同步電動機勵磁晶閘管控制單元

1、 同步電動機勵磁晶閘管控制單元 KCL系列 使用說明書產(chǎn)品安裝,使用之前務(wù)請認(rèn)真閱讀本使用手冊.請妥善保管好本手冊以備今后參閱.長沙偉定達(dá)電氣自動化工程有限公司ChangSha WeiDingDa Electric Automatic Engineering CO.,LTD200402目 錄一：KCL系列集成化控制單元使用說明 1 用途及特征.12 外形尺寸.2 3 技術(shù)性能和電氣數(shù)據(jù). .2 4 系統(tǒng)工作原理.2 5 集控單元各環(huán)節(jié)電路及工作原理.5 5.1 滅磁環(huán)節(jié).5 5.2 調(diào)節(jié)器與停機逆變電路.5 5.3 滑差投全壓及投勵電路.7 5.4 失步保護電路.8 5.5 觸發(fā)電路.11 5

2、.5.1 A-型觸發(fā)電路.11 5.5.2 D-型觸發(fā)電路.15 5.6 同步電源.18 5.7 直流電源電路.19 6 安裝調(diào)試. 20 6.1 出廠調(diào)試.20 6.2 現(xiàn)場調(diào)試.22 7 電源相序檢測斷相檢測電路補充說明.23二：KCL系列數(shù)字化控制單元使用說明1 概述.24 2 外形尺寸. .24 3 用途.24 4 使用條件.24 5 技術(shù)參數(shù). .246 主要功能與基本原理介紹.25 7 人機操作界面使用說明. .27 8 整機調(diào)試.28 9 附圖.29 KCL系列集成化控制單元使用說明1 用途及特征1.1 KCL 系列同步電動機勵磁裝置主要用于輕載或重載起動的同步電動機,如球磨機、

3、空氣壓縮機、泵類負(fù)載等。本集控單元適用于組裝和改造各種類型同步電動機勵磁裝置?？煽刂仆诫妱訖C功率為 125-10000KW 的勵磁電源?？捎糜谌嗳貥蚴秸麟娐?亦可用于三相半控橋式整流電路。 本裝置主整流橋的交流側(cè)電源與定子回路不直接相連,因此定子電壓可為高壓 3KV、6KV、10KV 或低壓 380V,交流側(cè)電源不受定子回路控制。 無論是全壓或降壓起動,當(dāng)同步電動機的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步速的 94%-96%(亞同步轉(zhuǎn)速)時,通過投勵環(huán)節(jié)(滑差投勵)順極性自動投勵或延時投勵,將同步電動機牽入同步運行。 本裝置具有電壓前饋,通過線性調(diào)節(jié)器的作用,保持勵磁電壓或勵磁電流的恒定。具有較強的抗干擾能力,

4、一旦電網(wǎng)電壓降到 80% 時, 可自動投入強勵磁環(huán)節(jié),保證電機不失步運行。 勵磁裝置具有滅磁環(huán)節(jié),在同步電動機異步起動或停機過程中,能自動滅磁。還可利用本集控單元中的失步保護電路,對電機進行失步保護。 當(dāng)電動機定子回路斷開時,可通過本裝置中的延遲環(huán)節(jié),使三相全控橋進入逆變狀態(tài),釋放電動機勵磁繞組能量,使硅元件不受過電壓影響。 本裝置采用集成電路,將調(diào)節(jié)器、觸發(fā)電路、投勵環(huán)節(jié)及直流電源等電路集中于同一印刷板,具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)試方便等優(yōu)點。半導(dǎo)體元件均經(jīng)過電、熱老化篩選。 集控單元備有功能、故障顯示、測試插口,集成電路使用插座,更換方便,維修快捷。本集控單元按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),與國家定型整流設(shè)備接口一

5、致,與原控制箱安裝尺寸一樣。1.2 集控單元型號及含義 K C 口 口 / 口 -口 口 晶閘管 分類號控制單元 設(shè)計序號C蓄電池充放電 1單閉環(huán) 2雙閉環(huán)J交流調(diào)壓 11單相半控?fù)譒同步電機勵磁 12單相全控橋S直流電機調(diào)速 31三相半控橋F發(fā)電機勵磁 32三相全控橋1.3 品種1.3.1 KCL系列 適用于改造 KGLF、KLF、 BL1、BK1、BKL1 型等同步電動機勵磁裝置。本系列有以下產(chǎn)品: 名 稱 器 件 功 能KCL 32/1-IA部分進口芯片普通型KCL 32/1-IIA部分進口芯片帶失步保護KCL 32/1-ID全進口芯片帶相序檢測，斷相檢測KCL 32/1-IID全進口芯

6、片帶失步保護,相序檢測，斷相檢測1.4 集控單元應(yīng)在下列條件下使用:1.4.1 海拔高度小于 1000 米;1.4.2 周圍環(huán)境溫度在 -10 - 40 之間;1.4.3 周圍濕度不大于 85% ( 20 5 );1.4.4 沒有導(dǎo)電,易爆炸塵埃,沒有足以能腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體;1.4.5 無劇烈振動沖擊,傾斜度不能超過 5% 的場合。2 外形尺寸 同步電動機勵磁裝置用集控單元外形尺寸如圖一所示。3 技術(shù)性能和電氣數(shù)據(jù)3.1 勵磁裝置主電路輸入交流電壓為三相四線380V/220V,50HZ。3.2 同步電動機額定勵磁電壓 50V 250V,額定勵磁電流130A - 600A。強勵倍數(shù)為 1

7、.2 - 1.8 倍,功率因數(shù)在 0.5 - 1 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4 系統(tǒng)工作原理 同步電動機晶閘管勵磁裝置的原理框圖如圖二所示。同步電動機的定子合上電源,降壓或全壓起動后,進入異步運行狀態(tài),通過滅磁環(huán)節(jié)自行滅磁,在此期間,觸發(fā)電路脈沖被封鎖,整流橋不工作。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定值時,通過投全壓環(huán)節(jié),電動機全壓起動,當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步速時,通過投勵環(huán)節(jié)的作用,觸發(fā)電路開啟,輸出脈沖送至晶閘管控制極,全控橋輸出直流電壓,施加于電動機的勵磁繞組,同步電動機被牽入同步運行,起動完畢。改變勵磁給定值,可使電動機在要求的功率因數(shù)下運行。 當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時,通過電壓反饋電路和調(diào)節(jié)器的作用,使電機勵磁繞組端

8、壓保持恒定。 當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到 80% 以下時,通過欠電壓繼電器元件的作用,給出強勵磁信號,并與勵磁給定值迭加,使電動機勵磁電流(或電壓)上升。一旦電壓恢復(fù),強勵切除,系統(tǒng)又恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。 電動機定子回路斷電后,由于延遲電路的作用,使觸發(fā)電路延時封鎖脈沖。在此延遲時間內(nèi),三相全控橋進入逆變狀態(tài),使貯藏于勵磁繞組中的能量回饋電網(wǎng),保證硅元件不受過電壓影響。由于某因素造成同步電動機失步運行。一旦失步,電動機定子回路功率因數(shù)會大幅度下降,失步保護電路經(jīng)延時后,給出失步跳閘信號,延時跳閘可避免誤動作,增加了系統(tǒng)運行的可靠性。圖一 外形尺寸圖D可控硅整流橋整流變壓器 滅磁環(huán)節(jié)觸發(fā)電路 勵磁給定強

9、磁給定投勵環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)器延時電壓反饋定子回路 斷開信號圖二 同步電動機晶閘管勵磁裝置方框圖圖三 滅磁環(huán)節(jié)5 集控單元各環(huán)節(jié)電路及工作原理5.1 滅磁環(huán)節(jié) 滅磁環(huán)節(jié)連接在主回路上,它由二極管、晶閘管以及穩(wěn)壓管、電阻等元件構(gòu)成。具體電路如圖三所示。 當(dāng)同步電動機異步起動時,三相全控橋的晶閘管沒有被觸發(fā),無直流電壓輸出,而電動機的勵磁繞組產(chǎn)生交變電勢。當(dāng)感應(yīng)電勢的極性 Z10 端為 + 時,則經(jīng)二極管 VD1 構(gòu)成回路。當(dāng)感應(yīng)電勢的極性 Z12 端為 + 時,二極管 VD1不通,感應(yīng)電流經(jīng)電阻RFD1、19R1、19R2、19W1、19R3、19R4、19W2、RFD2 構(gòu)成回路。當(dāng)感應(yīng)電勢達(dá)到一定數(shù)值

10、時,晶閘管 VT4-1、VT4-2 導(dǎo)通,使感應(yīng)電流形成回路。電動機在此情況下異步加速,直至轉(zhuǎn)速達(dá)到同步速的 94%-96% 時(亞同步速),投勵環(huán)節(jié)動作,電動機加速到同步速度并穩(wěn)定運行。 圖三中的 VT4-1與VT4-2的公共端和三相全控橋的 C 相相連,稱這根連線為滅磁線。當(dāng)投入勵磁后,VT4-1、VT4-2 必須關(guān)斷,否則主整流橋?qū)⑻峁绱烹娮桦娏?增加損耗。有了滅磁線后,由于連接線的壓降(電阻)很小(盡量小),在正 C 相晶閘管導(dǎo)通期間,VT4-2 被短路而截止,當(dāng) C 相交流電壓由正變負(fù)后,流經(jīng) VT4-1 的電流也要從正變負(fù),當(dāng)減少到維持電流以下時,VT4-1 截止。滅磁晶閘管 V

11、T4-1、VT4-2 的觸發(fā)部分單獨安裝成一滅磁組件,可裝于滅磁晶閘管附近,便于接線調(diào)試。5.2 調(diào)節(jié)器與停機逆變電路 調(diào)節(jié)器與停機逆變電路分別由一級運放與相應(yīng)外圍元件構(gòu)成。如圖四所示,圖中電位器 W1 為同步電動機勵磁電壓或電流給定電位器,改變 W1 的輸出電壓就可調(diào)節(jié)勵磁電壓值,從額定值的 10% - 110% 連續(xù)可調(diào)。負(fù)反饋端電壓約 24V 隨電網(wǎng)電壓波動,由 1W1 調(diào)節(jié)反饋強弱。調(diào)節(jié)器的輸出電壓經(jīng)電阻施加于觸發(fā)電路 ,實現(xiàn)對觸發(fā)脈沖的移相控制。例如:如果電網(wǎng)電壓降低,則電位器 1W1 輸出電壓也下降,在電位器 W1 輸出電壓不變的情況下,這時運算放大器的輸出電壓上升,使脈沖控制角減

12、少。根據(jù)公式 Ud = 2.34 U2Cos,雖然電網(wǎng)電壓下降,但減小,cos上升,從而補償 U2 的減少,使Ud保持恒定。 圖四中觸點 S2為強勵信號控制觸點。一旦系統(tǒng)給出強勵信號,觸點 S2 閉合,負(fù)電壓加于運算放大器的第 2 腳,顯然它與電位器 W1的輸出電壓同極性,相當(dāng)于增加了勵磁電壓或電流給定值。也就是說,S2 閉合,運算電路的輸出電壓增加,使觸發(fā)脈沖的控制角減少,使Ud增加,起到強勵磁作用。 調(diào)節(jié)器輸出端 1 腳輸出電壓 Uk的大小決定移相范圍,本電路除用 1V3 限制 Uk 不大于 8V 外,還用一級運放做反饋式鉗位電路,限制調(diào)節(jié)器輸出電壓,即移相范圍,調(diào)節(jié) 1W2 可得不同數(shù)值

13、。例如,調(diào) 1W2 使 6 腳的電壓 Vp6 = 5V,若Vp1大于 5 V,則 Vp7 必為正電壓反饋到 2 腳,將 Vp1 鉗位到 5V。當(dāng)停機時,+15V 電源失電,1W2 電位器無供電電源，電壓為零,將調(diào)節(jié)器輸出鉗位在零電平,將觸發(fā)脈沖移到 = 30位置,達(dá)到逆變目的。圖四 調(diào)節(jié)器電路圖五 投全壓及投勵電路5.3 滑差投全壓及投勵電路 由光電隔離器 113(2N3),與非門 4011(2N1),雙時基電路 NE556(2N2)及外圍電路組成,電路如圖五所示,實現(xiàn)滑差投全壓,順極性投勵、延時投勵、早投保護等功能。 滑差信號如圖六所示,由電路板 4、8 端輸入,其中 8 端接勵磁整流橋正輸

14、出端,4 端接負(fù)輸出端,在異步起動時,4、8 端加有勵磁繞組感應(yīng)的頻率為 SF(S 為轉(zhuǎn)差率)交變電壓,當(dāng)感應(yīng)電壓負(fù)半周時,即 4 端為負(fù), 8 端為正,光電耦合器輸出端開路,反之,輸出端短路,通過光耦隔離,將交變電壓變換成開關(guān)信號,實現(xiàn)順極性投勵。2C9、2R7 與 2C10、2R15 是兩個時間相差的阻容回路,通過 2V3、2V4、2V6、2V13 隔離,形成由光耦輸出端控制泄放的兩個獨立的充放電回路。當(dāng)轉(zhuǎn)差減少,感應(yīng)電壓周期增加,停止泄放的時間增長,2C9、2C10 上充電積分的鋸齒波電壓幅值就越大。2C10 上鋸齒波電壓經(jīng) 2V13、2C7、2R21 取峰平波后加在雙時基電路 556(

15、2N2)2、6 腳上,當(dāng)此電壓超過 3 腳上電壓時(約1/2Vcc),時基電路輸出端 5 腳輸出低電平,投全壓中間繼電器動作,觸點 6、7 閉合投全壓,現(xiàn)已整定在轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速的 88% - 90% 時投全壓,增加 2R22 阻值可在較高轉(zhuǎn)速時投全壓。2C9 的鋸齒波加在雙時基電路 556(2N2)8、12 腳上,當(dāng)峰值 2/3Vcc 時, 2N2 的 9 腳輸出為低電平,經(jīng) 2R5 加在 2N1(4011)的 1 腳上,使 4 腳為 0,進而使 2N1 的 11 腳為 0,發(fā)出投勵信號。調(diào)試時已整定同步速度的 94%-96% 時投勵,2R10、2C5 組成的延時電路,鉗制 2C9 的電位,防

16、止光電耦合開關(guān)工作不正常時的過早投勵,現(xiàn)已整定為 1 - 2 秒,可改變 2C5 整定在不同值以滿足各種類型電機的特殊要求。2R4、2C3 組成的延時電路將投勵低電平經(jīng) 1 秒左右延時后加在 2N2 的 2、6 腳上,使輸出端 5 腳輸出高電平,投全壓繼電器無工作電流,2N2 電流的負(fù)載電流減小,可靠性提高。由 2N1 及外圍元件組成延時投勵和投勵鎖定電路,一旦投勵,電路自行鎖定,只有斷電源才能解除。延時電路現(xiàn)已整定在 3-5 秒左右。調(diào)節(jié)電位器 2W1 可將延時整定在 0.6 秒 - 15 秒范圍內(nèi)以滿足各型電機的要求。5.4 失步保護電路 同步電動機失步后,將引起功率因數(shù)(滯后)的大幅度下

17、降。根據(jù)這一情況,構(gòu)成同步電動機失步保護電路。圖七為同步電動機在功率因數(shù) COS = 1,超前及滯后狀態(tài)的電壓、電流矢量圖。圖七可知,當(dāng)COS=1時,電流IA超前電壓UBC90。在超前時,IA 超前 UBC 90+,在滯后時,IA 超前 UBC 90- ?，F(xiàn)以超前,滯后兩種情況為例,畫出 UBC 和 IA 的波形圖。如圖八所示,由圖八(a)可知,在 COS 超前情況下,IA 超前 UBC 90+ ,這時電流IA與電壓UBC同時為負(fù)半周的時間t(相位)為90-,當(dāng)在COS 滯后情況下,電流IA與電壓UBC同時為負(fù)半波的時間t(相位)為90+ 。圖六 波形圖圖七圖八 電壓UAB與電流IA的波形圖同

18、時可知,COS = 1 時,電流 IA 與電壓 UBC 同時為負(fù)半波的時間 t(相位)為 90。分析可知,滯后功率因數(shù)越大,電流 IA 與電壓 UBC 同時為負(fù)半周的時間越長。本失步保護電路就是利用同步電動機失步后,功率因數(shù)(滯后)下降的原理構(gòu)成的。 由 LM358(4N1)、雙時基 NE556(4N2)及外圍器件組成失步保護電路,如圖九所示。定子電壓電流信號從功率因數(shù)表上取出,其中 58 端接 C601,59 端接 B601,A414-1 接 56 端,A414-2 接 57 端。由 4V2、4V3 及外圍器件組成的“或非”電路,做功率因數(shù)檢測,在定子電壓電流(波形)同時為負(fù)時,兩管均截止,

19、+15V 電流經(jīng) 4R7、4R9 向 4C1 充電,反之,兩管之一(或同時)導(dǎo)通,經(jīng) 4V7 快速放電,形成鋸齒波。功率因數(shù)愈滯后,同時為負(fù)寬度愈大,鋸齒波峰越高。經(jīng) 4V8、4C2、4R13 取峰平波,當(dāng)這一電壓足夠大時,經(jīng)運放 4N1(LM358)反相放大為低電壓,經(jīng) 4R11、4C3 濾波加在 4N2(556)8、12 腳,9 腳輸出高電平,(SB)4V12 發(fā)光管亮。指示已經(jīng)進入失步區(qū)。此時, 4V13 截止,由 4R20、4W2、4C6、4R22 組成的延時回路開始計時,若失步?jīng)]有恢復(fù),4C6 上電壓降大于2/3Vcc，4N2 的 5腳輸出低電平失步保護繼電器動作,觸點 60、61

20、接通,停機達(dá)到失步保護目的?，F(xiàn)已整定在 5 秒后保護觸點動作。延時是為了防止失步誤觸發(fā)。 圖九 失步保護電路 失步保護的現(xiàn)場整定,本機在調(diào)試階段調(diào) 4W1 將失步保護點整定在功率因數(shù)滯后0.7時,失步后跳閘,若因特殊要求可在現(xiàn)場整定,其方法如下:將連接 B601、C601(或 A414-1、A414-2)兩根輸入線對換,使 4C1 的鋸齒波在功率因數(shù)超前時波幅增大,使保護電路轉(zhuǎn)換成功角超前保護。 斷開保護觸點 60 或 61,將同步機工作在輕載狀態(tài),加大勵磁,使超前功率因數(shù)達(dá)到要整定的失步保護滯后功率因素的數(shù)值 ,調(diào)節(jié) 4W1 ,使4V12 指示燈剛亮為止,即 4W1 整定值。 失步保護延時整

21、定: a. 右旋 4W1,使 SB 指示燈滅; b. 4C6 短路放電; c. 調(diào) 4W2 (右旋延時增長); d. 左旋 4W1 使指示燈亮，并開始計時直到聽到 SB 繼電器吸合聲為止。 調(diào)好后將 B601、C601 兩根線復(fù)原。 由 4R17、4V11、4C4、4R16、4V10 等元件組成失步檢測封鎖電路,防止在未起動之前與起動階段異步運轉(zhuǎn)時失步保護電路誤動作,工作原理如下:在未投勵之前投勵信號(2N1 第 11 腳)為高電平,經(jīng) 4V11 向 4C4 快速充電,迅速上升為高電平,經(jīng) 4V10 將 4C3 充電成高電平,使得 NE556 的 8、12 腳電壓大于2/3Vcc,9 腳輸出低

22、電平,即封鎖失步檢測回路,強制失步檢測輸出端輸出非失步電平。由于電容 4C3、4C4 的放電時間常數(shù)大,投勵后要過 2 - 3 秒才能解除封鎖,恢復(fù)檢測失步功能。5.5 觸發(fā)電路5.5.1 A-型觸發(fā)電路本電路為三相全控橋觸發(fā)電路。此電路能產(chǎn)生晶閘管所需觸發(fā)脈沖,它根據(jù)調(diào)節(jié)器輸出電壓的大小,輸出相應(yīng)移相角的六組觸發(fā)脈沖,供主電路使用,輸出脈沖能可靠地驅(qū)動1000A以下的晶閘管?？晒┤嗳貥蚴褂?亦可供三相半控橋使用。 該電路具有以下特點: a)適應(yīng)較寬范圍的同步電壓,移相范圍與同步電壓幅值無關(guān),只需三相同步信號; b)各相脈沖準(zhǔn)確間距120,可微調(diào),保證各晶閘管導(dǎo)通角一致; c)只需整定調(diào)節(jié)

23、器輸出電壓,即可調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角; d)輸出脈沖為調(diào)制式脈沖,有足夠?qū)挾?。保證晶閘管可靠觸發(fā);觸發(fā)電路的原理圖如圖十所示,它由觸發(fā)脈沖形成電路,脈沖列調(diào)制電路,雙脈沖形成電路及功放等電路組成。以下分別說明:圖十 A-型觸發(fā)電路圖十一 KJ004各點波形圖圖十二 A-型波形圖 (1)觸發(fā)脈沖形成電路 本電路有三組相同的脈沖形成電路,分別由集成塊 KJ004 和電阻、電容組成,22、23、24 三相同步電壓輸入,可得三相(6 組)脈沖波。各點波形如圖十一所示,現(xiàn)以A相脈沖形成電路為例說明它的工作原理。 A 相同步信號由 22 端引入,加于 KJ004 的 P8(8 端,下同)。8W1 用于調(diào)整同步

24、電壓的對稱度,P4 輸出與 P8 同步的鋸齒波。8R17 用于調(diào)整鋸齒波的斜率。P4 的鋸齒波電壓通過 8R13 加于 P9。調(diào)節(jié)器的輸出電壓即為本電路的移相電壓 Uk 經(jīng) 8R11 加于 P9,負(fù)向偏置電壓 Up 經(jīng) 8R12 加于 P9。這樣偏置電壓 Up,移相電壓 UK 與鋸齒波電壓 Up4 在 P9 綜合,控制脈沖產(chǎn)生的時刻。一般說來,先使 Uk = 0,調(diào)整 8W4,使移相角等于初始移相角。KJ004 的 P1、P15 輸出相位差180的觸發(fā)脈沖信號,送入雙脈沖形成電路。P13 輸出脈沖方波 ,脈沖寬度由 8C4 和 8R15 決定。 KJ004 電路的同步電壓為任意時,同步串聯(lián)電阻

25、 8R14 的選擇按下式計算: 同步電壓 8R14 = _ 1K 1 2 對不同的移相電壓 UK只要改變 8R11、8R12 的比例及調(diào)節(jié)相應(yīng)的偏置電壓 Up。同時調(diào)整鋸齒波斜率電位器 8R17 可以使不同的移相控制電壓獲得整個移相范圍。觸發(fā)電路為正極性,即移相電壓增加,主電路晶閘管導(dǎo)通角增大。 三片 KJ004 的 P8、P4、P9 均留有測試孔,以便于調(diào)試和檢修。 (2)脈沖列調(diào)制電路 本電路由一片 4001(8N4) 集成塊和電阻、電容構(gòu)成。三塊 KJ004 的 P13 端經(jīng)三個二極管組成的或門到 8N4 的 P1 端,在電源一個周波內(nèi), P1 端有 6 個正脈沖等間距,該正脈沖解除由二

26、個或非門組成的環(huán)形振蕩器的閉鎖,產(chǎn)生 6 個脈沖串經(jīng)倒向后輸出。投勵信號 TL 送至 8N4 的 P13 (脈沖串輸出控制端),當(dāng) TL 為“1”時,禁止輸出。 (3)雙脈沖形成電路 本電路由六組相同電路組成,波形如圖十二所示。每組均由二輸入或門再經(jīng)二個電阻分壓至場效應(yīng)管柵極。第一組為 +A-C 雙脈沖,其余順序為 -C+B、+B-A、-A+C、+C-B、-B+A 雙脈沖。8V31-36 的負(fù)極為控制端。(投勵前,控制端為 0 伏,禁止雙脈沖輸出;投勵后,控制端為一串間隔 60且與三個 KJ004 輸出的六個脈沖一一對應(yīng)的脈沖列,用來對每組的雙脈沖進行調(diào)制)。從場效應(yīng)管的漏極輸出負(fù)雙脈沖列,用

27、發(fā)光管指示。六路脈沖由脈沖變壓器輸出,驅(qū)動電流 1A 以上。5.5.2 D-型觸發(fā)電路 本電路為三相全控橋觸發(fā)電路。它可以產(chǎn)生晶閘管所需觸發(fā)脈沖,根據(jù)電流調(diào)節(jié)器輸出電壓的大小,輸出相應(yīng)相角的六組觸發(fā)脈沖,供主電路使用,輸出脈沖能可靠地驅(qū)動 1000A以下的晶閘管?？晒┤嗳貥蚴褂?亦可供三相半控橋使用.該電路具有以下特點: (1) 適應(yīng)較寬范圍的同步電壓,移相范圍與同步電壓幅值無關(guān),只需三相同步信號。 (2) 各相脈沖準(zhǔn)確間距60,可微調(diào),保證各相移相角一致。 (3) 只需整定調(diào)節(jié)器輸出電壓,即可調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角; (4) 輸出脈沖為調(diào)制式脈沖,有足夠?qū)挾?能保證晶管閘管可靠地觸發(fā),且可減少

28、脈沖變壓器發(fā)熱量; (5) 采用德國西門子觸發(fā)專用集成電路 TCA785以及CMOS數(shù)字電路,可代替國產(chǎn)的KJ004,KJ041,KJ042,外圍元件明顯減少,可靠性更高。印制板面積小,調(diào)試維修方便。所用TCA785集成電路為單片可控硅移相觸發(fā)電路, 該器件輸出兩路相差180的觸發(fā)脈沖可在0160之間移相,此脈寬約為22,用于控制單向、雙向可控硅，方便地構(gòu)成多種變流裝置的觸發(fā)電路,該器件管腳與TCA780,TCA780D和KJ785完全兼容可直接互換。 觸發(fā)電路的原理圖如圖十三所示,它由觸發(fā)脈沖形成電路,脈沖調(diào)制電路,雙脈沖形成電路及功放等電路組成,說明如下: (1) 觸發(fā)脈沖形成電路 本電路

29、有三組相同的脈沖形成電路,由TCA785及外圍電阻電容構(gòu)成,端子22,23,24分別引入三相同步電壓,可得三相(6組)觸發(fā)用脈沖?，F(xiàn)以A相脈沖形成電路為例說明其工作原理。A 相同步信號由22端引入,加于TCA785的P5,8W1可以調(diào)節(jié)同步電壓的相移,用于調(diào)整同步電壓的對稱度。P10 輸出與P5同步的鋸齒波,如圖十四所示，其中,鋸齒波的斜率由8R12,8C11 決定。P10 的鋸齒波電壓和調(diào)節(jié)器的輸出電壓即本電路的移相控制電壓經(jīng)8R13綜合后加于P11,控制脈沖的到來時刻。TCA785的P14、P15輸出相位差為 180的觸發(fā)脈沖。脈沖寬度由P12上的外接電容8C13決定。一般脈寬均為22。P

30、8 為基準(zhǔn)電壓點,三相應(yīng)用時,P8 應(yīng)連接在一起以保證三相脈沖輸出的均衡。 (2) 脈沖列調(diào)制電路TCA785 脈沖列調(diào)制方法靈活,P7 為集成電路開路的正反脈沖輸出,且不受 P6 封鎖端的影響。直接將載頻信號加于 P6,P14、P15即輸出為經(jīng)調(diào)制的單脈沖。將P7輸出作為調(diào)制源,送往由CD4001和電阻電容組成的振蕩器,改變8R4,8C1可得到合適的調(diào)制頻率,調(diào)制頻率為 10KHZ 左右。TCA785各腳波形如圖十五所示。(3) 雙脈沖形成電路本電路由三組相同的脈沖形成電路組成,三片TCA785的14,15腳輸出的三相(6組)脈沖波通過8V118V16及8V218V26組成的二輸入或門形成6

31、路雙脈沖信號,波形如圖十五所示。雙脈沖信號再經(jīng)電阻8R418R46傳輸至場效應(yīng)管柵極,第一組為-B,+A,其于順序為+A-C,-C+B,+B-A,-A+C,+C-B。六路脈沖經(jīng)功放管放大后由脈沖變壓器輸出,功放輸出可達(dá)1A以上的觸發(fā)脈沖電流。圖十三 D-型觸發(fā)電路圖十四 圖十五 D-型波形圖5.6 同步電源 觸發(fā)脈沖必須與主電路同步,同步電壓由同步變壓器的副邊得到,同步變壓器的聯(lián)接方式與主電路的主變壓器接法有關(guān)。現(xiàn)假設(shè)主變壓器為 /Y-11 接法,同步變壓器的原邊與主變壓器的原邊也同相位,則同步變壓器為 Y/Y-12 接法,如圖十六(a)所示,主變壓器副邊相電位 UA 及同步變壓器副邊相電壓

32、Ua 的波形如圖十六(b)所示。 如果將 a1、b1、c1 端分別接入三相觸發(fā)電路的輸入端(22、23、24端),則A-型的 A 相集成塊(KJ004)的 P4 鋸齒波如圖十一所示； D-型A相集成塊（TCA785）波形如圖十五所示。對于 +Ua 電壓來說,脈沖的移相范圍為 30 - 210,符合同步與移相要求。如果 UA 與 Ua 不滿足上述波形要求,可以調(diào)整圖十六 同步電源波形圖圖十七 直流電源電路圖觸發(fā)電路中的電位器 8W1、8W2、8W3,直至達(dá)到要求。調(diào)整范圍為0-30。5.7 直流電源電路 本系統(tǒng)有 15V、+24V 直流電源,另有獨立的 +15V 電源(D電源),如圖十七所示。

33、三相電源變壓器的一組交流電壓,經(jīng)二組三相橋式整流,其中一組得 24V 直流電壓作觸發(fā)電路的功放電源。另一組經(jīng)濾波和穩(wěn)壓集成電路 7N1(W7815) 和 7N2(W7915)輸出 15V 穩(wěn)定電壓。并接有發(fā)光二極管指示直流電源電壓的存在與否。 D 電源為投勵專用電源,受油開關(guān)合閘信號控制。6 安裝調(diào)試6.1 出廠調(diào)試 集控單元出廠前必須進行出廠調(diào)試以達(dá)要求,通常使用我公司生產(chǎn)的 KCL 系列專用調(diào)試臺(用戶也可用調(diào)試臺檢查和維修),出廠前調(diào)試可按以下步驟進行:6.1.1 不插集成塊,檢查元件焊裝和接線是否正確,緊固件是否牢固。6.1.2 按相序接入三相四線 380V 交流電源,用示波器觀察印制

34、板端子 22、23、24 端的同步電壓應(yīng)與電源電壓 A、B、C 的相序應(yīng)一一對應(yīng);6.1.3 測量直流電源 24V、15V,其中 15V 要求誤差小于 2%,紋波小于 20mV;6.1.4 斷電源,插集成塊 113、NE556、4011、LM348,用示波器看 UK,檢查調(diào)節(jié)器電路及相關(guān)的反饋,鉗位電位器及強勵功能: a. 1W2 放最大,給定由 0V 緩慢調(diào)到 -5V,UK 相應(yīng)由 0V 增到 8V(最大); b.當(dāng)UK非最大時,調(diào)1W1 電壓反饋電位器,UK 相應(yīng)變化,1W1 整定在順轉(zhuǎn)45 - 55處;接強勵鍵,UK 飽和(8V); c. 給定最大,當(dāng) 1W2 由最大調(diào)到 0 時,UK

35、由 8V 起相應(yīng)減小至 0V,1W2 整定在最大;將 5 腳接 0V,UK 仍為 8V。6.1.5 檢查投全壓及投勵時間: 關(guān) D 電源,投勵指示燈 TL 滅,按投勵檢測儀復(fù)位,顯示為 0,再按啟動,開 D電源,經(jīng)數(shù)秒投全壓指示88%- 90% 并聽到繼電器吸合聲,再等片刻,投勵指示 94%-96%,然后聽到繼電器釋放聲,如百分比略差應(yīng)變換相應(yīng)的 2R14 或 2R9。6.1.6 A-型脈沖部分調(diào)試 A）斷開電源,插入三片 KJ004 及 4001 集成塊,再接通電源(不允許帶電插拔集成電路)。查 KJ004 集成塊的 P8 同步電壓波形如圖十一所示。當(dāng)主電路變壓器為 /Y-11 時,三片 K

36、J004 的 P8 波形應(yīng)當(dāng)與電源電壓 A、B、C 同相;當(dāng)主電路變壓器為 Y/Y-12 時,應(yīng)比電源電壓 A、B、C 滯后30。 查 KJ004 的 P4 鋸齒波,波形如圖十一所示。三相鋸齒波斜率相同,并且幅值均為 10V0.5V。查 KJ004 的 P9 為削頂鋸齒時,波形如圖十一所示,三相一致,由 8W4 決定鋸齒波削頂位置,三相不對稱時,應(yīng)改變 8R17、8R27、8R37 和 8C7、8C8、8C9 數(shù)值,使之一致。 查 KJ004 的 P1 及 P15 為輸出脈沖,(波形如圖十二所示)六個脈沖幅值及寬度一致,寬度為30。寬度不一致時可改變 8C4、8C5、8C6、8R15、8R25

37、、8R35 的數(shù)值。若改變 RC 數(shù)值,仍無法實現(xiàn)上述要求,則更換KJ004; B）查 KJ004 的 P9(1W2 放最大位置): a.斷 D 電源,調(diào) 8W4,使鋸齒波削頂 30- 45; 開 D 電源,調(diào)給定 W1使削頂最大通常為150-165(應(yīng)增大120); 關(guān) D 電源,削頂 30- 45。 b.開D電源,W1 放較小位置,按強勵(S2),削頂 150- 165; c.W1 放較大位置,減小限位電位器 1W2,削頂減小。1W2 最后整定在最大位置; d.調(diào)整 W1使削頂小于最大值,調(diào)整反饋電位器 1W1,削頂大小隨之變化,1W1 整定在反饋較小(逆時針 2 小格)位置; C）查 K

38、17-K67 波形如圖十二,如無波形,應(yīng)查 8N4 及投勵電路,若有波形,僅無調(diào)制,應(yīng)查 8N4 及外圍元件; D）查端子 33 - 35、37 - 39 波形與 K17 - K67 對應(yīng)且相反,幅值約 20V,相應(yīng)發(fā)光管亮; E）查六個脈沖變壓器輸出波形,與 K17 - K67 相似,幅值約 4 伏,相應(yīng)發(fā)光管亮;6.1.7 D-型脈沖部分調(diào)試 A）斷開電源,插入三片 TCA785 集成塊,再接通電源(不允許帶電插、拔集成電路芯片)。查 TCA785 的 5 腳同步電壓波形,如圖十四所示。若主電路變壓器為/Y-11,因此三片 P5波形應(yīng)與電源 A,B,C 同相;當(dāng)主電路變壓器為 Y/Y-12

39、 時,應(yīng)比電源A,B,C滯后30。 查 TCA785 的 10 腳的鋸齒波,波形如圖十四所示。三片鋸齒波斜率相同,并且幅值均為10V(0.5V),斜率決定于 8R12,8R22,8R32,8C11,8C12,8C13 的取值; 查TCA785的14,15腳輸出脈沖(波形圖十五所示),六個脈沖寬度一致,寬度為22左右寬度不一致時可改變 8C13,8C23,8C33 的數(shù)值。改變 RC 數(shù)值無法實現(xiàn)上述要求,則應(yīng)更換 TCA785。 B）插入 CD4001 查功放管基極應(yīng)為調(diào)制的雙脈沖,如圖十五所示波形。查出線端六組脈沖的波形,為依次相差 60的雙脈沖組;6.1.8 檢查逆變時間,防過早投勵及延時

40、投勵時間: 關(guān) D 電源,約經(jīng) 2 秒,投勵指示燈滅;看 2C5 正端,開 D 電源,經(jīng) 1-2 秒,C5上升至 12V,關(guān) D 電源,將 2N2P8 接地,即將 2C9 短路。2W1 放適當(dāng)位置,投勵指示燈滅后,開 D 電源并計時,經(jīng) 5-7 秒投勵指示燈 TL 亮。如不對,調(diào) 2W1 再試;6.1.9 失步、保護電路檢查 a.通過調(diào)試臺,輸入模擬定子電壓電流信號至 59、58 端和 57、56 端,開 D 電源調(diào) 4W1 使 4N1 P5 為 3-3.5V,根據(jù)功率因數(shù)滯后多少為失步來整定,將調(diào)試臺失步模擬電位器順時針增大,此時 J3 出現(xiàn)的鋸齒波加寬,幅值隨之加大,直到大于 4N1 的

41、P5 電壓時,J2 電壓由高突跳到零,失步指示發(fā)光管 SB 亮,并開始計時,約經(jīng) 2 秒聽到 SB 繼電器吸合聲,如果時間不對,調(diào) 4W2 后再試,再試前應(yīng)將 4C6 短路放電(自然放電時間在 20 秒以上),聽到 SB 繼電器釋放聲; b.失步檢測封鎖電路檢查:投勵指示燈 TL 滅,J2 高位,開 D 電源,TL 亮后,電位緩慢下降,經(jīng) 2-3 秒,SB 指示燈亮;6.1.10 分別整定兩滅磁晶閘管的導(dǎo)通電壓峰值為主電路變壓器副邊電壓的 2- 3 倍。勵磁輸出兩端接調(diào)壓變壓器,模擬電動機起動時的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓,使其導(dǎo)通。用粗導(dǎo)線短接 VT4-2。撳住按鈕 TA,升高電壓使晶閘管導(dǎo)通,此時放開按

42、鈕 TA,晶閘管又關(guān)閉,調(diào)節(jié)電位器 19W1,使其電阻最小,升高調(diào)壓器電壓直到要求整定的晶閘管導(dǎo)通工作電壓,緩緩調(diào)節(jié)電位器 19W1,增加其阻值,直到晶閘管導(dǎo)通,立即停止調(diào)節(jié)電位器 19W1。并鎖緊電位器 19W1。用同上方法,可調(diào)定電位器 19W2。6.1.11 接入假負(fù)載,接通三相電源,調(diào)節(jié)給定電位器 W1,觀察整流輸出電壓波形,并隨之改變。6.2 現(xiàn)場安裝與調(diào)試6.2.1 集控單元箱在安裝之前應(yīng)詳細(xì)檢查電氣元件,有無因運輸途中受震破壞,緊固件松動或絕緣受潮等情況,如有上述情況發(fā)生,立即進行修整或烘干,用毛刷或清潔布清除箱內(nèi)灰塵,并檢查無誤后,方可安裝接線。6.2.2 根據(jù)電路原理圖將集控

43、單元與原柜配線,電源線必須按主電路相序配置,脈沖輸出依次送入相應(yīng)晶閘管,信號線不得接錯。6.2.3 滅磁電路調(diào)整 兩滅磁晶閘管分別整定的導(dǎo)通電壓值為整流柜整流變壓器次級電壓的2-3倍。僅250V 檔次,因去掉熄滅線導(dǎo)通峰值電壓定為 400V。 利用調(diào)壓變壓器改變送至滅磁晶閘管的電壓,調(diào)整滅磁電位器,觀察晶閘管兩端電壓波形,使之在規(guī)定值時導(dǎo)通。6.2.4 斷開勵磁線圈接線,接入電爐或水電阻假負(fù)載,送電后調(diào)節(jié)給定電位器觀察整流輸出波形。6.2.5 調(diào)整反饋電位器使電壓反饋強弱合適。6.2.6 投全壓,投勵及延時投勵整定,出廠時投全壓已按88%- 90% 同步速度整定,投勵則整定在 94%-96%同

44、步速,延時時間按電機大小整定為3-5秒,現(xiàn)場如需再整定可使用 DX-11 投勵信號發(fā)生器整定。6.2.7 失步保護整定為功率因數(shù)滯后 0.6 - 0.8,時限 4 - 6秒。7電源相序檢測斷相檢測電路補充說明71 電源相序檢測斷相檢測電路原理圖如下圖十九所示：圖十九圖二十72 工作原理三相波形圖如圖二十所示，相序正確時，從A、B、C三相波形圖中可知，t1到t2時刻，B、C二相同時為負(fù)，與非門4011的8，9腳、5，6腳為“0”,9C1經(jīng)9R4充電，因此9N1的2腳為“1”，3腳為“0”。C相過t1直入負(fù)半周后，雖然9N1的10腳由“0”變“1”，但由于9C1的存在，2腳將維持“1”一段時間。因

45、此在t1過后的一小段時間內(nèi)9V4、9V5、9V6的負(fù)端不會同時為“1”，9N1的12腳、13腳為“0”，11腳為“1”，相序指示燈9V8亮。相序錯誤或缺相時，9V4、9V5、9V6的負(fù)端同時為“1”，即+15V很快對9C2充電，且9C2經(jīng)9R6的放電時間很慢，因此9N1的11腳必為“0”，這時相序指示燈9V8不亮。KCL32/1IS型同步電動機勵磁數(shù)字式控制單元使用說明書一、概述KCL32/1IS型同步電動機勵磁控制單元是本公司結(jié)合多年來生產(chǎn)模擬式勵磁控制單元的經(jīng)驗,研發(fā)的一種全數(shù)字勵磁控制單元。該產(chǎn)品既秉承了本公司KCL系列控制單元一貫所具有的“性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊維護簡單”的特點，相對于原有

46、模擬式產(chǎn)品來說又具有“技術(shù)先進功能齊全操作界面友好”的鮮明個性，它的誕生迎合了當(dāng)今工控產(chǎn)品數(shù)字化信息化的時代潮流。KCL32/1IS型控制單元中央處理器(CPU)采用德國西門子公司成熟可編程邏輯控制器(PLC)，軟件由本公司自主研發(fā)。該產(chǎn)品具有純中文人機操作界面，控制單元所有參數(shù)設(shè)定的都可以通過操作界面完成?？刂茊卧拿}沖部分選用德國產(chǎn)POWERSEN厚模集成電路，它無需使用脈沖變壓器可直接觸發(fā)可控硅。KCL32/1IS型控制單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，以插座的方式和外圍設(shè)備進行聯(lián)系。它既可以與勵磁柜成套銷售，也適用對老式勵磁柜控制部分的改造。二、外型尺寸(見附圖)三、用途KCL32/1IS型同步電動

47、機勵磁數(shù)字式控制單元主要用于輕載或重載起動的同步電動機，如球磨機、空氣壓縮機、泵類負(fù)載等。本單元適用于組裝和改造KGLF、KCLF、KLF、BKL1型同步電動機勵磁裝置?？煽刂仆诫妱訖C功率為12510000KW的勵磁電源?？捎糜谌嗳貥蚴秸麟娐罚嗫捎糜谌喟肟貥蚴诫娐?。本裝置主整流橋的交流側(cè)電源與定子回路不直接相連，因此定子電壓可為高壓3KV、6KV、10KV或低壓380V，交流電源不受定子回路控制。四、使用條件控制單元應(yīng)在符合下列條件的環(huán)境下使用。1. 海拔高度小于1000米。2. 周圍環(huán)境溫度在1040之間。3. 周圍濕度不大于85（205）4. 沒有導(dǎo)電易爆炸塵埃，沒有足以能腐蝕

48、金屬或損壞絕緣的氣體。5. 無劇烈振動沖擊，傾斜度不能超過5的場合。五、技術(shù)參數(shù)1. 輸入要求：三相四線交流，380V220V，50HZ。2. 可滿足額定勵磁電壓50V250V，額定勵磁電流130A600A勵磁柜控制要求。3. 功率因數(shù)在0.51范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4. 強勵倍數(shù)為1.21.8倍。5. 恒流精度1。6. 定時精度0.2秒。六、主要功能與基本原理介紹 中 央 微 處 理 器 （PLC）人機操作界面 脈沖觸發(fā)環(huán)節(jié)滑差信號變換電路晶閘管整流橋 脈沖封鎖信號勵磁電壓傳感器 勵磁電流傳感器 脈沖移相信號滅磁環(huán)節(jié)功率因數(shù)傳感器勵磁給定給定值 其它輸入信號 其它輸出信號 圖一 KCL32/1IS

49、型勵磁控制單元原理方框圖 1. 滑差投全壓、投勵控制單元能夠依據(jù)電機起動時產(chǎn)生的滑差信號，按照預(yù)設(shè)值完成投全壓和順極性投勵。此功能依據(jù)的原理是：同步電動機在起動（異步運行）時，會在轉(zhuǎn)子兩端感應(yīng)一個頻率由50HZ向0HZ衰減的正弦波，它在某一時段的頻率值對應(yīng)著此時電機的滑差值。如附圖所示，控制單元將轉(zhuǎn)子感應(yīng)的正弦波信號通過滑差信號變換電路變換成一個方波信號輸入CPU，CPU檢測到信號頻率達(dá)到預(yù)設(shè)滑差投勵磁值且在方波上升沿時（保證投勵順極性），向脈沖觸發(fā)部分電路發(fā)出解除脈沖封鎖信號，使晶閘管整流橋向轉(zhuǎn)子輸出直流實施投勵。滑差投全壓和投勵的原理是一樣的，只是投全壓的設(shè)定值要小于投勵設(shè)定值?；钔秳詈屯度珘旱念A(yù)設(shè)值，可以通過人機操作界面在00.99之間修改。出廠時，投全壓滑差值設(shè)定為90，投勵滑差值設(shè)定為96。2. 定時投全壓、投勵這個功能主要是在滑差全壓、投勵失敗后作為一種后備保護措施來實現(xiàn)投全壓、投勵。此功能基本原理是：在CPU中設(shè)定一個定時投全壓和投勵的時間值，電機起動后若在設(shè)定的時間內(nèi)沒有完成滑差投全壓或滑差投勵，那么CPU會強制發(fā)出投全壓和投勵信號。定時投全壓