同步電動(dòng)機(jī)及勵(lì)磁

同步電動(dòng)機(jī)及勵(lì)磁學(xué)習(xí)思路旋轉(zhuǎn)電機(jī)－三相異步電機(jī)原理－三相同步電機(jī)－異步起動(dòng)法－如何牽入同步－－需要直流－勵(lì)磁－整流電路－裝置原理,,維護(hù),,調(diào)試。同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)就是交流電機(jī)(同步電機(jī))得一種類(lèi)型,她得轉(zhuǎn)速與電源頻率之間有著恒定得同步關(guān)系。n=60f/p以同步電動(dòng)機(jī)為例:額定轉(zhuǎn)速200r/min額定頻率50ＨzP=60×50÷200=15說(shuō)明:P為磁極對(duì)數(shù)。三相同步電動(dòng)機(jī)得結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)極(旋轉(zhuǎn)磁極)式同步電機(jī)轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)同步電機(jī)得特點(diǎn)１轉(zhuǎn)速恒定。在運(yùn)行過(guò)程中,只要電源頻率一定,同步電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載大小而改變,負(fù)載得變動(dòng)只就是使其功角發(fā)生變化。負(fù)載增加時(shí)功角變大,負(fù)載轉(zhuǎn)矩或阻轉(zhuǎn)矩大到使電動(dòng)機(jī)功角超過(guò)極限時(shí),電動(dòng)機(jī)失步。同步電機(jī)得特點(diǎn)２功率因數(shù)可調(diào)。同步電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流,在超前得功率因數(shù)下運(yùn)行,因而,有利于改善電網(wǎng)得功率因數(shù)。３效率高。異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)較低,因此,效率也低。而相應(yīng)同步電動(dòng)機(jī)得效率則較高。尤其在低速同步電動(dòng)機(jī)這一點(diǎn)更明顯。同步電機(jī)得特點(diǎn)４運(yùn)行穩(wěn)定性高。在超前功率因數(shù)下運(yùn)行得同步電動(dòng)機(jī)其過(guò)載能力相應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)得大,異步電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)矩與端電壓得二次方成正比而同步電動(dòng)機(jī)如果她得勵(lì)磁電流不受電網(wǎng)電壓影響,其轉(zhuǎn)矩只就是隨端電壓得一次方成正比。同步電機(jī)得特點(diǎn)當(dāng)電網(wǎng)電壓降低或電動(dòng)機(jī)果負(fù)載時(shí),同步電動(dòng)機(jī)得勵(lì)磁一般能自動(dòng)調(diào)節(jié),實(shí)行強(qiáng)勵(lì)來(lái)保證運(yùn)行得穩(wěn)定性。同步電動(dòng)機(jī)得啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)得啟動(dòng)就就是同步電動(dòng)機(jī)自接入電網(wǎng)直至轉(zhuǎn)子達(dá)到同步轉(zhuǎn)速得過(guò)程。為完成這個(gè)過(guò)程通常采用一下方法:異步啟動(dòng)法調(diào)頻啟動(dòng)法用輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法但大部分同步電動(dòng)機(jī)采用異步啟動(dòng)法。大家有疑問(wèn)的，可以詢(xún)問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)異步啟動(dòng)法主要依靠在定子投入電網(wǎng)后磁極極靴上得啟動(dòng)繞組(阻尼繞組)中得感應(yīng)電流與定子磁場(chǎng)間得產(chǎn)生得異步轉(zhuǎn)矩來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)得。此時(shí)為避免勵(lì)磁繞組開(kāi)路感應(yīng)得高電壓將絕緣擊穿,必須將勵(lì)磁繞組分段開(kāi)路或短接起來(lái)。在短接時(shí),短接得勵(lì)磁繞組中會(huì)流入較大得感應(yīng)電流,這個(gè)電流與定子三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生得轉(zhuǎn)矩,使得電動(dòng)機(jī)得合成轉(zhuǎn)矩在一半同步轉(zhuǎn)速附近變小,出現(xiàn)最小轉(zhuǎn)矩,即單軸力矩效應(yīng)。所以,啟動(dòng)時(shí)勵(lì)磁繞組中應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻值約就是5-10倍勵(lì)磁繞組電阻值得啟動(dòng)電阻器。以限制感應(yīng)電流,提高最小轉(zhuǎn)矩,且能提高牽入轉(zhuǎn)矩。異步啟動(dòng)時(shí),定子電流可達(dá)到額定值得6~7倍。微機(jī)勵(lì)磁技術(shù)什么叫勵(lì)磁:勵(lì)磁——同步電機(jī)運(yùn)行時(shí),在勵(lì)磁繞組(電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組)中通入直流電流建立磁場(chǎng)得過(guò)程,稱(chēng)為勵(lì)磁。這個(gè)直流電流稱(chēng)為勵(lì)磁電流。而供給電流得整個(gè)系統(tǒng)稱(chēng)為勵(lì)磁系統(tǒng)。目前,勵(lì)磁采用w生產(chǎn)得型微機(jī)全控勵(lì)磁裝置。該裝置就是以電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論與微機(jī)技術(shù)相結(jié)合得新一代勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制裝置。我們本次學(xué)習(xí)就以該裝置進(jìn)行講述直流電從哪里來(lái)？在我們o站電源使用得就是交流電。而勵(lì)磁需要得就是直流電。那直流電就是怎么來(lái)得呢？這就需要整流。整流電路就是一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿棉D(zhuǎn)換電路。整流二極管可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,但她得輸出量?jī)H與電路形式及輸入交流電壓有關(guān),輸出量不可變。無(wú)法滿(mǎn)足我們得要求。但由晶閘管組成得可控整流電路卻可以實(shí)現(xiàn)。晶閘管簡(jiǎn)介晶閘管又叫可控硅。她就是由四層半導(dǎo)體材料組成得,有三個(gè)PN結(jié),對(duì)外有三個(gè)電極〔圖2(a)〕:第一層P型半導(dǎo)體引出得電極叫陽(yáng)極A,第三層P型半導(dǎo)體引出得電極叫控制極G,第四層N型半導(dǎo)體引出得電極叫陰極K。從晶閘管得電路符號(hào)〔圖2(b)〕可以看到,她和二極管一樣就是一種單方向?qū)щ姷闷骷?關(guān)鍵就是多了一個(gè)控制極G,這就使她具有與二極管完全不同得工作特性。圖2晶閘管得結(jié)構(gòu)與工作原理

外形有螺栓型和平板型兩種封裝引出陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極(控制端)G三個(gè)聯(lián)接端對(duì)于螺栓型封裝,通常螺栓就是其陽(yáng)極,能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便平板型封裝得晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間圖1-6晶閘管得外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)螺栓式可控硅平板式可控硅晶閘管得主要參數(shù)1、電壓定額1)

斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM——在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí),允許重復(fù)加在器件上得正向峰值電壓。2)

反向重復(fù)峰值電壓URRM——在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí),允許重復(fù)加在器件上得反向峰值電壓。3)

通態(tài)(峰值)電壓UTM——晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)得額定通態(tài)平均電流時(shí)得瞬態(tài)峰值電壓。通常取晶閘管得UDRM和URRM中較小得標(biāo)值作為該器件得額定電壓。選用時(shí),額定電壓要留有一定裕量,一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓2~3倍晶閘管得主要參數(shù)2、電流定額1)

通態(tài)平均電流IT(AV)

額定電流-----

晶閘管在環(huán)境溫度為40

C和規(guī)定得冷卻狀態(tài)下,穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)得最大工頻正弦半波電流得平均值。使用時(shí)應(yīng)按實(shí)際電流與通態(tài)平均電流有效值相等得原則來(lái)選取晶閘管應(yīng)留一定得裕量,一般取1、5~2倍晶閘管得主要參數(shù)2)

維持電流IH——使晶閘管維持導(dǎo)通所必需得最小電流一般為幾十到幾百毫安,與結(jié)溫有關(guān),結(jié)溫越高,則IH越小3)

擎住電流IL——晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后,能維持導(dǎo)通所需得最小電流

對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō),通常IL約為IH得2~4倍4)

浪涌電流ITSM——指由于電路異常情況引起得并使結(jié)溫超過(guò)額定結(jié)溫得不重復(fù)性最大正向過(guò)載電流晶閘管得主要參數(shù)3、動(dòng)態(tài)參數(shù)除開(kāi)通時(shí)間tgt和關(guān)斷時(shí)間tq外,還有:(1)

斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

指在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路得情況下,不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換得外加電壓最大上升率在阻斷得晶閘管兩端施加得電壓具有正向得上升率時(shí),相當(dāng)于一個(gè)電容得J2結(jié)會(huì)有充電電流流過(guò),被稱(chēng)為位移電流。此電流流經(jīng)J3結(jié)時(shí),起到類(lèi)似門(mén)極觸發(fā)電流得作用。如果電壓上升率過(guò)大,使充電電流足夠大,就會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通晶閘管得主要參數(shù)(2)

通態(tài)電流臨界上升率di/dt——指在規(guī)定條件下,晶閘管能承受而無(wú)有害影響得最大通態(tài)電流上升率

如果電流上升太快,則晶閘管剛一開(kāi)通,便會(huì)有很大得電流集中在門(mén)極附近得小區(qū)域內(nèi),從而造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞晶閘管得基本特性晶閘管得伏安特性

第I象限得就是正向特性第III象限得就是反向特性圖1-8晶閘管得伏安特性IG2>IG1>IG可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件狀態(tài)條件說(shuō)明從關(guān)斷到導(dǎo)通1、陽(yáng)極電位高于就是陰極電位

2、控制極有足夠得正向電壓和電流兩者缺一不可維持導(dǎo)通1、陽(yáng)極電位高于陰極電位

2、陽(yáng)極電流大于維持電流兩者缺一不可從導(dǎo)通到關(guān)斷1、陽(yáng)極電位低于陰極電位

2、陽(yáng)極電流小于維持電流任一條件即可

晶閘管得基本特性IG=0時(shí),器件兩端施加正向電壓,正向阻斷狀態(tài),只有很小得正向漏電流流過(guò),正向電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo,則漏電流急劇增大,器件開(kāi)通隨著門(mén)極電流幅值得增大,正向轉(zhuǎn)折電壓降低導(dǎo)通后得晶閘管特性和二極管得正向特性相仿晶閘管本身得壓降很小,在1V左右導(dǎo)通期間,如果門(mén)極電流為零,并且陽(yáng)極電流降至接近于零得某一數(shù)值IH以下,則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱(chēng)為維持電流。(伏安特性圖)2晶閘管得基本特性晶閘管上施加反向電壓時(shí),伏安特性類(lèi)似二極管得反向特性

晶閘管得門(mén)極觸發(fā)電流從門(mén)極流入晶閘管,從陰極流出陰極就是晶閘管主電路與控制電路得公共端門(mén)極觸發(fā)電流也往往就是通過(guò)觸發(fā)電路在門(mén)極和陰極之間施加觸發(fā)電壓而產(chǎn)生得晶閘管得門(mén)極和陰極之間就是PN結(jié)J3,其伏安特性稱(chēng)為門(mén)極伏安特性。為保證可靠、安全得觸發(fā),觸發(fā)電路所提供得觸發(fā)電壓、電流和功率應(yīng)限制在可靠觸發(fā)區(qū)。(伏安特性圖)1、3、2晶閘管得基本特性2、動(dòng)態(tài)特性

圖1-9晶閘管得開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程波形■1、3、2晶閘管得基本特性1)開(kāi)通過(guò)程(特性圖)延遲時(shí)間td:門(mén)極電流階躍時(shí)刻開(kāi)始,到陽(yáng)極電流上升到穩(wěn)態(tài)值得10%得時(shí)間上升時(shí)間tr:陽(yáng)極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值得90%所需得時(shí)間開(kāi)通時(shí)間tgt以上兩者之和,

tgt=td+tr(1-6)

普通晶閘管延遲時(shí)間為0、5~1、5

s,上升時(shí)間為0、5~3

s■1、3、2晶閘管得基本特性2)關(guān)斷過(guò)程反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr:正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零得時(shí)間正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr:晶閘管要恢復(fù)其對(duì)正向電壓得阻斷能力還需要一段時(shí)間在正向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)如果重新對(duì)晶閘管施加正向電壓,晶閘管會(huì)重新正向?qū)▽?shí)際應(yīng)用中,應(yīng)對(duì)晶閘管施加足夠長(zhǎng)時(shí)間得反向電壓,使晶閘管充分恢復(fù)其對(duì)正向電壓得阻斷能力,電路才能可靠工作關(guān)斷時(shí)間tq:trr與tgr之和,即tq=trr+tgr(1-7))

普通晶閘管得關(guān)斷時(shí)間約幾百微秒。■電力電子器件器件得保護(hù)1、7、1過(guò)電壓得產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)

電力電子裝置可能得過(guò)電壓—外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓外因過(guò)電壓主要來(lái)自雷擊和系統(tǒng)中得操作過(guò)程等外因(1)

操作過(guò)電壓:由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起(2)

雷擊過(guò)電壓:由雷擊引起內(nèi)因過(guò)電壓主要來(lái)自電力電子裝置內(nèi)部器件得開(kāi)關(guān)過(guò)程(1)

換相過(guò)電壓:晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)得二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷,因而有較大得反向電流流過(guò),當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí),該反向電流急劇減小,會(huì)由線(xiàn)路電感在器件兩端感應(yīng)出過(guò)電壓(2)

關(guān)斷過(guò)電壓:全控型器件關(guān)斷時(shí),正向電流迅速降低而由線(xiàn)路電感在器件兩端感應(yīng)出得過(guò)電壓

1、7、2過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流——過(guò)載和短路兩種情況

常用措施(圖1-37)快速熔斷器、直流快速斷路器和過(guò)電流繼電器同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施,提高可靠性和合理性電子電路作為第一保護(hù)措施,快熔僅作為短路時(shí)得部分區(qū)段得保護(hù),直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù),過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作圖1-37過(guò)電流保護(hù)措施及配置位置■1、7、2過(guò)電流保護(hù)快速熔斷器電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣得一種過(guò)電流保護(hù)措施選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮:(1)電壓等級(jí)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受得電壓確定(2)電流容量按其在主電路中得接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定(3)快熔得I