同步電動機勵磁電路的技術(shù)改造.doc

《同步電動機勵磁電路的技術(shù)改造.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《同步電動機勵磁電路的技術(shù)改造.doc（4頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

同步電動機勵磁電路的技術(shù)改造 摘要：本文敘述了KGLF系列勵磁裝置存在的主要問題，并結(jié)合長期的工作實踐，論述了對該勵磁裝置主電路和控制電路進行技術(shù)改造的有關(guān)情況。 關(guān)鍵詞：勵磁裝置；主電路；控制電路 KGLF系列晶閘管勵磁裝置是天津電氣傳動研究所80年代的產(chǎn)品，隨后不斷進行改進，其性能不斷提高，并得到了較為廣泛的應(yīng)用，我地就有不少企業(yè)使用過這種裝置。但是實際工作中我們發(fā)現(xiàn)該系列的勵磁裝置存在一些問題，必須對勵磁電路進行相應(yīng)的技術(shù)改造，才能夠使該勵磁裝置和同步電動機正常工作。 1． 勵磁裝置的基本工作原理與存在的主要問題 ⑴ 基本工作原理 ～380V － － ＋ 滅磁電路 整流變壓器 晶閘管整流 投全壓電路 觸發(fā)脈沖 觸發(fā)環(huán)節(jié) 電壓負反饋 移相給定 投勵電路 電源變壓器 M KGLF系列勵磁裝置的電路系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)同步電動機起動時，滅磁電路工作，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的交變電流流過放電電阻，避免轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢擊穿繞組，保證電動機的正常起動，此時整流晶閘管處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速上升到亞同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率＜5％）時，投勵電路自動發(fā)出投勵脈沖，使移相給定電壓信號加到觸發(fā)脈沖電路，該電路輸出脈沖給晶閘管的門極，晶閘管立即導(dǎo)通，給電動機轉(zhuǎn)子繞組提供直流勵磁，使轉(zhuǎn)子拖入同步運行。當(dāng)電動機停機時，觸發(fā)環(huán)節(jié)給觸發(fā)脈沖加入一個控制信號，使晶閘管由整流狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為逆變狀態(tài)，保證 圖1 KGLF系列勵磁系統(tǒng)原理圖 電動機轉(zhuǎn)子的順利滅磁。 圖1中電壓負反饋的作用是克服電源電壓波動時對晶閘管整流輸出直流電壓的影響，保持勵磁電流為給定值；投全壓電路的作用是當(dāng)檢測轉(zhuǎn)子繞組需投全壓勵磁時，控制投勵電路并通過移相給定與觸發(fā)脈沖電路，使晶閘管全導(dǎo)通。 ⑵ 存在的主要問題 由上述工作原理可知，同步電動機起動、運行與停機時，勵磁電流的投入時間、滅磁電壓的大小、整流和勵變時的電流大小與波形等因素對同步電動機和勵磁裝置的正常工作都有著重要的影響。在實際工作中我們發(fā)現(xiàn)該裝置存在下面一些問題： ① 由于主電路的缺陷，電動機起動時受到脈振轉(zhuǎn)矩的強烈沖擊，使電動機產(chǎn)生疲勞效應(yīng)、造成內(nèi)部暗傷，從而縮短電動機的使用壽命。 ② 主電路晶閘管等元件裕量選得偏小，過載能力低，易損壞。 ③ 由于投勵電路的檢測邏輯簡單，使得投勵過早或過遲的情況較多，即一次投勵的成功率較低。 ④ 觸發(fā)電路發(fā)出觸發(fā)脈沖太窄、且功率偏小，造成晶閘管主電路出現(xiàn)掉波、缺相，勵磁電壓不穩(wěn)。 ⑤ 系統(tǒng)的抗干擾能力差，如常出現(xiàn)脈沖丟失、晶閘管導(dǎo)通角變小、滅磁電壓不穩(wěn)、滅磁電阻經(jīng)常燒得發(fā)熱發(fā)紅等情況。 ⑥ 該裝置沒有采取可靠的失步保護措施，若因上述一些原因造成電機帶勵失步后，就會損壞電動機。 ⑦ 系統(tǒng)電路主要由分立元件組成，離散性大、易受溫度影響、運行不穩(wěn)定，因而調(diào)試復(fù)雜、維護工作量大且維護費用高。 2． 勵磁裝置主電路的技術(shù)改造 KGLF系列勵磁裝置的主電路如圖2所示。電動機正常運行時，由三相半控橋（也有三相全控橋）式整流提供給轉(zhuǎn)子繞組L由上至下的直流勵磁電流，此時晶閘管VK1、VK2和二極管VD均不導(dǎo)通；當(dāng)電動機起動時，三相橋式整流電路不作用，轉(zhuǎn)子繞組L中感應(yīng)的交變電勢，其正半波經(jīng)Rf2、VD、Rf1形成回路產(chǎn)生，負半波經(jīng)Rf1、VK1、VK2、Rf2形成回路產(chǎn)生，此時VK1、VK2必須觸發(fā)導(dǎo)通。為了保證電動機正常運行時VK1、VK2不導(dǎo)通，其開通電壓必須整定得較高（其觸發(fā)電路圖中未畫出），而電動機起動末期的轉(zhuǎn)差率很小、感應(yīng)電勢較小，因 圖2 KGLF勵磁裝置主電路 而就不能使VK1、VK2開通，造成與不 對稱，從而形成脈振轉(zhuǎn)矩使電動機強烈振動。 針對上述電機起動與運行時的矛盾情況，我們對主電路進行了改造，電路圖如圖3所示。圖中QL為斷路器的輔助觸頭，KL為勵磁狀態(tài)的邏輯觸頭。當(dāng)電動機起動時，QL閉合，投勵前KL也閉合，電阻R1（阻值較?。┡cR2并聯(lián)使得其總電阻減小，那么電阻R3上的電壓較高，使得VK在轉(zhuǎn)子電勢較小時也能導(dǎo)通；當(dāng)電機投勵進入同步運行后，KL打開，R3上的電壓降到低于VK的開通電壓。這樣分級整定VK的開通電壓，使電動機在異步起動時VK在較低的電壓下能開通；電動機同步運行 圖3 改造后的主電路圖 時VK在正常電壓情況下不開通。因而消除了電機起動時的脈振、滿足帶負載起動與再整步的要求，又能使電動機正常運行、且在過電壓時VK才開通以保護元器件。 另外，我們還適當(dāng)增大整流晶閘管的電流裕量，提高了過載能力，保證晶閘管的安全運行。 3． 勵磁裝置控制電路的技術(shù)改造 ⑴ 投勵電路的改造 KGLF系列勵磁裝置的自動投勵電路如圖4所示，虛線左邊部分是直流電源電路，右邊部分是投勵控制電路。1號和10號端接入主電路整流橋后的直流側(cè)，當(dāng)電壓達到整定值（15V）時，三極管V1導(dǎo)通，通過電容C的充放電，使單結(jié)晶體管V2輸出脈沖，經(jīng)脈沖變壓器T的二次側(cè)，發(fā)出脈沖信號去觸發(fā)移相給定電路中的小晶閘管，并發(fā)出觸發(fā)脈沖給主電路整流晶閘管，電機進入投勵狀態(tài)。 在實際工作中，該電路往往出現(xiàn)脈沖信號發(fā)出不及時、有時甚至還不能發(fā)出脈沖的情況，用示波器觀察1、10號兩端的波形，發(fā)現(xiàn)有一些隨機分布的脈沖波（主要是由電網(wǎng)高次諧波與繞組的分 圖4. KGLF勵磁裝置投勵電路 布參數(shù)引起），干擾了投勵電路。為了克服這一問題，我們在投勵電路中增加濾波電路，如圖5所示。濾波電容接在R2的中間位置構(gòu)成低通濾波器，濾去干擾脈沖的效果較好。此時R2（15）用R21(10)與R22(5.1)兩個電阻代替，。然后調(diào)節(jié)R3,使得1、10號兩端加上工頻可調(diào)電壓整流輸出15V時,投勵電路輸出脈沖信號就可以了。經(jīng)這樣改造后的投勵電路，可靠性得到了較大的提高。 ⑵ 主控電路的改造 為了進一步克服分立元件電路的弊端，在改造中我們曾采用KCL系列集成控制單元代替原勵磁裝置中的主要控制電路。KCL的觸發(fā)單元由3塊KJ004移相觸發(fā)器、1塊KJ041六路脈沖形成器、1塊KJ042 圖5.投勵電路中的濾波電路 脈沖列調(diào)制形成器組成，通過改變輸入電壓的大小 就能控制脈沖的移相。同以前的裝置相比，因觸發(fā)電路問題導(dǎo)致主電路丟波、缺相、電壓不穩(wěn)的情況大大減少，一次投勵成功率大大提高。 但在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)其缺相保護靈敏度不高，這主要是生產(chǎn)廠家所設(shè)計的電路對防止實際中的諧波干擾仍存在著不足。我們采取的辦法是去掉該部分保護電路，換上原來分立元件保護電路，結(jié)果就能正常工作了。 ⑶整個控制電路的改造 為了進一步提高勵磁裝置的技術(shù)性能，我們還采用LZK系列微機數(shù)字式勵磁技術(shù)對原裝置的整個控制電路進行改造。LZK裝置的核心部分是由單片機系統(tǒng)組成的綜合控制器，其內(nèi)部由電源板、輸入輸出接口、微機板、液晶顯示器、薄膜鍵輸入面板等組成。整流控制是通過同步電源變壓器轉(zhuǎn)換、同步電路處理后送入單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的運行參數(shù)，計算并校正后輸出三相對稱的觸發(fā)脈沖，再經(jīng)脈沖功放電路放大后去控制整流橋的晶閘管開通。另外，針對KGLF與KCL系列勵磁裝置的不足進行了一系列的技術(shù)改進，在異步驅(qū)動環(huán)節(jié)、投勵控制環(huán)節(jié)、觸發(fā)脈沖輸出、帶勵失步與失勵失步保護環(huán)節(jié)、斷電失步環(huán)節(jié)、失控與缺相檢測控制環(huán)節(jié)、晶閘管誤導(dǎo)通檢測控制環(huán)節(jié)、滅磁環(huán)節(jié)等部分的功能更加完善、更加可靠。 該系列勵磁裝置準(zhǔn)角投勵自動可靠、電機起動平穩(wěn)，一次投勵成功率接近100％；運行中具有完善的失步保護控制與自動再整步功能；整個系統(tǒng)抗干擾能力強；操作維護簡便，是目前較為理想的勵磁裝置。 參考文獻 1． 顧繩谷．電機及拖動基礎(chǔ)．機械工業(yè)出版社．2005.1 2． 杜宗軒等．電氣設(shè)備運行技術(shù)問答．中國電力出版社．2004.1 3． 郭瑞平．同步電動機系統(tǒng)運行中存在的問題及其解決方法．機電一體化．2003（3）：73～74