課題1主電路及繼電控制電路調(diào)試

1、模塊三 DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓裝置調(diào)試本模塊介紹的DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓、調(diào)速裝置，可作為直流電動(dòng)機(jī)可調(diào)電源，對(duì)其電樞供電；也可作為可調(diào)直流電源使用。該裝置主電路采用三相全控橋，以晶閘管整流器將交流電整流成為可調(diào)直流電，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，并引入電壓負(fù)反饋、電流截止負(fù)反饋、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋等，組成自動(dòng)穩(wěn)速的無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。課題1 主電路及繼電控制電路調(diào)試能力目標(biāo) 熟悉DCS-32直流調(diào)壓調(diào)速裝置的組成及工作過程； 掌握主電路的工作原理及調(diào)試； 掌握繼電保護(hù)電路的工作原理及調(diào)試。知識(shí)準(zhǔn)備 DCS-32直流調(diào)壓裝置的組成結(jié)構(gòu)； 三相全控整流電路的相關(guān)知識(shí)。任務(wù)引入本課題任務(wù)是熟悉DSC-32

2、型晶閘管直流調(diào)壓裝置各電器部件，學(xué)習(xí)直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路和繼電器控制電路工作原理，進(jìn)行系統(tǒng)主電路、繼電器控制電路調(diào)試，使晶閘管可控整流電路380V、控制電路3×17V工作電源正常。任務(wù)分析DSC-32直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用三相全波晶閘管可控整流，為保證可控整流電路中的晶閘管工作正常，需在晶閘管陽極、陰極兩端加正向電壓，門極提供正向觸發(fā)脈沖（脈沖由觸發(fā)電路提供）。為保證系統(tǒng)工作，晶閘管可控整流主電路三相電源有Y/接法變壓器提供，觸發(fā)電路電源由一個(gè)同步變壓器提供，而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，這兩個(gè)變壓器均由繼電器電路控制。系統(tǒng)調(diào)試時(shí)要首先保證繼電器控制電路和晶閘管可控整流主電路電源正常。相關(guān)知識(shí)一

3、、DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓系統(tǒng)組成DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓裝置主電路采用三相全控橋式整流電路，控制電路由給定環(huán)節(jié)、給定積分放大器、零速封鎖電路、集成脈沖觸發(fā)器、電流截止負(fù)反饋、電壓負(fù)反饋、過流保護(hù)電路、缺相保護(hù)電路組成自的無級(jí)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。并設(shè)有保護(hù)報(bào)警電路，獨(dú)立的勵(lì)磁電源，向直流電動(dòng)機(jī)提供勵(lì)磁電流。本裝置單閉環(huán)連接圖如圖3-1-1所示，系統(tǒng)可通過短接片構(gòu)成開環(huán)和閉環(huán)控制。圖3-1-1 系統(tǒng)單閉環(huán)連接圖1整流變壓器整流變壓器用于電源電壓的變換。為了減少對(duì)電網(wǎng)波形的影響，整流變壓器接線采用/Y0-11方式。2晶閘管可控整流部分在DSC-32型直流調(diào)速柜中采用三相全控橋式整流電路，這種電路

4、多用于中等容量裝置或不可逆的直流電動(dòng)機(jī)使動(dòng)系統(tǒng)中（在三相半控橋中需加續(xù)流二極管）。電路圖如圖3-1-2所示。三相交流電經(jīng)交流接觸器KM1引至整流變壓器B1原邊，經(jīng)電壓變換后過快速熔斷器RSO引至三相橋式可控整流電路，經(jīng)整流后，輸出直流電源，向被控電動(dòng)機(jī)電樞饋送電能。通過控制晶閘管整流元件的導(dǎo)通角度，就可以調(diào)節(jié)整流電路的輸出直流電壓。圖3-1-2 晶閘管可控整流電路圖3給定環(huán)節(jié)由中間繼電器KA控制的給定電源通過一個(gè)電阻R112加到控制盤上的給定電位器，調(diào)節(jié)此電位器可得到0+10V的直流給定電壓。給定電路圖如圖3-1-3所示。圖3-1-3 給定電路圖4放大器放大器回路是系統(tǒng)的控制核心，采用了高精度

5、運(yùn)算放大器LM324作為運(yùn)算部件。5集成脈沖觸發(fā)器采用專用的集成脈沖產(chǎn)生芯片KC04作為系統(tǒng)的脈沖產(chǎn)生電路。該芯片性能穩(wěn)定可靠、移相范圍寬、外圍控制元件簡單，是目前國內(nèi)采用較多的晶閘管觸發(fā)電路。6電壓負(fù)反饋采用并聯(lián)反饋方式，電壓、電流反饋量均與給定電壓并聯(lián)綜合。從晶閘管輸出端按一定比例反饋過來的直流電壓，該電壓經(jīng)電壓隔離器隔離后加到調(diào)節(jié)放大單元。由于給定電壓和反饋電壓是反極性連接，所以構(gòu)成電壓負(fù)反饋，加到運(yùn)算放大器輸入端的電壓為給定電壓與反饋電壓的差值U，其值經(jīng)PI調(diào)節(jié)運(yùn)算后，加到觸發(fā)器的輸入端作為觸發(fā)器的控制電壓。電壓負(fù)反饋線路原理如圖3-1-4所示。圖3-1-4 電壓負(fù)反饋線路圖7電壓隔離

6、器電壓隔離器線路原理如圖3-1-5所示。通過電壓隔離器將取自主回路的電壓反饋信號(hào)（44，45）變換、隔離后，作為電壓負(fù)反饋的輸入信號(hào)。由于隔離器的隔離作用，控制系統(tǒng)與高電壓的主電路不發(fā)生直接的電聯(lián)系，因此設(shè)備工作安全可靠。圖3-1-5 電壓隔離器線路原理圖8保護(hù)系統(tǒng)本裝置在整流橋輸入側(cè)及整流橋各元件上安設(shè)了阻容吸收回路，防止整流元件因瞬時(shí)過電壓而擊穿；并在整流橋輸入側(cè)安設(shè)了快速熔斷器，對(duì)各整流元件進(jìn)行過電壓保護(hù)；此外，設(shè)備還設(shè)有信號(hào)保護(hù)系統(tǒng)。9勵(lì)磁電源由整流變壓器B1副邊輸出交流（245V），經(jīng)單相橋式整流電路后變?yōu)?20V直流電，作為電機(jī)的勵(lì)磁電源。二、DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓裝置介紹1

7、、結(jié)構(gòu)組成DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓裝置采用功能模塊化設(shè)計(jì)，立柜式結(jié)構(gòu)，如圖3-1-6所示。柜內(nèi)最下層安裝整流變壓器；柜內(nèi)前面上半部分裝有電源板、調(diào)節(jié)板、觸發(fā)板和隔離板；下半部分裝有繼電線路和保護(hù)線路配電盤；柜內(nèi)后面裝有晶閘管門極電路、保護(hù)電路、電流截止信號(hào)取樣電路和電壓反饋信號(hào)取樣電路；晶閘管安裝在前后板之間；指示器件和操作器件安裝在左前門的上部。圖3-1-6 DSC-32型晶閘管直流調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)圖設(shè)備內(nèi)裝有保護(hù)報(bào)警電路，當(dāng)快速熔斷器熔斷，直流輸出過流或短路，保護(hù)電路發(fā)出指令，可自動(dòng)切除主電路電源，同時(shí)故障指示燈亮，直至操作人員切斷控制裝置電源，故障指示燈才可熄滅。保護(hù)電路的設(shè)置提高了設(shè)備

8、運(yùn)行的安全性。2、技術(shù)參數(shù)DCS-32直流調(diào)壓調(diào)速裝置技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-1-1所列。表3-1-1 技術(shù)參數(shù)表規(guī)格額定交流輸入 直流輸出調(diào)速范圍靜差率勵(lì)磁輸出能力相數(shù)電壓（V）電流（A）電壓（V）電流（A）電壓（V）電流（A）5/2303N38030-230510：1±5%220130/2303N38014.50-2303010：1±5%220260/2303N380290-2306010：1±5%2202（1）啟動(dòng)性能：在安全工作區(qū)允許范圍內(nèi)可滿負(fù)荷啟動(dòng)。加速電流允許整定在設(shè)備額定電流的1.5倍，啟動(dòng)過程平穩(wěn)無沖擊。（2）過載能力：允許短時(shí)輸出1.5倍額定電流，持續(xù)

9、時(shí)間不大于一分鐘。（3）額定運(yùn)行方式：連續(xù)。（4）電源：交流380V、50Hz。（5）總功率：1KVA。（6）外形尺寸：70cm×60cm×185cm。（7）重量：75 kg。三、晶閘管可控整流主電路晶閘管可控整流主電路如圖3-1-7所示。主電路電源由接觸器KM1控制，經(jīng)過三相變壓器（/Y）和快速熔斷器提供給晶閘管全控整流電路；控制電路電源經(jīng)過熔斷器，由接觸器KM2控制送給同步變壓器B1，同步變壓器B1為控制電路提供6路17V電源，同時(shí)為觸發(fā)電路提供三相同步電源。接觸器KM1、KM2則有繼電控制電路控制。圖3-1-7 晶閘管可控整流主電路四、繼電器控制電路繼電器控制原理圖如

10、圖3-1-8所示。啟動(dòng)時(shí)，閉合QS1（本身帶自鎖），控制電路接觸器KM2線圈得電，主觸頭閉合，將U、V、W和36、37、38接通，使同步電源變壓器、控制電路得電，控制電路開始工作。36#線得電和KM2輔助常開觸頭的閉合，為主電路、給定電路的接通做好準(zhǔn)備。閉合QS2（本身帶自鎖），主電路接觸器KM1線圈得電。主觸點(diǎn)接通三相電源，整流變壓器得電，KM1的輔助常開觸點(diǎn)閉合有兩個(gè)作用：一是使控制電路接觸器KM2線圈始終接通，保證主電路得電時(shí)，控制電路不能被切斷；二是為給定回路的接通做好準(zhǔn)備。按下SB2，給定回路接通，KA得電自鎖，啟動(dòng)完成。圖3-1-8 繼電器控制電路圖停止時(shí)，先將給定電位器調(diào)到最小位

11、置，后按下SB1，切斷給定回路；再斷開QS2，切斷主電路；最后斷開QS1，切斷控制電路。知識(shí)鏈接 1自然換相點(diǎn)（=0°的地方）：為相鄰相電壓或線電壓的交點(diǎn)，它距相電壓波形的原點(diǎn)30°，距對(duì)應(yīng)線電壓波形原點(diǎn)60°。2失控當(dāng)觸發(fā)脈沖突然丟失或突然把控制閘調(diào)到180°時(shí)，將有導(dǎo)通的晶閘管關(guān)不斷而三個(gè)整流二極管輪流導(dǎo)通的環(huán)現(xiàn)象叫失控。判斷失控的方法：在運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)輸出電壓改變，通過調(diào)整角，Ud不再變化，則應(yīng)懷疑電路失控。3三相橋式全控整流電路在=0°時(shí)，相當(dāng)于二極管電路不可控整流情況，單相整流電路輸出電壓波形為正弦電壓正半周波形，三相半波輸出電壓波

12、形為三相電壓正向包絡(luò)線，而三相橋式整流電路輸出電壓波形是三相相電壓正負(fù)包絡(luò)線，即六個(gè)線電壓正向包絡(luò)線。移相范圍=0°180°。輸出平均電壓U=1.17V2(1+cos)。圖3-1-9 三相橋式全控電阻負(fù)載整流電路圖3-1-9所示為三相橋式全控電阻負(fù)載整流電路。它是由三相半波晶閘管共陰極整流電路和三相半波晶閘管共陽極整流電路串聯(lián)組成的，為使6個(gè)晶閘管按 VTl-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6-VTl的順序觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管的編號(hào)順序?yàn)椋篤T1、VT4接U相；VT3、VT6接V相；VT、VT2接W相。其中VT1、VT3、VT5組成共陰極組，VT2、VT4、VT6組成共陽極

13、組。圖3-1-10所示為三相橋式全控電阻負(fù)載整流電路在觸發(fā)延遲角=00（=300）時(shí)的輸出電壓波形和觸發(fā)脈沖順序。觸發(fā)延遲角=00，表示共陰極組和共陽極組的每個(gè)晶閘管在各自的自然換相點(diǎn)觸發(fā)換相。在=00的情況下，對(duì)共陰極組晶閘管而言，只有陽極電位最高一相的晶閘管在有觸發(fā)脈沖時(shí)才能導(dǎo)通；對(duì)共陽極組晶閘管而言，只有陰極電位最低一相的晶閘管在有觸發(fā)脈沖時(shí)才能導(dǎo)通。當(dāng)觸發(fā)延遲角=00時(shí)，整流電路的六個(gè)相等的期間(t1t2、t2t3 、t3t4、 t4t5 、t5t6、t6t7)如圖32所示。電路的工作過程如下：在t1t2期間，U相電壓最高，V相電壓最低，若在VT1、VT6門極上加上觸發(fā)脈沖，則VT1、

14、VT6同時(shí)導(dǎo)通，電流的流向?yàn)閁相-VTl-Rd-VT6-V相，負(fù)載Rd上得到U、V相線電壓，即ud=uuv。在t2t3期間，U相電壓仍保持最高，所以VT1繼續(xù)導(dǎo)通。由于此時(shí)W相電壓較V相電壓更低，故觸發(fā)VT2，則VT2導(dǎo)通。VT2導(dǎo)通后，使VT6承受反向電壓而關(guān)斷，電流從VT6換到VT2。電流從U相-VT1-Rd-VT2-W相，負(fù)載Rd上得到U、W相線電壓，即ud=uuw。在t3t4期間，由于W相電壓仍為最低，故VT2繼續(xù)導(dǎo)通。但 V相電壓較U相電壓更高，此時(shí)觸發(fā)VT3，則VT3導(dǎo)通，并迫使VTl承受反壓而關(guān)斷。電流從V相-VT3-Rd-VT2-W相，負(fù)載Rd上得到V、W相線電壓，即uduvw

15、。依此類推，可分析出電路在t4t5 (VT3、VT4導(dǎo)通)、t5t6 (VT4、VT5導(dǎo)通)、t6t7 (VT5、VT6導(dǎo)通)期間的工作情況，如圖3-1-11所示。電路在t7以后的工作情況將重復(fù)上述過程。因此，三相橋式全控整流電路中，晶閘管循環(huán)導(dǎo)通的順序是：VT6、 VT1-VT1、VT2-VT2、VT3-VT3、VT4-VT4、VT5-VT5、VT6-VT6、VT1。當(dāng)觸發(fā)延遲角> 00時(shí)，每個(gè)晶閘管的換相(或稱換流)都不在自然換相點(diǎn)進(jìn)行，而是從各自然換相點(diǎn)向后移一個(gè)角開始，故整流輸出電壓ud的波形與=00時(shí)有所不同。在0°60°范圍內(nèi)，波形連續(xù)。此時(shí)，導(dǎo)通管導(dǎo)通1

16、20°。當(dāng)60°時(shí)，有六個(gè)波頭，=60°時(shí)，Ud有三個(gè)波頭，剛好維持=120°。當(dāng) > 600時(shí)，波形斷續(xù)，Vd=1.17U2(1+cos)。每管導(dǎo)通角小于120°，當(dāng)改變時(shí)，輸出電壓的波形隨之發(fā)生變化，其平均值的大小因此跟著改變，從而達(dá)到可控整流的目的，隨角的增大輸出電壓隨之下降，可控硅導(dǎo)電時(shí)間減小，斷流時(shí)間加大，當(dāng)=180°時(shí)，輸出電壓為零。觸發(fā)延遲角的允許變化范圍(即移相范圍)為001200。 圖3-1-10 整流電路波形圖（=0°） 圖3-1-11控整流電路波形圖（=30°）4三相全控橋的特點(diǎn)（1）三

17、相全控橋用六個(gè)晶閘管，需要雙窄脈沖或大于60°的寬脈沖，因而觸發(fā)電路較復(fù)雜。（2）三相全控橋即能做可控整流，又能工作于逆變狀態(tài)。（3）三相全控橋無論是電阻性負(fù)載還是電感性負(fù)載，移相范圍都是120°，它的電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載輸出波形不相同。（4）三相全控橋接大電感性負(fù)載時(shí)，不需要接續(xù)流二極管。（5）三相全控橋電路控制滯后時(shí)間為3.3ms，控制靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。任務(wù)實(shí)施 一、認(rèn)識(shí)DSC-32直流調(diào)壓裝置1、對(duì)照?qǐng)D3-1-12，認(rèn)識(shí)該裝置操作面板的組成以及各自的作用。圖3-1-12 操作面板圖2、按圖3-1-13對(duì)照實(shí)物，找出各元器件的實(shí)際安裝位置，查清線路接線的去向。a)

18、b)圖3-1-13 配電盤電氣部件位置圖a)前配電盤電氣部件位置圖 b) 后配電盤電氣部件位置圖3、對(duì)照?qǐng)D3-1-14所示控制板前視圖，熟悉各控制板位置及電位器的作用。圖3-1-14 控制板前視圖4、對(duì)照?qǐng)D3-1-15所示系統(tǒng)接口布局圖，查看各控制板接線走向和線號(hào)標(biāo)注，并檢查各控制板連線是否正確。圖3-1-15 系統(tǒng)接口布局圖二、DSC-32直流調(diào)壓裝置安裝接線1、將三相四線制380V交流電壓的U、V、W三相接至交流接觸器KM1上，零線接在接線柱N上。2、用示波器（或相序表）校對(duì)主電源與同步變壓器的相序是否對(duì)應(yīng)。使用示波器時(shí)，要特別注意安全保護(hù)，應(yīng)將電源接地端斷開，但此時(shí)機(jī)殼帶電，必須注意對(duì)地絕緣，以防人身觸電。3、將勵(lì)磁輸出線與直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁接線端子相連接，注意極性。4、將整流輸出線與直流電機(jī)的電樞接線端子相連接，注意極性。如果使用模擬負(fù)載，只需將輸出線與模擬負(fù)載的接線端子相連接。三、繼電控制電路調(diào)試1、檢查380V三相交流電源是否正常，若380V電源存在缺相、電壓偏低或偏高應(yīng)檢查原因并排除。2、檢查U與N之間電壓應(yīng)為AC220V，否則應(yīng)檢查電源。3、啟動(dòng)（1）閉合QS1（本身帶自鎖），接觸器KM2線圈得電，主觸頭閉合，將U、V、W和36、37、38接通，使