同步电动机及励磁

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URSM URRM IH O
正向 导通
IG2
IG1
IG=0
A
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
可控硅导通和关断条件
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 1、阳极电位高于阴极电 位 2、阳极电流大于维持电 流 1、阳极电位低于阴极电 位 2、阳极电流小于维持电 流
2
晶闸管的基本特性
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)
晶闸管的主要参数
2) 维持电流 IH ——使晶闸管维持导通所必需的最小电流 一般为几十到几百毫安,与结温有关,结温越高, 则IH越小 3) 擎住电流 IL —— 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信 号后, 能维持导通所需的最小电流 对同一晶闸管来说,通常IL约为IH的2~4倍
4) 浪涌电流ITSM ——指由于电路异常情况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
电力电子器件器件的保护
1.7.1 过电压的产生及过电压保护
电力电子装置可能的过电压—外因过电压和内因过电压
外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 (1) 操作过电压:由分闸、合闸等开关操作引起 (2) 雷击过电压:由雷击引起 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 (1) 换相过电压:晶闸管或与全控型器件反并联的二极 管在换相结束后不能立刻恢复阻断,因而有较大的反向电 流流过,当恢复了阻断能力时,该反向电流急剧减小,会 由线路电感在器件两端感应出过电压 (2) 关断过电压:全控型器件关断时,正向电流迅速降 低而由线路电感在器件两端感应出的过电压
ä ¸ ÷ ç ÷¤ Ð ÷ ì Ø Û Ï ÷ ä ÷÷ ±÷ì Ø Ï ·÷ ±Ñ Æ µ Á º · Æ ¿ Ë È ¶ Æ ±Á Æ Ö Á ¿ Ë ¶ Â Æ ¹ × · Ô º ÷Ï ·÷ ¼ Á ¶ Â Æ ç ÷ì â µ Á » ² ý ç ÷ ¸ µ Á Ì ç ÷ » µ Æ Ì ·÷ ¶ Â Æ ª × ç · ¿ ¸ µ  ¤ ¢ ç · ´ ·µ Â
三相同步电动机的结构
• 转极(旋转磁极)式同步电机 • 转枢式同步电机
同步电机的特点
1转速恒定。 在运行过程中,只要电源频率一定,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。
同步电机的特点
微机励磁技术
什么叫励磁:
• 励磁——同步电机运行时,在励磁绕组(电机转 子绕组)中通入直流电流建立磁场的过程,称为 励磁。这个直流电流称为励磁电流。而供给电流 的整个系统称为励磁系统。 • 目前,励磁采用wwww生产的型微机全控励磁 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调节控制装置。 • 我们本次学习就以该装置进行讲述
1.7.2

过电流保护
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 电子电路作为第一保护措施,快熔仅作为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
开通时间tgt以上两者之和,
tgt=td+ tr
(1-6)
普通晶闸管延迟时间为0.5~1.5s,上升时间为 0.5~3s
1.3.2
2) 关断过程
晶闸管的基本特性
反向阻断恢复时间trr:正向电流降为零到反向恢复电 流衰减至接近于零的时间 正向阻断恢复时间tgr:晶闸管要恢复其对正向电压的 阻断能力还需要一段时间 在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正 向电压,晶闸管会重新正向导通 实际应用中,应对晶闸管施加足够长时间的反向 电压,使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能 力,电路才能可靠工作 关断时间tq:trr与tgr之和,即 tq=trr+tgr (1-7)) 普通晶闸管的关断时间约几百微秒。
两者缺一不可
维持导通
两者缺一不可
从导通到关断
任一条件即可
Fra Baidu bibliotek
晶闸管的基本特性
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)
晶闸管的主要参数
3. 动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外,还有:
(1) 断态电压临界上升率du/dt 指在额定结温和门极开路的情况下,不导致晶闸 管从断态到通态转换的外加电压最大上升率 在阻断的晶闸管两端施加的电压具有正向的上升 率时,相当于一个电容的J2结会有充电电流流过, 被称为位移电流。此电流流经J3结时,起到类似门 极触发电流的作用。如果电压上升率过大,使充 电电流足够大,就会使晶闸管误导通
晶闸管的主要参数
2. 电流定额 1) 通态平均电流 IT(AV) 额定电流----晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态 下,稳定结温不超过额定结温时所允许流过 的最大工频正弦半波电流的平均值。 使用时应按实际电流与通态平均电流有 效值相等的原则来选取晶闸管 应留一定的裕量,一般取1.5~2倍
1.7.2
过电流保护
(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
2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,因而,有利于改善电网的功率因 数。 3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。
同步电机的特点
4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。
异步启动法
• 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6~7倍。
直流电从哪里来?
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。
同步电机的特点
• 当电网电压降低或电动机果负载时,同 步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。
同步电动机的启动
• 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。
发电机励磁相关培训资料
学习思路
• 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-整流电路-装置原 理,,维护,,调试。
同步电动机
• 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50Hz • P=60×50÷200=15 • 说明:P为磁极对数。
晶闸管简介
• 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
晶闸管的结构与工作原理
外形有螺栓型和平板型两种封装 引出阳极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,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
A P1 G A A G a) N1 P2 N2 K b) c) K
G
晶闸管的主要参数
(2)
通态电流临界上升率di/dt
——指在规定条件下,晶闸管能承受而 无有害影响的最大通态电流上升率

如果电流上升太快,则晶闸管刚一开通, 便会有很大的电流集中在门极附近的小区 域内,从而造成局部过热而使晶闸管损坏
晶闸管的基本特性
IA
晶闸管的伏安特性
第I象限的是正向特性 第III象限的是反向特性-U
ç Ó £ ¤ç · µ ×±º µ  ¯ ÷ç ÷ ¶ ×µ Á û ¶ Ö Õ 过电流保护措施及配置位置 图1-37 ¨µ » 1-37 Í
1.7.2
快速熔断器
过电流保护
电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保 护措施 选择快熔时应考虑:
(1)电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定 (2)电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结 形式确定 (3)快熔的I 2t值应小于被保护器件的允许I 2t值
K K
J1 J2 J3
G
A
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
螺栓式可控硅
平板式可控硅
晶闸管的主要参数
1. 电压定额 1) 断态重复峰值电压UDRM——在门极断路而结温 为额定值时,允许重复加在器件上的 正向峰值电 压。 2) 反向重复峰值电压URRM—— 在门极断路而结温 为额定值时,允许重复加在器件上的反向峰值电 压。 3) 通态(峰值)电压UTM——晶闸管通以某一规定 倍 数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。 通常取晶闸管的UDRM 和URRM 中较小的标值作为该器 件的额定电压。选用时,额定电压要留有一定裕量, 一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压 2~3倍
1.3.2
2. 动态特性
iA 100% 90%
晶闸管的基本特性
10% 0 uAK
td
tr
t
IRM
O
t
trr
URRM t gr
图1-9 晶闸管的开通和关断过程波形
1.3.2
晶闸管的基本特性
1) 开通过程(特性图) 延迟时间td:门极电流阶跃时刻开始,到阳极 电流上升到稳态值的10%的时间
上升时间tr:阳极电流从10%上升到稳态值的 90%所需的时间
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