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1、同步電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用,同步電機(jī)勵(lì)磁裝置,蘇州優(yōu)明科技有限公司,同步電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用,主電路的選擇,同步電機(jī)失步的危害,失步保護(hù)和有載自動(dòng)重步技術(shù),3,第一章前言,由于其一系列的優(yōu)點(diǎn),特別是速度穩(wěn)定和單機(jī)容量,大多數(shù)企業(yè)使用的電機(jī)通常是單機(jī)功率相對(duì)較小的異步電機(jī),其中大部分是380伏低壓電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中需要吸收無(wú)功功率。對(duì)于大型用電設(shè)備,電機(jī)的選擇一般遵循以下原則:大功率和低速電機(jī)一般首選同步電機(jī)(隨著碳刷耐磨性的提高,同步電機(jī)越來(lái)越多地用于許多大功率和高速電機(jī))。同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行容量一般為60%70%,而異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行容量為40%30%。通過(guò)這種方式,同步電機(jī)
2、輸出的無(wú)功功率與異步電機(jī)吸收的無(wú)功功率相平衡,并且略富。前言,同步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用:4,同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)對(duì)照表,前言,穩(wěn)定性差,轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比,穩(wěn)定性高,轉(zhuǎn)矩與端電壓成正比,穩(wěn)定性低,效率高,不可調(diào),滯后,可調(diào),能提前工作,水平勵(lì)磁,滯后,功率因數(shù),有了同步電動(dòng)機(jī)、5,同步電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)增加電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償,前言,同步電動(dòng)機(jī)的U形曲線,6,同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償意義重大,這不僅提高了同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性,而且引言。第二章勵(lì)磁主電路的合理選擇,傳統(tǒng)半控和全控橋式勵(lì)磁主電路的比較;主電路元件的選擇,主電路的選擇。8、主電路的選擇,傳統(tǒng)的全控制橋式主電路,當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí),
3、轉(zhuǎn)子線圈中的感應(yīng)電勢(shì)隨著電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)差率的降低而逐漸降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到50時(shí),勵(lì)磁回路中感應(yīng)電流的負(fù)半波路徑不平滑,將處于通斷和通斷狀態(tài),這也將形成中頻和中頻電流的不對(duì)稱(chēng)性,這也將形成脈沖轉(zhuǎn)矩,這將導(dǎo)致電機(jī)強(qiáng)烈振動(dòng)并損壞電機(jī)。因此,傳統(tǒng)的主電路逐漸被淘汰。(1)采用全控制橋式電路。在停機(jī)或失步時(shí),其勵(lì)磁控制系統(tǒng)的滅磁電路采用逆變器滅磁方式。逆變器滅磁要求電網(wǎng)電壓相對(duì)穩(wěn)定,主電路(包括六個(gè)晶閘管、快速熔化和整流變壓器等)。主橋的)和控制電路處于良好狀態(tài),并且主電路的電源不能在停機(jī)期間立即停止。只要上述某些條件不能滿足,就會(huì)導(dǎo)致逆變器失磁不成功、逆變器顛覆以及主電路元件和電機(jī)損壞。通常情況下
4、,正常運(yùn)行的勵(lì)磁裝置在停機(jī)后不能再次平穩(wěn)啟動(dòng),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主電路元件或控制電路損壞。(2)采用全控橋式電路,由于勵(lì)磁繞組是感性負(fù)載,當(dāng)晶閘管導(dǎo)通角小的電壓波形出現(xiàn)過(guò)零時(shí),會(huì)有來(lái)自射頻和KZ電路的電流續(xù)流,這也是采用全控橋式電路時(shí)退磁電阻經(jīng)常發(fā)熱的原因之一。(3)全控橋電路作為勵(lì)磁裝置的主電路,在不停機(jī)的情況下不能完全替代控制插件。為了實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)的情況下更換插件的功能,控制系統(tǒng)只能分為兩個(gè)系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng),兩個(gè)系統(tǒng)互為熱備用,即一套操作和一套熱備用。當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),它會(huì)自動(dòng)切換到另一個(gè)備用系統(tǒng)。然而,采用多CPU備份沒(méi)有實(shí)際意義,復(fù)雜的備份邏輯會(huì)降低系統(tǒng)的平均無(wú)故障工作時(shí)間,影響可靠性。
5、主電路的選擇。10、切斷勵(lì)磁跟隨電流退磁或阻容退磁,高可靠性系統(tǒng)可以利用半控橋主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單可靠的勵(lì)磁控制插件電路的更換而不停機(jī),主電路的選擇,改進(jìn)的半控橋勵(lì)磁裝置的主電路特性。11、(1)當(dāng)電機(jī)失步或停機(jī)時(shí),主電路采用半控橋式電路,根據(jù)工況可選擇阻容退磁或斷開(kāi)。A:滅磁跟隨電流滅磁方式是當(dāng)電機(jī)失步或停機(jī)時(shí),勵(lì)磁控制系統(tǒng)立即停止觸發(fā)脈沖的觸發(fā),并通過(guò)控制電路斷開(kāi)主勵(lì)磁電路的接觸器。依靠半控橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行續(xù)流退磁。這種退磁方法獨(dú)立可靠。B:阻容退磁法退磁速度更快。一、改進(jìn)的半控橋主電路的優(yōu)點(diǎn),主電路的選擇,12、勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主電路的優(yōu)點(diǎn),(2)退磁電阻狀態(tài);對(duì)于半控橋式電
6、路,沒(méi)有電流從射頻和KZ電路流出,而是流過(guò)晶閘管和最后一個(gè)導(dǎo)通二極管,因此半控橋式電路的退磁電阻在工作期間處于冷態(tài);主電路的選擇。13、熔斷器在主電路中的位置選擇,有些主電路采用6個(gè)快速熔斷器,分別對(duì)應(yīng)于每個(gè)晶閘管和二極管,但最好根據(jù)上述位置安裝快速熔斷器。第三章勵(lì)磁控制系統(tǒng)的勵(lì)磁方式,滑差勵(lì)磁1。傳統(tǒng)勵(lì)磁采用正向極性勵(lì)磁2。LZK微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是根據(jù)“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)”原理設(shè)計(jì)的。定時(shí)勵(lì)磁,勵(lì)磁控制系統(tǒng)勵(lì)磁方式,15、傳統(tǒng)勵(lì)磁方式,傳統(tǒng)勵(lì)磁方式,由于勵(lì)磁時(shí)間選擇不當(dāng),勵(lì)磁瞬間發(fā)生,電機(jī)振蕩,現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常能聽(tīng)到撞擊聲。(如右圖所示)傳統(tǒng)上采用勵(lì)磁插件分立元件結(jié)構(gòu),勵(lì)磁環(huán)節(jié)精度不高,容易出現(xiàn)故障。勵(lì)磁控制系統(tǒng)
7、的勵(lì)磁方式。16、LZK微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁方式,采用滑差勵(lì)磁-準(zhǔn)角度勵(lì)磁。就物理概念而言,它意味著電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)入臨界轉(zhuǎn)差率5%(所謂的“次同步”,速度是額定速度的95%),并且在電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁的時(shí)刻,轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)和定子繞組中產(chǎn)生的磁場(chǎng)彼此最有吸引力()當(dāng)角度準(zhǔn)確時(shí),使用強(qiáng)勵(lì)磁來(lái)增加吸力,使得電動(dòng)機(jī)可以容易、快速、平穩(wěn)且無(wú)沖擊地進(jìn)入同步。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的勵(lì)磁方式。17歲。LZK勵(lì)磁控制系統(tǒng)的定時(shí)勵(lì)磁如下:同步電動(dòng)機(jī)可以采用全電壓異步起動(dòng),定時(shí)勵(lì)磁的原理是計(jì)算電動(dòng)機(jī)隨時(shí)間起動(dòng)的加速過(guò)程。然而,對(duì)于通用電機(jī)來(lái)說(shuō),滑差勵(lì)磁是優(yōu)選的,僅當(dāng)工作條件中存在復(fù)雜的干擾時(shí),并且干擾控制器不能將其濾除,這使得很
8、難對(duì)滑差勵(lì)磁的頻率進(jìn)行采樣,因此采用了時(shí)間保持勵(lì)磁。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的勵(lì)磁方式。18、空載啟動(dòng)的勵(lì)磁條件:空載條件下電機(jī)可以快速進(jìn)入次同步。當(dāng)控制器在一定時(shí)間內(nèi)不能檢測(cè)到Uf頻率時(shí),控制器自動(dòng)認(rèn)為電機(jī)已經(jīng)進(jìn)入同步。如下圖所示,當(dāng)一些轉(zhuǎn)速低、凸極轉(zhuǎn)矩大的電機(jī)在空載或超輕負(fù)載下啟動(dòng)時(shí),它們會(huì)自動(dòng)進(jìn)入無(wú)勵(lì)磁同步。該系統(tǒng)有一個(gè)凸極勵(lì)磁控制環(huán)節(jié),它將在電機(jī)進(jìn)入同步后1-2秒內(nèi)自動(dòng)通電。電機(jī)進(jìn)入同步后,控制系統(tǒng)自動(dòng)控制勵(lì)磁電壓,使其從強(qiáng)勵(lì)磁恢復(fù)到正常勵(lì)磁。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的勵(lì)磁方式。19、強(qiáng)勵(lì)、強(qiáng)勵(lì)模式:可任意選擇三種模式:“角度強(qiáng)勵(lì)”、“電流強(qiáng)勵(lì)”和“電壓強(qiáng)勵(lì)”。一般來(lái)說(shuō),“角度通常,他們以“恒定角度”模式離開(kāi)
9、工廠。由于操作模式是開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié),因此“恒定角度”模式在現(xiàn)場(chǎng)通常不被采用。勵(lì)磁電壓:根據(jù)電機(jī)負(fù)載類(lèi)型設(shè)定,一般為電機(jī)額定勵(lì)磁電壓的80% 95%。勵(lì)磁電流:根據(jù)電機(jī)負(fù)載類(lèi)型設(shè)定,一般為電機(jī)額定勵(lì)磁電流的80% 95%。觸發(fā)角:電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流的角度。功率因數(shù):設(shè)定值提前0.900 1。第四章同步電動(dòng)機(jī)失步危險(xiǎn)、失步保護(hù)和有載自動(dòng)再同步技術(shù),同步電動(dòng)機(jī)失步事故可分為三類(lèi):失步勵(lì)磁、失步供電和失步。22、4.1.1失步勵(lì)磁、失步勵(lì)磁和失步現(xiàn)象:(1)電機(jī)無(wú)明顯損耗,無(wú)異常聲音;(2):小定子過(guò)電流;(3):儀表顯示大電流值;(4):退磁電阻會(huì)燒紅;(5):產(chǎn)生高電壓,導(dǎo)致勵(lì)磁裝置主電路元件損
10、壞;勵(lì)磁失步的原因是:(1)相鄰母線短路,導(dǎo)致母線電壓大幅下降;附近大型機(jī)組或機(jī)組組的瞬時(shí)啟動(dòng)導(dǎo)致母線電壓長(zhǎng)期大幅下降,見(jiàn)功角特性圖;(2)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)的早期勵(lì)磁是指電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中滑差未進(jìn)入臨界值時(shí)被勵(lì)磁。這時(shí),定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)不足以拉動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極,但會(huì)產(chǎn)生失步。(3)運(yùn)行中,電機(jī)短時(shí)欠勵(lì)磁或失磁(如連接器接觸不良)導(dǎo)致失步勵(lì)磁,失步勵(lì)磁過(guò)渡到失步勵(lì)磁;(4)避雷器因雷擊供電線路而動(dòng)作;負(fù)荷突然增加(如壓縮機(jī)失壓、軋機(jī)咬冷鋼)等原因。電動(dòng)機(jī)以正?;蚪咏5腄C勵(lì)磁,且轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)處于異步運(yùn)行狀態(tài),稱(chēng)為勵(lì)磁失步。圖4-5 BZT電路,4.1.3當(dāng)供電系統(tǒng)故障時(shí),供電線路的ZCH裝置自動(dòng)重合
11、閘或備用電源投入BZT裝置動(dòng)作,手動(dòng)切換電源,使同步電機(jī)電源暫時(shí)中斷,失步稱(chēng)為失步斷電。嘿。25,圖4-6電源失步時(shí)電網(wǎng)電壓曲線,0,電源失步時(shí)定子波形的變化特征,所謂“電源故障”實(shí)際上是一個(gè)無(wú)電壓損失的過(guò)程。電網(wǎng)斷電后,電壓不會(huì)立即消失,而是有一個(gè)非線性變化過(guò)程。顯然,在只有同步電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)中,與只有異步電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)相比,在停電和失步后,電壓衰減有一個(gè)上升區(qū)域。西門(mén)子采用在轉(zhuǎn)子電路中增加變壓器的方式,強(qiáng)調(diào)當(dāng)轉(zhuǎn)差率超過(guò)3%時(shí)運(yùn)行可靠。然而,在野外條件下,滑動(dòng)通常小于3%;當(dāng)電機(jī)因轉(zhuǎn)子電路開(kāi)路而失步時(shí),電流信號(hào)無(wú)法檢測(cè),也不能起到失步保護(hù)的作用。很明顯,這里有一個(gè)保護(hù)盲區(qū)。圖4-10西門(mén)子公司轉(zhuǎn)
12、子取樣圖,圖4-11西門(mén)子公司轉(zhuǎn)子取樣圖。分流計(jì)或霍爾傳感器串聯(lián)在轉(zhuǎn)子電路上,以檢測(cè)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的無(wú)阻尼交流波形信號(hào),并根據(jù)波形特征判斷是否失步。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)有載重同步,必須滿足以下幾點(diǎn):1 .改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性;2.異步驅(qū)動(dòng)特性曲線示意圖。一般來(lái)說(shuō),電機(jī)容量越大,額定速度越慢,從電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性圖可以看出,壓下越深,合理選擇與電機(jī)相連的退磁電阻的電阻值可以改善電機(jī)的異步性。減小甚至消除電動(dòng)機(jī)的異步制動(dòng)力矩異步制動(dòng)力矩的公式是:異步制動(dòng)力矩與勵(lì)磁電勢(shì)的平方成正比,即與轉(zhuǎn)子DC的平方成正比。消除異步b它會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng),增加機(jī)組的機(jī)械和電磁損失,增加制動(dòng)力矩等有害影響,但它在電機(jī)瞬態(tài)過(guò)程的全過(guò)程中也起著重要的積極作用。電機(jī)將依靠這一整步轉(zhuǎn)矩,在準(zhǔn)角度和強(qiáng)勵(lì)磁的作用下,將電機(jī)的轉(zhuǎn)子拉至同步。30,整個(gè)過(guò)程是:官橋滅磁改善了異步驅(qū)動(dòng)特性,進(jìn)入臨界滑動(dòng)負(fù)載,并在整個(gè)步驟中達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài)。31。結(jié)論:同步電機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、水利、石化、建材、礦山、電力等工業(yè)領(lǐng)域,完善的勵(lì)磁控制
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