【文章內容簡介】 由此知主電路整流變壓器參數為： VUN 440? AIN ? VASN ? 晶閘管選擇 (1)晶閘管電流 要求 :晶閘管的額定電流為在電路正常起動、運行時所允許出現的最大電流。為保有裕量應乘以相關系數。 原因：晶閘管的電流過載能力比一般電機、電器小的多，選取晶閘管額定電流時，根據實際最大電流計算后還應乘以 倍。 第 11 頁 (2)晶閘管電壓要求：晶閘管的額定電壓在三相全控整流電路供給直流電的情況下為線電壓的峰值。為保有裕量應乘以相關系數。 原因：晶閘管工作時，外加電壓峰值瞬時超過反相不重復峰值電壓時即可造成永久損壞，并且由于環(huán)境溫度升高或散熱不良，均可能使正反向轉折電壓值下降，特別在使用時會出現各種過電壓，選 取晶閘管的額定電壓值應為其實際工作時最大電壓的 23 倍。 電機啟動或堵轉時，都會在電路中產生較大的電流。電機啟動時，電路中流過的電流最大，在電路未加任何保護措施時，相當于全壓啟動，產生較大的啟動電流。這在 VM 系統是非常危險的，故需要在系統中設置電流截止負反饋環(huán)節(jié)，以限制電機啟動時的啟動電流或因電機短時堵轉而產生的堵轉電流。一般來說，此時電機所允許的最大電流為 Idb IIndb )( ?? (22) 由上式知，在本設計加入電流截止負反饋后流過晶閘管的最大電流應為： AII nm ???? 為保有裕量 Im 取 ，以保證晶閘管的正常工作。 因為本設計中系統所帶負載為感性負載，為保證平滑調速要求電流連續(xù)，故每個晶閘管的導通角為 32? ，流過晶閘管的電流有效值為： ??? 33221 2 III mmT ?? = 晶閘管通態(tài)平均電流為： III mTAVT )( ?? = 故流過晶閘管的電流有效值為 ,通態(tài)平均電流為 ，考慮到要保有裕量，取裕量系數為 2，可得晶閘管額定電流為： IKI AVTe )(? = A3? 由于電機采用三相橋式全控整流電路供電，因此晶閘管所承受的最大正反向電壓為線電壓的峰值： 第 12 頁 UUU lM 262 ?? (23) 由于所設計系統的電網線電壓 VUl 220? ，因此晶閘管兩端的最大正反向電壓為： VUU lM 3112 ?? 考慮到要保有裕量，取裕量系數為 2，故所選取晶閘管的額定電壓為： VUU me 6222 ?? 由以上計算可知，可選晶閘管的參數為 : AIe 3? VUe 622? 主電路保護措 施 由于晶閘管的擊穿電壓較接近運行電壓、熱時間常數小，因此其過電壓、過電流能力很差，短時間的過電流、過電壓都有可能造成元件的損壞。為使晶閘管裝置能正常工作而不至于損壞，只靠合理的選擇元件還不行，還要十分重視保護環(huán)節(jié)，以防不測。因此，采取適當的保護措施就成為提高晶閘管裝置可靠運行必不可少的必要環(huán)節(jié)。 過電流保護 晶閘管裝置出現的元件誤導通、擊穿或傳動裝置生產機械過載及機械故障引起的電機堵轉等，都會導致流過整流元件的電流大大超過其正常工作電流，即產生過電流。晶閘管的電流過載能力比一般電氣設備差的多，而 過電流又是在所難免的，因此需要重視晶閘管的過流保護。 過電流保護就是根據晶閘管允許的過電流能力，設法限制短路電流峰值，配合反映靈敏的 保護措施，使短路電流持續(xù)時間盡量縮短以達到保護晶閘管的目的。 可作為過電流保護的電器有快速熔斷器、過流繼電器、快速開關等。在不同過電流區(qū)域合理的選用保護電器是能否對晶閘管起到保護作用的關鍵。根據本設計的系統地特點，選取快速熔斷器作為過電流保護的器件。 選取理由：晶閘管熱容量比較小以及從管芯到散熱器的傳導途徑中要遭受一系列的熱電阻。因此，一旦過流，晶閘管結溫會快速上升，特別在瞬 時短路 第 13 頁 電流流過時，晶閘管內部熱量不及傳導，導致結溫上升更快。所以，必須選用快速動作的保護電器來實施保護，快速熔斷器為最普遍使用的一種快速熔斷裝置。 快速熔斷器的選擇計算 當電路發(fā)生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災。若安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用 。 根據經驗值快速熔斷器的額定電流 ： AITN ? 過電壓保護 晶閘管在承受過電流時 ,由于管子本身具有一定的熱容量 ,短時內尚可堅持。在承受過電壓時，則會立即發(fā)生反向擊穿或正相轉折。 系統線路中產生過電壓的原因很多除了雷電外，分（和）閘時會產生操作過電壓，同時整流橋直流側的快速熔斷器、橋臂上的快速熔斷器及電路中的電感也同樣會產生過電壓。 我們無法從根本上消除產生過電壓得根源，只能設法將過電壓的幅值抑制在安全限度之內。 晶閘管系統抑制過電壓最常用的方法大致有： RC阻容吸收回路；；本設計選用并接 RC阻容吸收回路 ，對晶閘管系統實施過壓保護。 在變壓器二次測并聯電阻和電容可以把變壓器繞組中釋放出的電磁能量轉化為電容器的電場能量儲存起來。由于電容兩端電壓無法突變，故能有效的抑制過電壓。串連電阻能消耗部分產生過電壓的能量，并一直 LC 回路的震蕩。 交流側采用壓敏電阻實施電路的過電壓保護。 直流側保護可以采用即采用阻容保護和非線性元件保護。 3. dd tu 及 dd ti 的限制 當晶閘管所承受的正相電壓上升率（ dd tu ）較大時，引起的充電電流也較大，會使晶閘管發(fā)生誤導通。為防止誤導通對作用于晶閘管的正相電壓上升率應有一定的限制。 為限制 dd tu 過大，可以在電源輸入端串接電感（稱進線電感），它對 dd tu 第 14 頁 有一定的抑制作用，但串入電感后又易產生過電壓，故必須設置阻容吸收電路。 晶閘管在正相陽極電壓作用下，當門極流入出發(fā)電流后，晶閘管最初導通的瞬間，如果陽極電流增大的速度（ dd ti ）過大，雖然電流值未超過元件的額定值，但由于晶閘管內部電流還未來得及擴大到 PN 結的全部面積，故導致在門極附近的 PN 結面因電流密度過大而燒毀。為防止管子被燒毀對晶閘管電流上升率應有一定的限制。 限制 dd ti 過大的方法同限制 dd tu 過大的方法相同，其電感 L一般采用空心電抗器。 第 15 頁 3 系統參數測定 晶閘管直流調速系統由整流變壓器、晶閘管整流調速裝置、平波電抗器、電動機 發(fā)電機組等組成。 31試驗原理圖 如圖 31所示，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓 Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓 Uct ，改變 Ug的大小即可改變控制角 ? ，從而獲得可調的直流電壓，以滿足要求。 為研究晶閘管－電動機系統，須首先測定電樞回路的總電阻 R、總電感 L以及系統的電磁時間常數 Td 與機電時間常數 TM 。 主電路總電阻值得測定 電樞回路的總電阻 R 包括電機的電樞電阻 Ra、平波電抗器的直流電阻 RL及整流裝置的內阻 Rn，即 R = Ra十 RL十 Rn (31) 由于阻值較小，不宜用歐姆表或電橋測量，因是小電流檢測，接觸電阻影響很大，故常用直流伏安法。為測出晶閘管整流裝置的電源內阻須測量整流裝置的理想空載電壓 Uｄ 0，而晶閘管整流電源是無法測量的，為此應用伏安比較法，實驗線路如圖 32所示。 第 16 頁 圖 32 伏安比較法實驗線路圖 將變阻器 R R2接入被測系統的主電路，測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉。合上 S S2，調節(jié)給定使輸出直流電壓 Ud在 30%Ued～ 70%Ued范圍內，然后調整 R2使電樞電流在 80%Ied～ 90%Ied范圍內，讀取電流表 A 和電壓表 V2的數值為 I U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為 Udo=I1R+U1 (32) 調節(jié) R1使之與 R2的電阻值相近，拉開開關 S2，在 Ud的條件下讀取電流表、電壓表的數值 I U2，則 Udo＝ I2R十 U2 求解 (32)、 (33)兩式，可得電樞回路總電阻 : R＝（ U2U1） /（ I1I2） (33) 試驗數據處理： （ 1）合上 S2 給定 U ??VU1 ??AI1 電樞電壓（ V） 串電阻 ??? 85 83 R1 =180 70 63 54 45 （ 2）斷開 S2 給定 U ??VU2 ??AI2 電樞電壓（ V） 串 電阻 ??? 94 98 36021 ??RR 77 74 63 53 第 17 頁 ? ? ? ? ???? IIUUR 21121 (9485)/()=??? ? ? ? ? ???? IIUUR 21122 (7770)/()=??? ? ? ? ? ???? IIUUR 21123 (6354)/()=??? 則電樞回路總電阻為： 3321 RRRR ??? =（ ++） /3= ??? 短接電機電樞兩端，重復上述實驗，可得 ? ? ? ?IIUURR nL 39。39。39。39。 2112 ???? 則電機的電樞電阻為 ? ?RRRR nLa ??? 試驗數據處理： （ 1）合上 S2 給定 U U39。1 I39。1 電樞電壓（ V） 串電阻 ??? 55 54 R1 =180 75 71 100 93 （ 2）斷開 S2 給定 U U39。2 I39。2 電樞電壓（ V） 串電阻 ??? 60 59 36021 ??RR 80 78 105 103 ? ? ? ? ? ?IIUURR nL 39。39。39。39。 21121 ???? =（ 6055） /（ ） =??? ? ? ? ? ? ?IIUURR nL 39。39。39。39。 21122 ???? =（ 8075） /（ ） =??? 第 18 頁 ? ? ? ? ? ?IIUURR nL 39。39。39。39。 21123 ???? =（ 105100） /（ ） =??? ? ? ? ? ? ?? ? )()(3321 ???????????? RRRRRRRR nLnLnLnL