【文章內容簡介】 選擇過大又會造成延遲角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。一般可按下式計算，即： （21）式中A理想情況下，α=0176。時整流電壓Ud0與二次電壓U2之比，即A=Ud0/U2；B延遲角為α時輸出電壓Ud與Ud0之比，即B=Ud/Ud0；ε——電網波動系數(shù)；1～——考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)；根據(jù)設計要求，采用公式： (22)由表查得 A=；取ε=；α角考慮10176。裕量，則 B=cosα=U2=120VU1/U2=380/120= 一次、二次相電流的計算由表查得 KI1=, KI2=考慮變壓器勵磁電流得：,取14A S1=m1U1I1； （23） S2=m2U2I2； （24） S=1/2(S1+S2)； （25）式中mm2 一次側與二次側繞組的相數(shù)；由表查得m1=3，m2=3S1=m1U1I1=338014=S2=m2U2I2=3110= KVA S=1/2(S1+S2)=1/2（+）=考慮勵磁功率=220=，取S= 晶閘管實際承受的最大峰值電壓，乘以（2～2）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓，即 =（2～2）整流電路形式為三相全控橋，查表得，則 （26） 取選擇晶閘管額定電流的原則是使管子允許通過的額定電流有效值大于實際流過管子電流最大有效值[8]，即 =或 ==K （27）考慮（～2）倍的裕量 （28）式中K=/（）電流計算系數(shù)。此外，還需注意以下幾點：①當周圍環(huán)境溫度超過+40℃時，應降低元件的額定電流值。②當元件的冷卻條件低于標準要求時，也應降低元件的額定電流值。由表查得 K=，～2倍的裕量 （29）取。故選晶閘管的型號為KP507晶閘管元件。(可用3CT107替換)。3單元模塊設計根據(jù)設計要求，本文所設計的雙閉環(huán)直流晶閘管調速系統(tǒng)主要包含轉速給定電路、轉速檢測電路、電流檢測電路、控制電路、觸發(fā)脈沖輸出電路、整流及晶閘管保護電路、電源等幾個部分。 轉速給定電路設計轉速給定電路主要由滑動變阻器構成，調節(jié)滑動變阻器即可獲得相應大小的給定信號。轉速給定電路可以產生幅值可調和極性可變的階躍給定電壓或可平滑調節(jié)的給定電壓。 轉速給定電路原理圖 轉速檢測電路設計轉速檢測電路的主要作用是將轉速信號變換為與轉速稱正比的電壓信號，濾除交流分量，為系統(tǒng)提供滿足要求的轉速反饋信號。轉速檢測電路主要由測速發(fā)電機組成，將測速發(fā)電機與直流電動機同軸連接，測速發(fā)電機輸出端即可獲得與轉速成正比的電壓信號，經過濾波整流之后即可作為轉速反饋信號反饋回系統(tǒng)。 轉速檢測電路原理圖 電流檢測電路設計電流檢測電路的主要作用是獲得與主電路電流成正比的電流信號，經過濾波整流后，用于控制系統(tǒng)中。該電路主要由電流互感器構成，將電流互感器接于主電路中，在輸出端即可獲得與主電路電流成正比的電流信號，起到電氣隔離的作用。 電流檢測電路原理圖 整流及晶閘管保護電路設計，在整流電路中主要是晶閘管的保護問題。晶閘管具有許多優(yōu)點，但它屬于半導體器件，因此具有半導體器件共有的弱點，承受過電壓和過電流的能力差，很短時間的過電壓和過電流就會造成元件的損壞。為了使晶閘管裝置能長期可靠運行，除了合理選擇元件外，還須針對元件工作的條件設置恰當?shù)谋Ｗo措施。晶閘管主要需要四種保護：過電壓保護和du/dt限制，過電流保護和di/dt限制。 整流電路及晶閘管保護電路 過電壓保護和du/dt限制凡是超過晶閘管正常工作是承受的最大峰值電壓的都算過電壓。產生過壓的原因是電路中電感元件聚集的能量驟然釋放或是外界侵入電路的大量電荷累積。按過壓保護的部位來分，有交流側保護，直流側保護和元件保護。元件保護主要是通過阻容吸收電路。阻容吸收電路的參數(shù)計算式根據(jù)變壓器鐵芯磁場釋放出來的能量轉化為電容器電場的能量存儲起來為依據(jù)的。由于電容兩端的電壓不能突變，所以可以有效的抑制尖峰過電壓。串阻的目的是為了在能量轉化過程中能消耗一部分能量，并且抑制LC回路的振蕩。以過電壓保護的部位來分，有交流側過壓保護、直流側過電壓保護和器件兩端的過電壓保護三種。1） 交流側過電壓保護① 阻容保護C≥S/U22=6105200/1102=25181。F耐壓≥ =110=233V由公式計算出電容量一般偏大，實際選用時還可參照過去已使用裝置情況來確定保護電壓的容量，這里選CZJD2型金屬化紙介電容器，電容量20uF，耐壓250V。取=5，R≥ U22/S=1102/5200=，IC=2πfCUC106=2π5020106110=PR≥(3～4)IC2R=(3～4) （）2=～，5W的金屬氧化膜電阻。② 壓敏電阻的計算U1MA==110=202V流通量取5KA。選MY31220/5型壓敏電阻。允許偏差+10％（242V）。2） 直流側過電壓保護直流側保護可采用與交流側保護相同保護相同的方法，可采用阻容保護和壓敏電阻保護。但采用阻容保護易影響系統(tǒng)的快速性，并且會造成加大。因此，一般不采用阻容保護，而只用壓敏電阻作過電壓保護。U1MA=（）UDC=(～) 220=396～440V 選MY31430/5型壓敏電阻。允許偏差+10％（484V）。3） 閘管及整流二極管兩端的過電壓保護 晶閘管額定電流/μA1020501002005001000電容/μF12電阻/Ω1008040201052 表21 阻容保護的數(shù)值一般根據(jù)經驗選定抑制晶閘管關斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路方法?！Ｓ缮媳淼肅=，R=10Ω，電容耐壓≥==110=566V,，耐壓為400V。=fCUm2106=50106(110)2= 選R為10Ω普通金屬膜電阻器。 過電流保護和di/dt限制由于晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過電流時，溫度就會急劇上升可能燒壞PN結，造成元件內部短路或開路。晶閘管發(fā)生過電流的原因主要有：負載端過載或短路；某個晶閘管被擊穿短路，造成其他元件的過電流；觸發(fā)電路工作不正?；蚴芨蓴_，使晶閘管誤觸發(fā)，引起過電流。晶閘管允許在短時間內承受一定的過電流，所以過電流保護作用就在于當過電流發(fā)生時，在允許的時間內將過電流切斷，以防止元件損壞。晶閘管過電流的保護措施有下列幾種： 普通熔斷絲由于熔斷時間長，用來保護晶閘管很可能在晶閘管燒壞之后熔斷器還沒有熔斷，這樣就起不了保護作用。因此必須采用專用于保護晶閘管的快速熔斷器?？焖偃蹟嗥饔玫氖倾y質熔絲，在同樣的過電流倍數(shù)下，它可以在晶閘管損壞之前熔斷，這是晶閘管過電流保護的主要措施。 硒堆是一種非線性電阻元件，具有較陡的反向特性。當硒堆上電壓超過某一數(shù)值后，它的電阻迅速減小，而且可以通過較大的電流，把過電壓的能量消耗在非線性電阻上，而硒堆并不損壞。硒堆可以單獨使用，也可以和阻容元件并聯(lián)使用。本系統(tǒng)采用快速熔斷器對可控硅進行過流保護?？焖偃蹟嗥鞯臄嗔鲿r間短，保護性能較好，是目前應用最普遍的保護措施?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側、交流側和直接與晶閘管串聯(lián)。 （1）晶閘管串連的快速熔斷器的選擇接有電抗器的三相全控橋電路，通過晶閘管的有效值===選取RLS35快速熔斷器，熔體額定電流35A。（2）過電流繼電器的選擇因為負載電流為55A，所以可選用吸引線圈電流為100A的JL1411ZS型手動復位直流過電流繼電器，55=≈100A為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。1）算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計算，單位mH。 （31） 式中－與整流電路形式有關的系數(shù)，可由表查得；為最小負載電流，常取電動機額定電流的5％～10％計算。根據(jù)本電路形式查得=，所以== 2）限制輸出電流脈動的臨界電感量由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和一個交流分量組成。通常負載需要的只是直流分量，對電