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正文內(nèi)容

課程設(shè)計_配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)(編輯修改稿)

2024-10-05 10:11 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 確定之后,晶閘管交流側(cè)的電壓?2U只能在一個較小的范圍內(nèi)變化,為此必須精確計算整流變壓器次級電壓 。 3/)~(2 NU?? 式中 NU—— 電動機額定電壓; 帶入數(shù)據(jù)得 ~)~(2 ????V 取 136V 因此變壓器的變比近似為: ??? ??UUK 、二次側(cè)相電流的計算 ( 1) 二次側(cè)相電流 2I的計算 dNIVIKI ?2 式中 ——IVK二次側(cè)相電流計算系數(shù) dNI—— 整流器額定直流電流( A)。 AII dN ???? ( 2) 一次側(cè)相電流 1I的計算 14 21 K?? 式中 K—— 變壓器的變壓比 AAI ???? 變壓器 一次側(cè)容量 ?1S 111 IUm ?。 變壓器二次側(cè)容量 2IU??。 一次相電壓有效值 1U 取決于電網(wǎng)電壓,所以變流變壓器的平均容量為 121 ()2S S S?? 對于本設(shè)計 21 mm?=3 121 ()2S S S?? 2/)( 222111 IUmIUm ?? ?? AKV V V V?? ? ????? )( )(2/)( )(2/) 設(shè)計時留取一定的裕量,可以取容量為AKV?的整流變壓器。 . 整流元件晶閘管的選型 選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓TnU 和額定電流 )(AVTI 。 TnU 對于本設(shè)計采用的是三相橋式整流電路,晶閘管按 1至 6的順序?qū)?,在阻感負載中晶閘管承受的最大電壓VUm 2 ???? ?, 而考慮到電網(wǎng)電壓的波動和操作過電壓等因素,還要放寬 2~ 3 倍的安全系數(shù),則晶閘管額定電壓Tn計算結(jié)果: VUU mTM ~)3~2()3~2( ????? 取 V1000 式中 m—— 晶閘管可能承受的電壓最大值( V)。 )(AVTI 晶閘管額定電流 )(AVTI 的 有效值大于流過元件實際電流的最大有效值。一般取按此原則所得計算結(jié)果的 ~ 2倍。 已知 Ad ? ?? m ax31 dVT II 15 可得晶閘管的額定電流 )(AVTI 計算結(jié)果 : ? ? AII VTAVT ~)2~( ?? 取 16A 本設(shè)計選用晶閘管的型號為 KP20 額定電壓: TnU 1000V 額定電流: ()TAVI 16A 電抗器的設(shè)計 為了限制整流 電流的脈動、保持整流電流連續(xù),通常在變流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器,稱作平波電抗器。 一個整流電路中,通常包含有電動機電樞電抗、變壓器漏抗和外接電抗器的電抗三個部分。 aL( mH) mHa ? T( mH) ? H(mH) mHH ? 主回路參數(shù)計算及元器件選擇(二) 過電壓保護 圖 31 交流測過電壓保護(阻容吸收保護) 阻 容吸收保護通常在變壓器二次側(cè)并接電阻 R和電容 C串聯(lián)支路進行保護。 16 此種接法電容電阻的計算: )(6 22 FU SIC em ??? 電容的耐壓 ? emdlIUSUR ? 電阻功率 RIP RR 2)4~3(? 通過電阻的電流 62 102 ??? cR fCUI ? 式中 S—— 變壓器容量( AKV?); ?2U—— 變壓器二次相電壓有效值( V); emI—— 變壓器勵磁電流百分比; dl—— 變壓器的短路比; c—— 阻容元件兩端正常工作時交流電壓峰值( V)。 本系統(tǒng) S=AKV? ?2U=136V emI=3A dlU=3V FC ? 2 ???? 取 5F? ???? 2R 取 11? +~WUV 圖 32 直流側(cè)過于保護 直流側(cè)過電壓保護可以用阻容或壓敏電阻,但采用阻容保護容易影響系 17 統(tǒng)的快速性,并造成 dtdi/加大(上升率大會使 SCR 誤導(dǎo)通)。因此,一般只用壓敏電阻作過電壓保護。 壓敏電阻標(biāo)稱電壓 mAU1按下式選擇,即 DCmA U)2~(1 ? 式中 DC—— 正常工作時加壓敏電阻兩端的直流電壓( V)。 則 VVU DCmA 440~396220)2~()2~(1 ???? 所以壓敏電阻選取額定電壓 440V 的。 選型:壓敏電阻規(guī)格為 10K681。 為了抑制晶閘管的換相過電壓,采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路的方法,如圖 33。阻容保護的元件參數(shù)可以根據(jù)表 31 列出經(jīng)驗數(shù)據(jù)選定。 電容耐壓值,通常按加在晶閘管兩端工作電壓峰值mU的 ~ 倍計算。 電阻功率 RP( W)為 62 10 ??? mR fCUP 式中 f—— 電源頻率( Hz) C—— 電容值(F?) mU—— 晶閘管工作電壓峰值( V)。 表 31 阻容保護的元件參數(shù) 晶閘管額定電流 /A 10 20 50 100 200 500 1000 電容 /F? 1 2 電阻 /? 100 80 40 20 10 5 2 RC~ 圖 33 晶閘管過壓保護 晶閘管的額定電流? ? AI AVT 16? 18 則由表可得保護電容FC ??, ?80R。 電容的 耐壓值 VU ~)~( ??? 過電流保護 1)交流一次側(cè)過電流保護 交流一次側(cè)過電流保護可通過斷路器實現(xiàn) Q FL 1L 2L 3 圖 34 交流一次過電流保護 低壓斷路器的沖擊電流為 4 6FNI I A? ? ? ? 斷路器的型號為: DZ5 2)交流二次側(cè)過電流保護 ~+UV 圖 35 交流二 次過電流保護 額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值,即 VVUKU UTFN 2 ???? ? 額定電流:AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。 過電流是晶閘管電路經(jīng)常發(fā)生的故障,是造成器件損壞的主要原因之一,因此,過電流保護應(yīng)首先考慮。 造成晶閘管過電流的主要因素有:電網(wǎng)電壓波動太大,電動機軸上負載 19 超過允許值,電路中管子誤導(dǎo)通以及管子擊 穿短路簡單游等。 快速熔斷器保護是最簡單有效的過流保護器件,與普通熔斷器相比,具有快速熔斷的特性,在通常的發(fā)生短路后,熔斷時間小于 20ms,能保證在晶閘管損壞之前熔斷自身而斷開故障點,避免過電流燒壞管子。 +~WUV 圖 36 晶閘管過電流保護 快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個方面: ( 1) 快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值,即 VVUKU UTFN 2 ??? ?? 取 240V。 ( 2) 快速熔斷器的額定電流應(yīng)大于等于被保護晶閘 管額定電流。 AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。 觸發(fā)回路設(shè)計 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖,保證晶閘管在必要的時刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時刻進行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中,晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求: ( 1)觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通,三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于 60176?;虿捎孟喔?60176。的雙窄脈沖 。 ( 2)觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度,對戶外寒冷場合,脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流 3~ 5 倍,脈沖前沿的陡度也需增加,一般需達 1~2A∕ us。 ( 3)所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額,且在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 20 ( 4)應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。 本設(shè)計 用到兩組 三相全控橋整流電路中有六個晶閘管 ,觸發(fā)順序依次為: VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6,晶閘管必須嚴格按編號輪流導(dǎo)通, 6個觸發(fā)脈沖相位依次相差 60O, 可以選用 3 個 KJ004 集成塊和一個 KJ041 集成塊,即可形成六路雙脈沖,再由六個晶體管進行脈沖放大,就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路。 37。 (1~ 3腳為 6路 單脈沖輸入)(15 ~10 腳為6 路雙脈沖輸出)至V T 1至V T 2至V T 3至V T 4至V T 5至V T 6 圖 37 三 相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 由于晶閘管在主回路中,與觸發(fā)電路直接相連時易導(dǎo)通,所以要設(shè)計一個變壓器隔離兩部分電路。 VD VD2 用來消除負半周波。 21 VT1VD1VD2 圖 39 隔離電路 觸發(fā)電路需要 +15V、 — 15V的穩(wěn)壓電源(直流)和 saU、 sa、 sa同步信號,利用變壓器將電網(wǎng)電壓降壓后接入。 U s a U s cU s bQ F 圖 310 同步信號變壓器 勵磁回路設(shè)計 L 1L 2L 3NK IR P 圖 311 勵磁回路設(shè)計 22 本設(shè)計要求勵磁額定電壓 220V,則可通過三相半波進行整流,通過 RP進行 電壓調(diào)節(jié),使勵磁線圈兩側(cè)電壓為 220V。欠電流繼電器可以進行失磁保護,當(dāng)電流小于某一數(shù)值時將電路斷開,防止因失磁而引起飛車現(xiàn)象。 23 第 4 章 控制回路設(shè)計 電流環(huán)設(shè)計 轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多,對電流環(huán)來說,反電動勢是一個變化較慢的擾動,在電流的瞬變過程中,可以 認為反電動勢基本不變。 所以 在按動態(tài)性能設(shè)計電流環(huán)時,可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響,即 ?E≈ 0。這時,電流環(huán)如圖 41 所示。 * ( )iUsA C R11lRTs ?()cUs ()dIs1ssKTs ?11oiTs ? 1oiTs ? ?()doUs 圖 41電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡(忽略反電動勢的動態(tài)影響) 忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是 lmci TT13?? 式中 ω ci—— 電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi),同時把給定信號改成 U*i(s) /? ,則電流環(huán) 便等效成單位負反饋系統(tǒng)。 如圖 35 所示。 * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s???()cUs ()dIs1oiTs? ? 圖 42電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡(等效成單位負反饋系統(tǒng)) 最后,由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多,可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié),其時間常數(shù)為
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