【正文】 向擊穿或正向轉折?？捎米骶чl管過流保護的電器有快速熔斷器、過流繼電器、快速開關等。max?觸發(fā)電路的接法只需按照標號連接實物圖即可。系統(tǒng)工作時，電流調(diào)節(jié)器，轉速調(diào)節(jié)器均有限幅環(huán)節(jié)，速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定，利用速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅可達到限制啟動電流的目的。SB 1 是停止按鈕，按下 SB1 后，KM 線圈斷電，KM 觸頭分離，主電路斷電。第 2 章 總體設計 系統(tǒng)結構及工作原理說明 本系統(tǒng)的設計圖如下：見附錄 D 工作原理介紹SB2 為啟動按鈕。問題是希望在啟動過程中只有電流負反饋，而不能讓它和轉速負反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉速后，又希望只要轉速負反饋，不在電流負反饋發(fā)揮主作用，因此我們采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這是在最大電流（轉矩）首相的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。在實際工作中,我們希望在電機最大電流受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，最好是在過度過程中始終保持電流（轉矩）為允許最大值，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)定轉速后，又讓電流立即降下來，使轉矩馬上與負載相平衡，從而轉入穩(wěn)態(tài)運行。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截至負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求起制動、突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動作用都能有效的加以抑制。 直流 雙閉環(huán)系統(tǒng)介紹 直流電機雙閉環(huán)（電流環(huán)、轉速環(huán)）調(diào)速系統(tǒng)是一種當前應用廣泛，經(jīng)濟，適用的電力傳動系統(tǒng)。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動系統(tǒng)無論在理論上和實踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。在工程設計與理論學習過程中，會接觸到大量關于調(diào)速控制系統(tǒng)的分析、綜合與設計問題。第 1 章 緒論 任務背景概述 自 70 年代以來，國內(nèi)外在電氣傳動領域內(nèi)，大量地采用了“晶閘管直流電動機調(diào)速”技術(簡稱 KZ—D 調(diào)速系統(tǒng))。盡管當今功率半導體變流技術已有了突飛猛進的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中 KZ—D 系統(tǒng)的應用量還是占有相當?shù)谋戎?。傳統(tǒng)的研究方法主要有解析法，實驗法與仿真實驗，其中前兩種方法在具有各自優(yōu)點的同時也存在著不同的局限性。直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑、方便,調(diào)速范圍廣；過載能力大,能承受頻繁的沖擊負載,可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉；能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動系統(tǒng)領域中得到了廣泛的應用。它具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強優(yōu)點。采用轉速負反饋和 PI 調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉速無靜差。這主要是因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程的電流或轉矩。但它只是在超過臨界電流值以后，強烈的負反饋作用限制電流得沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。這時，啟動電流成方波形，而轉速是線性增長的。實際上，由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了實現(xiàn)在允許條件下最快啟動，關鍵是要獲得一段使電流保持為最大值得恒流過程，按照反饋控制規(guī)律，電流負反饋就能得到近似的恒流過程。這樣就能做到既存在轉速和電流兩種負反饋作用又能使它們作用不同的階段。按下 SB2 后，接觸器 KM 線圈得電， KM 觸頭閉合并形成自鎖，以保證主電路的通電。啟動時，加入給定電壓，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器即以飽和限幅值輸出，使電動機以最大啟動電流加速啟動，直到電動機轉速達到給定轉速，并在出現(xiàn)超調(diào)后，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器推出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉速值下運行。電流調(diào)節(jié)器的輸出作為觸發(fā)電路的控制電壓 ，利用電流調(diào)節(jié)器的書出限幅可達到ctU限制 的目的。這里的 G、K 相當于觸發(fā)電路中的 X、Y。本設計采用的是快速熔斷器保護，根據(jù)所選晶閘管的參數(shù)，快熔的額定電壓可選1000V，額定電流可選 1000A 的即可。抑制過電壓的方法不外乎有三種：用非線性元件限制過電壓的幅度；用電阻消除產(chǎn)生過電壓的能量；用儲能元件吸收產(chǎn)生過電壓的能量。 系統(tǒng)參數(shù)的計算 在變壓器二次側并聯(lián)電阻電容，可以把變壓器繞組中釋放的電磁能量轉換為電容器的電場能量儲存起來。串聯(lián)電阻能消耗部分過電壓產(chǎn)生的能量，并抑制 LC 回路的振蕩。A） ； 為變壓器二次側相電壓有效值（ V） ；2U為變壓器勵磁電流百分數(shù)?？焖偃蹟嗥鞯淖饔茫寒旊娐钒l(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。第 3 章 主電路和控制電路的設計 調(diào)速控制部分 調(diào)速方法的確定我們按照要求采用直流電動機的調(diào)速。?eC由式（31）得，調(diào)節(jié)電動機的轉速可以有三種方法：調(diào)節(jié)電樞供電電壓調(diào)速；減弱勵磁磁通 調(diào)速 ；改變電樞回路電阻調(diào)速。減弱磁通調(diào)速只能在基速以上的范圍內(nèi)調(diào)速，屬于向上調(diào)速。設計要求為恒轉矩調(diào)速，且軋鋼機他勵直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速性能，能在很寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速，所以我們選擇調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方法來調(diào)速。整體思想如圖 32 所示：圖 32 中 VT 是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 來移cU動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓 ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 主電路設計 系統(tǒng)主回路的選擇 圖33 基本設計思想原理圖主電路的原理圖如圖 33 所示。因此變壓器繞組中沒有直流磁通勢，每相繞組正負半周都有電流流過，提高了變壓器繞組的利用率。三相半波的六個晶閘管觸發(fā)的順序是VT 1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6 下面是 =90176。從線電壓入手計算 Ud 更簡單，由于 ud 波形每隔 60o重復一次，U d 的計算只要在 /3 范圍內(nèi)取平均值即可。它的種類很多，如以同步信號來分，常用的有鋸齒波同步電路和正弦波同步電路兩種，本設計用的是鋸齒波同步信號觸發(fā)電路，所以著重講述鋸齒波觸發(fā)電路的工作原理。此電路輸出可為雙窄脈沖，也可為單窄脈沖，適用于有兩相的晶閘管同時導通的電路，本設計三相半波整流電路用此觸發(fā)電路正合適。此外，電路中還有強觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)?？刂齐妷?Uco 加在 V4 的基極上，電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器 TP 二次側輸出， 其一次繞組接在 V8 集電極電路中。+E 1 電源通過 R11 供給 V5 一個足夠大的基極電流，使 V5 飽和導通，所以 V5 在集電極電壓 Uc5 接近于E1。另外，電源的+E 1（+15V ）經(jīng) RV 5 發(fā)射結到E1 （15V）對電容 C3充電，充滿后電容兩端電壓接近 2E1（30V），極性如圖 32 所示。它的機電級電壓由E 1（15V ）迅速上升到+（ VDV 8 、V 7 三個 PN 結正向壓降之和），于是 VV 8 導通，輸出觸發(fā)脈沖。這時 Uc5 又立即降到E 1，使VV 8 截止，輸出脈沖終止。所以脈沖寬度與反向充電回路時間常數(shù) R11C3 有關。 鋸齒波的形成與脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路，恒流源電路等。電路由 VV V 3 和 C2 等元件組成，其中 VV S、R P2 和 R3為一恒流源電路。調(diào)節(jié)電位器 RP2，即改變 C2 的恒定充電電流 I1c，因此 RP2 是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。當 V2 周期性地導通和關斷時，u b3 便形成一鋸齒波，同樣 ub3 也是一個鋸齒波電壓，如圖 36 所示。V4 管的基極電位是由鋸齒波電壓、直流控制電壓 uco、直流偏移電壓 up 三電壓作用的疊加值所確定，它們分別通過電阻 RR 7 和 R8 與基極相接。只考慮鋸齒波電壓 ue3 時，見圖 37a：圖 37 b4點的等效電路 式 （35）7836/()heRu??可見 uh為一鋸齒波，但斜率比 ue3 低。 式 （36） 678/39。只考慮直流控制電壓 uco 時，見圖 37c 。()coRU??可見 u’co 仍為與 uco 平行的一條直線，但數(shù)值比 uco 小。當 uco 為正值時，b 4 點的波形由 uh+u’p+u’co 確定。之后 ub4 一直被鉗位在 。圖中 M 點是 V4 由截止到導通的轉折點。因此當 up 為固定值時，改變 uco 就可以改變 M 點的時間坐標，即改變了脈沖產(chǎn)生的時刻，脈沖移相，從而改變晶閘管電路整流電壓的大小。當感性負載電流連續(xù)時，三相半波的脈沖初始相位應定在 α=90176?？紤] min 和?βmin，實為 120176。例如 240176。的中央，相應于 =90176。這時，如 uco 為正值，M 點就向前移，控制?角 90176。晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。從圖 33 可知，鋸齒波是由開關 V2 管來控制的。要使觸發(fā)脈沖與主電路電源同步，使 V2 開關的頻率與主回路電源頻率同步就可以達到。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來控制 V2 的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主回路電源同步。當二次電壓波形在負半周的下降段時，VD 1 導通，電容 C1 被迅速充電。在負半周的上升段，+E 1 電源通過 R1 給電容 C1 反向充電， uQ 為電容反向充電波形，起上升速度比 uST 波形慢，故 VD1 截止，如圖 34 所示。直到 TS 二次電壓的下一個負半周到來時，VD 1重新導通，C 1 迅速放電后又被充電，V 1 截止。在一個正弦波周期內(nèi)，V2 包括截止與導通兩個狀態(tài)，對應鋸齒波波形恰好是一個周期，與主回路電源頻率完全一致，達到同步的目的?？芍忼X波的寬度是由充電時間常數(shù) R1C1 決定的。根據(jù)強觸發(fā)脈沖形狀的特點，在脈沖初期階段輸出約為通常情況下的 5 倍脈沖幅值，時間只占整個脈沖寬度的很小一部分，以減少門極損耗，其前沿陡度在 1A/s 左右。?此電路強觸發(fā)環(huán)節(jié)由單相橋式整流獲得 50V 電源。所以 B 點電位已經(jīng)升到 50V。由于放電回路電阻較小，電容 C6 兩端電壓衰減很快，u B 電位迅速下降。雖然這時 50V 電源電壓較高，但它向 V8 提供較大的負載電流，在 R15 上的電阻壓降較大，不可能向 C6 提供超過 15V 的電壓，因此 uB 電位被牽制在 15V。電容 C5 是為提高強脈沖前沿陡度而附加的。的脈沖的電路。當 VV 6 都導通時，u c5 約為15V ，使 VV 8 都截止，沒有脈沖輸出。所以只要用合適的信號來控制 V5或 V6 的截止，就可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。的第二個脈沖是由后 60176。的雙脈沖。在三相半波整流電路中，器件導通次序為 VTVT VT VT VT VT 6，彼此間隔 60176。因此觸發(fā)電路的雙脈沖環(huán)節(jié)應該這樣接線：以VT1 器件的觸發(fā)單元而言，圖 33 電路中的 Y 端應該接 VT2 器件觸發(fā)單元的電路的X 端，因為 VT2 器件的第一個脈沖比 VT1 器件的第一個脈沖滯后 60176。同理， VT1 器件觸發(fā)單元的 X 端應當接 VT6 器件觸發(fā)電路的 Y 端，因為 VT6 器件比 VT1 器件超前 60176。依次類推，可以卻確定六個器件相應的觸發(fā)單元電路的雙脈沖環(huán)節(jié)間的接線。在常用的鋸齒波、正弦波移相觸發(fā)電路中，送出初始脈沖的時刻是由輸入觸發(fā)電路中不同相位的同步電壓確定的。因此，必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管陽極電壓的相位，正確供給各觸發(fā)電路特定相位的同步電壓，才能使觸發(fā)電路分別在各晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時刻輸出脈沖。對三相變流器來說，六個同步電壓均由三相同步變壓器的二次繞組提供。變壓器一次與二次側相同接法時，是偶數(shù)點鐘，一次與二次側不同接法時為奇數(shù)點鐘。因此，當同步電壓相位確定后，為取得特定相位的同步電壓，其工作就在于選用哪一種變壓器連接組。對于它的同步信號相對于該觸發(fā)電路所觸發(fā)的 VT 相需滯后 180176。圖 39 NPN 管鋸齒波觸發(fā)電路與電壓的矢量關系主回路同步變壓器系 D，y11 聯(lián)結，故 Uu 與 UUV 同相。對晶閘管 VT1 來講，應先選滯后 Uu180176。表 31 三相半波晶閘管的同步電壓晶閘管 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6主電路電壓 +Uu Uw +Uv Uu +Uw Uv同步電壓 Usu +Usw Usv +Usu Usw +Usv在鋸齒波的觸發(fā)電路中，為改善波形亦可加 RC 濾波器。或 30176。在按電鈕“開” 的時候，由按鈕接通線圈的另一個接頭，提供了線圈電壓，接觸器吸和。如果要斷開接觸器，就按動按鈕開關的“?！?，接觸器失電，斷開了電路。由題目中所給出的數(shù)據(jù)：直流電動機額定功率為 50kW，額定電壓 220V，效率 。的正負矩形2i波，因此其有效值為： =436A （42）2I????????????????變壓器總的計算負荷為： = =A 式（44）所以，我們?nèi)?200kVA 的變壓器即可。（見附錄 B） 變壓器的結構選擇電力變壓器的基本結構，包括鐵心和繞組兩大部分。電力變壓器的連接組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結方式而形成變壓器一、二次側對應的線電壓之間不同相位關系。因為，變壓器采用 D,yn11 聯(lián)結較之采用 Y,yn0 聯(lián)結有下列優(yōu)點：1）對 D,yn11 聯(lián)結變壓器來說，其 3n 次（n 為正整數(shù)）偕波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較