雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2024-08-30 10:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，達(dá)到變壓調(diào)速的目的。 主電路的選擇一般說(shuō)來(lái)，對(duì)晶閘管整流裝置在整流器功率很小時(shí)（4KW以下），用單相整流電路，功率較大時(shí)用三相整流電路。這樣可以減小負(fù)載電流的脈動(dòng)。由于所提供的電動(dòng)機(jī)為10KW。故主電路采用三相整流電路。在三相整流電路中，主要有三相零式整流電路、三相全控橋式整流電路和三相半控橋式整流電路。三相零式電路突出的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，用的晶閘管少，觸發(fā)器也少，對(duì)需要220V電壓的用電設(shè)計(jì)直接用380V電網(wǎng)供電，而不需要另設(shè)整流變壓器。但缺點(diǎn)是要求晶閘管耐壓高，整流輸出電壓脈動(dòng)大，需要平波電抗器容量大，電源變壓器二次電流中有直流分量，增加了發(fā)熱和損耗。因零線流過(guò)負(fù)載電流，在零線截面小時(shí)壓降大。而三相全控橋式整流電路，在輸出電流和電壓相同時(shí)，電源相電壓可較三相零式整流電路小一半。因此顯著減輕了變壓器和晶閘管的耐壓要求。變壓器二次繞組電流中沒(méi)有直流分量，種用率高。輸出整流電壓脈動(dòng)小，所以平波電抗器容量就可以小一些。三相全控橋式整流電路的缺點(diǎn)是整流器件用得多，需要六個(gè)觸發(fā)電路，需要220V電壓的設(shè)備也不能用380電網(wǎng)直接供電，而要用整流變壓器。三相半控橋式整流電路，雖然只用三只晶閘管、三個(gè)觸發(fā)電路，但整流輸出電壓脈動(dòng)大，且不能用于需要有源逆變的場(chǎng)合。綜合上述三種三相整流電路，及根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，主電路選用三相全控橋式整流電路。又由于電動(dòng)機(jī)的額定電壓為220V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相減壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動(dòng)勢(shì)的不良影響，三次諧波電流對(duì)電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。 觸發(fā)電路的選擇目前觸發(fā)電路主要有阻容移相觸發(fā)電路、單結(jié)晶體觸發(fā)電路、正弦波同步觸發(fā)電路、鋸齒波同步觸發(fā)電路，以及集成觸發(fā)電路等。對(duì)常見(jiàn)的幾種觸電發(fā)電路進(jìn)行綜合考慮，集成觸發(fā)電路具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因而選用集成觸發(fā)電路。觸發(fā)集成芯片采用目前比較常用的KC系列。3主電路設(shè)計(jì)與計(jì)算 主電路的設(shè)計(jì)由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小，故選用三相全控橋式整流電路供電。如圖31所示。圖31 晶閘管三相全控整流電路在圖31中，SB1 為停止按扭，SB2為啟動(dòng)按扭。主電路的工作過(guò)程為：先合上開(kāi)關(guān)QS1，接通三相電源，經(jīng)整流變壓器變壓后，一路經(jīng)整流二極管VD1~VD6組成的三相不可控橋式整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，作為直流電機(jī)的勵(lì)磁電源。當(dāng)勵(lì)磁電流達(dá)到最小允許值后，過(guò)電流繼電器吸合，此時(shí)按下啟動(dòng)按扭SB2，接觸器KM得電吸合，其主觸頭閉合，從整流變壓器輸出的三相電壓經(jīng)熱繼電器后加到由晶閘管VT1~VT6組成的三相全控整流電路上，在觸發(fā)電路的控制下得到可調(diào)的電壓，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。U2是一個(gè)重要的參數(shù)，選擇過(guò)低就會(huì)無(wú)法保證輸出額定電壓。選擇過(guò)大又會(huì)造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按下式計(jì)算，即： （31）式中:A—理想情況下，α=0176。時(shí)整流電壓Ud0與二次電壓U2之比，即A=Ud0/U2；B—延遲角為α?xí)r輸出電壓Ud與Ud0之比，即B=Ud/Ud0；ε—電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)，通常取ε=；1～——考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)；對(duì)于三相全控整流電路 A=；取ε=；α角考慮10176。裕量，則 B=cosα=，由式（31）可得，取=120V。電壓比 K=U1/U2=380/120=。 一次、二次相電流II2的計(jì)算整流變壓器一次、二次相電流與負(fù)載電流之比分別為： KI1=I1/Id （32）KI2=I2/Id （33） 考慮變壓器的勵(lì)磁電流時(shí)，即： （34）對(duì)于三相全控整流電路 KI1=, KI2=，由式（33）、（34）可得： S1=m1U1I； （35） S2=m2U2I2； （36） S=(S1+S2)； （37）式中mm2 一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)；對(duì)于三相全控?fù)资秸麟娐穖1=3，m2=3，則有：S1=m1U1I1=3380= kVAS2=m2U2I2=3120= kVA S=(S1+S2)= (+）= kVA 取S= 晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓，并考慮（2～3）倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn)晶閘管電壓等級(jí)，即可確定晶閘管的額定電壓，即 =（2～3）在三相全控橋式整流電路，每個(gè)晶閘管所承受的最大峰值電壓為，則 （38）這里取選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過(guò)的額定電流有效值大于實(shí)際流過(guò)管子電流最大有效值，即: = 或 ==K （39）考慮到（～2）倍的裕量 =（～2）K （310）式中K=/（）——電流計(jì)算系數(shù)。對(duì)于三相全控整流電路K=，～2倍的裕量 取。故選晶閘管的型號(hào)為KP160晶閘管元件。 主電路的保護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受各種各樣因素的引響，使電壓或電流超出系統(tǒng)允許的范圍，如電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的過(guò)電壓，過(guò)載或堵轉(zhuǎn)引起的過(guò)電流等等，這時(shí)很容易損壞系統(tǒng)，因而需要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)電路。 過(guò)電壓保護(hù)以過(guò)電壓保護(hù)的部位劃分，可分為交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)和器件兩端過(guò)電壓保護(hù)三種。（1）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)①Error! No bookmark name given. 阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)行保護(hù)，如圖31中的1R1—1R3和1C11C3。對(duì)于單相電路 電容C的耐壓 （311） （312） 電阻功率： （313）式中： ——變壓器容量（VA） ——變壓器二次相電壓有效值 ——通過(guò)電阻的電流（A） ——變壓器勵(lì)磁電流百分比，10~100KVA的變壓器，對(duì)應(yīng)的=10~4； ——變壓器的短路比，10~1000KVA的變壓器，對(duì)應(yīng)的=5~10； ——阻容兩端正常工作時(shí)交流電壓峰值（V）。對(duì)于相電路，R和C的數(shù)值可按表31進(jìn)行換算。表31 變壓器和阻容裝置不同接法時(shí)電阻和電容的數(shù)值變壓器接法單相三相、二次Y聯(lián)結(jié)三相、二次D聯(lián)結(jié)阻容裝置接法與變壓器二次側(cè)并聯(lián)Y聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)電容CC1/3C3CC電阻RR3R1/3RR取=6, =8，由式（311）、（312）、（313）得 C≥6S/U22=66103/1202=耐壓≥ =120=由公式計(jì)算出電容量一般偏大，實(shí)際選用時(shí)還可參照過(guò)去已使用裝置情況來(lái)確定保護(hù)電壓的容量，這里選CZ322型金屬化紙介電容器，電容量160uF，耐壓
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