晶闸管变流器及直流电动机调速

第乙Q草晶闸管变流器及直流电动机调速26.1普通整流管及晶闸管的应用数据26.1.1整流管及晶闸管额定值和特性整流管额定值和特性参数的定义见表26-1。晶闸管额定值和特性参数的定义见表26-2及表表26-1整流管额定值和特性参数的定义名称符号额定值正向平均电流正向均方根电流正向浪涌电流反向重复峰值电压反向不重复峰值电压正向电流在一个周期内的平均值正向电流在一个周期内的均方根值由于电路异常情况(如故障)引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流不包括所有的不重复瞬态电压整流管两端出现的任何不重复最大瞬时值的瞬态反向电压正向(峰值)电压反向重复峰值电流恢复电荷反向恢复电流整流管通以x倍或规定倍数额定正向平均电流值时的瞬态峰值电压整流管加上反向重复峰值电压时的峰值电流整流管从规定的正向电流条件向规定的反向条件转换期间所存在的全部恢复电荷在反向恢复期间产生的反向电流部分366晶闸管变流器及直流电动机调速名称符号通态平均电流通态电流在一个整周期内的平均值通态均方根电流通态电流在一个整周期内的均方根值通态浪涌电流由于电路异常情况(如故障)引起的，并使结温超过额定结温的不重复性最大通态过载电流断态重复峰值电压反向重复峰值电压断态不重复峰值电压晶闸管两端出现的任何不重复最大瞬时值的瞬态断态电压反向不重复峰值电压晶间管两端出现的任何不重复最大瞬时值的瞬态反向电压通态电流临界上升率在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升事门极反向峰值电压门极反向电压的最大瞬时值，包括所有的门极反向膦态电压门极正向峰值电压门极正向电玉的最大瞬时值，包括所有的门极正向瞬态电压门极正向峰值电流包括所有门极正向膦态电流的最大瞬时值门极正向电流.门极蜂值功率门极平均功率在规定条件下，门极正向所允许的最大平均功率名称符号通态(蜂值)电压断态重复峰值电流反向重复峰值电流维持电流紫住电流门极触发电流门极不触发电流门极触发电压门极不触发电压断态电压临界上尹率(电路换向)关断时间q晶闸管通以π倍或规定倍数额定通态平均电流值时的聘态峰值电压晶闸管加上断态重复峰值电压时的峰值电流晶闸管加上反向复复峰值电压时的峰值电流使晶闸管维持通态所必需的最小主电流主电流使晶闸管由断态转入最态所必需的最小门极电流不致使晶闸管从断态转入通态的最大门极电流产生门极触发电流所必需的最小门极电压不致使晶闸管从断态转入通态的最大门极电压在规定条件下，不导致从断态到通态转换的最大主电压上升事规定的断态电压而不致过等开通为止的时间间隔小普通整流管及晶闸管的应用数据36726.1.2普通整流管的应用数据普通整流管的额定值和特性参数见表26-4;推荐表26-4普通整流管的额定值和特性参数正向均方根电流正向平均电流正向均方根电流正向平均电流正向峰值电压反向重复峰值电压结亮热阻正向浪涌电流峰值电流RRLLHL8’1355注：1.额定值中，Igav,对应的壳温T.、紧固力矩F-L和紧固压力F和重量W由制造厂给出368晶闸管变流器及直流电动机调速螺栓形西台平板形凹台平板形外形代号外形代号外形代号ad我dadad注，表中a、c、d是凸台平板形三个不同平板厚度的代号26.1.3晶闸管的应用数据26.1.3.1普通晶闸管9普通整流管及晶闸管的应用数据3699普通整流管及晶闸管的应用数据3690通态平均电流通态均方极电流浪涌电流断态重复峰值电压反向重复峰值电压工作温度贮存温度临界子升率门极反向峰值电压门极正向峰值电压门极正向峰值电流门极峰值功率门极TLHLH155555556351410×1031.3×1052.1×1052.9×1055.0×10572×10311×105hoo~30001oo~3000hoo~300052825533533F555344344554444370晶闸管变流器及直流电动机调速通态平均电流通态峰值电压断态重复峰值电流反向重复峰值电流维持电流门极触发电流门极触发电压门极不触发电压断态电压临界上升率结亮温度R13538334G注：1.掌住电流L、接触热阻R由制造广给出上限值，电路换向关断时间么由制造广给出典型值凸台平极形凹台平极形外形代号推荐的Ir(av外形代号推荐的Ir(AV;外形代号推荐的Ir(Av1&普通整流管及晶闸管的应用数据371续表26-8凸台平板形凹台平板形外形代号推荐的IT(AV)外形代号椎荐的IT(AV)外形代号推荐的/T(Av)Cadadadad注：表中a、c、d是凸台平板形三个不同平板厚度代号26.1.3.2善通大功率晶闸管26-9及表26-10。普通大功率晶闸管最大额定值和特性参数见表断态和反向重复峰值电压通态峰值压降浪涌电流平均电流372晶闸管变流器及直流电动机调速续表26-9断态和反向重复峰值电压通态峰值压降浪涌电流平均电流型号断态重复峰值电流反向重复峰值电流断态电压临界上升率门极触发电流门极触发电压Ucr(V)门极不触发电流门极不触发电压门极电流/电压电路换向关断时间T莘住电流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快速晶间管的应用数据快速晶闸普的额定值和特性参数见表26-11及表普通整流管及晶闸管的应用数据373普通整流管及晶闸管的应用数据373通态平均电流浪涌电流断态重复反向重复峰值电压临界上升率门极反向峰值电压门极正向峰值电压门极正向峰值电流门极峰值功率门极平均功率LHLH156355555A55551234823533533544544544544注：1.Ircav,对应的壳温Te、中频电流(I/mM)、紧固力矩F-1.和紧固压力F、重量W由制造厂给出，2.It为Irsm正弦波底宽10ms的积分值。7.工作结温T,为一40～+100℃或-40~+115℃,贮存温度Tv₄为-40～+115C或-40~+130C。374晶阐管变流器及直流电动机调速表26-12快速晶闸管的特性参数通态平均电流通态峰值电压维持电流门极触发电流门极触发电压断态电压临界上升率电路换向关断时间门极差制开通时间结壳热阻码t135833G注，1.攀住电流n、接数热阻R由制造厂给出上限值，恢复电荷Q.需要时由制造厂给出，表26-14。双向晶闸管的额定值和特性参数见表26-13及通态均方根电流浪濡电流I新态重复峰值电压工作温度通态电流临界上升率门极峰值电压门根峰值电流门极峰值功率门极平均功率T7635482333344注；1.Iraxs,对应的亮温T.、紧固力矩F-L和紧固压力F(允差为士10%)、重量W由制造厂给6.贮存温度T为-40～+140℃。表26-14双向晶间管的特性参数通态通态峰值电压断态重复峰值电流维持电流门极触发电流门极触发电压门极不触发电压换向电压临界上升率断态电压临界上升率结壳热阻13523注：1.Iur、Ucr的上限值应满足I+、I-、Ⅱ-三种触发方式。26.2变流电路的电量关系26.2.1假定条件本节计算公式基于以下假定条件：(!)直流电流无脉动；(2)忽略变压器励磁电流和所有损耗；(3)忽略整流元件导通时的正向电压降和关断时的反向漏电流。先按所有整流元件都是可控的分析，最后分析半控桥式电路。在电气传动系统中，变流器的负载大都是电机磁场或带有平波电抗器的直流电动机电枢，因此与第一条的假定相接近。电阻负载不在本节论述。26.2.2符号及含义U,——交流相电压均方根值，假定变压器的变压比为1:1,对于三角形接线，U,应换算成星形接线时的相电压均方根值；U…—交流相电压峰值，对于三角形接线，Um应为换算成星形接线时的相电压峰值；Uam—全导通时的理想直流空载电压峰值；Uaa—全导通时的理想直流空载电压平均值；U—整流角为a时的理想直流空载电压平均Ua—逆变角为β时的理想直流空载电压平均U₀——由于相位控制，直流电压下降平均值；Ux--由于换相影响，直流电压下降平均值；U₄—直流输出电压平均值：I₄——交流线电流均方根值；I₁—l.中基波分量均方根值；I₄—直流输出电流；Ia₀---额定直流输出电流；Iu—额定交流电流均方根值，此时Ia=aiPa——理想直流功率，Pao=Umla;Pa——输出直流功率，Pa=U₄I₃;Si₈—基波视在功率，Sig=3UJl;P;Q—S₄中的无功分量；S₁——换相角为零时的整流变压器初级视在功Sr₂——换相角为零时的整流变压器次级视在功S₀-—换相角为零时的整流变压器整体视在功X.e——每相换相电抗标幺值，即短路百分数，q——整流相数，即整流电压每周脉动次数；e-—全导通时直流电压峰值滞后交流相电压角);γ-—换相角(交错角、重叠角);δ——剩余角(熄灭角),8=β-Y;φ—功率因数角；cosφ——功率因数；Um-—整流元件承受的反向电压峰值；I.——流过整流元件的电流均方根值；X流过整流元件的电流折合到单相半波时中的平均值，中全导通时的理想直流空载电压，见图26-1。单相全波或单相桥式整流电路不同整流电路的Ua值见表26-16。有相位控制时的理想直流空载电压，见图26-2。图26-1全导通时的整流电压波形变流电路的电量关系37726.2.4换相角及外特性参照方程式26-4得以式26-1及式26-7代入式26-6可求得换相角为(1)直流输出电压降低；(2)功率因数变坏；当计及控制角及换相角的影响，直流输出电压为以式26-4及式26-5代入式26-9整理得则代入式26-6,整理后得逆变时换相压降表达式为以式26-2及式26-7代入Ua以式26-2及式26-7代入Ua=Ua-U,II叫例三相桥式整流电路，整流变压器规格为抗压降5.5%,求变流器的额定直流输出电流Ia以及代入公式26-15基波视在功率—S₁=3U,J₁₂;变流电路的电量关系379由于电源电压U,中没有谐波，所以线电流I中的谐波分量不作功，因此P=Pig。忽略换相影响，即假定Y=0时的功率因数为式中cosg和分别为忽略换相影响的位移因数和畸变因数。当控制角α为冬时，基波电流Ig与电压V.同相，位移因数角g为零；当控制角为a移因数角等于控制角a,故因此，功率因数也可写成由式26-18可知，晶闻管整流装量的功率因数等于控制角α的余弦函数和畸变因数的乘积。控制角越大，功率因数越坏。各种整流电路的畸变因数见表26-15。整流电路q单相整流电路236由表26-15可知，畸变因数随整流相数q(即脉动次数)的增多而改善，亦即整流相数越多的整流电路，相整流电路(如6相、12相等)得到广泛应用。两个重要关系，即率P及无功功率Q₁与控制角α的关系也可以用电量圆图来表示，如图26-5所示。以S₂为半径作圆，从圆心连接于圆周的任一半径，均对应于某一控制角时的基波视在功率S₁,其横轴或直轴的投影则为有功功率P(P)g)及无功功率Qig。P为负，即逆变工作。计及换相影响的位移因数按下式求得式中校正系有关，可由图26-6图26-5三相余控整流电路的电量图图26-6计及换档影响的位移因数校正系数计及换相影响时的功率因数为 式中为计及换相影响后的校正系数，其值也.有关，可由图26-7查得。30°,输出直流电压Ua=81V,求位移因数和功率因数。图26-7换相角γ与Ua/Uo、Ux/Ua从图26-6曲线上找到当81工程计算中可以忽略不计。26.2.6带有续流二极管的三相军式整带有续流二极管的三相零式整流电路如图26-8图26-8带续流二极管的三相零式整流电路不同控制角的电压波形见图26-9。从图26-9可以看出，控制角a的移相范围为0到式中时间电流经续流二极管流过。由图26-9可求得变流电路的电量关系381图26-10所示。令b₁为基波幅值，如图26-11,则,∴I₂xθ¹/z26.2.7单相桥式和三相桥式半控整流26.2.7.1单相桥式半控整流电路以q=2、α+θ=180°代入式26-25得电量关系用图26-13表示。三相桥式半控整流电路见图26-14。变流电路的电量关系383图26-14三相桥式半控整流电路及电压波形由图26-14可知：(1)当0<α<60时，晶闸管导通角θ=120°。a,其余时间电流经续流二极管流过。由式26-37及式26-38可知，当0°<α<180°时，图26-15三相桥式半控整流电路的电量图但是两种工作状态是不一样的，后者相当于带有续流二极管的三相零式整流电路，只是Ua为交流线相当于q=3,此时当忽略换相压降时，电量关系用图26-15表示。半控桥深控时的电压波形如图26-16所示。从图26-16中可以看到，整流电压高于平均值的直流电压为额定值的60%时，允许的输出电流开始减小；40%时为90%;20%时为80%;10%时为60%;10%以下不允许工作。(2)半控桥的无功功率分量比全控桥小。速(电势负载)和快速弱磁(电感负载)的场合不能采26.2.8各种整流电路在全导通(即α=0)时的基本电量为了解各种整流电路的特点，估算整流变压器和种整流电路在全导通(即α=0)时的基本电量及波形见图26-17～图26-30。图中数据是在下述简化条件下算出的：(1)整流变压器的效率未计；(2)电路换流电抗未计，即换向角未计；的电动机。各种整流电路在全导通(即a=0)时的电量关系见表26-16。分析表26-16可知，三相桥式或三相桥式并联带平衡电抗器的整流电路具有以下优点：(1)斜率系数小，外特性硬；(2)直流输出电压高，当直流输出电压为一定值时，需要的变压器二次电压低，有利于变压器绝缘；(3)晶闸管所承受的反向电压低；(4)整流变压器视在功率小，利用率高；(5)电流脉动小；(6)畸变因数高，谐波影响小；(7)无交、直流不平衡磁势。①②4θC线路特征2单相全波图26-17单相全波整流电路②96cos中C线路特征2单相桥式图26-18单相桥式整流电路q8C线路特征3图26-19三相零式(Y/y)整流电路388晶闸管变流器及直流电动机调速③②HHR{qθCI线路特征3三相零载qθC线路持征3三相曲折原边基形图26-21三相曲折(Y/z)整流电路θcos中C线路特征3三相曲折原边三角形图26-22三相曲折(D/z)整流电路变流电路的电量关系391① 9θC线路特征6六相拳式图26-23六相零式(D/*)整流电路98CI线路特征6双反高形带平得电抗器填边盖意图28-24双反星形(Y/y-y)带平衡电抗器整流电路变流电路的电量关系393③④-②U①—Ua人Qθcos中C线路特征6双反墨形带平衡电扰器原边三角形图26-25双反星形(D/y-y)394晶闸管变流器及直流电动机调速qθcas中C线路特征6变流电路的电量关系395qθC线路特征6三相桥式图26-27三相桥式(D/y)整流电路gθG线路特征6三梅桥式变流电路的电量关系397q6C线路特征6图26-29三相桥式(D/d)整流电路⑥=④滞后30°9θC蛾路特征三相桥式(Y/y-d或电抗器变流电路的电量关系399附注整流电路单相全波单相桥式三相曲折三相曲折9CF22001333330330见注六相零式6见注六相零式6带平衡电抗器带平衡电抗器0带平衡电抗器带平衡电抗器06Q60双反星形Q6060606006006006006060带平衡电抗器带平衡电抗器带平衡电抗器带平衡电抗器0000注：io₁、i₂、is₃为等效二次电流中的交流分量，400晶闸管变流器及直流电动机调速26.3整流变压器由于变流器所要求的交流供电电压与电网电压往般需配用整流变压器。本节将叙述整流变压器的不平衡磁势和额定参数计算。关于整流变压器的结构计算(如铁芯尺寸，导线截面等)不属于本手册范围。由于变压器磁化曲线的非线性和整流电路的各种势和交流不平衡磁势。26.3.1.1激磁不平衡磁势激磁不平街磁势是由于变压器铁芯磁化曲线的非线性产生的，不仅整流变压器有，其它变压器也有。当变压器的一次侧接成三相星形，其中性点与电网的中性点相连时，若变压器的一次绕组上加以正弦各相的激磁电流成为非正弦波形，如图26-31所示。由图26-31变压器初级电压及激磁电流波形图26-31可见，这一激磁电流包含有基波分量和三次是相连的，故三次谐波电流可以通过中性线流回。当变压器初级绕组的中性点与电网的中性点不相连接时，三相中的三次谐波电流就不可能在三相电网中流过，因此变压器的激磁电流中就不含有三次谐波分量：不含三次谐波的激磁电流将产生平顶波形的磁电压波形畸变，其幅值超过正常值的50～60%左右，变压器的一次绕组一般采用三角形接法，值激磁电流中的三次谐波分量在三角形绕组中环流，从面保证二次绕组感应出的电压为正弦波。由于整流变压器的二次电流均不是正弦波电流，序分量，将产生交流不平衡磁势。在选择整流电路和确定变压器一次绕组的接法时，必须加以注意。直流不平衡磁势在整流变压器铁芯中产生方向一致、大小相等的直流磁通，它不会在绕组中感应出电交流不平街磁势是由变压器二次电流中的不序分平衡磁势会在一次绕组内感应出一个很高的三倍于电般情况下是不允许的。但当变压静的一次绕组采用三交、直流不平衡磁势的大小与变压器的一次接线有关。各种半波等式整流电路的不平街磁势见表26-整流变压器401不平衡情况一次二次交流直流单相半波√√X三相Yy×√×z×√√Dy√√×z√√√六相Y兴×X√父×√√D×√√√父√√√整流电压的原始方程(假定条件与26-2节相同),A-—整流系数，见表26-18;C——斜率系数，见表26-18;β-—电网波动系数(0.95≤β≤1,05);在选择变压器二次电压时，β取0.95,I₀压可用方程式26-40进行计算。(1)负载变化时所附加的电压降；(3)控制的程度。1)采用电压调节系统时在计算U₂时β取0.95。2)采用转速调节系统时考虑到电动机端电压为式中一般r=0.04～0.08;压器二次接线为星形)3)对于励磁系统数可取1.2～1.3或更高。I₂=K₂I式中K₂~ℴ系数，见表26-18。式中K₁——系数，见表26-18;K整流变压器一次相电压U₁与二次相电整流变压器一次视在功率S及二次视在功率Sμ参照表26-18中的公式计算或由表26-16查得，而其额定视在功率(即等值容量)则为：整流变压器额定视在功率Si与直流输出功率PaAC单相全波1单相桥式111三相曲折Y/z三相曲折D/z六相等式D/;3电抗器Y/y～y电抗器D/y-y1整流变压器403定整流变压器二次相电压按26.3.2中的有关公式确定。整流变压器额定容量按式26-47～式26-49计算。但式26-47或式26-48中的Ia应以下式所求得的Iu值代入。Iae=K₂Zl式中ZIa—-公用整流变压器供电的全部直流电动机额定电流之和，A;Ke-—负荷系数，由公用整流变压器供电的对于采用多套晶闸管变流装置的供电系统，为了减少谐波系统，整流变压器的一、二次绕组通常采用D/d及D/y两种接线方式交替组合。组合的原则是：工作制度相同且整流变压器容量相等或相接近的传动整流变压器的接线组别通常选用D,d12及D,y11.常用整流变压器一、二次绕组的接线及其向量关系如图26-32所示。器体积将比一般电力变压器大。压器应有较高的绝缘强度。电压V₄%=5~10。(4)为了避免电压畸变和负载不平街时中点漂移，整流变压器的一次与二次绕组中应有一个绕组接成三角形，或者附加一个短路绕组。整流变压器一次和二次绕组之间宜加一层静电屏蔽层，且该屏蔽层须接地。图26-32常用整流变压器接线及其向量关系晶闸管变流器向真流电动机供电，电动机为ZZ-72型、75kW、220V、550r/min、350A,过载2.5倍。变流器为三相桥式反并联接线，交流电源为三相参数。404晶闸管变流器及直流电动机调速解设均衡电流为额定电流的5%,即变压器数据为三相118kVA、380/220V、178/(2)按电流连续选择电抗器；(3)按限制均衡电流选择电抗器。定K系数，由表26-19查得。123在电压超过35kV的贵接弹压式变流设备中和更高数值，不受图26-38所示数值的限制。(4)整流变压器的视在功串S,与理想直流功单即图26-33整流变压器的短路电压百分数与容量关系整流电流中的脉动成分会使电动机无火花换向区变狭，增加铜损、铁损及轴电流，故必须加以限制，电机换向条件越严格，则越应限制其脉动。额定整流电流，A。为了限制脉动电流在允许值之内，以三相零式电路为例，见图26-34,外加电抗器的电感值应为图26-34脉动电流波形将式26-52的关系代入式26-53,并进一一步简化，电感值Lan₂的表达式可写为U₂—变压器次级相电压，V,对于单相全波线路是指中心抽头电压；Va——整流电流最大允许脉动率，由电机厂取得，一般为5%～10%,对于容量较小的Iae—额定整流电流，A;K—系数，见表26-19;Kmd——系数，三相及六相电路，由图26-35查图26-35Kma与控制角α及q的Kma=0.995;三相桥式线路用q=6曲线)令406晶闸管变流器及直流电动机调速K'的数值可由表26-19查得。26.4.3按电流连续选择电抗器故必须使电动机在最小工作电流(一般取5%Id)时仍在最小工作电流为，控制角为α时，若使电流令则式26-57可写成进一步求解式26-60,可得到各种可逆线路在任式为文平波和均衡电抗器的计算407表26-19电抗器计算系数序号整流线路K'山1单相全波2单相桥式3三相等式4三相曲折5六相等式(D/*接线)6六相曲折7双反星形带平衡电抗器8三相桥式9三相桥式并联带平衡电抗器三相桥式交叉接线二次线电压差注：1.(1)中数值为反并联接法或次级电压不同相(差令K'值可由表26-19查得。必须注意按均衡电流所求出的电感值为回路中的总电感，通常均衡电抗器为两台，故每台电抗器的电感者的最大值。电抗器在流过额定工作电流时其电感值。1350A,极对数p=3。(1)电动机电感(2)变压器电感S=K₃PaKb₂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)限制均衡电流的电感取均衡电流I=10%Iu,由表26-19查得K'=(6)电抗器选择32A,1350r/min,三相桥式反并联接线，整流电流为(1)电动机电感(2)变压器电感三相桥式线路K,=3.9,Ua%=5由于三相桥式电路同时有两相串联导电，变压器电感应为计算值的2倍。(3)为限制电流脉动所需的电感电流脉动率Va=10%,电抗器的电感应为：(4)限制均衡电流的电感取I=10%I₄=3,5A,由表26-19查得K'=(5)保证电流连续所需的电感取最小工作电流I,=0.05l=0.05×35.5(6)电抗器选择选均衡电抗器四台，每台电抗器的额定电流为1.llæ=39A,5A以下电感为La₃=100mH另选平波电抗器一台，额定电流为1.1la=39A,在额定电流时，电感为Laz=40mH。在中小功率调速系统中，有时多台变流装置公用一台整流变压器，或变流装置直接接入车间电源。这时，在变流装置与交流电源或公用整流变压器间应接入交流侧进线电抗器L,,见图26-38。该电抗器的主要图26-38交流侧进线电抗器作用是抑制各变流装置间的相互干扰和限制交流侧短交流侧进线电抗器每相的电感值L,可按下式计算410晶闸管变流器及直流电动机调速式中Z,——进线电抗器每相的电感值，mH;U₂——交流侧相电压，V;这种接线方式与采用专用整流变压器相比，在经小容量的电动机。26.5晶闸管元件的选择和串并联26.5.1额定电压(即反向重复峰值电压)选择考虑到操作过电压和系统发生事故过电压的影响，因此在选择晶闸管的额定电压时，应留有2～3倍电压裕量。设Uam为晶闸管的反向重复峰值电压，则式中K₁——电网电压升高系数，一般取1.05～1.1;Um——各种整流电路中晶闸管所承受的反向Um可按下式计算式中U₂—-变压器次级相电压，V,对于单相全波是指变压器中心抽头电压，K₄——电压系数，见表26-20。动机的额定电压参照表26-21选择晶阐管的额定电整流线路单相单相全波三相曲折电抗器六相曲折K电动机额定电压(V)晶闸管额定电压(V)择据整流线路和发热相等的原则选择晶闸管的通态平均电流。对于各种整流线路，可普遍地写成式中Zpavy——选用的晶闸管额定通态平均电流，即生产厂样本中的Iran值，A;动机的切断电流值，A;K;—电流系数，各种不同整流线路中的K;值见表26-22;K:—-风速系数，见图26-39,20A及以下的晶闸管不用强迫通风，此时K₂=1;K₃——环境温度系数，见图26-40;K₄——海拔高度系数，见而26-41:(1.0～2.0)——电流储备系数。整流线路单相全波单相桥式三相零式三相曲折三相桥式六相零式六相曲折双反星形带平衡电挖器三相桥式并联带平衡电抗器电感负载或电动机负载由于换相电抗的存在，使整流元件的换流过程发生重叠。如果考虑重叠角Y,则式26-67还要进行修正.即须将式26-67求得的Ir(An,乘以小于1的修正系数。文&图26-40自冷和风冷晶闸管的环境温度系数K;&图26-41自冷和风冷晶闸管的海拔高度系数K修正系数示于图26-42中，q为换向次数，α为控制角，γ为重叠角。作为一般工程计算，此修正系数可以忽图26-42重叠角修正系数当单个晶闸管的容量不能满足要求时，可用若干个晶闸管并联使用，并联支路数n。可按下式确定lfavy——单个晶闸管的通态平均电流，A;K₅——均流系数，一般取0.8～0.9;K,、K₂、K₃、K₄系数见表26-22及图26-39～图晶闸管并联使用时，由于晶闸管的正向压降和开通时间的差异，以及装置结构布置不合理等因素，将引起各并联支路间的电流分配不均现象，常采用表26-23所示的均流措施中的一项或几项来解决。412晶闸管变流器及直流电动机调速序号优缺点适用范圈设计原则l选配元件(1)不需要附加器件，装适用于整流管变流器道常要求所有并联元QQQ或并联数较少，有选配条件选用同级正向压降的(2)选配元件耗费工时件的晶闸管整流器。在元件，最好使各元件的正(3)元件更换不方便di/dt较大的晶用管装量(4)电流均衡度随着并联元件数增加而降低中不宜采用2均衡电抗器0(1)电抗器的体积、重量均较大，装置结构复杂(2)元件不需特殊选配(3)兼起抑制di/dt与du/dt作用用于di/dr很大而需要抑制的设备总电流为矩形波时，串联于各支路中的均流电抗器的电感值为3均流互感器(1)体积、重量均较均流用于每臂支路数较少均流互感器的铁芯载电抗器小的设备国S和绕组匝数W乘积990(2)支路数大于2时，结构布置复杂(3)抑制di/d的作用远比电抗器差由下式计算通常绕组匝数取1～5匝4均流电阳CC52(1)结构比较简单电盥值按额定电流时的电阻压降为0.5V左存但显著影响效率(3)瞬态均流没有效果置中采用选取续表26-23序号优缺点适用范围设计原则5长线均压(1)抑制di/dt、du/dt效果好(2)元件不需选配(3)多根并联时施工设计及布置有较大难度用于均流要求高的场合特别适用于多台较小容量的标准整流装置柜组合供电，因为一般标准装置在桥臂上不设均流措施每组桥的六只元件如左图用长线接到变压器二次侧出线端，按1～6号元件引线排列出一个6根线呈六角形平行60°,在全部长度上扭转根引线时截面的可相应求出导线半径R。长线长度按下式求得注：A——臂(阀)的导电时间，在三相桥式电路中，当频率为50Hz时，A=6.67ms;At——并联器件中正向峰值电压(整流管)或通态峰值电压(晶闸管)的最大偏差值，V;Ks——均流系数；K——电漂周期与每臂晶阐管导通时间之比，当电流连续时，单相电路K=2,三相电路(导电120*)K=3;D——布线圆环尺寸，mm。26.6晶闸管的保护引起过电压的原因主要是感性负载电路的开闭、电源电压的波动、交流电源变压器的开闭、快速熔断器熔断时产生的过电压，以及从电源侧或负载侧侵入的浪涌电压等。产生过电压是由于电路中电感元件积聚的电磁能量消散不掉，因此，要保护元件免受过电压冲击，其实质是减低加在元件上的电磁能量，降低能量消散速度过电压保护最常用的方法是设置阻容吸收装置或硒堆装置。阻容串联保护的原理是基于电容两端的电压不能突变，过电压时必须先对电容器充电，从而过电压的能量被吸收。但由于电容器容量的限制，阻容装置不能吸收较大的过电压，例如电网受到雷击而引起的浪涌电压。硒堆保护的原理是基于过电压硒堆被击穿，限制电压的上升，当过电压消失后，硒堆又恢复阻断状态，因此它可以保护雷击引起的过电压。414晶闸管变流器及直流电动机调速电压的抑制整流变压器容量图例电容C、(μF)电阻R(Ω)符号说明,单相220VA以下图26-43aUm—臂的反向工作峰值电Ua₈——额定蒸流电压，VKe——系数，见表26-25单相220VA以上图26-43a三相5kVA以下图26-436表26-25计算系数K。电容器三角形接法电容器星形接法星形/星形，初级中性点不接地表26-26大容量变流器交流侧浪涌过电压抑制用RC电路(接于交流二次侧或一次侧，见图26-43)的计算公式电联结型式接于变压器二次侧接于变压器一次侧电容C,电阻容量PR电容C.电阻容量PR单相桥式三相带中线双星形带注：1.本表公式是以RC电路作星形联接为依据，当RC作三角形联结时，电容量C。应取星形联结时计算值的三分之一，而电阻R,取三倍。2.在双星形带平衡电抗器电路中，RC电路应同时接于变压器两个二次绕组上。3.表中的电阻容量计算公式适用于整流管变流器，对晶闸管变流器还应考虑相位控制时交流侧(尤其变压器二次侧)的电压畸变会使流过电阻上的电流增加，因而要适当加大容量。416晶闸管变流器及直流电动机调速表26-27交流侧浪涌过电压抑制用RC电路(接于直流侧)的计算公式三相桥、三相带中线、双星形带平衡电抗器连绡方式图26-43a图26-436电容Cdc电阻值Kax电阻容量Pk。符号说明fa—与Un对应的谐波频率，Hz注：表中的电阻容量计算公式适用于整流管变流器，对晶闸管变流器，应考虑相位控制时，直流侧电压谐波显著增加，因B反向阻断式RC电路RC电路不利于di/dt的抑制，而且发热量较大，计算见表26-28。计算公式符号说明CC——总电容，C=C₁+C₂本式基于RC电路接明C硒堆过电压抑制器两个反向串联的硒堆可作为浪涌(操作)过电压抑制器使用，见图26-44,当电压升高到硒堆的截止电压晶闸管的保护417图26-44硒过电压抑制器的连接方法熔断器串联使用。硒片的串联片数由下式求得：式中U₂x——变压器阀侧线电压，V;Ug——硒片每片反向电压(有效值),C级硒片为20V,D级为25V,E级为30V。硒片有效面积允许吸收的电流密度按3A/cm²选择，一般选用60×60或100×100cm²的硒片。D金属氧化物压敏电阻过电压抑制器金属氧化物压敏电阻特性类似于两个反向对接的雪崩型整流器。其伏安特性和联接方式如图26-45所图26-45金属氧化物压敏电阻伏安特性和联接方式(1)漏电流为1mA时的电压值Ulmʌ(即元件标称电压);(2)放电电流达到规定值I时的电压Ui,其数值浪涌峰值电流。参数UimA的下限值决定于施加在压敏电阻端子上的最高有效电压，即当电网电压的波动达最高容许值面参数UimA下降10%时，流过压敏电阻的漏电流应保持在1mA以下。金属氧化物压敏电阻的参数可计算如下：当压敏电阻作星形连接时作三角形连接时式中Ky——计算系数，考虑电压在星形连接时的分电阻选配使用时Ky=0.9～0.95;K₀——电网电压升高系数，一般取1.05~U——压敏电阻连接端子之间的额定电压有效值，如U₂或Ux,V。对于操作过电压保护，金属氧化物压敏电阻的通流容量一般选择3～5kA。对于防雷保护，通流容量一般选择为5～2CkA。压敏电阻的型号有MY31系列，其电气系数见有关产品样本。26.6.1.2直流侧过电压抑制电路418晶闸管变流器及直流电动机调速图26-46用晶闸管抑制直流侧过电压的电路接在直流侧用以抑制交流侧操作过电压的保护电直流侧具有平波电抗器或快速开关时，必须采用其他抑制措施，如图26-46的抑制电路。图中，当直流侧瞬态过电压超过规定值，稳压管WG导通而晶闸管T被图26-47反向恢复电流引起的过电压图26-48换相过电压抑制电路26.6.1.3换相过电压抑制电路硅元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作恢复电流很快被截止，此时流过恢复电流的电感L会感应出高电压Ukm,即所谓换相过电压，如图26-47所并联RC电路或其他抑制电器(见图26-48).由于RC电路兼起抑制du/dt的作用，按本节算得的RC值应与抑制du/dr所要求的数值相比较(参见26.6.2.2),并在平衡兼顾的基础上作量后决定。图26-48换相过电压抑制电路的参数C。及R.视装量的元件类型而定，其计算方法采表26-20。图26-49换相逆电压抑制用RC电路的计算系数晶闸管的保护419序号元件类型计算关系符号及说明1整流管一般取R=10～30Ωn₂——元件}联数2普通晶闸管一般RC电路——计算法同序号13快速晶闸管C₆、Ro值可根据给定的,由图26-49查得元件恢复电荷系数X及电路阻尼系数ξ后计算而得Q——反向恢复电荷，μC,由晶闸管制造厂给出，当缺乏数据时，取Q=(0.)~0.2)IT<av注，本表虏号3的计算方法系基于并联逆变器电路(图26-50),这一计算方法也可用于普通晶闸管的精确计算，26.6.2电流、电压上升率的抑制26.6.2.1电流上升率的抑制通初始阶段流过过大的电流，就会引起局部热点而损晶闸管的通态电流临界上升率di/d,见表26-6,要求管并联的R₀C,吸收电路中的C。对晶闸管的放电电26.6.2.2电压上升率的抑制此种现象的发生，用串联电感L,和与晶闸管并联的26.6.3过载和短路保护快速熔断器主要用来切断内部和外部短路电流，(1)由于晶闸管元件的实际工作电流均小于器件为式中[ravy—器件通态平均电流：Ia-快速熔断器的额定电流有效值‘、I臂的实际工作电流均方根值；·压等级一般应降低25～50%使用。(3)快速熔断器的I²t值应小于晶闸管元件允许电压)必须小于晶阐管元件允许的没向峰值电压。(5)快速熔断器的断流侧力必放大于线路可能出晶闸管的保护421按表26-30计算。在双星形带平衡电抗器联结的变流三相桥式电路相同(表26-30序号1～序号3)。但是当序号计算项目双星形带平衡电抗器内部短路(阀侧不对称电路)1阀侧稳态峰值电流(三相对称短路同左(仅一个换相组短路)R、Xt——折算到变压器阀侧的每相等值电阻和感抗，Ωe——变压器短路电压百分值(包括串联电抗)K₁、K₂—查图26-53Ide——装置的额定直流电流，A2阀侧故障相的瞬态峰值电流同左3阀侧完好相的瞬态峰值电流同左(同一换相组)外部短路(直流输出端子处短路)4稳态(短路)直流电流5稳态阀侧峰值电流8直流短路(逆变状态下发生直通故障)7直流电流Iu——发生直通时的直流电流，参见图26-55422晶闸管变流器及直流电动机调速R/X,26.6.3.2快速熔断器的规格及特性常用的快速熔断器NGT系列具有分断能力高、闸管)及其成套装置，其规格参数见表26-31。熔断器的保护特性(仅以NGT1型、额定电压为660V熔断器为例)概述如下：(1)损耗功率P与电压降U修正系数见图26-56,横坐标是安装点的工作电流IB与熔断器额定电流I.Ku。据此可求得在降低负荷时NGT型熔断器的功率损耗P值和U值。表26-31NGT系列快速熔断酶基本参数型号额定电压新定损耗功率,电压降质置续表26-31(2)弧前时间电流特性曲线是预期电流Ip与弧前型号额定电臣额定损耗功率电压降质量型号额定电臣额定损耗功率电压降质量的弧前时间。图26-56在降容时P与U的换算图26-57NGT1-660V弧前时间预期电流(有效值)电流特性曲线424晶问管变流器及直深电动机调速图26-58预负荷时弧前时间特性换算NGT型熔断器是用作短路保护，因此在时间特性曲线上大于一分钟时规定用虚线表示，不推荐使用，NGT型熔断器时间电流特性曲线的误差在电流方向小于等于士10%。(3)熔断I²ta。图26-59u表示预期短路电流Ip与断器额定电流I.的倍数，纵坐标为熔断Tta值，如熔断器的工作电压Ug低于熔断器额定电压U。,则此时熔断器熔断Ita值应乘以图26-596中的修正系数(4)弧前It,。图26-60表示NGT型熔断器弧前F²t.值与额定电流I,的关系曲线。(5)截断电流特性。图26-61为NGT熔断器的限流特性。横坐标为预期短路电流有效值Ip,纵坐标为限流电流Ip(非对称短路电流峰值)。应用这个特性曲线可求出预期短路电流Ip时，熔断器限制短路电流的峰值Io,即为熔断器允许电流。(6)过电压特性。图26-62为NGT型熔断器工作电压Ug与断开过电压峰值之间的关系曲线。在大中容量的晶闸管变流装量中，当直流侧短路以避免快速熔断器的大量熔断。因此直流快速开关作为快速熔断器的前一级保护，其过电流整定值应小于熔断器的熔断值，其选择原则是：图26-59NGT1-660V预期短路电流Ip与T²ta曲线及其修正系数Kg图26-60NGT1-660V弧前I²t,与额定电流I,曲线晶闸管的保护425过电压峰值Us,V图26-61NGT1-660V限流特性图26-62NGT1-660V过电压特性(1)快速开关的额定电流应大于或等于供电回路的负载电流，即(2)快速开关的额定电压应大于或等于供电回路的工作电压。(3)快速开关的分断能力应大于故障电流时的需(4)校核快速开关与快速熔断器之间的保护级别常用的DS12系列直流快速开关的技术数据见表26.6.3.4直流快速开关在直流主回路中的联接直流快速开关通常接在晶闸管变流器直流输出侧对于全控桥反并联接线的可逆线路或全控桥交叉接线的可逆线路，若考虑逆变颠覆，则正反组各需一台快反两个晶闸管，并装在同一个散热器上的三相全控桥426晶闸管变流器及直流电动机调速额定电压U。(V)最高工作电压(V)额定电流I.(A)整定电流范围(A)最大整定值(A)分断能力(kA)分断时过电压/试验电压全分断时间(ms)限流系数机械事命(次)触头开距(mm)弧触头触头压力(N)主触头弧触头弧触头超行程(mm)控制功率(瞬时)质量(kg)闭合操作动作时间(ms)分动操作动作时间(ms)断路器通低压额定电流时冷态电压降(mV)进出线之间主触头之间强触头之间26.6.3.5过电流保护的其它方式A瞬时动作过电流继电器过电流继电器多用于中、小容量的晶闸管变流装系统见图26-63。进限电抗进限电抗电流检测和直流快O>I交流图26-63过电流保护系统B反馈控制过电流保护在一些重要的且容易发生短路的晶闸管设备(如逆变器)中，常采用反馈控制作过电流保护，见图26-64。在使用这种保护方式的同时，快速熔断器仍然不可缺少，因为晶闸管失效引起的局部短路事故，只能依靠快速熔断器来保护。在图26-64中，电流互感器检出电流信号，经整流后与过电流整定信号比较。正常情况，比较器输出低电平，触发系统受给定、偏移电压控制，输出移相脉冲；当负载短路时，比较器输出高电平，控制门封锁，偏移电压使延迟角α>90°(一般为150°),于是整流器转入逆变状态，抑制短路电流。图26-64利用反馈控制的过电流保护电路此种保护方式适用于可转入逆变状态的整流电路事故较为有效。26.6.4动力制动电阻计算对于晶闸管变流装置供电的不可逆传动系统或可逆传动系统，为了准确停车或加速制动，常采用动力制动。他励直流电动机，动力制动特性见图26-65。图26-65他励直流电动机动力制动特性得相应于第I象限内b点的制动力矩，电动机开始减 E=U倍。26.7.1调速原理(1)改变电枢电压U.;26.7.1.1改变电枢电压调速50:1,甚至更大。26.7.1.2改变磁遗调速1.5:1～3:1,特殊场合可达5:1.晶闸管变流器直流调速系统429机的特性曲线如图26-68所示。26.7.2晶闸管变流器供电的不可逆调晶闸管变流器供电的直流电动机可以通过调压调磁来调节电动机的转速。调压调磁系统有独立控制与非独立控制两种方式。所谓独立控制系统是指电动机的励磁不受电动机电枢电压控制，而非独立控制系统是指电动机的励磁与其端电压有一定联系，并受电枢电压控制。图26-69是一个晶闸管变流器供电的不可电动机电枢电压和电动机励磁电流两个独立的闭环构成，即电动机励磁与电枢电压无关。图26-68直流电动机调压与弱磁调速的特性曲线图26-69调压调磁独立控制系统基速以下，比较器BJ的输出为零，在电动机磁通给定①的作用下使电动机保持额定磁通，给定积分器GJ通过限幅器XF给出电动机电枢电压给定值，实现机额定电压，从而维持基速以上电动机电枢电压不26.7.3晶阐管变流器供电的可逆调速钢铁企业中的许多机械要求电力传动系统能在机械特性的四个象限运行，即正向工作，正向制动，反一组晶闸管变流器不能使直流电流反向，只能实现正向工作、反向制动或反向工作、正向制动状态。实现四个象限运行有图26-70所示的三种方法，(1)电枢用一套变流装置，切换主回路开关反向，如图26-70a;(3)电枢用两套变流装置可逆运行，如图26-70c。三种可逆方式的比较见表26-33。430晶闸管变流器及直流电动机调速比较项目电枢一套变流装置、开关切换电枢一套变流装置、磁场反向电枢两套变流装置、电枢反向设备(1)电枢变流装置一套(2)电枢回路切换开关(3)切换逻辑(1)电枢变流装置一套(2)励磁变流装置两套(3)切换逻辑(1)电枢变流装置两套<2>无环流切换逻辑或环流电抗器性能开关可将切换死区时间减少到几百毫秒到1秒，减速时磁通要切换两次快速性好，切换死区时间为0到几十熹秒可靠性关维护工作量大，寿命低干扰能力强系统与投资系统简单，投资少系统复杂，但投资较少系统较简单，但投资大适用场合等干瓦如卷扬机等正反转调速额案，容量从几千瓦逆运转机床等关寿命短，正反向切换零电流死区时间较长(约0.2~电枢回路采用两组晶闸管变流器供电的可逆系晶闸管变流器直流调速系统431(3)交叉接线小环流系统；(4)全数字直流调速系统。上述晶闸管变流器供电的可逆调速系统详见26.7.4逻辑无环流可逆调速系统逆调速系统无准备切换的逻辑无环流可逆调速系统如图26-D一直流电渤机；CF一测速发电机；1Z、2Z一晶闸管变流流死区较大。零电流死区中一部分是WLZ本身的切di/dr内环控制的电流调节器如图26-72c。这样不但可准备切换逻辑无环流系统的切换过程性能见图26-图26-72几种不同的电流调节器图26-73无准备切换逻辑无环流切换过程26.7.4.2有准备切换的逻辑无环流可逆调速条统为了进一步改进无环流切换的性能，可采用有准反向时，待参加工作的那组变流装量在换向逻辑延时电动机反电势相适应的电角度。这样既进免了电流冲击又能在换向逻辑动作一旦结束后立刻出现反向电流，从而大大减少了反向时的零电流死区。有准备切换逻辑无环流可逆调速系统见图26-74。它与图26-71的系统相比，仅增加了电子开关3K~5K、电压检测器YB和反号器2FH～3FH,由2FH,3FH、4K、5K及YB构成一个反馈系数为1的电压(电势)正反馈，3K则用来将电流调节器LT量零。晶闸管变流器直流调速系统4331FH~3FH—反号器；1K～5K—电子开关维持1Z的输出电压，电压反馈U;与脉冲移相信号相零，由子5K闭合4K打开，电压反馈信号U;则经待变流器2Z的触发脉冲解除后，使2Z的逆变电压对应子电动机电势。转换逻辑经第二级延时(约4~电压王好与电动机的反电势相适应(即所谓有准备),~6ms。图26-75是无环流转换逻辑电路，1F和2电流为零，即电流给定信号In及零电流检测信号In均为零，此时，a为“1”,b为“”,e为“1”,c为为“0”,正向组变流器1Z的触发脉冲开放；2F为434晶阿管变流器及直流电动机调速I₂₁r向组变流器1Z工作。时正向组变流器的触发脉冲在Ia的作用下后移，进~2ms延时是为了确保电枢电流到零后才封锁原工作r为零，1Z的触发脉冲移相信号由电压正反馈信号U₁移相信号1U则由电压反馈信号Ur经2FH、3FH反晶闸管变流器直流调速系统435“0”,待工作组变流器2Z的触发脉冲开放并投入工作，26.7.5错位选触无环流可逆调速系统26.7.5.1静态环流的抑制26-77所示。令a₁和a₂分别为1Z和2Z的控制角。脉图26-77变流器主接线436晶闸管变流器及直流电动机调速发导通，将产生AB相环流。但当控制角大于120°后，由于UA小于Ug,在这情况下，即使晶闸管1和断AB相有无环流的条件是看触发脉冲1和6在什么环流.图26-79移相特性26-80,所示。当α₁=90°,a₂=90°时，晶闸管1在90°可知。当a=azo=90°时，触发脉冲在整个移相范围如将触发脉冲的零位后移30°,即令αo=azo=相对关系如图26-82所示。从图中可知，当α₁=₂=1和6没有在0°~120°区域内同时导通，无AB相环=150°时，晶闸管1和6在90°~120°之间同时导通，如将触发脉冲的零位再后移30°,即令a₁o=Qo=26-83及图26-84所示。从图中可知，当α₁=a₂=150°图26-80电源电压和触发脉冲图26-84电源电压和触发脉冲440晶闸管变流器及直流电动机调速6245654625323图26-85正弦波移相(a₁o=azo=138.6°)两式相加得脉冲零位定在180°,如图26-86所示。由于移相范围只无法产生静态环流。图26-86移相特性(ao=αzo=180°)晶闸管变流器直流调速系统441然可以抑制静态环流，但是仅仅这样还不能保证可逆再经过一段时间，晶闸管才能恢复阻断状态。由于直移动过快，正在工作的--组变流器的电流还未衰减到种在触发脉冲移动过程中产生的环流叫做动态环流。错位无环流可逆系统抑制动态环流的措施是增设电流调节器的配合作用控制移相触发信号Uk的变化，从而达到抑制动态环流的目的。条统振荡的抑制电动机的电枢回路在电流连续时为一惯性环节，选择电流调节器和转速调节器的形式和参数也是按流的10%时，电动机的电流就会出现断续，众所周知，闸管变流器的放大倍数增加，同时，外特性U=f(I)闸管变流器放大系数的增加值远小于电枢回路放大系即晶闸管变流器和电枢回路的放大系数的乘积远小于则为一比例环节。由于电流调节器的调节对象的参数的差别极大，按电流连续时的等效传递函数选择的转速调节器参数不适用于电流断续时的情况，易于造成图26-87晶闸管变流器外特性由于错位无环流系统采用了电压内环，当晶闸管对电枢回路的放大系数不产生影响。电枢回路的时间常数虽然由于电流断续后变为零，但电流环的等效传递函数与电流连续时基本相同，因此转速调节器按电流连续时选择的参数也适用电流断续时的需要，起到典型的错位无环流可逆调速系统的原理如图26-88及图26-89所示。图26-88转速调节系统442晶闸管变流器及直流电动机调速图26-89电压调节系统26.7.5.4错位选触无环流原理E>0,E₄>0错位选触无环流可逆调速系统是在错位的基础上E,>Ea设两组晶闸管变流器反并联，如图26-90所示。I|E₂|<|E{机电势。从图26-90可见，变流装置四种工作状态为：(3图26-90两组变流器反并联接线的四种工作状态E,<E₁(4)I逆变1组变流器工作时，不论处于整流状态还是逆变状态，E₂均小于E₄。1组变流器工作时，不论处于整流状态还是逆变但是E,和E₄无法测定，可以测到的是电压调节器的输出电压U。和变流器的输出电压U。若两组变流E₄和Ea的关系如图26-91所示。从图中可知所以U₀>U;比较U₀与U的大小就可以决定是1组变流器工晶闸管变流器直流调速系统443图26-86。当Uo>0时，全是1组变流器的工作范围，当U₀<0时，全是1组变流器的工作范围，所以，选开放1组变流器或Ⅱ组变流器的触发脉冲。26.7.5.5几种常用的错位选触无环流可逆调速条统电枢可逆转速反馈非独立弱磁调速系统见图26-反馈n:来自测速机，电压反馈U₁和电流反馈I₁均取信号GD经给定积分器GJ变为斜坡给定ng。n的上速实际值n;均为零时，调节器和给定积分器都锁零。晶回管变流器直流调速系统445加门槛电压和回环，如U。的变化范围为=10V,则当U≥1.2V时，开放正组变流器，当Uc≤0.4V时，关闭正组变流器；当≤-1.2V时，开放反组变流器，当U≥-0.4V时，关闭反组变流器，如图26-94所电平检测器的输出可以直接控制触发脉冲，也可以通过与非门互相联锁，如图26-95,电平检测器用一片叫微调。图26-94选触单元动作特性B电枢可逆电压反馈独立弱磁调速系统电枢可逆电压反馈独立弱磁调速系统见图26-96。电枢回路采用U₀选触错位无环流可逆系统。转速调节器ST的反馈信号为两个信号的综合，即电斥给定值和电流实际值7:.U为负反馈，It为正反馈，综合后的反馈信号近似为电动机电势，反馈信号用[。代替Lc使系统更加稳定和容易调整。给定积分器GJ的输出ng经限幅放大器XF变成ng送入转速调节器ST。mg实际上是电动机电势给定，ng₁的限幅值相当于电动机的额定电势。基=ng,△ng=0,△Cl也为0,没有弱磁信号。基速以上，mg>n₂,当ng达到限幅值后，电枢电压不再增加，电后，励磁电流给定值减小，从而减小励磁电流实际值CI,使电动机升速达到与给定转速na相对应的转速。由于电动机磁化特性的非线性，△ng必须经过一个函转速反馈的情况下与给定转速相对应。非线性函数转换器中△CI,与△n的夫系可以用作图法求得，例设电动机的弱磁升速比为2,即最高转速为基速的2倍，电动机的磁化特性即磁通φ与励磁电流CI:值为10。电动机的电势为：基速以上E不变，西与n成反比，计算列于表26-34中并画在图26-97中的左上部分。有了φ就可查到对的关系，进而制作函数转换器FC。图26-95选触单元446晶闻管变流器及直流电动机调速446晶闻管变流器及直流电动机调速NPN图26-97△Cl₂-△n₄函数转换图解表26-34△CI₂-△n₂函数转换表0123456789φ56400000012345000000467C励磁可逆转速反愦非独立弱磁调速系统励磁可逆转速反馈非独立弱磁调速系统见图26-98。电枢回路由一组变流器供电，也采用带电压内环的三环调节系统，电压内环的作用是保证电流断续时系统不振荡。励磁回路采用U₀选触错位无环流可逆系统。励磁电压的强励系统为2～3倍，励磁电流的反向时间约几十毫秒，比接触器反向快许多。转速给定n₂的极性决定励磁电流给定CI₄的极性，从而决定了电动机的旋转方向，励磁电流给定器具有记忆能力，输出值非正即负，相当于额定励磁。电枢不可逆系统升速时与电枢可逆系统相同。但在降速时，由于电枢电流不能反向，若励磁电流也不能反向，就没有制动转矩，形成自由停车。为了提高系统的快速性，在系统设计中采取了一些措施。紧急停车时，若转速实际值高于某一设定值。励磁电流自动反向，主回路变流器处于逆变工作状态，机械贮能回愤至电网，电动机制动停车。深降速时，若转速实际值ny与转速给定值n。的差大于某一设定值时，励磁电流亦自动反向，使电动机的转速迅速下降，当电动机的实际转速接近给定转速，其差值小于设定值时，励磁电流又自动恢复原来方向，保持电动机的旋转方向不变。由于采取了以上两项措施，提高了系统的快速性。励磁可逆系统与电枢可逆系统相比，造价较低，但在降速时其快速性稍差，适用于大容量不频繁可逆和对快速性要求不高的场合。N晶阐管变流器直流调速系统44926.7.6交叉接线小环流可逆调速系统当变流器的输出电流小于额定电流的10%~环流的原则是：当负载电流小于10%～15%额定电流于10%～15%额定电流时，在一定的控制角内，环流可逆调速系统两个电流调节器LT₂和LT₂及其相应的触发脉冲组定Ize=Ir+KI₂=Iʙ-KI,式中第一项为固定的流为10%～15%额定电流时，Zx=0,与比同时，若为了满足主回路电流平滑反向和系统不出现死整环流给定值Ii₂使正反两组变流器的触发脉冲零位450晶闸管变流器及直流电动机调速电容器C;及C₂对控制系统的过渡过程起加的变化值要通过另一组PI电流调节器和变流装置进逆调速条统26-100所示。小环流控制回路的外环为一速度(或电压)环，与一般调速(调压)系统的速度(或电压)环相同，速度(或电压)调节器ST(或YT)接受速度给定信号n₂(或电压给定信号U)及其实际速虚反信压U)按给定值ng(或U)的大小进行跟踪调节，的输入端引入速度调节器的输出信号I和正反向两两个环流调节器ZHT和FHT,它们均有放大系数为1的纯比例调节器，分别接受环流给定信号+I和一反信信号I₁和In。I和Iμ是以交叉方式馈送至正反两调节器的环流给定值+Iμ及-Iw,使主回路的环流值以1或-1为传递系数，无时滞地传递电流调节器的晶闸管变流器直流调速系统451调节器的输入端由环流给定信号和交叉的负载电流与环流反馈信号以及电流调节器的输出信号Ut相综合。其中环流给定信号与环流反馈信号同样大小相等极性相反而抵消，负载电流反馈信号U;和电流调节器的输出信号U:叠加。在待工作组的环流调节器输入+Ur为负值。经环流调节器后总为正值，致使触发脉冲后移信号(Ui+Ut)较工作组变流器的脉冲前移信号U₁大一个Ur电压。负载电流越大，待工作组变流过程中U₁>U:,因而待工作组变流器的触发脉冲很快理论证明，当a₂=150°,工作组变流器的触发脉冲移相二相桥式交叉接线小环流可逆调速系统在正反向起制动过程中各量的关系见表26-35。表26-35三相桥式交叉接线小环流可逆调速系统起制动过程各量关系正向起动正向制动反向起动反向制动正向组脉冲反向组脉冲+0→一一(Jk)+X(-1)=-÷十脉冲前移使正向组处在整流状态在Utr正信号作用下脉冲后移使反向组处在待逆变状态十十+ 使脉冲后移，本桥逆变后等待工作在正向组逆变后在电机电势E的作用下，完成逆变使电流]反向，对D产生制动转矩直至n=0一十十(In) 在Uμ正信号作用下，脉冲后移使正向组处在待逆变状态在Utr负信号作用下，脉冲前移反向组处在整流状态一十++在Ulz负信号作用下，脉冲前移，待反向组逆变后完成对E的逆变直至在ULe正信号作用下，脉冲后移完成本桥逆变452晶闸管变流器及直流电动机调速主回路交叉接线小环流可逆调速系统在正反向起制动过程中电流时间曲线见图26-101。由图可知，该系统的电流反向可以平滑过渡。在负载电流小时由于环流存在使流过晶闸管变流装置的电流是连续的，因而变流装置的外特性不存在高内阻区，而是线性的。图26-101小环流系统的电流时间曲线该系统在稳态工作情况下，主回路的环流值无差地反映环流给定值，亦即环流调节器回路的稳态传递系数为1;在负载电流变化的动态过程中，其变量同时加到正反向两组环流调节器上，而环流调节器为一纯比例放大器，它可以无延迟地对正反两组触发脉冲进的扰动而引起的环流变化很小，可以忽略不计。26.7.7全数字直流调速系统近年来，在电气传动系统中实现调节回路全数字化已形成主要发展趋势。进入90年代，多数国外电气公司已基本上淘汰了传统的模拟量控制系统。由子出现了超大规模集成电路的微处理机芯片，使得将计算机技术直接应用于自动控制装置中进行实时控制变得简便易行。在带有微机的全数字自动控制以实现各种调节和控制功能，因而