【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電壓的相位關(guān)系，畫(huà)出對(duì)應(yīng)的同步相電壓矢量和同步線(xiàn)電壓的矢量。 ③根據(jù)同步變壓器二次側(cè)電壓矢量位置，定出同步變壓器TS的鐘點(diǎn)數(shù)和接法。按照上述步驟確定的同步變壓器接法之后，只需把同步變壓器二次電壓分別接到管的觸發(fā)電路；分別接到的觸發(fā)電路，與主電路的符號(hào)完全對(duì)應(yīng)，即能保證觸發(fā)脈沖與主電路同步。 ▲電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇生產(chǎn)工藝對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特殊要求并不多，n=100r/min時(shí)，減速器與測(cè)速發(fā)電機(jī)與主電機(jī)配合會(huì)較為方便，所以選用Z94直流電動(dòng)機(jī)。有關(guān)數(shù)據(jù)如下：型號(hào) 40kW 勵(lì)磁方式：他勵(lì) 220V 220V 317A 210A 工作方式 連續(xù) 1000r/min電樞等效內(nèi)阻：對(duì)應(yīng)調(diào)速指標(biāo)D=10，的靜態(tài)速降下面根據(jù)性能指標(biāo)討論一下造紙機(jī)的控制方案 1）開(kāi)環(huán)控制方案 系統(tǒng)的靜態(tài)速降而故不滿(mǎn)足性能指標(biāo)的要求。 2）單閉環(huán)電壓負(fù)反饋控制方案 電壓反饋只能補(bǔ)償引起的速降，對(duì)引起的速降起不到作用，則故也不能滿(mǎn)足性能指標(biāo)的要求。 3）單閉環(huán)電壓負(fù)反饋加上電流正反饋補(bǔ)償控制方案 電流正反饋是依賴(lài)參數(shù)配合的補(bǔ)償控制，它只在靜態(tài)上表示負(fù)載擾動(dòng)，在動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖上可以看作是一個(gè)局部的正反饋，這對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性很不利，另外，電流正反饋太強(qiáng)了，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)振蕩，所以該方案不可行。 4）單閉環(huán)速度負(fù)反饋控制方案 它能滿(mǎn)足靜態(tài)指標(biāo)的要求，但存在動(dòng)靜態(tài)矛盾，且動(dòng)態(tài)性能不好。 5）帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制方案 電流截止負(fù)反饋能限制過(guò)大的啟動(dòng)沖擊電流，但只要加一個(gè)給定積分器，就已經(jīng)解決了啟動(dòng)沖擊電流過(guò)大的問(wèn)題，而且該方案還存在動(dòng)靜態(tài)矛盾和動(dòng)態(tài)性能不好等問(wèn)題。 6）無(wú)靜差單閉環(huán)速度負(fù)反饋控制方案 雖然能解決動(dòng)、靜態(tài)矛盾，但動(dòng)態(tài)速降比較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。 7）速度，電流雙閉環(huán)控制方案 利用集成運(yùn)算放大器很容易組成PI調(diào)節(jié)器，選用集成運(yùn)放為調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)都設(shè)計(jì)成無(wú)靜差系統(tǒng)。 速度外環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，消除了靜態(tài)速降，解決了動(dòng)、靜態(tài)矛盾，運(yùn)行中系統(tǒng)表現(xiàn)為線(xiàn)性的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如果擾動(dòng)作用在電流內(nèi)環(huán)，例如電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)，則電流環(huán)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)。這是串級(jí)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)，如果擾動(dòng)在電流環(huán)以外，例如負(fù)載擾動(dòng)，則仍需轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器表現(xiàn)為電流的隨動(dòng)系統(tǒng)，電流反饋加快了跟隨作用。 此方案可使系統(tǒng)調(diào)整方案，調(diào)速性能良好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，裝有定積分器，可以直接啟動(dòng)，完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)控制方案的要求，因此，控制方案選定為無(wú)靜差轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)控制。 1）啟動(dòng)要求 啟動(dòng)時(shí)必須滿(mǎn)足兩項(xiàng)要求、啟動(dòng)電流不能過(guò)大；啟動(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大。 2）啟動(dòng)方法 啟動(dòng)方法有三種：直接啟動(dòng)；減壓?jiǎn)?dòng)；電樞回路串電阻啟動(dòng) ①直接啟動(dòng) 直接啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性如圖16所示圖16 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性 只有額定功率在幾百瓦以下的直流電動(dòng)機(jī)才能在額定電壓下直接啟動(dòng)，容量較大的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)必須采取措施限制啟動(dòng)電流。 ②減壓?jiǎn)?dòng) 電動(dòng)機(jī)的電樞回路由專(zhuān)用可調(diào)電壓的直流電源供電。啟動(dòng)前先調(diào)好勵(lì)磁電流，然后將電樞電壓由低向高調(diào)節(jié)，減壓?jiǎn)?dòng)的機(jī)械特性如圖17所示，最低電壓所對(duì)應(yīng)的人為特性上的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩），隨著轉(zhuǎn)速上升，提高電壓以獲得需要的加速轉(zhuǎn)矩，隨著電壓升高，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷地提高，最后穩(wěn)定運(yùn)行在A(yíng)點(diǎn)。圖17 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)減壓?jiǎn)?dòng)的機(jī)械特性 減壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程平滑，能量損耗小，但要求有單獨(dú)的可調(diào)電壓的有電流電源，啟動(dòng)設(shè)備負(fù)載，初投資大。 ③電樞回路串電阻啟動(dòng) 一般啟動(dòng)電阻是多級(jí)電阻，在啟動(dòng)過(guò)程中將電阻逐級(jí)切除。 調(diào)速電機(jī)，雖屬于小型直流電動(dòng)機(jī)，但工藝要求需要平滑啟動(dòng)，因此采用給定環(huán)節(jié)后加一個(gè)積分環(huán)節(jié)的減壓?jiǎn)?dòng)，使電動(dòng)機(jī)可以平穩(wěn)啟動(dòng) 1）能耗制動(dòng) ①實(shí)現(xiàn)方法 如圖18所示。圖18 能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法 ②機(jī)械特性 能耗制動(dòng)時(shí)，電樞電壓U=0，因此， 有 制動(dòng)電阻的選擇：值越小，機(jī)械特性越平滑，起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，制動(dòng)就越迅速，但不能太小，否則制動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩將超過(guò)電動(dòng)機(jī)允許值。若選定最大制動(dòng)電流為，則電樞回路需串入的制動(dòng)電阻值為 ③特點(diǎn)：線(xiàn)路簡(jiǎn)單可靠，反抗性負(fù)載的拖動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)，準(zhǔn)確停車(chē)，但由于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速下降而降低，故制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，能量消耗在電阻上，效率較低 2）反接制動(dòng) ①實(shí)現(xiàn)方法圖19 電源電壓反接制動(dòng)的接線(xiàn)圖110 倒拉反接制動(dòng)的接線(xiàn)a） 電動(dòng)狀態(tài) b）倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)②機(jī)械特性 機(jī)械特性方程③特點(diǎn) 電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)輸入的功率和電動(dòng)機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率（動(dòng)能或位能）都消耗在電樞的電阻上，損耗大，經(jīng)濟(jì)性差。3） 回饋制動(dòng)①實(shí)現(xiàn)方法 調(diào)速過(guò)程中的回饋制動(dòng)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，突然降低電樞電壓，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)不及變化，會(huì)使，實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。②機(jī)械特性 ③特點(diǎn) 在|n|||時(shí)出現(xiàn)，不需改變電路接線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)容易 回饋制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)回饋電能，節(jié)約能源，經(jīng)濟(jì)性好。 造紙機(jī)不要求反轉(zhuǎn)不會(huì)經(jīng)常制動(dòng)，單用回饋制動(dòng)的經(jīng)濟(jì)意義不大，而且使系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜化。其要求減速平穩(wěn)，準(zhǔn)確停車(chē)，我們采用能耗制動(dòng)為系統(tǒng)的制動(dòng)方案。圖111 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖第二章 主電路設(shè)計(jì) 主電路是在控制電路的控制下，向傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能的重要環(huán)節(jié)，它由三相交流電源，整流裝置，傳動(dòng)電機(jī)以及保護(hù)環(huán)節(jié)，附屬元件構(gòu)成，下面，將對(duì)主電路參數(shù)作以計(jì)算，并對(duì)個(gè)別環(huán)節(jié)做簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2．1整流變壓器的設(shè)計(jì) 在晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓相差不多的情況下，采自耦變壓器或由晶閘管裝置經(jīng)過(guò)進(jìn)線(xiàn)電抗器與電網(wǎng)直接連接，但為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)，已經(jīng)選擇了三相全控橋式整流，并且電機(jī)的額定電壓選為220V，這就要求交流供電電壓為100V左右. ，與電網(wǎng)電壓相差較大，為了使電機(jī)正常工作，盡可能減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，為此采用整流變壓器供電方案。 1．變壓器的接法 為了保證供電質(zhì)量，應(yīng)盡可能減少整流裝置，供電電流中的三次諧波(其它態(tài)次諧波所占比重很小)。 接法的三相變壓器，因原繞組為三角形連接， 三次諧波電流可以在原繞組中流通，于是勵(lì)磁電流有三次諧波分量存在。主磁通波形與原付繞組中感應(yīng)電勢(shì)的波形都接近正弦波，系統(tǒng)整流變壓器采用厶，吖”—ll接法，以減小高次諧波對(duì)系統(tǒng)的影響 2。參數(shù)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù) 其中 總電阻的標(biāo)幺值(中樞電路)窄脈沖取值。C=O．5 (A，B，C查表7—1) 電網(wǎng)電壓波形系數(shù)對(duì)電機(jī)額定電流和額定電壓的穴廠(chǎng)的標(biāo)幺值除外，其他電阻很小，忽略不計(jì) 過(guò)載倍數(shù)(負(fù)載較均勻)變壓器短路比，100kVA以下的變壓器取5 n=2 三相全控橋L流過(guò)兩只可控硅則每個(gè)可控硅上的正向壓降是2．5U， 因?yàn)槠烽l管的導(dǎo)通角為= V 取122V2) 次級(jí)相電流和初級(jí)相電流 取k=3 因整流變壓器供電的主電路采用三相全控橋式整流，其負(fù)載是調(diào)速電機(jī)，屬于大電感負(fù)載，所以初級(jí)和次級(jí)電流波形為矩肜波，二次電流3）次級(jí)容量，初級(jí)容量和平均計(jì)算容量 變壓器初，次級(jí)相數(shù) 考慮到變壓器的過(guò)載，要留有一定裕量，取100kVA。2．2整流元件的選擇 合理地選擇元件的額定電壓和額定電流能夠使晶閘管裝置在保證可靠運(yùn)行的前提下降低成本，整流元件的選擇與負(fù)載的性質(zhì)，整流電壓平均值，整流電流平均值，整流電路形式，晶閘管控制角的大小有關(guān)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，這里取選擇晶閘管電流額定。 取2．整流元件的額定電流負(fù)載的額定電流為210A，取200A選六只晶閘管(型號(hào)，組成三相全控橋） 晶閘管雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它承受過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較差，因此，要針對(duì)過(guò)電流和過(guò)電壓的產(chǎn)生原因采取相應(yīng)的保護(hù)措施。 l，過(guò)電壓保護(hù)圖21 通常采用的過(guò)電壓保護(hù)措施 過(guò)電壓是指超過(guò)正常工作時(shí)晶閘管應(yīng)該承受的最大電壓。當(dāng)正向電壓超過(guò)晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，會(huì)使晶閘管硬開(kāi)通，不僅會(huì)使電路工作失常，且多次硬開(kāi)通會(huì)使晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低甚至損壞；當(dāng)反向電壓超過(guò)晶閘管的反向擊穿電壓時(shí)，晶閘管會(huì)因反向擊穿而損壞。所以采取相應(yīng)的抑制過(guò)電壓的保護(hù)措施是必要的。保護(hù)電路形式如圖2—1所示。 (一)關(guān)斷過(guò)電壓及保護(hù) 由了晶閘管關(guān)斷過(guò)程引起的過(guò)電壓，稱(chēng)為關(guān)斷過(guò)電壓。1)交流側(cè)阻容保護(hù)裝置在正常工作時(shí)，三相整流橋把電容的電壓充到三相線(xiàn)電壓的峰值，過(guò)電壓時(shí)， 電容的電壓被進(jìn)一步提高(儲(chǔ)能)，過(guò)電壓過(guò)去之后， 電容通過(guò)電阻放電(耗能)，再回到線(xiàn)壓的峰值。 耐壓取，耐壓400V因此，的范圍應(yīng)是即：由于工藝對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)快速性要求不高，取2k并應(yīng)使電阻的功率(是變壓器次級(jí)電壓有效值)= 取200W 400V選三只CD1G200F400V并聯(lián) 200W 選一只， 200A 1R=1 50W選一只RXY型線(xiàn)繞電阻 2)壓敏電阻保護(hù)(非線(xiàn)性電阻保護(hù)) 對(duì)于三相電路有Y、兩種壓敏電阻的接法 該系統(tǒng)電壓較低，采用接 當(dāng)過(guò)電壓過(guò)來(lái)后，電壓被抑制到殘壓，由于通過(guò)較大的放電電流，所以能將浪涌的能量消耗掉，浪涌以后，一切又恢復(fù)正常，壓敏電阻受到低于額定電壓、的電壓壓敏電阻的計(jì)算方法還不成熟，通?？梢园聪率接?jì)算壓敏電阻的額定電壓 取400A故選三只一440／3)直流側(cè)(壓敏電阻保護(hù))同上 取800V選一只一830／0．5的壓敏電阻為防止壓敏電阻長(zhǎng)期過(guò)流燒壞，在壓敏電阻支路串聯(lián)一只RS500/50快速熔斷器2．換相過(guò)電壓保護(hù)電容C也可按經(jīng)驗(yàn)公式得出 耐壓 取500V 選六只