同步电动机及励磁演示教学

发电机励磁(lc)相关培训资料第一页，共50页。学习(xux)思路旋转电机三相异步电机原理三相同步电机异步起动法如何牵入同步需要直流励磁(lc)整流电路装置原理，维护，调试。第二页，共50页。同步(tngb)电动机同步电动机是交流电机（同步电机）的一种类型，它的转速与电源频率之间有着恒定的同步关系。n=60f/p以同步电动机为例：额定转速200r/min额定频率50zP=6050200=15说明(shumng)：P为磁极对数。第三页，共50页。三相(snxin)同步电动机的结构转极（旋转(xunzhun)磁极）式同步电机转枢式同步电机第四页，共50页。第五页，共50页。同步电机的特点(tdin)转速恒定。在运行过程中，只要电源频率一定(ydng)，同步电动机的转速不随负载大小而改变，负载的变动只是使其功角发生变化。负载增加时功角变大，负载转矩或阻转矩大到使电动机功角超过极限时，电动机失步。第六页，共50页。同步电机的特点(tdin)功率因数可调。同步电动机可以通过调节其励磁电流，在超前的功率因数下运行(ynxng)，因而，有利于改善电网的功率因数。效率高。异步电动机功率因数较低，因此，效率也低。而相应同步电动机的效率则较高。尤其在低速同步电动机这一点更明显。第七页，共50页。同步电机的特点(tdin)运行稳定性高。在超前功率因数下运行的同步电动机其过载能力相应异步电动机的大，异步电动机的转矩与端电压的二次方成正比而同步电动机如果(rgu)它的励磁电流不受电网电压影响，其转矩只是随端电压的一次方成正比。第八页，共50页。同步电机的特点(tdin)当电网电压降低或电动机果负载时，同步(tngb)电动机的励磁一般能自动调节，实行强励来保证运行的稳定性。第九页，共50页。同步(tngb)电动机的启动同步电动机的启动就是同步电动机自接入电网直至转子(zhunz)达到同步转速的过程。为完成这个过程通常采用一下方法：异步启动法调频启动法用辅助电动机启动法但大部分同步电动机采用异步启动法。第十页，共50页。异步启动(qdng)法主要依靠在定子投入电网后磁极极靴上的启动绕组（阻尼绕组）中的感应电流与定子磁场间的产生的异步转矩来进行启动的。此时为避免励磁绕组开路感应的高电压(diny)将绝缘击穿，必须将励磁绕组分段开路或短接起来。在短接时，短接的励磁绕组中会流入较大的感应电流，这个电流与定子三相旋转磁场相互作用而产生的转矩，使得电动机的合成转矩在一半同步转速附近变小，出现最小转矩，即单轴力矩效应。所以，启动时励磁绕组中应串联一个电阻值约是5-10倍励磁绕组电阻值的启动电阻器。以限制感应电流，提高最小转矩，且能提高牵入转矩。异步启动时，定子电流可达到额定值的67倍。第十一页，共50页。微机(wi j)励磁技术第十二页，共50页。什么(shnme)叫励磁：励磁(lc)同步电机运行时，在励磁(lc)绕组（电机转子绕组）中通入直流电流建立磁场的过程，称为励磁(lc)。这个直流电流称为励磁(lc)电流。而供给电流的整个系统称为励磁(lc)系统。目前，励磁(lc)采用wwww生产的型微机全控励磁(lc)装置。该装置是以电力电子技术、现代控制理论与微机技术相结合的新一代励磁(lc)调节控制装置。我们本次学习就以该装置进行讲述第十三页，共50页。直流电从哪里(nli)来？在我们o站电源使用的是交流电。而励磁需要的是直流电。那直流电是怎么来的呢？这就需要整流。整流电路是一种将交流电能转变为直流电能的转换电路。整流二极管可以实现这种转换，但它的输出量仅与电路形式及输入交流电压(diny)有关，输出量不可变。无法满足我们的要求。但由晶闸管组成的可控整流电路却可以实现。第十四页，共50页。晶闸管简介(jinji)晶闸管又叫可控硅。它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极图2(a)：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号图2(b)可以看到，它和二极管一样(yyng)是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。图2第十五页，共50页。第十六页，共50页。晶闸管的结构晶闸管的结构(jigu)(jigu)与工作原理与工作原理外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极(yngj)A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极(yngj)，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间图1-6晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号第十七页，共50页。螺栓(lushun)式可控硅第十八页，共50页。平板式可控硅第十九页，共50页。晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数1.电压定额电压定额1)断断态态重重复复峰峰值值电电压压UDRM在在门门极极断断路路而而结结温温为为额额定值时，允许重复加在器件上的定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。正向峰值电压。2)反反向向重重复复峰峰值值电电压压URRM在在门门极极断断路路而而结结温温为为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。3)通通态态（峰峰值值）电电压压UTM晶晶闸闸管管通通以以某某一一规规定定倍倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通通常常取取晶晶闸闸管管的的UDRM和和URRM中中较较小小的的标标值值作作为为该该器器件件的的额额定定电电压压。选选用用时时，额额定定电电压压要要留留有有一一定定裕裕量量,一一般般取取额额定定电电压压为为正正常常工工作作(gngzu)时时晶晶闸闸管管所所承承受受峰峰值电压值电压23倍倍第二十页，共50页。晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数2.电流定额电流定额1)通态平均电流通态平均电流IT(AV)额定电流额定电流-晶晶闸闸管管在在环环境境温温度度为为40C和和规规定定的的冷冷却却状状态态下下，稳稳定定结结温温不不超超过过额额定定结结温温时时所所允允许许流流过过的的最最大大工工频频正正弦弦半半波波(bnb)电流的平均值。电流的平均值。使使用用时时应应按按实实际际电电流流与与通通态态平平均均电电流流有有效值相等的原则来选取晶闸管效值相等的原则来选取晶闸管应留一定的裕量，一般取应留一定的裕量，一般取1.52倍倍第二十一页，共50页。晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数2)维持电流维持电流(dinli)IH使使晶晶闸闸管管维维持持导导通通所所必必需需的的最最小小电电流流(dinli)一一般般为为几几十十到到几几百百毫毫安安，与与结结温温有有关关，结结温温越越高高，则则IH越小越小3)擎住电流擎住电流(dinli)IL晶晶闸闸管管刚刚从从断断态态转转入入通通态态并并移移除除触触发发信信号后，号后，能维持导通所需的最小电流能维持导通所需的最小电流(dinli)对同一晶闸管来说，通常对同一晶闸管来说，通常IL约为约为IH的的24倍倍4)浪涌电流浪涌电流(dinli)ITSM指指由由于于电电路路异异常常情情况况引引起起的的并并使使结结温温超超过过额定结温的不重复性最大正向过载电流额定结温的不重复性最大正向过载电流(dinli)第二十二页，共50页。晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数3.动态参数动态参数除开通时间除开通时间tgt和关断时间和关断时间tq外，还有：外，还有：(1)断态电压临界上升率断态电压临界上升率du/dt指指在在额额定定结结温温和和门门极极开开路路的的情情况况下下，不不导导致致晶晶闸闸管管从从断断态态到到通通态态转转换换的的外外加加电电压压最最大大上升率上升率在在阻阻断断的的晶晶闸闸管管两两端端施施加加的的电电压压具具有有正正向向的的上上升升率率时时，相相当当于于一一个个电电容容的的J2结结会会有有充充电电电电流流流流过过，被被称称为为位位移移电电流流。此此电电流流流流经经J3结结时时，起起到到类类似似门门极极触触发发电电流流的的作作用用。如如果果(rgu)电电压压上上升升率率过过大大，使使充充电电电电流流足足够够大大，就就会会使使晶晶闸管误导通闸管误导通第二十三页，共50页。晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数(2)通通态态电电流流(dinli)临临界界上升率上升率di/dt指指在在规规定定条条件件下下，晶晶闸闸管管能能承受而承受而无无有有害害影影响响的的最最大大通通态态电电流流(dinli)上升率上升率如如果果电电流流(dinli)上上升升太太快快，则则晶晶闸闸管管刚刚一一开开通通，便便会会有有很很大大的的电电流流(dinli)集集中中在在门门极极附附近近的的小小区区域域内内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏从而造成局部过热而使晶闸管损坏第二十四页，共50页。晶闸管的基本晶闸管的基本(jbn)(jbn)特性特性晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性第第I象限象限(xingxin)的是正向特性的是正向特性第第III象限象限(xingxin)的是反向特性的是反向特性图1-8晶闸管的伏安(fn)特性IG2IG1IG第二十五页，共50页。可控硅导通和关断条件(tiojin)状态条件说明从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位2、控制极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位高于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流任一条件即可第二十六页，共50页。晶闸管的基本晶闸管的基本(jbn)(jbn)特性特性IG=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限(jxin)即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿晶闸管本身的压降很小，在1V左右导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。（伏安特性图）第二十七页，共50页。2 2 晶闸管的基本晶闸管的基本(jbn)(jbn)特性特性晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端门极触发电流也往往是通过(tnggu)触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的晶闸管的门极和阴极之间是PN结J3，其伏安特性称为门极伏安特性。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。（伏安特性图）第二十八页，共50页。1.3.2 1.3.2 晶闸管的基本晶闸管的基本(jbn)(jbn)特性特性2.动态特性动态特性图图1-9晶闸管的开通和关断过程晶闸管的开通和关断过程(guchng)波形波形第二十九页，共50页。1.3.2 1.3.2 晶闸管的基本晶闸管的基本(jbn)(jbn)特性特性1)开通过程（特性图开通过程（特性图)延延迟迟时时间间td：门门极极电电流流阶阶跃跃时时刻刻开开始始，到到阳阳极极电电流流上上升升(shngshng)到稳态值的到稳态值的10%的时间的时间上上 升升(shngshng)时时 间间 tr：阳阳 极极 电电 流流 从从 10%上上 升升(shngshng)到稳态值的到稳态值的90%所需的时间所需的时间开通时间开通时间tgt以上两者之和，以上两者之和，tgt=td+tr（1-6）普普 通通 晶晶 闸闸 管管 延延 迟迟 时时 间间 为为 0.51.5s，上上 升升(shngshng)时间为时间为0.53s第三十页，共50页。1.3.2 1.3.2 晶闸管的基本晶闸管的基本(jbn)(jbn)特特性性2)关断过程关断过程反反向向阻阻断断恢恢复复时时间间trr：正正向向电电流流降降为为零零到到反反向向恢恢复电流衰减至接近于零的时间复电流衰减至接近于零的时间正正向向阻阻断断恢恢复复时时间间tgr：晶晶闸闸管管要要恢恢复复其其对对正正向向电电压的阻断能力还需要压的阻断能力还需要(xyo)一段时间一段时间在在正正向向阻阻断断恢恢复复时时间间内内如如果果重重新新对对晶晶闸闸管管施施加加正正向向电压，晶闸管会重新正向导通电压，晶闸管会重新正向导通实实际际应应用用中中，应应对对晶晶闸闸管管施施加加足足够够长长时时间间的的反反向向电电压压，使使晶晶闸闸管管充充分分恢恢复复其其对对正正向向电电压压的的阻阻断断能能力力，电路才能可靠工作电路才能可靠工作关关断断时时间间tq：trr与与tgr之之和和，即即tq=trr+tgr（1-7)）普通晶闸管的关断时间约几百微秒。普通晶闸管的关断时间约几百微秒。第三十一页，共50页。电力电力(dinl)(dinl)电子器件器件的保护电子器件器件的保护1.7.1过电压过电压的的产产生及生及过电压过电压保保护护电电力力电电子子装装置置可可能能的的过过电电压压外外因因过过电电压压和和内内因因过电压过电压外外因因过过电电压压主主要要来来自自雷雷击击和和系系统统中中的的操操作作过过程程等外因等外因(1)操操作作过过电电压压：由由分分闸闸、合合闸闸等等开开关关操操作引起作引起(2)雷雷击过电压击过电压：由雷：由雷击击引起引起内内因因过过电电压压主主要要来来自自电电力力电电子子装装置置内内部部器器件件的的开关开关过过程程(1)换换相相过过电电压压：晶晶闸闸管管或或与与全全控控型型器器件件反反并并联联的的二二极极管管在在换换相相结结束束(jish)后后不不能能立立刻刻恢恢复复阻阻断断，因因而而有有较较大大的的反反向向电电流流流流过过，当当恢恢复复了了阻阻断断能能力力时时，该该反反向向电电流流急急剧剧减减小小，会由会由线线路路电电感在器件两端感感在器件两端感应应出出过电压过电压(2)关关断断过过电电压压：全全控控型型器器件件关关断断时时，正正向向电电流流迅迅速速降降低低而而由由线线路路电电感感在在器器件件两两端端感感应应出的出的过电压过电压第三十二页，共50页。1.7.2 1.7.2 过电流过电流(dinli)(dinli)保护保护过电流过载和短路两种情况常用措施（图1-37）快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性电子电路作为(zuwi)第一保护措施，快熔仅作为(zuwi)短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作图1-37过电流保护措施及配置位置第三十三页，共50页。1.7.2 1.7.2 过电流过电流(dinli)(dinli)保护保护快速熔断器快速熔断器电电力力电电子子装装置置中中最最有有效效(yuxio)、应应用用最最广的一种过电流保护措施广的一种过电流保护措施选择快熔时应考虑：选择快熔时应考虑：(1)电电压压等等级级根根据据熔熔断断后后快快熔熔实实际际承承受受的的电电压确定压确定(2)电电流流容容量量按按其其在在主主电电路路中中的的接接入入方方式式和和主电路联结形式确定主电路联结形式确定(3)快快熔熔的的I2t值值应应小小于于被被保保护护器器件件的的允允许许I2t值值第三十四页，共50页。1.7.2 1.7.2 过电流过电流(dinli)(dinli)保护保护(4)为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用(shyng)于小功率装置或器件裕度较大的场合短路保护方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型器件（很难用快熔保护），需采用电子电路进行过电流保护常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，响应最快第三十五页，共50页。WKLF-11简介(jinji)第三十六页，共50页。第三十七页，共50页。第三十八页，共50页。第三十九页，共50页。第四十页，共50页。第四十一页，共50页。第四十二页，共50页。第四十三页，共50页。第四十四页，共50页。第四十五页，共50页。第四十六页，共50页。第四十七页，共50页。第四十八页，共50页。第四十九页，共50页。第五十页，共50页。