晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速

第乙Q草晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速26.1普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)26.1.1整流管及晶閘管額定值和特性整流管額定值和特性參數(shù)的定義見表26-1。晶閘管額定值和特性參數(shù)的定義見表26-2及表表26-1整流管額定值和特性參數(shù)的定義名稱符號額定值正向平均電流正向均方根電流正向浪涌電流反向重復(fù)峰值電壓反向不重復(fù)峰值電壓正向電流在一個周期內(nèi)的平均值正向電流在一個周期內(nèi)的均方根值由于電路異常情況(如故障)引起的并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過載電流不包括所有的不重復(fù)瞬態(tài)電壓整流管兩端出現(xiàn)的任何不重復(fù)最大瞬時值的瞬態(tài)反向電壓正向(峰值)電壓反向重復(fù)峰值電流恢復(fù)電荷反向恢復(fù)電流整流管通以x倍或規(guī)定倍數(shù)額定正向平均電流值時的瞬態(tài)峰值電壓整流管加上反向重復(fù)峰值電壓時的峰值電流整流管從規(guī)定的正向電流條件向規(guī)定的反向條件轉(zhuǎn)換期間所存在的全部恢復(fù)電荷在反向恢復(fù)期間產(chǎn)生的反向電流部分366晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速名稱符號通態(tài)平均電流通態(tài)電流在一個整周期內(nèi)的平均值通態(tài)均方根電流通態(tài)電流在一個整周期內(nèi)的均方根值通態(tài)浪涌電流由于電路異常情況(如故障)引起的，并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大通態(tài)過載電流斷態(tài)重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓晶閘管兩端出現(xiàn)的任何不重復(fù)最大瞬時值的瞬態(tài)斷態(tài)電壓反向不重復(fù)峰值電壓晶間管兩端出現(xiàn)的任何不重復(fù)最大瞬時值的瞬態(tài)反向電壓通態(tài)電流臨界上升率在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升事門極反向峰值電壓門極反向電壓的最大瞬時值，包括所有的門極反向膦態(tài)電壓門極正向峰值電壓門極正向電玉的最大瞬時值，包括所有的門極正向瞬態(tài)電壓門極正向峰值電流包括所有門極正向膦態(tài)電流的最大瞬時值門極正向電流.門極蜂值功率門極平均功率在規(guī)定條件下，門極正向所允許的最大平均功率名稱符號通態(tài)(蜂值)電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電流反向重復(fù)峰值電流維持電流紫住電流門極觸發(fā)電流門極不觸發(fā)電流門極觸發(fā)電壓門極不觸發(fā)電壓斷態(tài)電壓臨界上尹率(電路換向)關(guān)斷時間q晶閘管通以π倍或規(guī)定倍數(shù)額定通態(tài)平均電流值時的聘態(tài)峰值電壓晶閘管加上斷態(tài)重復(fù)峰值電壓時的峰值電流晶閘管加上反向復(fù)復(fù)峰值電壓時的峰值電流使晶閘管維持通態(tài)所必需的最小主電流主電流使晶閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)入最態(tài)所必需的最小門極電流不致使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大門極電流產(chǎn)生門極觸發(fā)電流所必需的最小門極電壓不致使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大門極電壓在規(guī)定條件下，不導(dǎo)致從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的最大主電壓上升事規(guī)定的斷態(tài)電壓而不致過等開通為止的時間間隔小普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)36726.1.2普通整流管的應(yīng)用數(shù)據(jù)普通整流管的額定值和特性參數(shù)見表26-4;推薦表26-4普通整流管的額定值和特性參數(shù)正向均方根電流正向平均電流正向均方根電流正向平均電流正向峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓結(jié)亮熱阻正向浪涌電流峰值電流RRLLHL8’1355注：1.額定值中，Igav,對應(yīng)的殼溫T.、緊固力矩F-L和緊固壓力F和重量W由制造廠給出368晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速螺栓形西臺平板形凹臺平板形外形代號外形代號外形代號ad我dadad注，表中a、c、d是凸臺平板形三個不同平板厚度的代號26.1.3晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)26.1.3.1普通晶閘管9普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)3699普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)3690通態(tài)平均電流通態(tài)均方極電流浪涌電流斷態(tài)重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓工作溫度貯存溫度臨界子升率門極反向峰值電壓門極正向峰值電壓門極正向峰值電流門極峰值功率門極TLHLH155555556351410×1031.3×1052.1×1052.9×1055.0×10572×10311×105hoo~30001oo~3000hoo~300052825533533F555344344554444370晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速通態(tài)平均電流通態(tài)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電流反向重復(fù)峰值電流維持電流門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電壓門極不觸發(fā)電壓斷態(tài)電壓臨界上升率結(jié)亮溫度R13538334G注：1.掌住電流L、接觸熱阻R由制造廣給出上限值，電路換向關(guān)斷時間么由制造廣給出典型值凸臺平極形凹臺平極形外形代號推薦的Ir(av外形代號推薦的Ir(AV;外形代號推薦的Ir(Av1&普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)371續(xù)表26-8凸臺平板形凹臺平板形外形代號推薦的IT(AV)外形代號椎薦的IT(AV)外形代號推薦的/T(Av)Cadadadad注：表中a、c、d是凸臺平板形三個不同平板厚度代號26.1.3.2善通大功率晶閘管26-9及表26-10。普通大功率晶閘管最大額定值和特性參數(shù)見表斷態(tài)和反向重復(fù)峰值電壓通態(tài)峰值壓降浪涌電流平均電流372晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速續(xù)表26-9斷態(tài)和反向重復(fù)峰值電壓通態(tài)峰值壓降浪涌電流平均電流型號斷態(tài)重復(fù)峰值電流反向重復(fù)峰值電流斷態(tài)電壓臨界上升率門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電壓Ucr(V)門極不觸發(fā)電流門極不觸發(fā)電壓門極電流/電壓電路換向關(guān)斷時間T莘住電流L最大最大最大最大最小典型最大最大最小最小最小最大典型典型典型典型典型典型26.1.4快速晶間管的應(yīng)用數(shù)據(jù)快速晶閘普的額定值和特性參數(shù)見表26-11及表普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)373普通整流管及晶閘管的應(yīng)用數(shù)據(jù)373通態(tài)平均電流浪涌電流斷態(tài)重復(fù)反向重復(fù)峰值電壓臨界上升率門極反向峰值電壓門極正向峰值電壓門極正向峰值電流門極峰值功率門極平均功率LHLH156355555A55551234823533533544544544544注：1.Ircav,對應(yīng)的殼溫Te、中頻電流(I/mM)、緊固力矩F-1.和緊固壓力F、重量W由制造廠給出，2.It為Irsm正弦波底寬10ms的積分值。7.工作結(jié)溫T,為一40～+100℃或-40~+115℃,貯存溫度Tv?為-40～+115C或-40~+130C。374晶闡管變流器及直流電動機調(diào)速表26-12快速晶閘管的特性參數(shù)通態(tài)平均電流通態(tài)峰值電壓維持電流門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電壓斷態(tài)電壓臨界上升率電路換向關(guān)斷時間門極差制開通時間結(jié)殼熱阻碼t135833G注，1.攀住電流n、接數(shù)熱阻R由制造廠給出上限值，恢復(fù)電荷Q.需要時由制造廠給出，表26-14。雙向晶閘管的額定值和特性參數(shù)見表26-13及通態(tài)均方根電流浪濡電流I新態(tài)重復(fù)峰值電壓工作溫度通態(tài)電流臨界上升率門極峰值電壓門根峰值電流門極峰值功率門極平均功率T7635482333344注；1.Iraxs,對應(yīng)的亮溫T.、緊固力矩F-L和緊固壓力F(允差為士10%)、重量W由制造廠給6.貯存溫度T為-40～+140℃。表26-14雙向晶間管的特性參數(shù)通態(tài)通態(tài)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電流維持電流門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電壓門極不觸發(fā)電壓換向電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率結(jié)殼熱阻13523注：1.Iur、Ucr的上限值應(yīng)滿足I+、I-、Ⅱ-三種觸發(fā)方式。26.2變流電路的電量關(guān)系26.2.1假定條件本節(jié)計算公式基于以下假定條件：(!)直流電流無脈動；(2)忽略變壓器勵磁電流和所有損耗；(3)忽略整流元件導(dǎo)通時的正向電壓降和關(guān)斷時的反向漏電流。先按所有整流元件都是可控的分析，最后分析半控橋式電路。在電氣傳動系統(tǒng)中，變流器的負載大都是電機磁場或帶有平波電抗器的直流電動機電樞，因此與第一條的假定相接近。電阻負載不在本節(jié)論述。26.2.2符號及含義U,——交流相電壓均方根值，假定變壓器的變壓比為1:1,對于三角形接線，U,應(yīng)換算成星形接線時的相電壓均方根值；U…—交流相電壓峰值，對于三角形接線，Um應(yīng)為換算成星形接線時的相電壓峰值；Uam—全導(dǎo)通時的理想直流空載電壓峰值；Uaa—全導(dǎo)通時的理想直流空載電壓平均值；U—整流角為a時的理想直流空載電壓平均Ua—逆變角為β時的理想直流空載電壓平均U?——由于相位控制，直流電壓下降平均值；Ux--由于換相影響，直流電壓下降平均值；U?—直流輸出電壓平均值：I?——交流線電流均方根值；I?—l.中基波分量均方根值；I?—直流輸出電流；Ia?---額定直流輸出電流；Iu—額定交流電流均方根值，此時Ia=aiPa——理想直流功率，Pao=Umla;Pa——輸出直流功率，Pa=U?I?;Si?—基波視在功率，Sig=3UJl;P;Q—S?中的無功分量；S?——換相角為零時的整流變壓器初級視在功Sr?——換相角為零時的整流變壓器次級視在功S?-—換相角為零時的整流變壓器整體視在功X.e——每相換相電抗標幺值，即短路百分數(shù)，q——整流相數(shù)，即整流電壓每周脈動次數(shù)；e-—全導(dǎo)通時直流電壓峰值滯后交流相電壓角);γ-—換相角(交錯角、重疊角);δ——剩余角(熄滅角),8=β-Y;φ—功率因數(shù)角；cosφ——功率因數(shù)；Um-—整流元件承受的反向電壓峰值；I.——流過整流元件的電流均方根值；X流過整流元件的電流折合到單相半波時中的平均值，中全導(dǎo)通時的理想直流空載電壓，見圖26-1。單相全波或單相橋式整流電路不同整流電路的Ua值見表26-16。有相位控制時的理想直流空載電壓，見圖26-2。圖26-1全導(dǎo)通時的整流電壓波形變流電路的電量關(guān)系37726.2.4換相角及外特性參照方程式26-4得以式26-1及式26-7代入式26-6可求得換相角為(1)直流輸出電壓降低；(2)功率因數(shù)變壞；當(dāng)計及控制角及換相角的影響，直流輸出電壓為以式26-4及式26-5代入式26-9整理得則代入式26-6,整理后得逆變時換相壓降表達式為以式26-2及式26-7代入Ua以式26-2及式26-7代入Ua=Ua-U,II叫例三相橋式整流電路，整流變壓器規(guī)格為抗壓降5.5%,求變流器的額定直流輸出電流Ia以及代入公式26-15基波視在功率—S?=3U,J??;變流電路的電量關(guān)系379由于電源電壓U,中沒有諧波，所以線電流I中的諧波分量不作功，因此P=Pig。忽略換相影響，即假定Y=0時的功率因數(shù)為式中cosg和分別為忽略換相影響的位移因數(shù)和畸變因數(shù)。當(dāng)控制角α為冬時，基波電流Ig與電壓V.同相，位移因數(shù)角g為零；當(dāng)控制角為a移因數(shù)角等于控制角a,故因此，功率因數(shù)也可寫成由式26-18可知，晶聞管整流裝量的功率因數(shù)等于控制角α的余弦函數(shù)和畸變因數(shù)的乘積。控制角越大，功率因數(shù)越壞。各種整流電路的畸變因數(shù)見表26-15。整流電路q單相整流電路236由表26-15可知，畸變因數(shù)隨整流相數(shù)q(即脈動次數(shù))的增多而改善，亦即整流相數(shù)越多的整流電路，相整流電路(如6相、12相等)得到廣泛應(yīng)用。兩個重要關(guān)系，即率P及無功功率Q?與控制角α的關(guān)系也可以用電量圓圖來表示，如圖26-5所示。以S?為半徑作圓，從圓心連接于圓周的任一半徑，均對應(yīng)于某一控制角時的基波視在功率S?,其橫軸或直軸的投影則為有功功率P(P)g)及無功功率Qig。P為負，即逆變工作。計及換相影響的位移因數(shù)按下式求得式中校正系有關(guān)，可由圖26-6圖26-5三相余控整流電路的電量圖圖26-6計及換檔影響的位移因數(shù)校正系數(shù)計及換相影響時的功率因數(shù)為 式中為計及換相影響后的校正系數(shù)，其值也.有關(guān)，可由圖26-7查得。30°,輸出直流電壓Ua=81V,求位移因數(shù)和功率因數(shù)。圖26-7換相角γ與Ua/Uo、Ux/Ua從圖26-6曲線上找到當(dāng)81工程計算中可以忽略不計。26.2.6帶有續(xù)流二極管的三相軍式整帶有續(xù)流二極管的三相零式整流電路如圖26-8圖26-8帶續(xù)流二極管的三相零式整流電路不同控制角的電壓波形見圖26-9。從圖26-9可以看出，控制角a的移相范圍為0到式中時間電流經(jīng)續(xù)流二極管流過。由圖26-9可求得變流電路的電量關(guān)系381圖26-10所示。令b?為基波幅值，如圖26-11,則,∴I?xθ1/z26.2.7單相橋式和三相橋式半控整流26.2.7.1單相橋式半控整流電路以q=2、α+θ=180°代入式26-25得電量關(guān)系用圖26-13表示。三相橋式半控整流電路見圖26-14。變流電路的電量關(guān)系383圖26-14三相橋式半控整流電路及電壓波形由圖26-14可知：(1)當(dāng)0<α<60時，晶閘管導(dǎo)通角θ=120°。a,其余時間電流經(jīng)續(xù)流二極管流過。由式26-37及式26-38可知，當(dāng)0°<α<180°時，圖26-15三相橋式半控整流電路的電量圖但是兩種工作狀態(tài)是不一樣的，后者相當(dāng)于帶有續(xù)流二極管的三相零式整流電路，只是Ua為交流線相當(dāng)于q=3,此時當(dāng)忽略換相壓降時，電量關(guān)系用圖26-15表示。半控橋深控時的電壓波形如圖26-16所示。從圖26-16中可以看到，整流電壓高于平均值的直流電壓為額定值的60%時，允許的輸出電流開始減??；40%時為90%;20%時為80%;10%時為60%;10%以下不允許工作。(2)半控橋的無功功率分量比全控橋小。速(電勢負載)和快速弱磁(電感負載)的場合不能采26.2.8各種整流電路在全導(dǎo)通(即α=0)時的基本電量為了解各種整流電路的特點，估算整流變壓器和種整流電路在全導(dǎo)通(即α=0)時的基本電量及波形見圖26-17～圖26-30。圖中數(shù)據(jù)是在下述簡化條件下算出的：(1)整流變壓器的效率未計；(2)電路換流電抗未計，即換向角未計；的電動機。各種整流電路在全導(dǎo)通(即a=0)時的電量關(guān)系見表26-16。分析表26-16可知，三相橋式或三相橋式并聯(lián)帶平衡電抗器的整流電路具有以下優(yōu)點：(1)斜率系數(shù)小，外特性硬；(2)直流輸出電壓高，當(dāng)直流輸出電壓為一定值時，需要的變壓器二次電壓低，有利于變壓器絕緣；(3)晶閘管所承受的反向電壓低；(4)整流變壓器視在功率小，利用率高；(5)電流脈動??；(6)畸變因數(shù)高，諧波影響??；(7)無交、直流不平衡磁勢。①②4θC線路特征2單相全波圖26-17單相全波整流電路②96cos中C線路特征2單相橋式圖26-18單相橋式整流電路q8C線路特征3圖26-19三相零式(Y/y)整流電路388晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速③②HHR{qθCI線路特征3三相零載qθC線路持征3三相曲折原邊基形圖26-21三相曲折(Y/z)整流電路θcos中C線路特征3三相曲折原邊三角形圖26-22三相曲折(D/z)整流電路變流電路的電量關(guān)系391① 9θC線路特征6六相拳式圖26-23六相零式(D/*)整流電路98CI線路特征6雙反高形帶平得電抗器填邊蓋意圖28-24雙反星形(Y/y-y)帶平衡電抗器整流電路變流電路的電量關(guān)系393③④-②U①—Ua人Qθcos中C線路特征6雙反墨形帶平衡電擾器原邊三角形圖26-25雙反星形(D/y-y)394晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速qθcas中C線路特征6變流電路的電量關(guān)系395qθC線路特征6三相橋式圖26-27三相橋式(D/y)整流電路gθG線路特征6三梅橋式變流電路的電量關(guān)系397q6C線路特征6圖26-29三相橋式(D/d)整流電路⑥=④滯后30°9θC蛾路特征三相橋式(Y/y-d或電抗器變流電路的電量關(guān)系399附注整流電路單相全波單相橋式三相曲折三相曲折9CF22001333330330見注六相零式6見注六相零式6帶平衡電抗器帶平衡電抗器0帶平衡電抗器帶平衡電抗器06Q60雙反星形Q6060606006006006006060帶平衡電抗器帶平衡電抗器帶平衡電抗器帶平衡電抗器0000注：io?、i?、is?為等效二次電流中的交流分量，400晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速26.3整流變壓器由于變流器所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往般需配用整流變壓器。本節(jié)將敘述整流變壓器的不平衡磁勢和額定參數(shù)計算。關(guān)于整流變壓器的結(jié)構(gòu)計算(如鐵芯尺寸，導(dǎo)線截面等)不屬于本手冊范圍。由于變壓器磁化曲線的非線性和整流電路的各種勢和交流不平衡磁勢。26.3.1.1激磁不平衡磁勢激磁不平街磁勢是由于變壓器鐵芯磁化曲線的非線性產(chǎn)生的，不僅整流變壓器有，其它變壓器也有。當(dāng)變壓器的一次側(cè)接成三相星形，其中性點與電網(wǎng)的中性點相連時，若變壓器的一次繞組上加以正弦各相的激磁電流成為非正弦波形，如圖26-31所示。由圖26-31變壓器初級電壓及激磁電流波形圖26-31可見，這一激磁電流包含有基波分量和三次是相連的，故三次諧波電流可以通過中性線流回。當(dāng)變壓器初級繞組的中性點與電網(wǎng)的中性點不相連接時，三相中的三次諧波電流就不可能在三相電網(wǎng)中流過，因此變壓器的激磁電流中就不含有三次諧波分量：不含三次諧波的激磁電流將產(chǎn)生平頂波形的磁電壓波形畸變，其幅值超過正常值的50～60%左右，變壓器的一次繞組一般采用三角形接法，值激磁電流中的三次諧波分量在三角形繞組中環(huán)流，從面保證二次繞組感應(yīng)出的電壓為正弦波。由于整流變壓器的二次電流均不是正弦波電流，序分量，將產(chǎn)生交流不平衡磁勢。在選擇整流電路和確定變壓器一次繞組的接法時，必須加以注意。直流不平衡磁勢在整流變壓器鐵芯中產(chǎn)生方向一致、大小相等的直流磁通，它不會在繞組中感應(yīng)出電交流不平街磁勢是由變壓器二次電流中的不序分平衡磁勢會在一次繞組內(nèi)感應(yīng)出一個很高的三倍于電般情況下是不允許的。但當(dāng)變壓靜的一次繞組采用三交、直流不平衡磁勢的大小與變壓器的一次接線有關(guān)。各種半波等式整流電路的不平街磁勢見表26-整流變壓器401不平衡情況一次二次交流直流單相半波√√X三相Yy×√×z×√√Dy√√×z√√√六相Y興×X√父×√√D×√√√父√√√整流電壓的原始方程(假定條件與26-2節(jié)相同),A-—整流系數(shù)，見表26-18;C——斜率系數(shù)，見表26-18;β-—電網(wǎng)波動系數(shù)(0.95≤β≤1,05);在選擇變壓器二次電壓時，β取0.95,I?壓可用方程式26-40進行計算。(1)負載變化時所附加的電壓降；(3)控制的程度。1)采用電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)時在計算U?時β取0.95。2)采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)時考慮到電動機端電壓為式中一般r=0.04～0.08;壓器二次接線為星形)3)對于勵磁系統(tǒng)數(shù)可取1.2～1.3或更高。I?=K?I式中K?~?系數(shù)，見表26-18。式中K?——系數(shù)，見表26-18;K整流變壓器一次相電壓U?與二次相電整流變壓器一次視在功率S及二次視在功率Sμ參照表26-18中的公式計算或由表26-16查得，而其額定視在功率(即等值容量)則為：整流變壓器額定視在功率Si與直流輸出功率PaAC單相全波1單相橋式111三相曲折Y/z三相曲折D/z六相等式D/;3電抗器Y/y～y電抗器D/y-y1整流變壓器403定整流變壓器二次相電壓按26.3.2中的有關(guān)公式確定。整流變壓器額定容量按式26-47～式26-49計算。但式26-47或式26-48中的Ia應(yīng)以下式所求得的Iu值代入。Iae=K?Zl式中ZIa—-公用整流變壓器供電的全部直流電動機額定電流之和，A;Ke-—負荷系數(shù)，由公用整流變壓器供電的對于采用多套晶閘管變流裝置的供電系統(tǒng)，為了減少諧波系統(tǒng)，整流變壓器的一、二次繞組通常采用D/d及D/y兩種接線方式交替組合。組合的原則是：工作制度相同且整流變壓器容量相等或相接近的傳動整流變壓器的接線組別通常選用D,d12及D,y11.常用整流變壓器一、二次繞組的接線及其向量關(guān)系如圖26-32所示。器體積將比一般電力變壓器大。壓器應(yīng)有較高的絕緣強度。電壓V?%=5~10。(4)為了避免電壓畸變和負載不平街時中點漂移，整流變壓器的一次與二次繞組中應(yīng)有一個繞組接成三角形，或者附加一個短路繞組。整流變壓器一次和二次繞組之間宜加一層靜電屏蔽層，且該屏蔽層須接地。圖26-32常用整流變壓器接線及其向量關(guān)系晶閘管變流器向真流電動機供電，電動機為ZZ-72型、75kW、220V、550r/min、350A,過載2.5倍。變流器為三相橋式反并聯(lián)接線，交流電源為三相參數(shù)。404晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速解設(shè)均衡電流為額定電流的5%,即變壓器數(shù)據(jù)為三相118kVA、380/220V、178/(2)按電流連續(xù)選擇電抗器；(3)按限制均衡電流選擇電抗器。定K系數(shù)，由表26-19查得。123在電壓超過35kV的貴接彈壓式變流設(shè)備中和更高數(shù)值，不受圖26-38所示數(shù)值的限制。(4)整流變壓器的視在功串S,與理想直流功單即圖26-33整流變壓器的短路電壓百分數(shù)與容量關(guān)系整流電流中的脈動成分會使電動機無火花換向區(qū)變狹，增加銅損、鐵損及軸電流，故必須加以限制，電機換向條件越嚴格，則越應(yīng)限制其脈動。額定整流電流，A。為了限制脈動電流在允許值之內(nèi)，以三相零式電路為例，見圖26-34,外加電抗器的電感值應(yīng)為圖26-34脈動電流波形將式26-52的關(guān)系代入式26-53,并進一一步簡化，電感值Lan?的表達式可寫為U?—變壓器次級相電壓，V,對于單相全波線路是指中心抽頭電壓；Va——整流電流最大允許脈動率，由電機廠取得，一般為5%～10%,對于容量較小的Iae—額定整流電流，A;K—系數(shù)，見表26-19;Kmd——系數(shù)，三相及六相電路，由圖26-35查圖26-35Kma與控制角α及q的Kma=0.995;三相橋式線路用q=6曲線)令406晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速K'的數(shù)值可由表26-19查得。26.4.3按電流連續(xù)選擇電抗器故必須使電動機在最小工作電流(一般取5%Id)時仍在最小工作電流為，控制角為α?xí)r，若使電流令則式26-57可寫成進一步求解式26-60,可得到各種可逆線路在任式為文平波和均衡電抗器的計算407表26-19電抗器計算系數(shù)序號整流線路K'山1單相全波2單相橋式3三相等式4三相曲折5六相等式(D/*接線)6六相曲折7雙反星形帶平衡電抗器8三相橋式9三相橋式并聯(lián)帶平衡電抗器三相橋式交叉接線二次線電壓差注：1.(1)中數(shù)值為反并聯(lián)接法或次級電壓不同相(差令K'值可由表26-19查得。必須注意按均衡電流所求出的電感值為回路中的總電感，通常均衡電抗器為兩臺，故每臺電抗器的電感者的最大值。電抗器在流過額定工作電流時其電感值。1350A,極對數(shù)p=3。(1)電動機電感(2)變壓器電感S=K?PaKb?取1.26由表26-19查得K=7.8由表26-19查由表26-19查由表26-19查得K'=0.349(5)限制均衡電流的電感取均衡電流I=10%Iu,由表26-19查得K'=(6)電抗器選擇32A,1350r/min,三相橋式反并聯(lián)接線，整流電流為(1)電動機電感(2)變壓器電感三相橋式線路K,=3.9,Ua%=5由于三相橋式電路同時有兩相串聯(lián)導(dǎo)電，變壓器電感應(yīng)為計算值的2倍。(3)為限制電流脈動所需的電感電流脈動率Va=10%,電抗器的電感應(yīng)為：(4)限制均衡電流的電感取I=10%I?=3,5A,由表26-19查得K'=(5)保證電流連續(xù)所需的電感取最小工作電流I,=0.05l=0.05×35.5(6)電抗器選擇選均衡電抗器四臺，每臺電抗器的額定電流為1.ll?=39A,5A以下電感為La?=100mH另選平波電抗器一臺，額定電流為1.1la=39A,在額定電流時，電感為Laz=40mH。在中小功率調(diào)速系統(tǒng)中，有時多臺變流裝置公用一臺整流變壓器，或變流裝置直接接入車間電源。這時，在變流裝置與交流電源或公用整流變壓器間應(yīng)接入交流側(cè)進線電抗器L,,見圖26-38。該電抗器的主要圖26-38交流側(cè)進線電抗器作用是抑制各變流裝置間的相互干擾和限制交流側(cè)短交流側(cè)進線電抗器每相的電感值L,可按下式計算410晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速式中Z,——進線電抗器每相的電感值，mH;U?——交流側(cè)相電壓，V;這種接線方式與采用專用整流變壓器相比，在經(jīng)小容量的電動機。26.5晶閘管元件的選擇和串并聯(lián)26.5.1額定電壓(即反向重復(fù)峰值電壓)選擇考慮到操作過電壓和系統(tǒng)發(fā)生事故過電壓的影響，因此在選擇晶閘管的額定電壓時，應(yīng)留有2～3倍電壓裕量。設(shè)Uam為晶閘管的反向重復(fù)峰值電壓，則式中K?——電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，一般取1.05～1.1;Um——各種整流電路中晶閘管所承受的反向Um可按下式計算式中U?—-變壓器次級相電壓，V,對于單相全波是指變壓器中心抽頭電壓，K?——電壓系數(shù)，見表26-20。動機的額定電壓參照表26-21選擇晶闡管的額定電整流線路單相單相全波三相曲折電抗器六相曲折K電動機額定電壓(V)晶閘管額定電壓(V)擇據(jù)整流線路和發(fā)熱相等的原則選擇晶閘管的通態(tài)平均電流。對于各種整流線路，可普遍地寫成式中Zpavy——選用的晶閘管額定通態(tài)平均電流，即生產(chǎn)廠樣本中的Iran值，A;動機的切斷電流值，A;K;—電流系數(shù)，各種不同整流線路中的K;值見表26-22;K:—-風(fēng)速系數(shù)，見圖26-39,20A及以下的晶閘管不用強迫通風(fēng)，此時K?=1;K?——環(huán)境溫度系數(shù)，見圖26-40;K?——海拔高度系數(shù)，見而26-41:(1.0～2.0)——電流儲備系數(shù)。整流線路單相全波單相橋式三相零式三相曲折三相橋式六相零式六相曲折雙反星形帶平衡電挖器三相橋式并聯(lián)帶平衡電抗器電感負載或電動機負載由于換相電抗的存在，使整流元件的換流過程發(fā)生重疊。如果考慮重疊角Y,則式26-67還要進行修正.即須將式26-67求得的Ir(An,乘以小于1的修正系數(shù)。文&圖26-40自冷和風(fēng)冷晶閘管的環(huán)境溫度系數(shù)K;&圖26-41自冷和風(fēng)冷晶閘管的海拔高度系數(shù)K修正系數(shù)示于圖26-42中，q為換向次數(shù)，α為控制角，γ為重疊角。作為一般工程計算，此修正系數(shù)可以忽圖26-42重疊角修正系數(shù)當(dāng)單個晶閘管的容量不能滿足要求時，可用若干個晶閘管并聯(lián)使用，并聯(lián)支路數(shù)n。可按下式確定lfavy——單個晶閘管的通態(tài)平均電流，A;K?——均流系數(shù)，一般取0.8～0.9;K,、K?、K?、K?系數(shù)見表26-22及圖26-39～圖晶閘管并聯(lián)使用時，由于晶閘管的正向壓降和開通時間的差異，以及裝置結(jié)構(gòu)布置不合理等因素，將引起各并聯(lián)支路間的電流分配不均現(xiàn)象，常采用表26-23所示的均流措施中的一項或幾項來解決。412晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速序號優(yōu)缺點適用范圈設(shè)計原則l選配元件(1)不需要附加器件，裝適用于整流管變流器道常要求所有并聯(lián)元QQQ或并聯(lián)數(shù)較少，有選配條件選用同級正向壓降的(2)選配元件耗費工時件的晶閘管整流器。在元件，最好使各元件的正(3)元件更換不方便di/dt較大的晶用管裝量(4)電流均衡度隨著并聯(lián)元件數(shù)增加而降低中不宜采用2均衡電抗器0(1)電抗器的體積、重量均較大，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜(2)元件不需特殊選配(3)兼起抑制di/dt與du/dt作用用于di/dr很大而需要抑制的設(shè)備總電流為矩形波時，串聯(lián)于各支路中的均流電抗器的電感值為3均流互感器(1)體積、重量均較均流用于每臂支路數(shù)較少均流互感器的鐵芯載電抗器小的設(shè)備國S和繞組匝數(shù)W乘積990(2)支路數(shù)大于2時，結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜(3)抑制di/d的作用遠比電抗器差由下式計算通常繞組匝數(shù)取1～5匝4均流電陽CC52(1)結(jié)構(gòu)比較簡單電盥值按額定電流時的電阻壓降為0.5V左存但顯著影響效率(3)瞬態(tài)均流沒有效果置中采用選取續(xù)表26-23序號優(yōu)缺點適用范圍設(shè)計原則5長線均壓(1)抑制di/dt、du/dt效果好(2)元件不需選配(3)多根并聯(lián)時施工設(shè)計及布置有較大難度用于均流要求高的場合特別適用于多臺較小容量的標準整流裝置柜組合供電，因為一般標準裝置在橋臂上不設(shè)均流措施每組橋的六只元件如左圖用長線接到變壓器二次側(cè)出線端，按1～6號元件引線排列出一個6根線呈六角形平行60°,在全部長度上扭轉(zhuǎn)根引線時截面的可相應(yīng)求出導(dǎo)線半徑R。長線長度按下式求得注：A——臂(閥)的導(dǎo)電時間，在三相橋式電路中，當(dāng)頻率為50Hz時，A=6.67ms;At——并聯(lián)器件中正向峰值電壓(整流管)或通態(tài)峰值電壓(晶閘管)的最大偏差值，V;Ks——均流系數(shù)；K——電漂周期與每臂晶闡管導(dǎo)通時間之比，當(dāng)電流連續(xù)時，單相電路K=2,三相電路(導(dǎo)電120*)K=3;D——布線圓環(huán)尺寸，mm。26.6晶閘管的保護引起過電壓的原因主要是感性負載電路的開閉、電源電壓的波動、交流電源變壓器的開閉、快速熔斷器熔斷時產(chǎn)生的過電壓，以及從電源側(cè)或負載側(cè)侵入的浪涌電壓等。產(chǎn)生過電壓是由于電路中電感元件積聚的電磁能量消散不掉，因此，要保護元件免受過電壓沖擊，其實質(zhì)是減低加在元件上的電磁能量，降低能量消散速度過電壓保護最常用的方法是設(shè)置阻容吸收裝置或硒堆裝置。阻容串聯(lián)保護的原理是基于電容兩端的電壓不能突變，過電壓時必須先對電容器充電，從而過電壓的能量被吸收。但由于電容器容量的限制，阻容裝置不能吸收較大的過電壓，例如電網(wǎng)受到雷擊而引起的浪涌電壓。硒堆保護的原理是基于過電壓硒堆被擊穿，限制電壓的上升，當(dāng)過電壓消失后，硒堆又恢復(fù)阻斷狀態(tài)，因此它可以保護雷擊引起的過電壓。414晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速電壓的抑制整流變壓器容量圖例電容C、(μF)電阻R(Ω)符號說明,單相220VA以下圖26-43aUm—臂的反向工作峰值電Ua?——額定蒸流電壓，VKe——系數(shù)，見表26-25單相220VA以上圖26-43a三相5kVA以下圖26-436表26-25計算系數(shù)K。電容器三角形接法電容器星形接法星形/星形，初級中性點不接地表26-26大容量變流器交流側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路(接于交流二次側(cè)或一次側(cè)，見圖26-43)的計算公式電聯(lián)結(jié)型式接于變壓器二次側(cè)接于變壓器一次側(cè)電容C,電阻容量PR電容C.電阻容量PR單相橋式三相帶中線雙星形帶注：1.本表公式是以RC電路作星形聯(lián)接為依據(jù)，當(dāng)RC作三角形聯(lián)結(jié)時，電容量C。應(yīng)取星形聯(lián)結(jié)時計算值的三分之一，而電阻R,取三倍。2.在雙星形帶平衡電抗器電路中，RC電路應(yīng)同時接于變壓器兩個二次繞組上。3.表中的電阻容量計算公式適用于整流管變流器，對晶閘管變流器還應(yīng)考慮相位控制時交流側(cè)(尤其變壓器二次側(cè))的電壓畸變會使流過電阻上的電流增加，因而要適當(dāng)加大容量。416晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速表26-27交流側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路(接于直流側(cè))的計算公式三相橋、三相帶中線、雙星形帶平衡電抗器連綃方式圖26-43a圖26-436電容Cdc電阻值Kax電阻容量Pk。符號說明fa—與Un對應(yīng)的諧波頻率，Hz注：表中的電阻容量計算公式適用于整流管變流器，對晶閘管變流器，應(yīng)考慮相位控制時，直流側(cè)電壓諧波顯著增加，因B反向阻斷式RC電路RC電路不利于di/dt的抑制，而且發(fā)熱量較大，計算見表26-28。計算公式符號說明CC——總電容，C=C?+C?本式基于RC電路接明C硒堆過電壓抑制器兩個反向串聯(lián)的硒堆可作為浪涌(操作)過電壓抑制器使用，見圖26-44,當(dāng)電壓升高到硒堆的截止電壓晶閘管的保護417圖26-44硒過電壓抑制器的連接方法熔斷器串聯(lián)使用。硒片的串聯(lián)片數(shù)由下式求得：式中U?x——變壓器閥側(cè)線電壓，V;Ug——硒片每片反向電壓(有效值),C級硒片為20V,D級為25V,E級為30V。硒片有效面積允許吸收的電流密度按3A/cm2選擇，一般選用60×60或100×100cm2的硒片。D金屬氧化物壓敏電阻過電壓抑制器金屬氧化物壓敏電阻特性類似于兩個反向?qū)拥难┍佬驼髌鳌Ｆ浞蔡匦院吐?lián)接方式如圖26-45所圖26-45金屬氧化物壓敏電阻伏安特性和聯(lián)接方式(1)漏電流為1mA時的電壓值Ulm?(即元件標稱電壓);(2)放電電流達到規(guī)定值I時的電壓Ui,其數(shù)值浪涌峰值電流。參數(shù)UimA的下限值決定于施加在壓敏電阻端子上的最高有效電壓，即當(dāng)電網(wǎng)電壓的波動達最高容許值面參數(shù)UimA下降10%時，流過壓敏電阻的漏電流應(yīng)保持在1mA以下。金屬氧化物壓敏電阻的參數(shù)可計算如下：當(dāng)壓敏電阻作星形連接時作三角形連接時式中Ky——計算系數(shù)，考慮電壓在星形連接時的分電阻選配使用時Ky=0.9～0.95;K?——電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，一般取1.05~U——壓敏電阻連接端子之間的額定電壓有效值，如U?或Ux,V。對于操作過電壓保護，金屬氧化物壓敏電阻的通流容量一般選擇3～5kA。對于防雷保護，通流容量一般選擇為5～2CkA。壓敏電阻的型號有MY31系列，其電氣系數(shù)見有關(guān)產(chǎn)品樣本。26.6.1.2直流側(cè)過電壓抑制電路418晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速圖26-46用晶閘管抑制直流側(cè)過電壓的電路接在直流側(cè)用以抑制交流側(cè)操作過電壓的保護電直流側(cè)具有平波電抗器或快速開關(guān)時，必須采用其他抑制措施，如圖26-46的抑制電路。圖中，當(dāng)直流側(cè)瞬態(tài)過電壓超過規(guī)定值，穩(wěn)壓管WG導(dǎo)通而晶閘管T被圖26-47反向恢復(fù)電流引起的過電壓圖26-48換相過電壓抑制電路26.6.1.3換相過電壓抑制電路硅元件在反向阻斷能力恢復(fù)前，將在反向電壓作恢復(fù)電流很快被截止，此時流過恢復(fù)電流的電感L會感應(yīng)出高電壓Ukm,即所謂換相過電壓，如圖26-47所并聯(lián)RC電路或其他抑制電器(見圖26-48).由于RC電路兼起抑制du/dt的作用，按本節(jié)算得的RC值應(yīng)與抑制du/dr所要求的數(shù)值相比較(參見26.6.2.2),并在平衡兼顧的基礎(chǔ)上作量后決定。圖26-48換相過電壓抑制電路的參數(shù)C。及R.視裝量的元件類型而定，其計算方法采表26-20。圖26-49換相逆電壓抑制用RC電路的計算系數(shù)晶閘管的保護419序號元件類型計算關(guān)系符號及說明1整流管一般取R=10～30Ωn?——元件}聯(lián)數(shù)2普通晶閘管一般RC電路——計算法同序號13快速晶閘管C?、Ro值可根據(jù)給定的,由圖26-49查得元件恢復(fù)電荷系數(shù)X及電路阻尼系數(shù)ξ后計算而得Q——反向恢復(fù)電荷，μC,由晶閘管制造廠給出，當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時，取Q=(0.)~0.2)IT<av注，本表虜號3的計算方法系基于并聯(lián)逆變器電路(圖26-50),這一計算方法也可用于普通晶閘管的精確計算，26.6.2電流、電壓上升率的抑制26.6.2.1電流上升率的抑制通初始階段流過過大的電流，就會引起局部熱點而損晶閘管的通態(tài)電流臨界上升率di/d,見表26-6,要求管并聯(lián)的R?C,吸收電路中的C。對晶閘管的放電電26.6.2.2電壓上升率的抑制此種現(xiàn)象的發(fā)生，用串聯(lián)電感L,和與晶閘管并聯(lián)的26.6.3過載和短路保護快速熔斷器主要用來切斷內(nèi)部和外部短路電流，(1)由于晶閘管元件的實際工作電流均小于器件為式中[ravy—器件通態(tài)平均電流：Ia-快速熔斷器的額定電流有效值‘、I臂的實際工作電流均方根值；·壓等級一般應(yīng)降低25～50%使用。(3)快速熔斷器的I2t值應(yīng)小于晶閘管元件允許電壓)必須小于晶闡管元件允許的沒向峰值電壓。(5)快速熔斷器的斷流側(cè)力必放大于線路可能出晶閘管的保護421按表26-30計算。在雙星形帶平衡電抗器聯(lián)結(jié)的變流三相橋式電路相同(表26-30序號1～序號3)。但是當(dāng)序號計算項目雙星形帶平衡電抗器內(nèi)部短路(閥側(cè)不對稱電路)1閥側(cè)穩(wěn)態(tài)峰值電流(三相對稱短路同左(僅一個換相組短路)R、Xt——折算到變壓器閥側(cè)的每相等值電阻和感抗，Ωe——變壓器短路電壓百分值(包括串聯(lián)電抗)K?、K?—查圖26-53Ide——裝置的額定直流電流，A2閥側(cè)故障相的瞬態(tài)峰值電流同左3閥側(cè)完好相的瞬態(tài)峰值電流同左(同一換相組)外部短路(直流輸出端子處短路)4穩(wěn)態(tài)(短路)直流電流5穩(wěn)態(tài)閥側(cè)峰值電流8直流短路(逆變狀態(tài)下發(fā)生直通故障)7直流電流Iu——發(fā)生直通時的直流電流，參見圖26-55422晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速R/X,26.6.3.2快速熔斷器的規(guī)格及特性常用的快速熔斷器NGT系列具有分斷能力高、閘管)及其成套裝置，其規(guī)格參數(shù)見表26-31。熔斷器的保護特性(僅以NGT1型、額定電壓為660V熔斷器為例)概述如下：(1)損耗功率P與電壓降U修正系數(shù)見圖26-56,橫坐標是安裝點的工作電流IB與熔斷器額定電流I.Ku。據(jù)此可求得在降低負荷時NGT型熔斷器的功率損耗P值和U值。表26-31NGT系列快速熔斷酶基本參數(shù)型號額定電壓新定損耗功率,電壓降質(zhì)置續(xù)表26-31(2)弧前時間電流特性曲線是預(yù)期電流Ip與弧前型號額定電臣額定損耗功率電壓降質(zhì)量型號額定電臣額定損耗功率電壓降質(zhì)量的弧前時間。圖26-56在降容時P與U的換算圖26-57NGT1-660V弧前時間預(yù)期電流(有效值)電流特性曲線424晶問管變流器及直深電動機調(diào)速圖26-58預(yù)負荷時弧前時間特性換算NGT型熔斷器是用作短路保護，因此在時間特性曲線上大于一分鐘時規(guī)定用虛線表示，不推薦使用，NGT型熔斷器時間電流特性曲線的誤差在電流方向小于等于士10%。(3)熔斷I2ta。圖26-59u表示預(yù)期短路電流Ip與斷器額定電流I.的倍數(shù)，縱坐標為熔斷Tta值，如熔斷器的工作電壓Ug低于熔斷器額定電壓U。,則此時熔斷器熔斷Ita值應(yīng)乘以圖26-596中的修正系數(shù)(4)弧前It,。圖26-60表示NGT型熔斷器弧前F2t.值與額定電流I,的關(guān)系曲線。(5)截斷電流特性。圖26-61為NGT熔斷器的限流特性。橫坐標為預(yù)期短路電流有效值Ip,縱坐標為限流電流Ip(非對稱短路電流峰值)。應(yīng)用這個特性曲線可求出預(yù)期短路電流Ip時，熔斷器限制短路電流的峰值Io,即為熔斷器允許電流。(6)過電壓特性。圖26-62為NGT型熔斷器工作電壓Ug與斷開過電壓峰值之間的關(guān)系曲線。在大中容量的晶閘管變流裝量中，當(dāng)直流側(cè)短路以避免快速熔斷器的大量熔斷。因此直流快速開關(guān)作為快速熔斷器的前一級保護，其過電流整定值應(yīng)小于熔斷器的熔斷值，其選擇原則是：圖26-59NGT1-660V預(yù)期短路電流Ip與T2ta曲線及其修正系數(shù)Kg圖26-60NGT1-660V弧前I2t,與額定電流I,曲線晶閘管的保護425過電壓峰值Us,V圖26-61NGT1-660V限流特性圖26-62NGT1-660V過電壓特性(1)快速開關(guān)的額定電流應(yīng)大于或等于供電回路的負載電流，即(2)快速開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于或等于供電回路的工作電壓。(3)快速開關(guān)的分斷能力應(yīng)大于故障電流時的需(4)校核快速開關(guān)與快速熔斷器之間的保護級別常用的DS12系列直流快速開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)見表26.6.3.4直流快速開關(guān)在直流主回路中的聯(lián)接直流快速開關(guān)通常接在晶閘管變流器直流輸出側(cè)對于全控橋反并聯(lián)接線的可逆線路或全控橋交叉接線的可逆線路，若考慮逆變顛覆，則正反組各需一臺快反兩個晶閘管，并裝在同一個散熱器上的三相全控橋426晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速額定電壓U。(V)最高工作電壓(V)額定電流I.(A)整定電流范圍(A)最大整定值(A)分斷能力(kA)分斷時過電壓/試驗電壓全分斷時間(ms)限流系數(shù)機械事命(次)觸頭開距(mm)弧觸頭觸頭壓力(N)主觸頭弧觸頭弧觸頭超行程(mm)控制功率(瞬時)質(zhì)量(kg)閉合操作動作時間(ms)分動操作動作時間(ms)斷路器通低壓額定電流時冷態(tài)電壓降(mV)進出線之間主觸頭之間強觸頭之間26.6.3.5過電流保護的其它方式A瞬時動作過電流繼電器過電流繼電器多用于中、小容量的晶閘管變流裝系統(tǒng)見圖26-63。進限電抗進限電抗電流檢測和直流快O>I交流圖26-63過電流保護系統(tǒng)B反饋控制過電流保護在一些重要的且容易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備(如逆變器)中，常采用反饋控制作過電流保護，見圖26-64。在使用這種保護方式的同時，快速熔斷器仍然不可缺少，因為晶閘管失效引起的局部短路事故，只能依靠快速熔斷器來保護。在圖26-64中，電流互感器檢出電流信號，經(jīng)整流后與過電流整定信號比較。正常情況，比較器輸出低電平，觸發(fā)系統(tǒng)受給定、偏移電壓控制，輸出移相脈沖；當(dāng)負載短路時，比較器輸出高電平，控制門封鎖，偏移電壓使延遲角α>90°(一般為150°),于是整流器轉(zhuǎn)入逆變狀態(tài)，抑制短路電流。圖26-64利用反饋控制的過電流保護電路此種保護方式適用于可轉(zhuǎn)入逆變狀態(tài)的整流電路事故較為有效。26.6.4動力制動電阻計算對于晶閘管變流裝置供電的不可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)或可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)，為了準確停車或加速制動，常采用動力制動。他勵直流電動機，動力制動特性見圖26-65。圖26-65他勵直流電動機動力制動特性得相應(yīng)于第I象限內(nèi)b點的制動力矩，電動機開始減 E=U倍。26.7.1調(diào)速原理(1)改變電樞電壓U.;26.7.1.1改變電樞電壓調(diào)速50:1,甚至更大。26.7.1.2改變磁遺調(diào)速1.5:1～3:1,特殊場合可達5:1.晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)429機的特性曲線如圖26-68所示。26.7.2晶閘管變流器供電的不可逆調(diào)晶閘管變流器供電的直流電動機可以通過調(diào)壓調(diào)磁來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。調(diào)壓調(diào)磁系統(tǒng)有獨立控制與非獨立控制兩種方式。所謂獨立控制系統(tǒng)是指電動機的勵磁不受電動機電樞電壓控制，而非獨立控制系統(tǒng)是指電動機的勵磁與其端電壓有一定聯(lián)系，并受電樞電壓控制。圖26-69是一個晶閘管變流器供電的不可電動機電樞電壓和電動機勵磁電流兩個獨立的閉環(huán)構(gòu)成，即電動機勵磁與電樞電壓無關(guān)。圖26-68直流電動機調(diào)壓與弱磁調(diào)速的特性曲線圖26-69調(diào)壓調(diào)磁獨立控制系統(tǒng)基速以下，比較器BJ的輸出為零，在電動機磁通給定①的作用下使電動機保持額定磁通，給定積分器GJ通過限幅器XF給出電動機電樞電壓給定值，實現(xiàn)機額定電壓，從而維持基速以上電動機電樞電壓不26.7.3晶闡管變流器供電的可逆調(diào)速鋼鐵企業(yè)中的許多機械要求電力傳動系統(tǒng)能在機械特性的四個象限運行，即正向工作，正向制動，反一組晶閘管變流器不能使直流電流反向，只能實現(xiàn)正向工作、反向制動或反向工作、正向制動狀態(tài)。實現(xiàn)四個象限運行有圖26-70所示的三種方法，(1)電樞用一套變流裝置，切換主回路開關(guān)反向，如圖26-70a;(3)電樞用兩套變流裝置可逆運行，如圖26-70c。三種可逆方式的比較見表26-33。430晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速比較項目電樞一套變流裝置、開關(guān)切換電樞一套變流裝置、磁場反向電樞兩套變流裝置、電樞反向設(shè)備(1)電樞變流裝置一套(2)電樞回路切換開關(guān)(3)切換邏輯(1)電樞變流裝置一套(2)勵磁變流裝置兩套(3)切換邏輯(1)電樞變流裝置兩套<2>無環(huán)流切換邏輯或環(huán)流電抗器性能開關(guān)可將切換死區(qū)時間減少到幾百毫秒到1秒，減速時磁通要切換兩次快速性好，切換死區(qū)時間為0到幾十熹秒可靠性關(guān)維護工作量大，壽命低干擾能力強系統(tǒng)與投資系統(tǒng)簡單，投資少系統(tǒng)復(fù)雜，但投資較少系統(tǒng)較簡單，但投資大適用場合等干瓦如卷揚機等正反轉(zhuǎn)調(diào)速額案，容量從幾千瓦逆運轉(zhuǎn)機床等關(guān)壽命短，正反向切換零電流死區(qū)時間較長(約0.2~電樞回路采用兩組晶閘管變流器供電的可逆系晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)431(3)交叉接線小環(huán)流系統(tǒng)；(4)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)。上述晶閘管變流器供電的可逆調(diào)速系統(tǒng)詳見26.7.4邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)逆調(diào)速系統(tǒng)無準備切換的邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)如圖26-D一直流電渤機；CF一測速發(fā)電機；1Z、2Z一晶閘管變流流死區(qū)較大。零電流死區(qū)中一部分是WLZ本身的切di/dr內(nèi)環(huán)控制的電流調(diào)節(jié)器如圖26-72c。這樣不但可準備切換邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的切換過程性能見圖26-圖26-72幾種不同的電流調(diào)節(jié)器圖26-73無準備切換邏輯無環(huán)流切換過程26.7.4.2有準備切換的邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速條統(tǒng)為了進一步改進無環(huán)流切換的性能，可采用有準反向時，待參加工作的那組變流裝量在換向邏輯延時電動機反電勢相適應(yīng)的電角度。這樣既進免了電流沖擊又能在換向邏輯動作一旦結(jié)束后立刻出現(xiàn)反向電流，從而大大減少了反向時的零電流死區(qū)。有準備切換邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)見圖26-74。它與圖26-71的系統(tǒng)相比，僅增加了電子開關(guān)3K~5K、電壓檢測器YB和反號器2FH～3FH,由2FH,3FH、4K、5K及YB構(gòu)成一個反饋系數(shù)為1的電壓(電勢)正反饋，3K則用來將電流調(diào)節(jié)器LT量零。晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)4331FH~3FH—反號器；1K～5K—電子開關(guān)維持1Z的輸出電壓，電壓反饋U;與脈沖移相信號相零，由子5K閉合4K打開，電壓反饋信號U;則經(jīng)待變流器2Z的觸發(fā)脈沖解除后，使2Z的逆變電壓對應(yīng)子電動機電勢。轉(zhuǎn)換邏輯經(jīng)第二級延時(約4~電壓王好與電動機的反電勢相適應(yīng)(即所謂有準備),~6ms。圖26-75是無環(huán)流轉(zhuǎn)換邏輯電路，1F和2電流為零，即電流給定信號In及零電流檢測信號In均為零，此時，a為“1”,b為“”,e為“1”,c為為“0”,正向組變流器1Z的觸發(fā)脈沖開放；2F為434晶阿管變流器及直流電動機調(diào)速I??r向組變流器1Z工作。時正向組變流器的觸發(fā)脈沖在Ia的作用下后移，進~2ms延時是為了確保電樞電流到零后才封鎖原工作r為零，1Z的觸發(fā)脈沖移相信號由電壓正反饋信號U?移相信號1U則由電壓反饋信號Ur經(jīng)2FH、3FH反晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)435“0”,待工作組變流器2Z的觸發(fā)脈沖開放并投入工作，26.7.5錯位選觸無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)26.7.5.1靜態(tài)環(huán)流的抑制26-77所示。令a?和a?分別為1Z和2Z的控制角。脈圖26-77變流器主接線436晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速發(fā)導(dǎo)通，將產(chǎn)生AB相環(huán)流。但當(dāng)控制角大于120°后，由于UA小于Ug,在這情況下，即使晶閘管1和斷AB相有無環(huán)流的條件是看觸發(fā)脈沖1和6在什么環(huán)流.圖26-79移相特性26-80,所示。當(dāng)α?=90°,a?=90°時，晶閘管1在90°可知。當(dāng)a=azo=90°時，觸發(fā)脈沖在整個移相范圍如將觸發(fā)脈沖的零位后移30°,即令αo=azo=相對關(guān)系如圖26-82所示。從圖中可知，當(dāng)α?=?=1和6沒有在0°~120°區(qū)域內(nèi)同時導(dǎo)通，無AB相環(huán)=150°時，晶閘管1和6在90°~120°之間同時導(dǎo)通，如將觸發(fā)脈沖的零位再后移30°,即令a?o=Qo=26-83及圖26-84所示。從圖中可知，當(dāng)α?=a?=150°圖26-80電源電壓和觸發(fā)脈沖圖26-84電源電壓和觸發(fā)脈沖440晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速6245654625323圖26-85正弦波移相(a?o=azo=138.6°)兩式相加得脈沖零位定在180°,如圖26-86所示。由于移相范圍只無法產(chǎn)生靜態(tài)環(huán)流。圖26-86移相特性(ao=αzo=180°)晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)441然可以抑制靜態(tài)環(huán)流，但是僅僅這樣還不能保證可逆再經(jīng)過一段時間，晶閘管才能恢復(fù)阻斷狀態(tài)。由于直移動過快，正在工作的--組變流器的電流還未衰減到種在觸發(fā)脈沖移動過程中產(chǎn)生的環(huán)流叫做動態(tài)環(huán)流。錯位無環(huán)流可逆系統(tǒng)抑制動態(tài)環(huán)流的措施是增設(shè)電流調(diào)節(jié)器的配合作用控制移相觸發(fā)信號Uk的變化，從而達到抑制動態(tài)環(huán)流的目的。條統(tǒng)振蕩的抑制電動機的電樞回路在電流連續(xù)時為一慣性環(huán)節(jié)，選擇電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的形式和參數(shù)也是按流的10%時，電動機的電流就會出現(xiàn)斷續(xù)，眾所周知，閘管變流器的放大倍數(shù)增加，同時，外特性U=f(I)閘管變流器放大系數(shù)的增加值遠小于電樞回路放大系即晶閘管變流器和電樞回路的放大系數(shù)的乘積遠小于則為一比例環(huán)節(jié)。由于電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)對象的參數(shù)的差別極大，按電流連續(xù)時的等效傳遞函數(shù)選擇的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)不適用于電流斷續(xù)時的情況，易于造成圖26-87晶閘管變流器外特性由于錯位無環(huán)流系統(tǒng)采用了電壓內(nèi)環(huán)，當(dāng)晶閘管對電樞回路的放大系數(shù)不產(chǎn)生影響。電樞回路的時間常數(shù)雖然由于電流斷續(xù)后變?yōu)榱悖娏鳝h(huán)的等效傳遞函數(shù)與電流連續(xù)時基本相同，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器按電流連續(xù)時選擇的參數(shù)也適用電流斷續(xù)時的需要，起到典型的錯位無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖26-88及圖26-89所示。圖26-88轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)442晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速圖26-89電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)26.7.5.4錯位選觸無環(huán)流原理E>0,E?>0錯位選觸無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)是在錯位的基礎(chǔ)上E,>Ea設(shè)兩組晶閘管變流器反并聯(lián)，如圖26-90所示。I|E?|<|E{機電勢。從圖26-90可見，變流裝置四種工作狀態(tài)為：(3圖26-90兩組變流器反并聯(lián)接線的四種工作狀態(tài)E,<E?(4)I逆變1組變流器工作時，不論處于整流狀態(tài)還是逆變狀態(tài)，E?均小于E?。1組變流器工作時，不論處于整流狀態(tài)還是逆變但是E,和E?無法測定，可以測到的是電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓U。和變流器的輸出電壓U。若兩組變流E?和Ea的關(guān)系如圖26-91所示。從圖中可知所以U?>U;比較U?與U的大小就可以決定是1組變流器工晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)443圖26-86。當(dāng)Uo>0時，全是1組變流器的工作范圍，當(dāng)U?<0時，全是1組變流器的工作范圍，所以，選開放1組變流器或Ⅱ組變流器的觸發(fā)脈沖。26.7.5.5幾種常用的錯位選觸無環(huán)流可逆調(diào)速條統(tǒng)電樞可逆轉(zhuǎn)速反饋非獨立弱磁調(diào)速系統(tǒng)見圖26-反饋n:來自測速機，電壓反饋U?和電流反饋I?均取信號GD經(jīng)給定積分器GJ變?yōu)樾逼陆o定ng。n的上速實際值n;均為零時，調(diào)節(jié)器和給定積分器都鎖零。晶回管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)445加門檻電壓和回環(huán)，如U。的變化范圍為=10V,則當(dāng)U≥1.2V時，開放正組變流器，當(dāng)Uc≤0.4V時，關(guān)閉正組變流器；當(dāng)≤-1.2V時，開放反組變流器，當(dāng)U≥-0.4V時，關(guān)閉反組變流器，如圖26-94所電平檢測器的輸出可以直接控制觸發(fā)脈沖，也可以通過與非門互相聯(lián)鎖，如圖26-95,電平檢測器用一片叫微調(diào)。圖26-94選觸單元動作特性B電樞可逆電壓反饋獨立弱磁調(diào)速系統(tǒng)電樞可逆電壓反饋獨立弱磁調(diào)速系統(tǒng)見圖26-96。電樞回路采用U?選觸錯位無環(huán)流可逆系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ST的反饋信號為兩個信號的綜合，即電斥給定值和電流實際值7:.U為負反饋，It為正反饋，綜合后的反饋信號近似為電動機電勢，反饋信號用[。代替Lc使系統(tǒng)更加穩(wěn)定和容易調(diào)整。給定積分器GJ的輸出ng經(jīng)限幅放大器XF變成ng送入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ST。mg實際上是電動機電勢給定，ng?的限幅值相當(dāng)于電動機的額定電勢?；?ng,△ng=0,△Cl也為0,沒有弱磁信號?；僖陨希琺g>n?,當(dāng)ng達到限幅值后，電樞電壓不再增加，電后，勵磁電流給定值減小，從而減小勵磁電流實際值CI,使電動機升速達到與給定轉(zhuǎn)速na相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。由于電動機磁化特性的非線性，△ng必須經(jīng)過一個函轉(zhuǎn)速反饋的情況下與給定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)。非線性函數(shù)轉(zhuǎn)換器中△CI,與△n的夫系可以用作圖法求得，例設(shè)電動機的弱磁升速比為2,即最高轉(zhuǎn)速為基速的2倍，電動機的磁化特性即磁通φ與勵磁電流CI:值為10。電動機的電勢為：基速以上E不變，西與n成反比，計算列于表26-34中并畫在圖26-97中的左上部分。有了φ就可查到對的關(guān)系，進而制作函數(shù)轉(zhuǎn)換器FC。圖26-95選觸單元446晶聞管變流器及直流電動機調(diào)速446晶聞管變流器及直流電動機調(diào)速NPN圖26-97△Cl?-△n?函數(shù)轉(zhuǎn)換圖解表26-34△CI?-△n?函數(shù)轉(zhuǎn)換表0123456789φ56400000012345000000467C勵磁可逆轉(zhuǎn)速反憒非獨立弱磁調(diào)速系統(tǒng)勵磁可逆轉(zhuǎn)速反饋非獨立弱磁調(diào)速系統(tǒng)見圖26-98。電樞回路由一組變流器供電，也采用帶電壓內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電壓內(nèi)環(huán)的作用是保證電流斷續(xù)時系統(tǒng)不振蕩。勵磁回路采用U?選觸錯位無環(huán)流可逆系統(tǒng)。勵磁電壓的強勵系統(tǒng)為2～3倍，勵磁電流的反向時間約幾十毫秒，比接觸器反向快許多。轉(zhuǎn)速給定n?的極性決定勵磁電流給定CI?的極性，從而決定了電動機的旋轉(zhuǎn)方向，勵磁電流給定器具有記憶能力，輸出值非正即負，相當(dāng)于額定勵磁。電樞不可逆系統(tǒng)升速時與電樞可逆系統(tǒng)相同。但在降速時，由于電樞電流不能反向，若勵磁電流也不能反向，就沒有制動轉(zhuǎn)矩，形成自由停車。為了提高系統(tǒng)的快速性，在系統(tǒng)設(shè)計中采取了一些措施。緊急停車時，若轉(zhuǎn)速實際值高于某一設(shè)定值。勵磁電流自動反向，主回路變流器處于逆變工作狀態(tài)，機械貯能回憤至電網(wǎng)，電動機制動停車。深降速時，若轉(zhuǎn)速實際值ny與轉(zhuǎn)速給定值n。的差大于某一設(shè)定值時，勵磁電流亦自動反向，使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)電動機的實際轉(zhuǎn)速接近給定轉(zhuǎn)速，其差值小于設(shè)定值時，勵磁電流又自動恢復(fù)原來方向，保持電動機的旋轉(zhuǎn)方向不變。由于采取了以上兩項措施，提高了系統(tǒng)的快速性。勵磁可逆系統(tǒng)與電樞可逆系統(tǒng)相比，造價較低，但在降速時其快速性稍差，適用于大容量不頻繁可逆和對快速性要求不高的場合。N晶闡管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)44926.7.6交叉接線小環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)變流器的輸出電流小于額定電流的10%~環(huán)流的原則是：當(dāng)負載電流小于10%～15%額定電流于10%～15%額定電流時，在一定的控制角內(nèi)，環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)兩個電流調(diào)節(jié)器LT?和LT?及其相應(yīng)的觸發(fā)脈沖組定Ize=Ir+KI?=I?-KI,式中第一項為固定的流為10%～15%額定電流時，Zx=0,與比同時，若為了滿足主回路電流平滑反向和系統(tǒng)不出現(xiàn)死整環(huán)流給定值Ii?使正反兩組變流器的觸發(fā)脈沖零位450晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速電容器C;及C?對控制系統(tǒng)的過渡過程起加的變化值要通過另一組PI電流調(diào)節(jié)器和變流裝置進逆調(diào)速條統(tǒng)26-100所示。小環(huán)流控制回路的外環(huán)為一速度(或電壓)環(huán)，與一般調(diào)速(調(diào)壓)系統(tǒng)的速度(或電壓)環(huán)相同，速度(或電壓)調(diào)節(jié)器ST(或YT)接受速度給定信號n?(或電壓給定信號U)及其實際速虛反信壓U)按給定值ng(或U)的大小進行跟蹤調(diào)節(jié)，的輸入端引入速度調(diào)節(jié)器的輸出信號I和正反向兩兩個環(huán)流調(diào)節(jié)器ZHT和FHT,它們均有放大系數(shù)為1的純比例調(diào)節(jié)器，分別接受環(huán)流給定信號+I和一反信信號I?和In。I和Iμ是以交叉方式饋送至正反兩調(diào)節(jié)器的環(huán)流給定值+Iμ及-Iw,使主回路的環(huán)流值以1或-1為傳遞系數(shù)，無時滯地傳遞電流調(diào)節(jié)器的晶閘管變流器直流調(diào)速系統(tǒng)451調(diào)節(jié)器的輸入端由環(huán)流給定信號和交叉的負載電流與環(huán)流反饋信號以及電流調(diào)節(jié)器的輸出信號Ut相綜合。其中環(huán)流給定信號與環(huán)流反饋信號同樣大小相等極性相反而抵消，負載電流反饋信號U;和電流調(diào)節(jié)器的輸出信號U:疊加。在待工作組的環(huán)流調(diào)節(jié)器輸入+Ur為負值。經(jīng)環(huán)流調(diào)節(jié)器后總為正值，致使觸發(fā)脈沖后移信號(Ui+Ut)較工作組變流器的脈沖前移信號U?大一個Ur電壓。負載電流越大，待工作組變流過程中U?>U:,因而待工作組變流器的觸發(fā)脈沖很快理論證明，當(dāng)a?=150°,工作組變流器的觸發(fā)脈沖移相二相橋式交叉接線小環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)在正反向起制動過程中各量的關(guān)系見表26-35。表26-35三相橋式交叉接線小環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)起制動過程各量關(guān)系正向起動正向制動反向起動反向制動正向組脈沖反向組脈沖+0→一一(Jk)+X(-1)=-÷十脈沖前移使正向組處在整流狀態(tài)在Utr正信號作用下脈沖后移使反向組處在待逆變狀態(tài)十十+ 使脈沖后移，本橋逆變后等待工作在正向組逆變后在電機電勢E的作用下，完成逆變使電流]反向，對D產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩直至n=0一十十(In) 在Uμ正信號作用下，脈沖后移使正向組處在待逆變狀態(tài)在Utr負信號作用下，脈沖前移反向組處在整流狀態(tài)一十++在Ulz負信號作用下，脈沖前移，待反向組逆變后完成對E的逆變直至在ULe正信號作用下，脈沖后移完成本橋逆變452晶閘管變流器及直流電動機調(diào)速主回路交叉接線小環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)在正反向起制動過程中電流時間曲線見圖26-101。由圖可知，該系統(tǒng)的電流反向可以平滑過渡。在負載電流小時由于環(huán)流存在使流過晶閘管變流裝置的電流是連續(xù)的，因而變流裝置的外特性不存在高內(nèi)阻區(qū)，而是線性的。圖26-101小環(huán)流系統(tǒng)的電流時間曲線該系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作情況下，主回路的環(huán)流值無差地反映環(huán)流給定值，亦即環(huán)流調(diào)節(jié)器回路的穩(wěn)態(tài)傳遞系數(shù)為1;在負載電流變化的動態(tài)過程中，其變量同時加到正反向兩組環(huán)流調(diào)節(jié)器上，而環(huán)流調(diào)節(jié)器為一純比例放大器，它可以無延遲地對正反兩組觸發(fā)脈沖進的擾動而引起的環(huán)流變化很小，可以忽略不計。26.7.7全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)近年來，在電氣傳動系統(tǒng)中實現(xiàn)調(diào)節(jié)回路全數(shù)字化已形成主要發(fā)展趨勢。進入90年代，多數(shù)國外電氣公司已基本上淘汰了傳統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)。由子出現(xiàn)了超大規(guī)模集成電路的微處理機芯片，使得將計算機技術(shù)直接應(yīng)用于自動控制裝置中進行實時控制變得簡便易行。在帶有微機的全數(shù)字自動控制以實現(xiàn)各種調(diào)節(jié)和控制功能，因而