案例4.2-同步電動(dòng)機(jī)晶閘管勵(lì)磁裝置

案例4.2-同步電動(dòng)機(jī)晶閘管勵(lì)磁裝置PAGEPAGE5案例4.2同步電動(dòng)機(jī)晶閘管勵(lì)磁裝置概述同步電動(dòng)機(jī)通常采用異步啟動(dòng)方式啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組先不加直流勵(lì)磁電流，定子繞組加上三相交流電源，同步電動(dòng)機(jī)如同異步電動(dòng)機(jī)一樣啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)亞同步速時(shí)（即轉(zhuǎn)差率S=0.04~0.05），自動(dòng)投入直流勵(lì)磁電源，使同步電動(dòng)機(jī)牽入同步并正常運(yùn)行。以前同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置采用直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、硅整流裝置。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)已廣泛采用晶閘管勵(lì)磁裝置。該裝置采用晶閘管等電子元器件組成無(wú)觸點(diǎn)控制系統(tǒng)取代了原勵(lì)磁發(fā)電機(jī)及其有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，從而使同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及其運(yùn)行可靠性、效率得到了明顯提高。KGLF11系列晶閘管勵(lì)磁裝置特點(diǎn)及其性能該系列裝置具有以下特點(diǎn)及性能：同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路采用三相全控橋整流固接勵(lì)磁電路，保持了同步電動(dòng)機(jī)的固有啟動(dòng)特性。與三相半控橋整流固接勵(lì)磁電路相比較能更好利用同步電動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。裝置與同步電動(dòng)機(jī)定子回路沒(méi)有直接的電氣聯(lián)系，因此可以根據(jù)供電系統(tǒng)情況采用高壓3KV、6KV、10KV或低壓380V的同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)可采用全壓或降壓?jiǎn)?dòng)。全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率S=0.04~0.05）時(shí)，順極性投入勵(lì)磁，使同步電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行。降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的90%左右，自動(dòng)切除降壓設(shè)備投入全壓，使同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加速至亞同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率S=0.04~0.05）時(shí)，順極性投入勵(lì)磁，使同步電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行。當(dāng)交流電源電壓波動(dòng)時(shí)，裝置具有電壓負(fù)反饋環(huán)節(jié)，自動(dòng)保持基本恒定勵(lì)磁。當(dāng)電源電壓下降至某一規(guī)定值時(shí)，裝置具有突加強(qiáng)勵(lì)環(huán)節(jié)，進(jìn)行突加勵(lì)磁，強(qiáng)勵(lì)時(shí)間不超過(guò)10S。同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或停車時(shí)自動(dòng)滅磁，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)異步運(yùn)行時(shí)（啟動(dòng)或失步時(shí)）有滅磁保護(hù)以免感應(yīng)過(guò)電壓擊穿設(shè)備?？墒謩?dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓、電流進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整。從同步電動(dòng)機(jī)停車開(kāi)始5S內(nèi)不允許斷開(kāi)三相全控橋電路交流電源及觸發(fā)裝置的同步電源，以便同步電動(dòng)機(jī)停車時(shí)三相全控橋電路工作在“逆變”狀態(tài)。三、晶閘管勵(lì)磁裝置系統(tǒng)組成及各主要環(huán)節(jié)工作原理晶閘管勵(lì)磁裝置系統(tǒng)原理方框圖如圖2-1所示。其系統(tǒng)原理線路圖如附圖2-2所示。附圖2-2系統(tǒng)電路圖附圖2-2系統(tǒng)電路圖晶閘管勵(lì)磁裝置系統(tǒng)由主電路、滅磁環(huán)節(jié)、投勵(lì)環(huán)節(jié)、電壓負(fù)反饋與給定環(huán)節(jié)、觸發(fā)環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)等組成。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)采用降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，系統(tǒng)還需要增加投全壓環(huán)節(jié)。系統(tǒng)的簡(jiǎn)要工作原理如下：在同步電動(dòng)機(jī)接入三相交流電源啟動(dòng)過(guò)程中，滅磁環(huán)節(jié)工作。在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中感應(yīng)交流電壓，其正負(fù)半周分別通過(guò)Rfd2、VD、Rfd1和Rfd1、VT7、VT8、Rfd2放電。此時(shí)主電路VT1~VT6晶閘管無(wú)觸發(fā)脈沖處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到亞同步轉(zhuǎn)速時(shí)（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差S為0.04~0.05），轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)的交流電壓幅值、頻率都已很低，投勵(lì)環(huán)節(jié)自動(dòng)發(fā)出投勵(lì)脈沖、接通給定回路，使移相給定電壓加到觸發(fā)環(huán)節(jié)。觸發(fā)環(huán)節(jié)向主電路VT1~VT6晶閘管輸出觸發(fā)脈沖，使裝置向同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子1、勵(lì)磁裝置主電路勵(lì)磁裝置主電路采用三相全控橋式整流電路，如圖2-3所示。三相交流電源經(jīng)整流變壓器降壓后接至三相全控橋式整流電路。在同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，整流電路的可控硅處于阻斷狀態(tài)，同步電動(dòng)機(jī)MS轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)交變電壓通過(guò)滅磁環(huán)節(jié)上的放電電阻Rfd1、Rfd2成回路，同步機(jī)作異步起動(dòng)。待電機(jī)起動(dòng)至亞同步速時(shí)，投勵(lì)環(huán)節(jié)自動(dòng)發(fā)出投勵(lì)脈沖，整流電路的直流電壓立即投入勵(lì)磁，使同步電動(dòng)機(jī)拖入同步運(yùn)行，同時(shí)切除放電電阻。在同步電動(dòng)機(jī)投勵(lì)和正常運(yùn)行過(guò)程中，三相全控橋式電路工作在整流工作狀態(tài)，輸出直流整流電壓。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)正常停車時(shí)，三相全控橋式電路立即由整流工作狀態(tài)轉(zhuǎn)向逆變工作狀態(tài)，以保證轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組順利滅磁，待電感放電完畢逆變工作狀態(tài)結(jié)束。2.滅磁環(huán)節(jié)滅磁環(huán)節(jié)的作用是，在同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，使VT7～VT8晶閘管導(dǎo)通，將同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)放電電阻Rfd1、Rfd2短接，從而使放電電阻Rfd1、Rfd2在正負(fù)兩個(gè)半波都流過(guò)電流，取得良好的啟動(dòng)特性。而一旦啟動(dòng)完畢，進(jìn)入投勵(lì)狀態(tài)，就將VT7～VT8關(guān)斷，放電電阻自行切除。滅磁環(huán)節(jié)電路的工作波形如圖2-4所示。3.觸發(fā)電路主電路三相全控橋的六只晶閘管由六個(gè)脈沖插件供給觸發(fā)脈沖。每個(gè)脈沖插件線路完全一樣，僅同步信號(hào)不同，分別為+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相。下面以其中+A相電路為例進(jìn)行介紹，觸發(fā)電路如圖2-5所示。4.投勵(lì)環(huán)節(jié)投勵(lì)環(huán)節(jié)的作用是在同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組感應(yīng)交流電壓的頻率，起到間接檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作用。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步速（S=0.04～0.05）時(shí)發(fā)出投勵(lì)信號(hào)，啟動(dòng)勵(lì)磁整流回路，投入勵(lì)磁。投勵(lì)環(huán)節(jié)電路如圖2-6所示。5.電壓負(fù)反饋與移相給定環(huán)節(jié)電壓負(fù)反饋與移相給定環(huán)節(jié)電路如圖2-7所示。該環(huán)節(jié)電路包括移相給定和電壓負(fù)反饋二個(gè)部分。電壓負(fù)反饋電壓和移相給定電壓反極性綜合后輸出移相控制電壓Uct，從而控制觸發(fā)電路的控制角α。6.逆變環(huán)節(jié)逆變環(huán)節(jié)的作用是當(dāng)同步機(jī)正常停車時(shí)，給觸發(fā)環(huán)節(jié)加以一個(gè)控制信號(hào)，使勵(lì)磁主電路（三相橋式全控電路）從整流工作狀態(tài)立即變?yōu)槟孀児ぷ鳡顟B(tài)，以保證轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的順利滅磁，并將磁場(chǎng)能量饋送回電網(wǎng)。當(dāng)切斷同步機(jī)定子回路電源停車時(shí)，勵(lì)磁回路全控橋整流電路的交流側(cè)仍和電網(wǎng)連接，通過(guò)附加插件1中的有關(guān)