LZK—3型同步电动机励磁装置控制系统 毕业论文.doc
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1、 LZK3 型同步电动机励磁装置控制系统型同步电动机励磁装置控制系统 目目 录录 摘摘 要要1 关键词关键词1 前前 言言2 第第 1 章章 同步电动机同步电动机.2 1.1 用途用途2 1.2 基本工作原理基本工作原理2 1.3 同步电动机起动同步电动机起动2 第第 2 章章 同步电动机励磁屏同步电动机励磁屏 4 2.1 同步电动机励磁屏的组成同步电动机励磁屏的组成4 2.2 技术性能的主要特点技术性能的主要特点4 2.3 LZK3 型同步电动机励磁屏的工作原理型同步电动机励磁屏的工作原理.5 第第 3 章章 整流电路整流电路 .8 3.1 三相半控桥整流电路的工作原理三相半控桥整流电路的工
2、作原理8 3.2 可控硅的选择计算可控硅的选择计算9 3.3 整流变压器的选择计算整流变压器的选择计算9 3.4 触发电路触发电路10 3.5 保护电路保护电路11 第第 4 章章 系统试车及调试系统试车及调试 .12 4.1 试车注意事项试车注意事项12 4.2 励磁屏调试励磁屏调试12 4.3 同步电动机的故障同步电动机的故障12 结束语结束语 .14 谢谢 辞辞 .14 参考文献参考文献 .15 1 LZK3 型同步电动机励磁装置控制系统型同步电动机励磁装置控制系统 摘摘 要要 主电路采用无续流二极管的新型三相桥式半控整流电路,采用先进成熟的热管 散 热技术,线路简洁。并具有良好的整机性
3、能;励磁 控制采用新颖的 LZK-3 型同步电动 机励磁综合控制器,可任意设定为闭环可调的恒 功率因素运行、闭环可调的恒电流、 电压运行或恒触发角度运行,保护功能完善;并且具有失步保护和带载自动再整步功能, 能满足重载和轻载起动同步电动机的要求。 可与拖动空载或轻载起动的同步电动机配套 使用。 关键词关键词:同步电动机、整流电路、保护电路。 2 前前 言言 本装置既可供拖动空载、轻载或重载起动的同步电动机配套恒定励磁用。如:球磨 机、鼓风机、压缩机、制氧机、水泵等设备。也可供带动冲击性负荷的同步电动机励磁 用,如轧钢负荷。 第第 1 章章 同步电动机同步电动机 1.1 用途用途 同步电动机【1
4、】主要用于功率大,转速不要求调节的生产机械,如大型水泵、空气压 缩机、矿井通风机等,它将电能转换为机械能,它可以作为拖动各种生产机械的动力, 是国民经济各部门应用最多的动力机械,也是最主要的用电设备,各种电动机所消耗的 电能占全国总发电量的 60%70%。 1.2 基本工作原理基本工作原理 同步电机主要由定子和转子两大部分组成。定子部分主要由定子铁心、定子绕组和 机座三部分组成。定子铁心是电机磁路的一部分,为减少铁心损耗,一般由 0.5mm 厚的 导磁性能较好的硅钢片叠成,安放在机座内,即在定子铁心圆均匀的槽内嵌放三相对称 绕组。定子又称电枢,转子由磁极铁心与励磁绕组组成。当励磁绕组通以直流电
5、流后, 转子即建立恒定磁场。 当电动机运行,则需要在定子绕组上施以交流电压,以使电机内部产生一个旋转速 度为同步转速 n1的旋转磁场,此刻在转子绕组加上直流励磁,转子将在定子旋转磁场的 带动下,拖动负载沿定子磁场的方向以相同的转速旋转,转子的速度为n=n1= 此时,同步电动机将电能转换为机械能。 1.3 同步电动机起动同步电动机起动 图 11 同步电动机起动时定子磁场对转子磁场的作用 同步电动机只有在定子旋转磁场与转子励磁磁路相对静止时,才能得到平均电磁转矩, 如给同步电动机加励磁并直接投入电网,由于转子在起动时是静止的,故转子磁场静止 p f60 3 不动,定子旋转磁场以同步转速 n1对转子
6、磁场作相对运动,则一瞬间定子旋转磁场将吸 引转子磁场向前,由于转子所具有的转动惯量,还来不及转动,另一瞬间定子磁场又推 斥转子磁场向后,转子上受到的便是一个方向在交变的电磁转矩如图 1-1 所示故同步电动 机不能自行起动,所以起动需异步驱动。 同步电动机的异步起动方法: 第一步:将同步电动机的励磁绕组通过一个电阻短接。短路电阻的大小约为励磁绕 组本身电阻的 10 倍左右。串电阻的作用主要是削弱由转子绕组产生的对起动不利的单轴 转矩,而起动时励磁绕组开路是很危险的,因为励磁绕组的匝数很多,定子旋转磁场将 在该绕组中感应很高的电压,可能击穿励磁绕组的绝缘。 第二步:将同步电动机的定子绕组接通三相交
7、流电源,这时定子旋转磁场将在阻尼 绕组中感应电动势和电流,此电流与定子旋转磁场相互作用而产生异步电磁转矩,同步 电动机便作为异步电动机而起动。 第三步:当同步电动机的转速达到同步转速的 95%左右时,将励磁绕组与直流电源 接通。则转子磁极就有了确定的极性。这时转子上增加了一个频率很低的交变转矩,转 子磁场与定子磁场之间吸引产生的整步转矩,将转子逐渐牵入同步。 如图 1-2 所示。当电机在起动或在整步暂态过程的异步驱动阶段,主电路整流桥上的 可控硅处于阻断状态,控制电路在转子感应电压的正半波起始阶段,使可控硅 KQ 及时导 通;而在负半波时,通过 ZQ;使转子感应交流电流的正、负半波都通过电阻
8、RF 流通。 且正、负半波电流对称,以保证电机具有良好的异步驱动特性。当转速达到 95%98%时, 电机开始异步起动。 图 2励磁装置主电路 转子绕组 图 1-2 励磁装置主电路 转子绕组 4 第第 2 章章 同步电动机励磁屏同步电动机励磁屏 2.1 同步电动机励磁屏同步电动机励磁屏【2】的组成的组成 图 2-1 同步电动机励磁屏的组成方框图 主电路采用无续流二极管的新型三相半控桥式整流电路及先进成熟的自冷式热管散 热技术。LZK3 型励磁调节器采用功能模块组合的设计方式,并具有充裕的功能扩展单 元,装置采用双励磁调节器通道,主设备用通道间设有自动跟踪装置可实现通道间无扰 动自动切换。励磁调节
9、器采用厂用交流 220V 电源和直流电源双回路供电并可实现自动无 扰动切换. 它主要分为误导通检测环节、投励环节、失步后再整步环节、失控检测环节、控制 信号说明环节。 2.2 技术性能的主要特点技术性能的主要特点 (1)具有独立可靠的灭磁系统,通过合理选配灭磁电阻 RF,分级整定灭磁可控硅 KQ 的开通电压,使电机在异步状态时,KQ 在较低电压下便开通。 (2)具有完善可靠的带励失步,失励失步的保护系统,保证电机在发生带励失步和 失励失步时快速动作,保护电机,使电机免受损伤。 (3)输出励磁电压和,励磁电流的调节范围为电机额定电压和额定电流的 30%130%, 电 5 在调整范围内调整励磁参数
10、,电动机不会失步,励磁装置不会失控。 (4)能与防冲击保护配合,动作于灭磁再整步或跳闸停机。 (5)采用按键设定调整磁参数,选择励磁方式,改变可原采用电位器调整励磁存在 的种种弊病。 2.3 LZK3 型同步电动机励磁屏的工作原理型同步电动机励磁屏的工作原理 通过面板上的按键及显示屏,可以设定或修改励磁装置的实时运行方式和状态(选 择恒功率因数、恒励磁电流、电压或触发角度运行方式运行,调试状态)或励磁电流、 电 压已设定上、下限,调整输出时能保证电机运行中励磁电流、电压不致过高、过低或失 控。 2.3.1 KQ 误导通检测环节的工作原理误导通检测环节的工作原理 当电机在起动及失步再整步的暂态过
11、程中,KQJ 常闭触点闭合,保证起动时可控硅 在转子感应的正半波起始阶段便导通;只有在满足投励条件时,KQJ 方动作,在投励后 的正常运行过程中,KQJ 继电器一直吸合,使 KQ 可控硅仅在过电压情况下,才能导通, 正常运行过程中,不易误导通,如图所示 图 22KQ 控制及误导通检测、励磁电压信号变换 为避免 KQ 可控硅因为电压设定值太低或开通后关不断,造成灭磁电阻 RF 长时间通 电而过热。装置内设有 KQ 误导通检测装置,若 KQ 未导通,在 KQ 与 RF 回路,直流励 磁电压全部降落在 KQ 上,在灭磁电阻 RF 二端无电压,灭磁电阻 RF 处于冷态。一旦出 现 KQ 导通后,直流电
12、压降落在灭磁电阻上,装置内继电器 RFJ 线圈得电吸合,其接点 6 信号通过变换、光耦输入电脑系统,电脑接收到 KQ 导通信号(即 RFJ 接点信号)后, 对于因过电压引起的导通,电脑系统指令其过电压消失后自动关段;对因电压设定值太 低造成的 KQ 误导通、或导通后关不断,电脑指令控制报警继电器 BXJ 闭合,通过其节 接点接通 PLC 报警回路,发出声光信号,并在控制面板液晶显示屏上留有“报警” 、 “灭 磁电路误导通”汉字指示信号。 2.3.2 投励环节投励环节 根据电机轻载或重载起动、全压或降压起动,以及能满足失步再整步的要求,投励 环节采用“准角强励整步”的原则设计。 对电机滑差大小的
13、检测,是根据转子回路内测取的转子电压波形,经采样后取得 UF,通过变换整形,变成方波,经过光耦隔离,输入电脑系统。 对于某些转速较低,凸极转矩较强的电机,空载起动时,往往在尚未投励的情况下, 自动进入同步。此时,将依靠凸极性投励回路,在电机进入同步后的 12 秒钟内自动投 励。投励时,装置先按强励设定值投励 1 秒钟,然后,自动恢复到正常励磁设定值运行。 2.3.3 失步后带载再整步失步后带载再整步 对电机的失步保护,其基本原理是利用同步电机失步时,具有会在其转子回路产生 不衰减交变电流分量的特征,用串接在转子励磁回路的分流器采样转子回路交变电流信 号,并根据采样信号波形特征通过微电脑进行计数
14、及脉宽分析,快速、准确判断电机是 否失步。 正常运行中的同步电动机,经装置检测,判断,确认已失步后,立即动作于灭磁 异步驱动带载再整步。 LZK3 型综合控制器中的灭磁环节,是采用阻容快速灭磁和断磁续流灭磁,阻容快 速灭磁是主灭磁,断磁续流灭磁作为后备灭磁,即电机失步后,控制器发一脉冲,触发 关桥可控硅,进行阻容快速灭磁,同时,控制器立即停发触发脉冲,励磁控制继电器 LCJ 吸合,断开励磁接触器控制回路及励磁主回路。待整流主桥路可控硅关段后,LCJ 释放, 电机进入异步驱动状态,进行再整步。如果再整步不成功,启动后备保护环节,动作于 跳闸, 电机一旦失步进入异步运行,必须改善电机的异步驱动特性
15、。在电机处于异步运行 状态情况下,装置自动使 KQJ 继电器处于释放状态,通过 KQJ 的常闭接点,使 KQ 可控 硅在很低电压下便开通进行灭磁,以改善电机的异步驱动特性。 由于合理选配灭磁电阻 RF,使电机异步驱动特性得到改善,电机转速将上升,待进 入临界滑差后,装置自动控制励磁系统,按准角强励对电机实施整步,使电机恢复到同 步状态。 当供电系统出现“自动重合闸” 、 “内用电源自切”或“人工切换电源”时,将出现 7 电能输送渠道的短暂中断。为防止电源恢复瞬间可能造成的“非同期冲击” ,检测到上述 状况后,给本装置输入一个节电 FCJ。电脑接收到 FCJ 接点信号后,将同样动作于灭磁 异步驱
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