BL20系列励磁柜使用说明书

同步电动机可控硅励磁设备BL20系列概述1、用途本系列装置分二种类型，BL21*＊＊/＊*＊型可作为拖动重载或轻载起动的同步电动机的直流励磁电源，与同步电动机单机配套。适用于各种气体压缩机、风机、球磨机等。BL22*＊＊/＊**型适用于拖动冲击负荷的同步电动机励磁用(如轧钢负荷)。此类型励磁装置可依据电动机负荷以及功率因素自动调节励磁。2、型号及意义如图1所示：BL2＊/-I-一般型同步电动机II-带失步保护Y-一体化励磁F—分体式改进型额定电压值系统特征代号1/2额定电流值图1中的确良系统特征代号规定如下:全压或降压起动，恒定励磁。全压或降压起动，按负荷调节励磁，可动力制动.3、使用条件：⑴海拔高度1000米;⑵周围空气介质温度—10℃-+40℃；⑶周围空气相对湿度不大于85％（20℃—±5℃）；⑷无腐蚀性气体，导电尘埃及易爆场所；⑸无冲击,倾斜度不超过5°⑹户内安装。4、本装置不包括以下设备：⑴同步电动机定子回路高，低压开关及其分、合闸设备。⑵同步电动机定子回路继电保护盘。⑶帮助机组（油泵、风机等）掌握设备。5、主要特征：本系列化产品为KGLF系列的更新换代产品,主回路采纳晶闸管模块，掌握部分采纳全数字式集中掌握方式，提高了产品的自动调节性能及稳定性和牢靠性，也更便于维护及维修。BL21具有以下特点：⑴同步电动机转子励磁采纳三相全控整流桥固接励磁线路，保持了同步电动机的固有起动特性.⑵与同步电动机定子回路没有直接的电气联系，因此,同步电动机可依据电网情况设计为高压3-6—10KV或380V，全压起动或降压起动不受限制。⑶实现了按同步电动机转子滑差，顺极性自动投励,同步机起动后转速到达亚同步速时,按转差为5％—4％时投入励磁，使同步机拖入同步运行。⑷降压起动的同步电动机转速到达同步速的90％左右时,自动切除降压起动电抗器或电阻,投入全压，使同步机加速起动。然后投入励磁。⑸当电网电压波动时（即高压3—6-10KV或低压380V）.具有电流负反馈自动保持恒定励磁,强励功能由用户选用，当电网电压下降至某一百分比(如80%）时，进行突加强励,强励电流为额定值的1。4倍左右。强励时间一般不超过60秒钟.⑹同步电动机起动与停车时自动灭磁，并在同步电动机异步运行时（起动或失步过程)具有灭磁保护。⑺可以手动调节励磁电流、电压可从零至110%连续平滑可调.⑻本设备沟通输入电源须与同步电动机定子回路来自同一段母线。⑼同步电动机正常停车后3—5秒钟之内，本设备全控桥沟通电源及触发电路同步电源不允许断电,仍保持工作状态。⑽本设备所带的放电电阻RFD1和RFD2用户需依据电机厂规定自行将电阻接成串联或并联，使RFD1、RFD2的阻值分别为所配用的同步电动机转子励磁绕组直流电阻的3—5倍,其长期允许电流为同步电动机额定励磁电流的15%，如出厂附装电阻不满意以上要求，用户要自行解决。⑾本设备可以很容易地与计算机接口,实现监视、监控等功能，且具有完善的保护功能（见KCL1132/1-IIIA型数控单元说明书）.BL22另具特征：按负荷及功率因素自动调整励磁，基本保持同步电动机无功电流恒定。也可以作动力制动用。6、本设备以下环节需在现场试车时复测或重新整定:⑴灭磁环节可控硅导通开放电压的整定值。⑵励磁电流负反馈自动调节，基本维持恒定励磁特性。⑶电网电压下降至整定值时突加励磁的整定值。⑷同步电动机“停车逆变”状态下，掌握角的整定。⑸投励环节后备投励时间。⑹整定动力制动时的励磁电流值。二、外形尺寸BL21/2系列设备的规格的外形尺寸见下表一。型号规格输入沟通电压输入电流外形尺寸整流变压器备注BL21—200/503N380V32A柜1.3柜内安装BL21-200/753N380V50A柜1.3柜内安装BL21—200/1103N380V71A柜1.3柜内安装BL21-200/1403N380V94A柜1。3柜内安装BL21—200/1703N380V101A柜1。3柜内安装BL21-300/503N380V49A柜1。3柜内安装BL21—300/753N380V75A柜1。3柜内安装BL21—300/1103N380V105A柜1.3柜内安装BL21—300/1403N380V126A柜1.3柜外附装2柜内BL21—300/1703N380V152A柜1。3柜外附装2柜内BL21-450/503N380V71A柜2柜外附装柜内BL21—450/753N380V115A柜2柜外附装或柜内BL21—450/1103N380V160A柜2柜外附装或柜内BL21-450/1403N380V184A柜2柜外附装BL21—450/1703N380V226A柜2柜外附装BL21—600/503N380V97A柜2柜外附装或柜内BL21—600/753N380V150A柜2柜外附装或柜内BL21-600/1103N380V213A柜2柜外附装BL21-600/1403N380V260A柜2柜外附装BL21-600/1703N380V302A柜2柜外附装BL22—450/503N380V71A柜2柜外附装柜内BL22—450/753N380V115A柜2柜外附装或柜内BL22-450/1103N380V160A柜2柜外附装或柜内BL22-450/1403N380V184A柜2柜外附装BL22—450/1703N380V226A柜2柜外附装或柜内BL22—600/503N380V97A柜2柜外附装或柜内BL22-600/753N380V150A柜2柜外附装BL22—600/1103N380V213A柜2柜外附装BL22—600/1403N380V260A柜2柜外附装BL22—600/1703N380V226A柜2柜外附装BL22-450/2503N380V335A柜2柜外附装表2BL21/2系列设备的规格的外型尺寸见下图2。AABBCC柜1:A=2200MMB=800MMC=600MM柜2：A=2200MMB=1000MMC=600MM柜3:A=2000MMB=900MMC=600MM特殊柜：A=2200MMB=1200MMC=600MM图2作原理系统工作原理框图如下图3:波动恒定负载BL21型冲击负载BL22型380V灭磁电路定子电源整流变压器晶闸管整流电源同步变压器触发电路投励投全压电压负反馈给定移向停机逆变电流负反馈失步保护无功补偿图—-3同步电动机起动过程中,灭磁环节工作，使转子感应交变电流两半波都通过放电电阻，保证电机的正常起动。起动过程中，整流电路晶闸管处于阻碍断状态，当电机起动到亚步速时（转差5％)投励环节自动发出投励脉冲，使触发环节发出脉冲到主电路晶闸管上，于是投入励磁，同步电动机进入同步运行。电压负反馈环节将设备直流侧引入的电流信号反极性与给定信号综合，保证电网电压波动时，整流输出励磁电流保持不变，以实现对电机的恒定励磁(或采纳电流负反馈）。逆变环节的作用是当电机正常停车时,向触发环节加入一掌握信号，使主电路晶闸管从整流状态立即转入逆变状态，以保证电机转子的顺利灭磁。投全压环节是为电机降压起动设置的，此环节组成与投励环节相同，并取自同一的转子电压信号。该环节发出的脉冲通过微机处理器掌握电机定子侧的全压开关,使其按设定的转子滑差值精准动作。BL22型设备除了具备以上特征以外,无功补偿环节检测同步电动机有功电流信号，用在负载增加时实现自动增磁,使冲击负荷的同步电动机以输出较稳定的无功电流运行。1、主电路简介⑴主电路采纳三相全控桥式整流线路，转变全控桥上晶闸管元件的掌握角,就可得到不同值的直流输出电压。当同步电动机正常停车或故障停机时，由逆变环节供应的掌握信号使全控桥工作在“逆变”状态，这样可避开电机停车由于转子电感放电所造成的“续流”或“颠覆”状态。三相全控桥由“整流”状态停车后变为“逆变”状态的波形变化过程如下图4：转子电感经三相全控完全经放电电励磁电流正常励磁桥及放电阻RFD1—2阻RFD1-2放电波形回路放电经放电电阻励磁电压RFD1-2放电波形停车三相全控桥“逆变”三相全控桥“逆变”结果图-—4⑵直流电压表V与放电电阻RFD1、RFD2串联接于整流桥的输出端作为整流电压的测量。电压表V同时跨接于灭磁晶闸管VT4—1/VT4—2与硅整流元件VD1两端对它们起监视作用。⑶直流电流表A串接于励磁回路内，投入励磁后指示出励磁电流值。2、保护电路⑴过电压保护实行以下措施:同步电动机异步运行时，转子感应过电压由灭磁环节将放电电阻RFd1-2接入，消除开路过电压。由R1、R2、R3、和C1、C2、C3组成的阻容汲取装置及压敏电阻RU1、RU2、RU3抑制整流变压器ZB一次侧分、合闸引起的操作过电压。主电路晶闸管元件的换向过电压由并接于元件两端的阻容电路R11、R21、R31、R41、R51、R61和C11、C21、C31、C41、C51、C61。⑵过电流保护实行以下措施：与晶闸管元件串联的快速熔断器FU1、FU2、FU3是作为直流侧短路时元件本身短路保护用快熔熔断器时，“保护”环节动作,发出声、光报警信号，送出接点可跳开同步电动机定子侧电源开关，切断励磁。短路电流发生在ZB二次侧时,其一次侧空气断路器脱扣器瞬动，切断电源.直流侧过负荷时，空气断路器脱扣器动作，但整定值应保证强励磁30秒内不动作。3、集成化掌握单元电路简介⑴灭磁环节：同步电动机起动过程中，转子励磁绕组的感应交变电压在一个周期的波形变化如下图5所示：转子开路感应放压峰值转子开路时的转子接入放电灭磁可控硅道感应电压波形电阻RFD1—2通开放电压感应电压波形经RFD1-2经RFD1—2灭磁可控硅转子接入放电电阻RFD1—2感应电压峰值GZ起动半波起动半波图——5同步电动机起动后至投入励磁前的这一段时间内,全控桥上晶闸管处于阻断状态.在起动过程中，转子励磁绕组所感应出的交变电压，开头此电压未达到灭磁晶闸管的整定导通电压，相当于励磁绕组开路起动,感应电压急剧上升，当感应电压瞬间值上升至灭磁晶闸管贩导通电压时,VT4—1、VT4—2导通工作，接入放电电阻，直至此半波结束，灭磁晶闸管阳极电压过零而自行关断。调节电位器即可转变VT4-1的导通电压值。灭磁检测接点闭合时，在较低的直流输出电压下，灭磁晶闸管即可导通，可以检测灭磁环节正常与否。必须注意在较低的直流输出电压下（小于100V）检测（且时间不宜过长）。灭磁晶闸管导通电压，亦可采纳分段式掌握。在启动时由继电器接点短接，使用较低导通电压。同步速运行时，接点断开，实现较高导通电压。⑵触发环节:采纳高集成度专用芯片构成三相全控桥触发电路并通过功率放大，可以牢靠触发1000A以内的晶闸管。⑶移相环节：采纳集成运算放大器构成移相电路，给定信号，反馈信号经运算放大综合放大后,以掌握集成触发电路输出脉冲的移相角。⑷投励环节：同步电动机在整个过程中，其转子感应交变电压的频率是随着转子的加速而变化的。转速越高,感应交变电压的频率越低，电机刚起动瞬间转子感应电压频率与定子回路电网频率（F1）相同为50周，而到达任一转差(S）时的转子感应电压频率(F）为：F=F1＊S=50*S当同步电动机加速至亚同步速时，转差S=0。05，此时转子感应电压频率为：F=50*0.05=2。5（周）一个周期为：T=1/F=1/2.5=0。4（秒）电机进入亚同步转速时，微处理器接受到电压频率为2.5周的转子感应电压顺极性(感应电流方向与励磁电流方向相同)信号时，掌握发出触发脉冲，经厚膜后送主电路晶闸管，从而投入励磁。将同步电动机拖入同步运行。按转子滑差顺极无接点投励环节有关电器元件在同步电动机起动过程中的波形见如图6所示:同步电动机感应交变电压波形起动过程转子电压波形t投励光耦输出波形t滑差检测输入波形t投励掌握波形t图——6⑸自动投入全压环节其掌握原理与投励环节相同.同步电动机降压起动至同步转速的90%左右时，微处理器输出高电平接通继电器。从而掌握同步电动机定子回路的全压开关合闸,电机加速起动,进入亚同步速时，投励环节动作，投入励磁.同步电动机采纳降压起动方案时，需注意以下问题:电机拖重负荷起动时，应先给全压后投入励磁.电机拖轻负荷起动时,如电机在降压起动过程中有足够起动转矩拖至亚同步转速，先给全压后投励或先投励后给全压都拖入同步运行。如在降压起动过程中起动转矩不足,不能加速至亚同步速,则需地电机起动至力所能及的转速下给全压，电机加速起动至亚同步速成时投入励磁，拖入同步。降压起动至全压使电机加速起动称为“二次起动”，二次起动应在电机降压起动至较高转速下进行，否则将引起电网的过大冲击,转子感应交变电压增高，并引起二次起动电流过大,过流跳闸，造成电机起动失败。⑹停车逆变环节同步电动机定子回路断电正常停车或事故停车，三相全控桥沟通电源不得断电，主电路晶闸管掌握角从原来的小于120°，突变为大于120°,小于180°，三相全控桥即由“整流状”变为“逆变"状态。工作原理是：当执行程序检测到油开关分闸信号时，自动将移相脉冲推至逆变区.⑺无功补偿环节拖动冲击负载的同步电动机当负载增加仍为恒定励磁时，其输出无功电流削减，超过额定负载时削减的更为严重，甚至变为从电网汲取感应无功电流，这不利于电机运行和电网电压的稳定，冲击负载的大型同步电动机对电网影响大,需要依据电机负载的大小，自动调节励磁。BL22设备用无功补偿电路检测同步电动机定子回路有功电流信号，用来在负载增加时实现自动增磁。使冲击负载的同步电动机以输出稳定的无功电流运行。无功补偿电路输出电压平均值与同步电动机定子有功电流成比例，经双T桥滤波取得此环节输出电压，与移相给定综合掌握触发环节进行励磁自动调节。⑻快熔熔断保护环节主电路快速熔器熔断时,FA输入保护电路，使故障继电器KM2吸合,发出声、光报警信号，还可以依据需要切断同步电动机定子电源。四、整定调试方法1、灭磁环节⑴灭磁晶闸管导通电压值的整定： 灭磁可控VT4—1、VT4-2导通电压的有效值分别大于整流变压器ZB二次侧线电压的有效值，即：0.5UT≥UK≥K10*K11*Uem〉=K10*K11＊Ue〉1。1*1.35＊2Ue>≥1。1*1。35＊2´′²Ue式中：UT:可控硅耐压值；Uk:可控硅VT4-1或VT4—2分别整定的导通电压有效值；Uem：整流变压器ZB二次侧线电压峰值；Ue:整流变压器ZB二次侧线电压有效值；K10：电网电压上升系数取1。1;K11：牢靠系数取1。35。设备额定整流电压值为250V的产品，VT4—1、VT4—2导通电压的有效值应为：UK=1.6Ue*2/2（这一电压等级的设备去掉了熄灭线，所以其整定值的选取与其它不一样）。其它电压等级如下表二（参考值勤）：整流变压器二次线电压有效值VT4—1、VT4—2分别整定的导通电压工频有效值（V）峰值(V）50V10615075V160225110V233330140V297420170V360510250V280396表二⑵接线与调试设备如下图7所示：⑶调试方法照上图7接线,切除励磁柜沟通电源，用不小于2。5m²的导线将一支灭磁晶闸管短接。示波器接至灭磁电路对应端（示波器外壳接地线必须解除）。合刀开关K，调节TB二交侧电压至1V,示波器消灭图8(A）波形即正常.后缓慢上升TB，输出电压至灭磁晶闸管的整定导通电压，调节电位器,使示波器消灭图8（B）波形，即表示灭磁晶闸管已导通（此种状态不行持续过长)，然后微降TB输出电压,又消灭图8（A）波形，表示晶闸管已关断。将TB输出电压降至60V左右再检测灭磁，示波器波形又消灭图8（b）波形（时间不要过长)。将开关切断,将短接线改接另一支灭磁晶闸管元件，按上述方法调定后锁紧电位器。2、三相厚膜POWERSEM及逆变调整。灭磁可控硅导通时灭磁可控硅管压降GZ管压降的峰值90°90°180°灭磁可GZ阳极控硅极正半波灭磁可控硅没导通为正半灭磁可控硅导通波图—-8A图——8B按下图9接入放电电阻，假负载电阻—+RFDRFDRFD2RFD1假负载电阻图-—9将面板上转换开关打开到“调定”位置，合闸后装置应无输出电压。此时观查触发电路的同步电压梯形波及锯齿波,锯齿波切顶位置应在停车“逆变”状态下,等于145度左右，调节“电压调节”电位器PW，电压V、电流A应均匀上升，用示波器观察直流输出电压波形是否对称。如设备送电后，PW在起始位置即有输出电压，或调节PW时，电压表跳动上升并有时跌落，即为三相电源相序与设备内部不同引起，应切断电源，将三相电源相序校好。3、电压负反馈自动保证恒定励磁调整（出厂调试)。按图接入沟通电源，放电电阻及假负载电阻同上。⑴断开空气开关，用TB三相调压变压器接入三相沟通电源、电压调至380V。⑵调节设备输出电压至额定值的100%（出厂调试）或同步电动机运行励磁电压值(现场调试）.⑶转变TB输出电压为380V的80-105％，直流电流表A读数波动不应大于原先调定值的10%。⑷如达不到以上要求,可调节电压反馈上电位器，重复上述调试过程,直至满意为止。4、最大整流电压值调整：接线图同上，按下步骤调整:⑴将比例电位器调至阴值适中位置.⑵调节面板电位器W至最大值，