸發(fā)極溫升加劇。BG1基極輸出到可控硅觸發(fā)極的電流波形圖2-15六路觸發(fā)脈沖從3

49、00單元26#31#端子輸出，至脈沖輸出板單元。通常從300單元端子可以大致判斷六路觸發(fā)脈沖是否正常，可選擇示波器探頭地端接33#端子(+24功，信號(hào)端任取2631#中的一個(gè)，測(cè)得波形如圖2-16示圖2-16操作回路WKLF11型勵(lì)磁裝置的操作回路包括：(1)控制開關(guān)KK,為三位置開關(guān)，分調(diào)試位、工作位和零位。在調(diào)試位和工作位分別有一付接點(diǎn)引入通道板，以給主機(jī)提供控制開關(guān)的狀態(tài)。在工作位還有一付接點(diǎn)外引至定子油開關(guān)的合閘回路，以聯(lián)鎖定子回路的合閘操作。(2)手動(dòng)投勵(lì)和手動(dòng)滅磁按鈕。用于裝置靜態(tài)或動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)進(jìn)行手動(dòng)試驗(yàn)。(3)手動(dòng)增減磁按鈕。用于手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁，在功率因數(shù)閉環(huán)退出運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)它們

50、增減勵(lì)磁電流，在雙閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)它們改變功率因數(shù)的設(shè)定值。(4)開/閉環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)。用于手動(dòng)設(shè)置勵(lì)磁裝置是單一電流環(huán)運(yùn)行還是雙閉環(huán)運(yùn)行。(5)手動(dòng)切換按鈕。用于對(duì)A、B通道進(jìn)行手動(dòng)切換，在兩個(gè)通道均完全正常時(shí)，通過(guò)它可任意指定一個(gè)通道為主機(jī)，另一個(gè)通道即變?yōu)閭錂C(jī)，若出現(xiàn)兩通道一個(gè)或兩個(gè)都發(fā)生故障時(shí)，手動(dòng)切換不起作用，AB通道的主/備機(jī)狀態(tài)由自動(dòng)切換信號(hào)控制。A、B通道更換旋鈕。用于在A(B)通道故障時(shí)更換A(B)通道所有的三個(gè)插件(CPUI/O、MF板)。若A(B)為正常主機(jī)運(yùn)行，B(A)為正常備機(jī)運(yùn)行，將A(B)的更換開關(guān)置更換位置時(shí)，A(B)通道會(huì)自動(dòng)切換到B(A)而轉(zhuǎn)入備機(jī)運(yùn)行，原為備

51、機(jī)的B(A)轉(zhuǎn)入主機(jī)運(yùn)行。切換過(guò)程無(wú)抖動(dòng)。(7)定子油開關(guān)狀態(tài)，它引自定子高壓開關(guān)的輔助接點(diǎn)。(8)主橋啟動(dòng)回路開通監(jiān)視繼電器JQJ的輸出接點(diǎn)。(9)風(fēng)機(jī)開關(guān)，位于風(fēng)機(jī)箱面板上；合位時(shí)裝置上電后風(fēng)機(jī)一直投入，分位時(shí)風(fēng)機(jī)投入受控于勵(lì)磁狀態(tài)，即投勵(lì)后風(fēng)機(jī)自動(dòng)投入。(10)空氣開關(guān)，用于控制勵(lì)磁變壓器投入，并充當(dāng)過(guò)流保護(hù)。在以上的操作量中，除(6)(9)(10)外，其余各項(xiàng)都通過(guò)I/O板上的接點(diǎn)量輸入口送入主機(jī)，由CPU斷地對(duì)各狀態(tài)進(jìn)行巡檢。保護(hù)回路由于WKLF11型勵(lì)磁裝置采用了微處理器芯片，它除了完成雙閉環(huán)勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能外，還具有很強(qiáng)的保護(hù)功能，在下一章軟件原理中將作詳細(xì)介紹，因此，繼電保護(hù)回路實(shí)

52、際上只承擔(dān)動(dòng)作出口、跳閘、報(bào)警及其復(fù)歸等功能。另外，還有一小部分常規(guī)保護(hù)設(shè)有引入主機(jī)箱控制器中，它們通過(guò)出口跳閘繼電器直接輸出，如：a、空氣開關(guān)過(guò)流保護(hù)；b、勵(lì)磁變壓器二次側(cè)的快速熔斷保護(hù)；還有一些只動(dòng)作于報(bào)警的監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)設(shè)有送入主控制器中，而是直接引至報(bào)警繼電器，如：c、風(fēng)機(jī)監(jiān)視；d、A、B套+24V電源監(jiān)視，位于交、直流開關(guān)電源內(nèi)部；e、交流電源監(jiān)視；f、直流電源監(jiān)視。所有動(dòng)作于跳閘出口的保護(hù)都會(huì)動(dòng)作報(bào)警，在報(bào)警回路中設(shè)有音響報(bào)警和燈光報(bào)警，并設(shè)有音響報(bào)警復(fù)歸按鈕，而燈光報(bào)警信號(hào)只有在故障消失后才撤除。工作電源本裝置電源系統(tǒng)包括一個(gè)交流220V輸入和一個(gè)直流220V輸入的兩個(gè)開關(guān)電源，兩套電

53、源具有相同的四路直流（+5V、±15V,+24V）輸出，且+5V、±15V、+24V均相互隔離。電源采用特殊設(shè)計(jì)，使得土15V、+24V兩套并聯(lián)運(yùn)行，且每套的設(shè)計(jì)容量都足以提供勵(lì)磁裝置的全部份額，因此當(dāng)一套電源發(fā)生故障時(shí)，負(fù)載電流全部轉(zhuǎn)移到另一套上。+5V兩套電源相對(duì)獨(dú)立，分別給主機(jī)箱中A、B兩套控制插件供電，這樣的電源配置使得整機(jī)運(yùn)行可靠性大大提高。不論交流輸入還是直流輸入其工作原理大體相同，但由于設(shè)計(jì)的工作點(diǎn)不同，二者不能互換，特別是若將直流電源插入交流電源插位將會(huì)導(dǎo)致輸入過(guò)壓而燒壞。開關(guān)電源的各路輸出，都有嚴(yán)格的電壓范圍；特別又t于A、B套的+5V電源，電壓超差會(huì)導(dǎo)致

54、主機(jī)無(wú)法正常工作而出現(xiàn)意外后果，使用時(shí)應(yīng)注意避免。下表列出了各回路電壓標(biāo)稱值和允許偏差（指電源在空載情況下）回路名稱測(cè)試端子號(hào)設(shè)計(jì)電壓值允許偏差測(cè)試條件+24V400-3(+),400-6+24V+5%交流電源開關(guān)置斷位，直流電源開關(guān)合位，主機(jī)箱A、B套更換旋鈕均為更換位+15V400-8(+),400-9+15V+5%-15V400-9(+),400-10+15V+5%B+5V400-11(+),400-12+5.4V+0.1V+24V400-3(+),400-6+24V+5%交流電源開關(guān)合位，直流電源開關(guān)斷位，主機(jī)箱A、B套更換旋鈕均為更換位，+15V400-8(+),400-9+15V+

55、5%-15V400-9(+),400-10+15V+5%A+5V400-41(+),400-42+5.4V+0.1V早期的交、直流電源采用片式散熱器，熱對(duì)流回路設(shè)計(jì)不夠合理，散熱效果也不盡如人意；電源故障率偏高。中期在兩只電源插件的外罩上配備了散熱風(fēng)機(jī)，其供電電源取自本電源的+24V,試驗(yàn)表明該風(fēng)機(jī)對(duì)于提高電源的壽命十分有益。為防止塵土累積，應(yīng)選擇向外抽風(fēng)，在裝置正常維護(hù)中，還應(yīng)注意風(fēng)機(jī)的工作狀況是否良好。近期銷售的裝置則在結(jié)構(gòu)上做了較大調(diào)整，配置了板式散熱器作為電源外殼的一部分，既保證了散熱表面積，又使熱對(duì)流回路暢通；另外也無(wú)需維護(hù)。讀寫控制器有關(guān)讀寫控制器的常規(guī)操作請(qǐng)參見用戶手冊(cè)，本節(jié)將對(duì)

56、其深入功能加以介紹。(1)控制使能功能在系統(tǒng)設(shè)置功能的密碼輸入狀下輸入特定密碼，可進(jìn)入控制使能功能。控制使能功能：按任意鍵繼續(xù)按任意鍵提示第一個(gè)子項(xiàng)設(shè)置：電流閉環(huán)SO1:投入如果電流閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)定為退出，則在“投入”字樣處顯示“退出”字樣。若用戶無(wú)需改變?cè)O(shè)置，按鍵可選擇下一子項(xiàng)；若需要改變?cè)O(shè)置，按“確認(rèn)”鍵將設(shè)置狀態(tài)激活。修改：電流閉環(huán)SO1:按“r、：鍵可選擇設(shè)置狀態(tài)，如修改：電流閉環(huán)SO1:按“確認(rèn)”鍵退出激活狀態(tài)，即完成對(duì)該參數(shù)的設(shè)置設(shè)置：電流閉環(huán)SO1:退出之后按鍵可選擇其它子項(xiàng)，在非激活狀態(tài)下,按“功能”鍵可退出此功能，并進(jìn)入功能一（配置參數(shù)讀改功能）。11型和41型裝置可設(shè)置的參數(shù)有所不同，如下表所示11型裝置可設(shè)置的參數(shù)項(xiàng)詳細(xì)內(nèi)容：參數(shù)名稱編號(hào)設(shè)置項(xiàng)目備注電流閉環(huán)S01投入/退出*1電流濾波S02投入/退出*2帶勵(lì)失步S03投入/退出失磁失步S04投入/退出失步保護(hù)S05整步/跳