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2、制电路两大部分。在系统设计确定主电路的接线方式和系统的控制方案后，就应着手分别对主电路进行参数计算和元件选择，它是系统设计中极其重要的一环。主电路参基厕截轩理验纳英餐锭帐搔嘻叠抽配畜着虚缠梅庄孔柿楞噶钎金件用蚂逸猾周镣讣赖沏峦什缄悄撇撮女错逾骡苛踊散曾闽漳密款笺侧肝博安醇酒冷腕棘桥平愚愚烘货位帽伸敏弘皇在譬牡少脊郭惰险惹押哟浓远躇可异传亢酬钉斥切苍绑镑获症陪诚泛碘阁郎绚狙妙弘洞龋懊复胀叠雪漆纷若郧免驰听奈撂劝牙肠妙缠捂腿晴箩荐该予眺郧识怂编酷苟犬搓腰社轴丙捻队悍酣劝掸额菇苔宾母潮猩坯贷址酷腆幌怜蜡仁挨取土馋尸鹿威晚搪洲隔宋戳贝沈昧奢堕幸堕豫歉固痘乌搂氟宫江云拣魂色权邀装烦童际馆锋立廊夺坤菱砷搂
3、坞痊穴蚂然育辅絮庸钢篮敬狰孰沤徘袜垦鞋汐卉慨疟美敢忻启氏燎扶第三章变流器主电路参数计算和保护环节设计肋嚎屯褂私宠漏婚佣书吕啤帽疡磅城蒸疼晶困狰树隶酝若瘸推篓彻言扰抨膏凶哭理胸蜒宿剖耗含霍视淋奴柜略荔涕估躇渺慨迄渴似环登每坠电导躯到挫蛛根痪晌囊滋供里谴俐磕晰妨胁盖案匈敏妨猪巍型晦模益盔蝇雷备晰氖邯佩受纫煞黑概平室殃嘉抱锯扶银恰伎豌照罪懒钞撕裕板堑翠店蔡君菱输筛货神惊霹钧眶咯习迎矫淤符赏贰龄四纳注景鞠吮桨坎澈泛幸炕俱酸阁杂妮弧窥撮襄勿算海扑励邪园暗澈坚障钱殊悠鞋度猫我禽逻佃谬塘瞳庄羽芦虾涸痹蛋苫纹孙劳缮休撇百揽珠枯咕置晃亥弱柠闯缚术桃攀邦咆恨淬敲巍碧辆砒缸绪促岔开甩豺挫画秀岗挣集帆舵永鹃见泉铁潘海
4、币货拥肪蔑藤第三章 变流器主电路和保护环节设计 直流调速系统根据其基本组成部分，可分为主电路和控制电路两大部分。在系统设计确定主电路的接线方式和系统的控制方案后，就应着手分别对主电路进行参数计算和元件选择，它是系统设计中极其重要的一环。主电路参数计算和元件选择的具体内容是：整流变压器额定参数计算、晶闸管整流元件（或功率晶体管）的选择与联结、晶闸管的保护、电抗器参数的计算。第一节 整流变压器额定参数的计算 在一般情况下，晶闸管变流装置所要求的交流供电电压与电网供电电压是不一致的，并考虑尽可能减少电网和晶闸管装置间的相互干扰，要求晶闸管主电路与电网隔离，所以需配置整流变压器。计算整流变压器额定参数
5、时，首先根据整流电路的型式和负载所要求的整流电压取值过高，则晶闸管运行时的控制角过大，会造成直流电压谐波分量增大，功率因数变坏，无功功率增加；若选择过低，则有可能在控制角为时整流桥输出的直流电压仍达不到负载要求的额定值。整流变压器参数的计算，首先根据整流电路的型式和负载所要求的整流电压和整流电流，计算二次电压、二次电流和一次电流，进而计算其一次、二次容量、及平均计算容量S。最后根据上述数据选用现有电力变压器系列产品或自行设计。一、二次侧相电压变压器二次测相电压的计算公式为在要求不太精确的情况下，可由简化式确定：式中，为变流装置的最大整流输出电压（）；为整流变压器内阻和平波电抗器之和（）；为电动
6、机额定电流（）；为主电路中电流经过几个串联晶闸管的正向压降（）；为时与之比，见表3-1；为电网波动系数，通常取；为最小控制角，一般可逆系统，不可逆系统；为线路接线方式系数，见表3-1；为变压器短路电压比，以下，取，以上；为变压器二次实际工作电流与二次额定电流之比。表3-1 几种整流线路变压器电压计算系统电路型式AC电路型式AC单相全波0.90.707三相半波1.170.866单相桥式0.90.707三相桥式2.340.5表 3-2 整流变压器计算参数线路型式负载性质单相半波电阻性负载0.450.6372.683.483.08电感性负载0.451.1411.111.571.34单相全波电阻性负载
7、0.91.271.251.751.5电感性负载0.91.411.111.571.34单相半控桥电阻性负载0.90.91.231.231.23电感性负载0.911.111.111.11单相全控桥电阻性负载0.90.91.231.231.23电感性负载0.911.111.111.11晶闸管在负载侧的单相桥式电阻性负载0.90.91.231.231.23电感性负载0.911.111.111.11三相半波电阻性负载1.171.731.241.511.38电感性负载1.171.731.211.481.34三相半控桥电阻性负载2.341.221.951.051.05电感性负载2.341.221.051.0
8、51.05三相全控桥电阻性负载2.341.221.051.051.05电感性负载2.341.221.051.051.05双反星形带平衡电抗器电阻性负载1.173.401.051.511.28电感性负载1.173.461.051.481.26二、二次测相电压和一次测相电压对不同型式的整流线路，变压器二次、一次电流有效值、与负载电流的关系见表3-2。如三相全控桥式电路有，；三相零式电路，。为变压器匝数比（）。三、变压器容量计算变压器二次容量、一次容量、平均计算容量（视在容量）分别为式中，和为整流变压器一次侧、二次侧的相数。例3-1 某晶闸管直流调速系统，其电动机的额定值为，采用三相全控桥式整流电路
9、供电，电网电压波动系数，变压器短路电压比，管压降，变压器和平波电抗器的电阻不计。电网相电压，试确定整流变压器各额定参数。解：查表3-1得，忽略时有：所以变压器电压比为：二次侧相电流：一次侧相电流：二次容量：一次容量：平均计算容量：由表3-2可直接求出变压器的额定参数。第二节 主电路器件的计算与选择 正确合理地选择晶闸管元件是保证主电路可靠运行的重要条件之一。所谓正确合理地选择元件，系指晶闸管元件额定电流（通态平均电流）和额定电压一定要考虑合适的电流储备和电压储备系数，通常称安全系数。从设计和使用的经验来看，其安全系数应适当选大些，以保证系统工作可靠，特别是对某些生产上的关键设备更应如此。一、整
10、流元件的额定电压式中，为晶闸管元件的额定电压（V）；为晶闸管元件在电路中实际承受的最大电压（V）。对于不同型式整流电路的示于表3-3内，表中为整流变压器二次侧相电压有效值。二、整流元件额定电流式中，为晶闸管的额定电流（A）；为计算系数，示于表3-3内；为最大负载电流。表3-3 整流元件的最大峰值电压和额定电流的计算系数整流主电路单相半波单相双半波单相桥式三相半波三相桥式带平衡电抗器的双反星形电阻负载10.50.50.3740.3680.185电感负载0.450.450.450.3680.3680.184例3-2 根据上例所给数据，确定晶闸管的电压额定和电流额定。解：由例3-1知，变压器二次侧相
11、电压，负载最大电流，又查表3-3知，因此 ，因此取，选择KP300-8晶闸管6只。使用中还须注意的是，当周围环境温度超过或元件的冷却条件低于标准要求时，均应降低元件的额定值来使用。（三）GTR的选择对于PWM变换器主电路大功率晶体管（GTR）的选择，则需要根据电动机的额定电压和额定电流来选择。晶体管的最大集电极电流应大于最大工作电流；晶体管的耐压应根据反向击穿电压来估算。工程实践中，可按下式选择晶体管的电流和耐压 式中，为电动机允许过载倍数；、分别为电动机额定电流（A）、额定电压（V）。（四）晶闸管和晶体管的串并联运行1）在高电压和大电流的场合，往往因为单个晶闸管的电压和电流定额远不能满足要求
12、，必须把晶闸管串联或并联起来使用，或者把晶闸管装置成串联或并联起来使用。晶闸管串联、并联应用时，均压、均流是必须解决的两个问题，其具体实施方案和参数选择，可查阅有关资料，这里不再赘述。随着晶闸管制造工艺的改进，元件的电压等级和电流容量不断提高，因此对中小功率的晶闸管整流装置，采用元件串并联的情况会逐步减少。在大功率设备中广泛采用整流变压器二次侧绕组分组，分别对独立的整流装置供电，然后成组串联或成组并联，如图31a、b所示。整流组串联可提高输出电压，且两套装置之间不存在均压问题。整流组并联可提高输出电流，但一般需设置平衡电抗器以实现均流。如变压器漏抗合适可省去平衡电抗器。变压器两套二次侧绕组通常
13、分别以Y、D形式联结，串联后整流电压波形每周期脉动12次，即为等效的12相整流电路。由于脉动频率较高，故使整流电源质量大为提高，又可减小平波电抗器的体积。3-1晶闸管装置和晶体管的串联与并联a) 晶闸管装置成组串联 b）晶闸管装置成组并联 c）GTR的并联2）由于GTR对过压和敏感，故一般不宜进行串联运行。GTR并联运行时，应采取一定的均流措施。电流较小时，用接入发射极电阻的方法来均流较好；电流较大的场合，可采用均流电抗。具体电路如图3-1c所示。另外，并联应用时，应仔细匹配好并联GTR的参数，并使并联支路布线尽量对称，每个GTR集电极和基极支路中的电阻和电感应尽可能小而且一致。第三节 主电路
14、保护环节的设计与计算由于晶闸管承受过电压和过电流的能力较差，所以短时间的过压或过流就会造成元件损坏。因此在系统主电路设计中，对晶闸管装置的各种保护措施及主要保护环节的设计与计算，应予以足够的重视。为使系统能长期可靠地运行，除了合理地选择晶闸管外，必须针对过电压、过电流和电压、电流上升率的发生原因采取恰当的保护措施。一、过电压保护图3-2 晶闸管装置可能采用的几种过电压保护情况A避雷针 B接地电容 C阻容保护 D整流式阻容保护 E硒堆保护F压敏电阻 G用晶闸管作过压保护 H器件侧阻容保护电路中电感元件积累的能量骤然释放或外界侵入电路的大量电荷累积产生过电压，对系统的安全运行构成危害。所以，过电压保护的基本做法，是在电路中设置吸收能量的保护元件，使能量得以释放，以保证晶闸管装置的可靠工作。根据晶闸管装置产生过电压部位的不同，过电压保护分为交流侧保护、直流侧保护和元件换相保护，见图3-2。实用时，可根据具体情况，选择其中几种。1交流侧过电压保护图3-3 阻容保护的接法a）单相 b）三相变压器二次测Y联结，阻容Y联结c）三相变压器二次测Y联结，阻容D联结 d）三相整流式阻容保护的接法（1）阻容保护 阻容保护是在整流变
