【正文】 一個 +6V 的電壓。這時對電流調節(jié)器相當于一個 4V 的給定電壓，如果整定電流調節(jié)器給定值為 10V 時相當于制動電流為 250A，現(xiàn)給定為 4V，則制動電流在一開始瞬間只能是 100A，這樣制動轉矩就受限制。傳動機構中的主動件制動速度減慢，使反向間隙靠近，傳動機構的撞擊減小。等傳動機構反向嚙合后再取消轉矩限制而以最大轉矩制動和反向起動以提高快速性。這受單穩(wěn)電路翻轉時間決定，等單穩(wěn)電路觸發(fā)信號消失后，其輸出又由 +6V 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 32 回 到 0V 時轉矩限制取消，所以整定單穩(wěn)電路的延時時間即可調整轉矩限制時間 。 單穩(wěn)電路如 圖 422 所示。根據換向轉矩限制的要求，每次制動瞬間要求單穩(wěn)電 圖 422 單穩(wěn)電路 路觸發(fā)翻轉一次，因此單穩(wěn)電路的觸發(fā)輸入信號可利用無環(huán)流邏輯裝置的輸出信號。當正向制動（即由正組橋切換到反組橋開放）時，無環(huán)流邏輯裝置輸出 2U 恰恰由 “1”態(tài)變?yōu)?“0”態(tài)，則反組單穩(wěn)電路就觸發(fā)翻轉一次，輸出一個 +6V 的脈沖給反組電流調節(jié)器 ACR2，達到限制正向制動轉矩的目的。反之，當反向制動（即由反組橋切換到正組橋開放）時，無環(huán)流邏輯裝置輸出 1U 恰恰由 “1”態(tài)變?yōu)?“0” 態(tài)，則正組單穩(wěn)電路就觸發(fā)翻轉一次，輸出一個 +6V 的脈沖給正組電流調節(jié)器 ACR1，達到限制反向制動轉矩的目的。 具有換向轉矩限制環(huán)節(jié)后的換向過程的波形圖如圖 423 所示。 圖 423 換向過程波形圖 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 33 第五章 無環(huán)流控制系統(tǒng)運行狀態(tài)及特性分析 無環(huán)流控制系統(tǒng)各種運行狀態(tài) 正向起動到穩(wěn)定運轉 當給出正向起動訊號， *nU 為正，轉速調節(jié)器 ASR 的輸出 *iU 為負，轉矩極性 鑒別器 DPT 輸出 TU 的狀態(tài)仍為 “0”。在起動電流未建立以前，零電流檢測器 DPZ 輸出的狀態(tài)也不變，仍為 “0”，所以邏輯裝置輸出仍封鎖反向組脈沖，正向組開放。在給定電壓的作用下，正向組觸發(fā)器的脈沖控制角 ? 由 ?90 往前移動，正組整流裝置 VF的平均整流電壓逐漸增加，電機開始正向起動，在起動過程中由正組電流調節(jié)器ACR1 的調節(jié)作用使起動電流維持最大允許值，得到恒加速起動。在起動電流作用下，電動 機一直加速到給定轉速，進入穩(wěn)定運行。當主回路電流建立后，通過電流檢測裝置送給零電流檢測器 DPZ 一個信號 0iU 為正，這時 DPZ 的輸出 IU 為 “1”，但由于邏輯電路的記憶作用，其輸出狀態(tài)不變，正向組開放，反向組封鎖。電動機穩(wěn)定運行，轉速的高低取決于給定電壓 *nU 的大小，改變 *nU 的大小，可以在一定范圍內任意調速。 正向減速過程 正向減速時，則 要突減給定電壓 *nU （其極性不變），系統(tǒng)便進入降速過程。本系統(tǒng)降速過程可分為以下四個階段： ① .本橋逆變階段 由于 *nU 極性不變，僅數值突然減小，而轉速來不及改變，所以使得轉速調節(jié)器ASR 的輸入偏差為負，其輸出 *iU 立即變正，但電樞電流不為零，邏輯裝置的輸出不發(fā)生翻轉。此時電流調節(jié)器為負的最大值， ??30min? ，使正向整流裝置進入逆變狀態(tài)。電樞電流 dI 減小，主回路電感通過處于逆變狀態(tài)的正組整流裝置將能量回送電網。此過程一直進行到 dI 衰減到零，本橋逆變結束。 ② .第一次切換 當 dI 衰減到零，本橋逆變結束，零電流檢測器輸出 IU 從 1 態(tài)變?yōu)?0 態(tài)，經封鎖延時 dblt ，邏輯裝置的輸出 1U 從 0 態(tài)變?yōu)?1 態(tài)，封鎖正組整流裝置觸發(fā)脈沖 ，再經開放延時 dtt ， 2U 由 1 態(tài)變?yōu)?0 態(tài)，開放反組晶閘管整流裝置脈沖。但是，在 dtt 延時過程中，邏輯裝置輸出 1U 已經變?yōu)?1 態(tài)，而 2U 還沒有變?yōu)?0 態(tài)仍是 1 態(tài)，但由于推 ? 環(huán)節(jié)的 T 型濾波網絡的慣性，可以將逆變狀態(tài)保持一小段時間，避免了換向時電流的沖擊。 ③ .他橋逆變階 段 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 34 經過 dtt 延時后，邏輯裝置的輸出 2U 變?yōu)?0 態(tài)。此階段電流調節(jié)器輸出退出負限幅值，向正的 ctfU 變化， ? 前移（向增大方向移），當反組的逆變電壓小于電動機反電勢后，建立反向組的逆變電流。在反電勢作用下，這個逆變電流上升到（ dmI? ）后，電動機的轉速 n 直線下降，反組整 流裝置處于有效逆變狀態(tài)，電動機處于發(fā)電制動狀態(tài)，通過反組整流裝置逆變將電機的機械能回饋到電網，稱此過程為它橋回饋制動。 待電動機轉速下降到新的轉速給定電壓后，轉速調節(jié)器的輸入偏差為正，轉速調節(jié)器的輸出 *iU 退出限幅成為負值。由于此時電樞電流不為零，邏輯裝置輸出不翻轉。這時電流調節(jié)器輸出為負的限幅值 ctfU ，則 ??30min? ，反組整流裝置輸出逆變電壓又變?yōu)樽畲笾?，使反組逆變電流減小，在主回路電感兩端產 生感應電勢，阻礙逆變電流減小。電感釋放能量，維持反組繼續(xù)逆變工作。此過程仍為它橋逆變，其作用迫使逆變電流衰減到零。 ④ .第二次切換 當反組逆變電流衰減到零后，邏輯裝置經 dblt 延時， 2U 變?yōu)?1 態(tài)，封鎖反組脈沖，再經 dtt 延時， 1U 變?yōu)?0 態(tài)，開放正組脈沖。待電流調節(jié)器輸出 ctfU 變?yōu)檎挡⑶艺M整流電壓 EUd ?1 后，建立整流電流 1dI ，使正組整流裝置又重新進入整流狀態(tài)工作。電樞電流開始上升，待電流上升到負載電流值并略有超調后，經系統(tǒng)調節(jié)作用，使系統(tǒng)重新穩(wěn)定于正向低速度運行狀態(tài)。 正轉制動 當給定停車命令后， 0*?nU ，由于機械慣性，轉速負反饋仍存在，在它的作用下，轉速調節(jié)器的輸出 *iU 由負變正。因此 DPT 輸出 TU 由 “0”變 “1”，如圖 51 所示。但是只要電流未衰減到零， DPZ 輸出 IU 仍為 “1”。或非門 HF HF2 狀態(tài)不變，邏輯裝置總輸出狀態(tài)亦不變，仍維持正組整流裝置電流導通，只有當 DPZ 輸出變?yōu)?“0”即電流過零了，或非門 HF2輸出的狀態(tài)才改變，由 “0”變?yōu)?“1”， HF4輸出的狀態(tài)由 “1”變?yōu)?“0”，致使 HF3 的輸出由 “0”變 “1”。經延時電路延時 3ms 后輸出由 “0”變 “1”，邏輯裝置輸出至正組觸發(fā)器的脈沖封鎖信號 1U 由 “0”經 dblt 延時后變 “1”，即當電流過零后正組整流裝置的脈沖經 dblt 封鎖延時后被封鎖。在 HF4 輸出的狀態(tài)由 “1”變 “0”后，經延時電路，延時 10ms 后輸出由 “1”變 “0”，故它的輸出由 “1”變 “0”時延時 dtt （ ms7 ）邏輯裝置輸出至反組觸發(fā)器的脈沖封鎖信號 2U 由 “0”經 dtt 延 時后變 “1”，即當電流過零后反組整流裝置的脈沖經 dtt 開放延時后開放。 從制動過程來看大體可以分為兩個階段。制動的第一階段是主回路電流過零 以 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 35 前，這是由于轉速調節(jié)器輸出 *iU 改變了極性，正組觸發(fā)裝置 GTF 的輸入移相控制信 圖 51 制動時的邏輯電路圖 號 ctfU 變負，而正組整流裝置仍然是導通的，故處于逆變狀態(tài)。主回路電感很快衰減，釋放能量，通過處于逆變狀態(tài)的正組整流裝置將能量送回電 網，這個過程稱為 “本橋逆變 ”過程。這個過程是很短的，因為此刻 EUdtdiLdf ??（ E —電機的反電勢， dfU —正組整流裝置的逆變電壓），所以電流的衰減是很快的。 制動的第二階段，也就是制動的主要階段，是在切換到反組整流裝置以后。當切換開始，由于轉速調節(jié)器的輸出由負變正。這個極性使 1U 為正，對正組整流裝置是逆變狀態(tài)（ ??90? ）。而使 2U 為負，對反組整流裝置則是整流狀態(tài)（ ??90? ）。因此，剛切換過來反組整流裝置開放時是處在整流狀態(tài)，其整流電壓與電動機反電勢同極性相串聯(lián)，形成很大的制動電流，這電流通過電流調節(jié)器的作用才把反組的觸發(fā)脈沖推向 ??90? 的逆變狀態(tài)，而且維持電流為恒值，直到最后電機轉速制動到零為止。 同理，可分析反向時的各種運行狀態(tài)。當反向起動的主令信號給出后，由于首先要完成邏輯切換，解除反向組觸發(fā)脈沖的封 鎖，因此反向起動要滯后一個延時時間。 停車狀態(tài) 停車時，轉速給定信號 0*?nU ，轉速調節(jié)器 ASR 和電流調節(jié)器 ACR 的輸出 *iU 和ctU 均為零，觸發(fā)器 GT 輸出的觸發(fā)脈沖在 ??90? 位置，變流裝置輸出整流電壓為零，電動機處于 停止狀態(tài)。此時，零電流檢測器 DPZ 的輸出 IU 為 0 態(tài)，但轉矩極性鑒別器輸出 TU 的狀態(tài)卻有兩種可能：一種是 *iU 由負變?yōu)榱?，則 TU 為 0 態(tài)；另一種是 *iU由正變?yōu)榱悖瑒t TU 為 1 態(tài)。所以停車狀態(tài)是正組晶閘管有脈沖，還是反組晶閘管有脈 沖，則視接通電源時， TU 的狀態(tài)而定，或者是系統(tǒng)已經工作了一段時間之后，則由停車前一時刻的狀態(tài)而定。為方便以下分析，先假設停車時， TU 為 0 態(tài)， IU 為 0 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 36 態(tài)，則 1U 為 0 態(tài)， 2U 為 1 態(tài)，此時再正向起動，其邏輯裝置不必進行切換；若是再反向起動，邏輯裝置輸出就應切換，且有 dtdbl tt ? 的延時，才能反向起動，比正向起動拖長了約 ms10 的時間。 系統(tǒng)參數計算及測定 電樞回路電磁時間常數 ① .主回路總電阻 如圖 52 接線，拉掉電機磁場，利用單組整流橋試驗。先在主回路中串入電阻 1R ，調節(jié)觸發(fā)裝置輸入電壓 ctU ，使整流電壓為 115V，整流電流為 93A，然后使 ctU 固定不變，主回路加串一段電阻 2R ，整流電流由 93A 降到 47A，整流電壓由 115V 升到120V。 VVVU 5115120 ???? AAAI 464793 ???? 圖 52 整流電源內阻測試線路 整流電源內阻 ?????? n 電動機電樞電阻 21(?SR ～ 21()32 2 ??e eee I PIU ～ 1060305220)32 2 3 ???? ～ ? 取 ?? 平波電抗器的電阻 ???????? 01 %2%2 eeeP IURR 主回路總電阻 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 37 ??????????? )0 1 4 ()( Pns RRRR 式中 ——環(huán)境溫度為 C?75 時電阻值修正系數 ② .主回路總電感 由第三章計算知電樞電感 mHLs ? ， 折算到變流變壓器二次側每相繞組漏電感 mHLB ? ，平波電抗器電感 mHL ? 故主回路總電感 mHLLLL Ba ????? ③ .電樞回路電磁時間常數 sRLT l 3 ???? ??? 電動機機電時間常數 ① .電機飛輪慣量 2GD 的測定 把空載的電動機起動到自然特性上，轉速穩(wěn)定后迅速拉開電樞電源（但保持激磁電源，并使激磁電流為額定值） 用轉速表記下自由停車過程中轉速的變化（每隔 1或 2 秒讀一次數）讀數力求準確，重復做兩三次，畫出 n=f(t)曲線，如圖 53 所示。 圖 53 飛輪慣量 2GD 的測定曲線 再測得在不同轉速下電動機的空載損耗曲線 )(nfPK? ，由于 nPM KK 975?，故)(nfPK? 曲線可以轉化為 )(nfMK ? 曲線，如圖 53 所示。借助于 )(nfMK ? 與)(tfn? 可求出電動機飛輪慣量。在 )(tfn? 上任取一點 X，求得斜率 Xtn)(?? ，再從曲線 )(nfMK ? 上憑轉速 n 的對應點找到 KXM ，于是： 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 38 XKXtnMGD )(3752??? 本裝置實測電動機飛輪慣量 22 8 mkgGD ?? 。 ② .電動機機電時間常數 電動機轉矩系數 m i rVCC em ??? 電動機機電時間常數 ssCC RGDT mem 2 ??? ??? ? 觸發(fā)器晶閘管放大倍數的測定 圖 54 晶閘管放 大倍數測定接線圖 用電動機的激勵繞組作為負載，按圖 54 接線，在觸發(fā)器上加一個可調的直流電壓，用萬用表測出觸發(fā)器的輸入電壓 cU 和相應的整流器輸出電壓 dU ， 畫出 cU 和 dU 的特性曲線，在工作點附近取一個增量，則 2121CCddS UU UUK ??? 試驗測得： 30?SK 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 39 系統(tǒng)靜 動態(tài)特性的分析調整 系統(tǒng)的靜特性 56 所示 圖 56 系統(tǒng)的靜態(tài)結構框圖 圖中： ?nU ——轉速給定裝置的輸出電壓（ V） dI ——負載電流（ A）