KGLF-11

KGLF-11型晶閘管勵磁裝置是一種三相全控橋控制方式的同步電動機晶閘管勵磁裝置，由主迴路和控制電路組成。

基本介紹

• 中文名：KGLF-11
• 裝置：1型晶閘管勵磁裝置
• 方式：三相全控橋控制方式
• 監測：轉子電路的監測

主迴路

系統接線圖

轉子電路的監測

電壓監測：直流電壓表V它與放電電阻Rd1、Rd2串聯後接在三相全控橋晶閘管的輸出端，監測整流輸出電壓值。由於電壓表為高內阻，放電電阻值所引起的誤差可忽略不計，但它卻對晶閘管VT7、VT8和整流管VD1起到監視作用。電流監測：直流電流表A與勵磁迴路串聯測量勵磁電流值。同步電動機在啟動過程中還未投勵前，全控橋電路沒工作，無電流通路，電流表並不顯示轉子感應電流值，只有在投勵後電流表才指示勵磁電流值。

三相全控整流橋電路

三相全控橋VT1～VT6將交流電整流為直流電，為轉子提供勵磁電流，它由脈衝外掛程式所產生的脈衝來觸發導通。通過改變脈衝電路的控制角α來控制直流勵磁電壓高低。

同步電動機轉子繞組是一個大電感的RL串聯負載，轉子勵磁繞組通過三相全控橋晶閘管VT1～VT6中導通的兩個晶閘管元件和整流變壓器T1二次側繞組放電，產生連續的勵磁電流，晶閘管VT1～VT6導通角可達120°。

快速熔斷器FU1～FU6是直流側的短路保護熔斷器，它與VT1～VT6並聯。當直流側或晶閘管元件本身短路時，FU1～FU6熔斷，並使微動開關SS1～SS6的動觸點閉合，中間繼電器4 KA有電動作，使同步電動機定子迴路的油斷路器跳閘，切斷勵磁並報警。

R11、C11～R61、C61為阻容吸收過壓保護裝置，在三相全橋的晶閘管VT1～VT6換流截止、快速熔斷器FU1～FU6熔斷、VT1～VT6陽極和陰極間換向時產生的過電壓由換向阻容R11、C11～R61、C61吸收，削弱電壓上升率。

R12～R62為均壓電阻，與VT1～VT6並聯，可使三相全控橋的晶閘管VT1～VT6中同相兩橋臂上的晶閘管（如VT1與VT4、VT2與VT5 、VT3與VT6 ）合理分擔同步電動機啟動時的轉子感應電壓。

整流變壓器

整流變壓器用於向全控橋提供交流電源。

阻容過壓保護

自動空氣開關QA在閉合或打開時所引起的操作過電壓，由整流變壓器T1二次側的三角形阻容吸收裝置RUCU、RVCV、RWCW進行保護。

散熱風機

風機由KM控制、FR作過載保護，用於降低晶閘管溫度。

控制迴路

滅磁外掛程式

同步電動機起動至投入勵磁前這段時間內,晶閘管1KGZ~6KGZ 未得到觸發脈衝處於阻斷狀態,異步起動時勵磁繞組感應出交變電壓。當G1點為正、G2點為負的半波且在感應交變電壓未達到滅磁晶閘管7KGZ、8KGZ導通的整定值之前,感應交變電流通過滅磁電阻Rfd1、電阻RM1、電位器1W、電阻RM2、電位器2W及滅磁電阻Rfd2形成迴路。該迴路的總電阻為勵磁繞組直流電阻的3000倍以上,勵磁繞組相當於開路動,轉子感應電壓急劇上升。當感應電壓瞬時值上升到7KGZ、8KGZ的整定導通電壓時，7KGZ、8KGZ導通工作。此時電位器1W、2W的電壓降U1W、U2W，分別等於穩壓管1WY、2WY的穩壓值U1WY、U2WY和二極體1BZ、2BZ的正向壓降U1BZ、U2BZ以及晶閘管7KGZ、8KGZ的控制級與陰極上的壓降Ug7、Ug8之和。

滅磁外掛程式

晶閘管7KGZ和8KGZ的導通，短接了電阻RM1、電位器1W和電阻RM2、電位器2W，使同步電動機轉子勵磁繞組從相當於開路起動變為只接入Rfd1、Rfd2滅磁電阻起動，感應電壓峰值大大降低，至此正半波結束時，晶閘管7KGZ、8KGZ由於陽極電壓為0V，沒有維持電流而自行關閉。

同樣，同步電動機在停車或發生失步事故時，滅磁環節通過勵磁裝置的控制迴路將滅磁電阻串入勵磁繞組迴路，也起到熄滅轉子磁場的作用。

投勵外掛程式

投勵外掛程式作用是保證同步電動機的啟動轉速達到亞同步速度時自動向移相外掛程式發出投勵指令。

投勵外掛程式

同步電動機定子迴路電源開關合閘啟動時，同時接通脈衝外掛程式中的同步電源，其交流40 V電壓經VD30～VD33整流、R21和C4濾波、穩壓管VZ10、VZ11穩壓後，獲得約為28 V的穩定直流電源。此時若接在三相全控整流橋上的G3端子為感應正電位，G2端子為感應負電位，經電阻R22、R23降壓，穩壓管VZ12穩壓到4 V左右。再經R24降壓後使三極體VT12飽和導通，電容器被C5短接，使其不能充電。

當同步電動機轉子勵磁繞組感應的交變電壓改變方向時，即G3為負電位、G2為正電位，穩壓管VZ12工作在正嚮導通狀態，管壓降很小，VT12因基極上的分壓低而截止。28 V直流電源通過電阻R26對電容器C5充電，由於只有半個周期，充電電壓達不到單結電晶體VBD2導通的峰點電壓UP，故無脈衝輸出。當轉子勵磁繞組感應的交變電壓又改變方向時，VT12又飽和導通，C5充上的一部分電荷經VT12放掉，以免後一半周期積累充電。同步電動機啟動至亞同步轉速前均無脈衝輸出。

當同步電動機啟動加速至亞同步轉速時，轉子感應交變電壓的頻率已衰減至2～3 Hz，電容器C5在充電的半個周期內有足夠的時間充電，當充電至單結電晶體VBD2的峰點電壓UP時使其導通，此時電容器C5通過VBD2的發射極、第一基極和脈衝變壓器T8原邊繞組迅速放電，使T8副邊輸出脈衝，觸發移相電路中的小晶閘管VT11，發出投勵指令。電位器RP8可防止三極體VT12的基極開路時產生穿透電流而影響正常工作，整定RP8可抑制轉子勵磁繞組感應電壓中的高次諧波波干擾。

移相外掛程式

移相外掛程式的作用是控制脈衝外掛程式中觸發脈衝的導通角，實現調節勵磁電壓大小和使電壓穩定。

移相外掛程式

移相給定電路：由單相橋式整流電路（二極體VD18～VD21）、濾波電路（R16與C3）、穩壓電路（R17與VZ7、VZ8）及電位器RP6等部分組成。由電源外掛程式輸出的65 V交流電源，先經二極體VD18～VD21整流，再由電阻R16和電容C3濾波，又經電阻R17和穩壓管VZ7、VZ8穩壓後，將15 V的電壓加於電阻R18和R19以及外接的電位器RP6上，通過電位器RP6輸出一個可調的穩定電壓，作為六個脈衝外掛程式移相控制的主要電源。

電網電壓負反饋電路：由VD24～VD29三相橋式整流迴路以及電阻R20、穩壓管VZ9和電位器RP7組成，由電位器RP7調節反饋的強弱。當電網電壓為380 V時，相應的輸入交流電壓為6 V，經二極體VD24～VD29整流後，通過電阻R20降壓，加於穩壓管VZ9上，此電壓尚不足以使其穩壓工作。電位器RP7滑動觸頭上電壓Ef隨電網電壓降低而減小。只有當電網電壓上升至390 ～400 V以上時，VZ9才起穩壓作用，此時電位器RP7滑動觸頭的電壓Ef為一恆定值。

電位器RP5和RP7滑動觸頭各取一部分電壓，其極性相反地串聯後，將差值輸出（即ED=Eg－Ef）加到脈衝外掛程式三極體VT10的基極迴路上。Eg為穩定值，Ef則隨交流電網電壓成比例降低，形成電壓負反饋，自動調節勵磁電壓保持基本穩定。

二極體VD22和VD23的作用是防止因Eg<Ef、ED反向時，使脈衝外掛程式三極體VT10的基極承受反向電壓。

當交流電網電壓下降至整定值時，高壓開關櫃中電壓互感器電壓下降使強勵開關觸點閉合，接通附加外掛程式中強勵繼電器3KA的線圈，使其動作發出強勵信號，3KA觸點閉合，移相給定電壓中的Eg直接從電位器RP6的滑動頭取出，將勵磁電壓升高為額定勵磁電壓的某一倍數。如這樣強勵10s後，交流電網電壓仍不回升，裝於定子迴路控制設備上的時間繼電器動作，切除強勵。同時，切除同步電動機的電源。晶閘管VT11作為開關，控制移相外掛程式的輸出（即勵磁的投入）。當同步電動機開始啟動時，VT11處於截止狀態，直到同步電動機加速至亞同步轉速時，投勵外掛程式觸發VT11導通，移相外掛程式才有信號輸出給脈衝外掛程式以產生觸發脈衝。

脈衝外掛程式

脈衝外掛程式共有六塊（+U、－V、+W、－U、+V、－W），分別產生觸發脈衝去觸發轉子勵磁迴路的VT1～VT6，其內部元件及接線完全相同，僅外部接線不同。為此，現以+U相脈衝外掛程式為例，說明其工作原理。+U脈衝外掛程式由同步電源、脈衝發生電路及脈衝放大電路三部分組成。

脈衝外掛程式

同步電源：產生脈衝的同步電源由同步變壓器T2的+U相50 V電壓供給(圖4-2)，－U相50 V電源供給脈衝放大電容C2進行預充電。+U相電源與－U相電源相位相差180°，各自經二極體VD7和VD6進行半波整流。

脈衝發生電路：由單結電晶體VBD1、三極體VT10、電位器RP4及電阻R15等組成。通過移相外掛程式輸出的直流信號ED的大小來改變三極體VT10集電極與發射極的等效電阻，從而調節電容器C1的充電時間常數。當電容器C1上電壓充到單結電晶體VBD1峰值電壓Up時，VBD1導通，在電阻R15上產生脈衝電壓，觸發小晶閘管VT9；當電容C1放電至VBD1的谷點電壓（UV≈ 2 V）時，VBD1關斷，電容器C1重新充電，重複上述過程。

脈衝放大電路：由電容器C2、晶閘管VT9及脈衝變壓器T7組成。由於－U相50 V交流電源比+U相交流電源超前180°，經二極體VD6半波整流，通過電阻R9降壓對電容C2充電，為輸出脈衝做準備。當小晶閘管VT9被脈衝電壓觸發導通，電容器C2經T1初級、VBD1放電，在同步變壓器T7次級繞組上產生主迴路晶閘管的觸發脈衝。通過改變控制電壓ED大小，改變輸出脈衝相位，調節主迴路晶閘管的控制角α，即可改變輸出電壓。因主迴路是三相全控橋整流，故採用雙脈衝觸發方式（或稱補脈衝觸發），按一定順序，同時觸發兩個不同橋臂上的元件，以保證電路更可靠地工作。

由於各脈衝外掛程式所用的元件參數不完全相同，可能造成各相輸出脈衝相位（控制角α）不一致，為此，可通過電位器RP4來調節，使六個脈衝外掛程式的輸出脈衝對稱。二極體VD9的作用是為電容器C2充電和脈衝變壓器T7原邊放電提供通路。

二極體VD10～VD17既可防止輸出脈衝相互干擾，又可防止負脈衝加於整流橋的控制極上。綜上所述，異步啟動時無投勵信號，移相外掛程式不導通，其輸出ED=0，控制角α=0，無觸發脈衝，轉子迴路VT1～VT6不通；亞同步時，投勵外掛程式發出指令，觸發VT11，移相外掛程式導通，輸出ED，α≠0，產生觸發脈衝，VT1～VT6導通，轉子投入勵磁；調節移相外掛程式的RP6可調節ED，從而調節脈衝外掛程式C1的充電時間常數，也就調節了控制角α，達到調節勵磁電壓的目的。

全壓外掛程式

全壓外掛程式是為同步電動機降壓啟動而設定的。

全壓外掛程式

全壓外掛程式內部接線和工作原理與投勵外掛程式相同，其作用是控制投全壓開關。電阻R39要保證可靠的觸發導通投全壓開關中的小晶閘管VT13，使繼電器2KA動作，接通同步電動機定子迴路的全壓開關。同步電動機一旦加速到亞同步轉速，投勵外掛程式就能投入勵磁，使同步電動機牽入同步運行。

附加外掛程式

附加外掛程式由投入全壓開關和停車逆變環節兩部分組成。

投全壓外掛程式

投入全壓開關的作用是通過切換定子電源開關實現由降壓啟動轉換為全壓運行。投入全壓開關的作用是通過切換定子電源開關實現由降壓啟動轉換為全壓運行。投入全壓開關電路，它由電源外掛程式小變壓器T6的單相12 V電壓經二極體VD37～VD40整流，作為投全壓繼電器2KA和強勵繼電器3KA的工作電源。在同步電動機降壓啟動時，降壓啟動高壓開關櫃中油斷路器QF2的輔助聯鎖觸點QF21閉合，通過電容器C7濾波後加於晶閘管VT13上。當同步電動機啟動速度達到同步轉速的90%左右時，全壓外掛程式發出脈衝觸發VT13，使2KA通電，接通同步電動機定子迴路全壓開關。全壓開關合閘後斷開降壓啟動開關QF21，切除2KA的工作電源。

停車逆變環節的作用是: 在控制角很大時使整流橋的晶閘管工作在逆變狀態，避免被轉子感應電動勢損壞。由脈衝外掛程式分析知道，通過控制脈衝外掛程式中電容器C1的充電時間來改變控制角α大小，控制晶閘管VT1～VT6的輸出勵磁電壓。當三相全控整流橋工作在整流狀態時，脈衝外掛程式電容器C1的充電電流由三極體VT10和附加外掛程式Ⅰ中的三極體VT14供給。電容器C1的充電電流是不變的，而VT10基極偏壓可調節，因此電容器C1的充電電流大小主要由流經三極體VT10的電流來控制。因此，通過改變VT10的基極偏壓來調節電容器C1的充電時間常數，使控制角α的相位移動，從而調節勵磁電壓的大小。

停車逆變環節

當同步電動機停車時，電源外掛程式的變壓器T5失電，切除移相電源，脈衝外掛程式三極體VT10也因無偏壓而截止。但此時電容器C6的緩慢放電卻能使三極體VT14維持導通5 s，電容器C1隻能由電源外掛程式變壓器T250 V電源，通過二極體VD7半周期整流後，經電位器RP3、電阻R11、三極體VT14集電極至發射極迴路充電，使控制角α增大到接近140°，此時三相全控整流橋的晶閘管VT1～VT6工作在逆變狀態，不會因轉子電感放電而使晶閘管VT1～VT6燒壞。