同步电动机晶闸管励磁系统实例 - 图文 下载本文

上。

三相全控桥的三个同向并联桥臂上的晶闸管1、3、5KGZ是与4、6、2KGZ串联承受同步电动机启动过程中转子励磁绕组上所感应的峰值电压Usm ,当灭磁电阻Rfd1+Rfd2等于励磁绕组直流电阻的10倍时,按经验取Usm为同步电动机额定励磁电压UfN的10倍。所以,励磁主回路桥臂上的晶闸管的正、反向峰值电压为

UKGZ?Usm2K1K2?10UfN2K1K2?10UfN2?0.9?1.7?9.4UfN

式中 K1---- 三相全控桥晶闸管整流器串联时的均压系数,取0.9; K2-――晶闸管正、反向峰值电压的安全系数,取1.7.

(2) 晶闸管额定电流的选择

晶闸管的额定正向平均电流IF,是指在规定环境温度和散热条件下,可连续通过的工频正弦半波电流的平均值。经验证明,晶闸管工作时结点温度越低,使用寿命也就越长。因此,对于晶闸管励磁这类可靠性要求较高的装置,应适当降低晶闸管元件的额定电流使用。这就是说,所选择的晶闸管元件的“额定正向平均电流”IF要大于实际负载下桥臂的平均电流,即即应取一定的电流裕量。

励磁装置整流桥的负载条件,除考虑额定运行工况外,还要考虑交流电网电压降落或负载突增时的强励情况。因为强励虽然不是经常发生,但是属于励磁装置的一种运行工况。强励是不应使过流保护动作,晶闸管的额定正向平均电流应该大于强励时实际可能通过元件的电流,结温不应超过允许值。

在额定工况时,整流桥直流侧电流为IfN,桥臂平均电流为IA?流桥直流侧电流为Ifq?kcIfN,桥臂平均电流为IAq?定正向平均电流应为

IF?KiIAq?13KiKcIfN13IfN。考虑强励时,整

13KCIfN。因此,桥臂上晶闸管元件的额

式中 KC――― 强励倍数,一般取1.4~1.8;

Ki――-强励工况下的电流裕度系数,一般取2以上。

(3) 晶闸管的配组问题

在选择励磁主回路桥臂晶闸管时,除了使元件的额定正、反向峰值电压和额定正向平均电流两个主要参数一致外,还应筛选管压降、触发电压及触发电流等参数相近的晶闸管配组。这样才能保证整流桥臂上各晶闸管元件的负担基本平衡,三相整流桥输出波形能调试出较好的对称度。

2.1.2 过电压和过电流保护

同步电机可控硅励磁系统过电压保护

可控硅励磁系统具有很多优点,但是这种系统中的可控硅元件承受过电压的能力较差,即使很短时间的过电压也可能导致元件损坏,而且可控硅承受正向电压上升率的能力也有一定限度,超过这个限度也可能导致元件损坏,或者造成励磁系统不能正常工作。因此,笔者分析了可控硅元件所在电路中产生过电压的原因。并提出了几种相应的保护措施,以便将过电压和电压上升率限制在可控硅元件所允许的范围之内,以保证其安全可靠地工作。

DC22041(DBF-6 DC220V 228A)OL1WASR (H)DSR-1C-16AOL1 800ΩR4.52ΩC 2*1uf 2.5kvFIELDSH 75mV 300AOL2FL图1原灭磁、转差率检测

41:三级自动负荷开关 OL1, OL2 :直流电流检测元件 RW1 :电位器 R :灭磁电阻

ASR :亚同步转速检测继电器 D :整流二极管 C1, C2 :电容器 FL :直流分流器 FIELD:励磁绕组

1、主回路组成

主回路如图2所示,它采用三相全控桥式整流电路,短路、过压保护,分别采用快熔和阻容保护。两级灭磁单元为独立单元,自动适应同步电机起动特性。

另外,还有部分用于保护和仪表指示的检测元器件。

GK1DL(1-5)LH3DL2DLRQDKTD1G41LH1G21R2R1K4IMROVGZ8KGZA37KGZ1G5ARfd1FL-2FL-1FL-2FL-1Rfd21G1R4WMJCAR3R6WR4CAR3R6MJK1C14KGZK6K31KGZ6KGZK2K4A3B3C33KGZ2KGZ5KGZGz1Gz2RD1-3 图 励磁主回路

RD1~3: 快熔 1~8 KGZ:可控硅 GZ:整流二极管 R1~R6:电阻器 R:制动电阻 Rfd1、Rfd2:灭磁电阻 W:电位器 C1:电容器 MJ:低压灭磁继电器 CA:试验按钮 LH:直流电流传感器 1LH:电流互感器 A:直流电流表 V:直流电压表 TD:同步电动机 1DL~3DL:高压开关 GK:高压隔离开关 QDK:起动电抗器 1~5LH:自耦变压器

2 产生过电压的原因

可控硅励磁系统中出现的过电压现象,其原因主要有两个: ① 由雷击等原因引起的大气过电压;

② 整流系统所在电路中的跳闸、合闸和可控硅元件关断等电磁暂态过程所引起的操作过电压和换向过电压。

2.1 大气过电压

当可控硅励磁系统的交流电源采用由输电线路供电的降压变压器,线路遭受雷击或静电感应这种从电网偶然浸入的浪涌电压时,必然要在变压器的副边绕组感生过电压。

2.2 操作过电压和换向过电压

图 在电源电压过零瞬间断开空载变压器产生的过电压

产生操作过电压和换向过电压的主要原因有:

(1)由高压电源供电的整流变压器,其原边绕组和副边绕组间存在分布电容C 当变压器高压侧开关合闸时,原边绕组高压 将经过C12耦合到副边绕组。合闸瞬间副边绕组感受到的电压

u2近似为:u2=C12u1/( C12 + C20 )(其中C20为副边绕组对变压器铁心间的分布电容)。如

果C12≈C20,则u2≈0.5u1,显然副边绕组感应的过电压值将随变压器变比的增加而增大。

(2)在电源变压器空载情况下,如果在电源电压过零时突然断开电源,则会产生严重的瞬变过电压。变压器空载时,原边绕组中只有励磁电流i0,它在相位上滞后于电源电压u1近900,