雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2024-08-30 10:31 本頁面
【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來，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。主電路的工作過程為：先合上開關(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)，選擇過低就會(huì)無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會(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的額定電流有效值大于實(shí)際流過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)致的過電壓，過載或堵轉(zhuǎn)引起的過電流等等，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。 過電壓保護(hù)以過電壓保護(hù)的部位劃分，可分為交流側(cè)過電壓保護(hù)、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端過電壓保護(hù)三種。（1）交流側(cè)過電壓保護(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)還可參照過去已使用裝置情況來確定保護(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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