直流电动机的调速与计算

1、双闭环调速系统目录 .11 方案介绍 .21.1主电路 .41.2双闭环调速系统的组成 .31.3设计要求 .82.主体方案设计 .82.0主体方案设计内容 .92.1触发电路设计 .92.2变流变压器容量的计算和选择 .112.3整流元件晶闸管的选型 .142.4电抗器的设计 .142.5主电路保护电路的设计 .162.6控制系统的设计 .203系统调试 .254.主电路设计图 .295结论 .306总结与体会 .307参考文献 .30第 1页1 方案介绍1.1 主电路通过调节处罚装置GT 的控制电压 U c 来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压 U d ，从而实现平滑调速和旋转变流机

2、组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都很大提高，而且在技术性能上也现实出较大的优越性。图 1-1 VM 系统原理图对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，根据晶闸管的特性，可以通过调节控制角大小来调节电压。当整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源供电。三相整流电路中又分三相半波和全控桥整流电路，因为三相半波整流电路在其变压器的二次侧含有直流分量，故不采用，本设计采用了三相全控桥整流电路来供电，该电路是目前应用最广泛的整流电路，输出电压波动小，适合直流电动机

3、的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广，能实现电动机连续、平滑地转速调节、电动机不可逆运行等技术要求。主电路原理图如图1-2 所示。第 2页图 1-2 主电路原理图三相全控制整流电路由晶闸管 VT1、VT3、VT5接成共阴极组，晶闸管 VT4、VT6、VT2接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的晶闸管，以及接在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的晶闸管，同时导通时，才构成完整的整流电路。晶闸管的控制角都是，在一个周期内6 个晶闸管都要被触发一次，触发顺序依次为：VT1VT2 VT3VT4VT5VT6，晶闸管必须严格按编号轮流导通， 6 个触发

4、脉冲相位依次相差 60O，只有这样才能使电路正常工作。为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害， 电路中加入了过电压、过电流等保护装置。1.2双闭环调速系统的组成双闭环调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的。单闭环调速系统使用了一个比例积分调节器组成，速度调节器可以得到转速的无静差调节。从扩大调速范围的角度来看 , 单环系统已能基本上满足生产机械对调速的要求。但是 , 任何调速系统总是需要启动与停止的 , 从电机能承受的过载电流有一定限制来看 ,要求启动电流的峰值不要超过允许数值。为达到这个目的, 采用电流截止负反馈的系统 , 就能得到启动电流波形 , 见图 1-3 中实线所示

5、。波形的峰值正好达到直流电动机所允许的最大冲击电流I dm , 其启动时间为 t1 。第 3页图1-3带有截止负反馈系统启动电流波形实际的调速系统 , 除要求对转速进行调整外, 很多生产机械还提出了加快启动和制动过程的要求 , 例如可逆轧钢 , 龙门刨床都是经常处于正反转工作状态的 , 为了提高生产率 , 要求尽量缩短过渡过程的时间。 从图 3-3 启动电流变化的波形可以看到 , 电流只在很短的时间内就达到了最大允许值I dm , 而其他时间的电流均小于此值 , 可见在启动过程中 , 电机的过载能力并没有充分利用。 如果能使启动电流按虚线的形状变化 , 充分利用电动机的过载能力 , 使电机一直

6、在较大的加速转矩下启动 , 启动时间就会大大缩短 , 只要 t2 就够了。上述设想提出一个理想的启动过程曲线 , 其特点是在电机启动时, 启动电流很快加大到允许过载能力值I dm , 并且保持不变 ,在这个条件下 , 转速 n 得到线性增长 , 当开到需要的大小时, 电机的电流急剧下降到克服负载所需的电流 I fz 值 , 对应这种要求可控硅整流器的电压在启动一开始时应为 I dm R , 随着转速 n 的上升 , U I dm R Cen 也上升 , 达到稳定转速时 , U I fz R Cen 。这就要求在启动过程中把电动机的电流当作被调节量 , 使之维持在电机允许的最大值 I dm ,

7、并保持不变。这就要求一个电流调节器来完成这个任务。带有速度调节器和电流调节器的双闭环调速系统便是在这种要求下产生的, 如下图 1-4 。第 4页图 1-4转速、电流双闭环直流调速系统原理框图其中 ASR为转速调节器， ACR为电流调节器， TG为直流测速发电机， TA 为电流互感器， UPE为电力电子装置， Un*为转速给定电压， Un为转速反馈电压，Ui* 为电流给定电压， Ui 为电流反馈电压。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，如图3-4 所示。这就是说把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控

8、制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫内环；转速调节环在外边，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。为了获得良好的静、 动态性能，双闭环调速系统的两个调节器都采用PI 调节器。采用 PI 型的好处是其输出量的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。 后面需要 PI 调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少， 直到饱和为止。双闭环调速系统的静特性在负载电流小于最大电流I d m ax 时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到 I d max 后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护

9、。这就是采用了两个PI 调节器分别形成内、外两个闭环的效果。1.2.1 稳态结构框图和动态数学模型（1）稳态结构框图为了分析双闭环调速系统的静特性，必须先绘出它的稳态结构框图，如下第 5页图 1-5 所示。电流调节器和转速调节器均为具有限幅输出的 PI 调节器，当输出达到饱和值时，输出量的变化不再影响输出，除非产生反向的输入才能使调节器退出饱和。当输出未达到饱和时，稳态的输入偏差电压总是为零。正常运行时，电流调节器设计成总是不会饱和的，而转速调节器有时运行在饱和输出状态，有时运行在不饱和状态。IdURU* niACRc UPEASR U*i+-UUd0 +- EnKs1/Ce- Un图 1-5

10、 双闭环直流调速系统的稳态结构框图其中为转速反馈系数，为电流反馈系数。分析静特性的关键是掌握这样的 PI 调节器的稳态特征，一般存在两种状况：饱和 输出达到限幅值。即饱和调节器暂时隔断了输入和输出间的联系，相当于使该调节环开环。不饱和输出未达到限幅值。即PI 的作用使输入偏差电压U 在稳态时总为零。实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有调速调节器饱和与不饱和两种状况：（1） 转速调节器不饱和：稳态时，他们的输入偏差电压都是零，因此 n=U* n/ =no，从而得到下图 1-6 静特性的 CA段。（2） 转速调节器饱和：输出达到限幅值 U im* ，转速

11、外环呈开环状态，转速的变化对系统不再产生影响。双闭环系统变成一个电流无静差的点电流闭环调节系统。稳态时 I d=U* im / =I dm，从而得到图 1-6 静特性的 AB段。这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统静特性好。然而，实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点漂移而采用“准 PI 调节器”时，静特性的两段实际上都N 略有很小的静差，见图3-6第 6页的虚线。nn0CABOIdNIdmId图 1-6双闭环直流调速系统的静特性其中当 I dI dm 时， ASR主导，表现为转速无静差。当Id=Idm 时，ACR主导，表现为电流无静差（过电流保护） 。1.2

12、.2动态数学模型如下图 1-7 表示双闭环直流调速系统的动态框图， 图中 WASR(s) 和 WACR (s) 分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。在分析双闭环直流调速系统的动态性能时，着重分析电机的起动过程及抗扰动性能。在起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，抗扰动性能包括抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。在起动过程中有三个特点：随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态。当ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统； 当 ASR不饱和时，转速环闭环， 整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环则表现为电流随动系统。这就是饱和非线

13、性控制的特征。准时间最优控制即恒流升速阶段，电流保持恒定，一般选择为允许的最大值，以便充分发挥电机的过载能力，是起动过程尽可能的最快。转速超调：由于采用了饱和非线性控制，起动过程结束进入转速调节阶段后，必须使转速调节器退出饱和状态。按照 PI 调节器的特性，只有使转速超调，ASR的输入偏差电压为负值，才能使 ASR退出饱和。即采用 PI 调节器的双闭环调速系统的转速动态响应必然有超调。第 7页U* n- IdLn-IdR11+1+K1/ASRACRsT0ns+1 -T0is+1 -Tss+1Ud0Tl s+1 +mCecT s EUn*iiUUUT0is+1T0ns+1图 1-7双闭环调速系统

14、的动态结构框图其中 Toi 为电流反馈滤波时间常数，Ton 为转速反馈滤波时间常数。在实际动态系统中，常增加滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数Toi 按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其意义是，让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使二者在时间上得到恰当的配合，从而带来设计上的方便。由测速

15、发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用 Ton 表示。根据和电流环一样的道理， 在转速给定通道上加入时间常数为 Ton 的给定滤波环节。1.3 设设计要求及相关数据基本数据直流电动机： 220V、136A、 1460r/min、Ce=0.132V min/r晶闸管装置放大系数： Ks=40，Ts=0.0017s电枢回路总电阻 :R=0.5时间常数Ti=0.03s，Tm=0.18s电流反馈系数： =007V/A. ， T1=0.002s转速反馈系数： =0.007Vmin/v ，T2=0.01s设计要求静态指标：无静差第 8页动态指标：电流超调量 i%5%，空载启动

16、到而定转速时的转速超调量n%102. 总体方案设计2.0 主体方案设计内容基于晶闸管整流的双闭环直流调速控制器其设计主体主要包括：（1）触发电路的设计（2）变流变压器容量的计算和选择（3）整流元件晶闸管的选型（4）电抗器设计（5）主电路保护电路设计（6）控制系统设计2.1 触发电路的设计晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在必要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往包括触发时刻进行控制相位控制电路、触发脉冲的放大和输出环节。触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于 60或采用相隔 6

17、0的双窄脉冲。（2） 触发脉冲应有足够的幅度， 对户外寒冷场合， 脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流 3 5 倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达 12Aus。（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。（4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。在本设计中最主要的是第1、2 条。理想的触发脉冲电流波形如图2-1 。第 9页图 2-1理想的晶闸管触发脉冲电流波形其中 t1 t2 为脉冲前沿上升时间（1 s ）， t1 t 3 为强脉冲宽度， I M 为强脉 冲 幅 值 （ 3I GT 5I GT ）， t1 t 4

18、为 脉 冲 宽 度 ， I为 脉 冲 平 顶 幅 值（ 1.5I GT 2I GT ）。常用的晶闸管触发电路如图 2-2 。它由 V1、V2 构成的脉冲放大环节和脉冲变压器 TM及附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。当 V1、V2 导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出出发脉冲。VD和 R 是为了V 、V1312由导通变为直截时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。 为了获得触发脉冲1234波形中的强脉冲部分，还需适当附加其它的电路环节。E2DE1VD1VD2TMR1R4VD3R3V1R2CV2图 2-2 触发电路晶闸管触发电路类型很多，有分立式、集成式和数字式，分立式相控同步B

19、A模拟电路相对来说电路比较复杂；数字式触发器可以在单片机上来实现，需要通过编程来实现，本设计不采用。由于集成电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便，所以本设计采用的是集成触发器，选择目前国内常用的 KJ、 KC系例，本设计采用KJ004 集成块和 KJ041 集成块。对于三相全控整流或调压电路，要求顺序输出的触发脉冲依次间隔60。本设计采用三相同步绝对式触发方式。根据单相同步信号的上升沿和下降沿，1234第10页形成两个同步点，分别发出两个相位互差 180的触发脉冲。然后由分属三相的此种电路组成脉冲形成单元输出 6 路脉冲，再经补脉冲形成及分配单元形成补脉冲并按顺序输出 6 路脉冲

20、。本设计课题是三相全三相全控桥整流电路中有六个晶闸管，触发顺序依次为： VT1VT2VT3VT4 VT5VT6，晶闸管必须严格按编号轮流导通， 6 个触发脉冲相位依次相差 60O，可以选用 3 个 KJ004 集成块和一个 KJ041 集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，就可以构成三相全控桥整流电路的集成触发电路如图2-3 。图 2-3三相全控桥整流电路的集成触发电路2.2变流变压器容量的计算和选择在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压往往不一致；此外，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相互隔离，故通常要配用整流变压器，这里选项用的变压器的一次

21、侧绕组采用联接，二次侧绕组采用 Y 联接。 S 为整流变压器的总容量，S为变压器一次侧的容量，U 1 为一次侧电压 , I 1 为一次侧电流 , S2 为变压器二次侧的容量， U 2 为二次侧电压， I 2第11页为二次侧的电流，m1 、 m2 为相数，以下就是各量的推导和计算过程。为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U 2 只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2 。影响 U 2 值的因素有：（1）U 2 值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的I d max 。（2） 晶闸管并非是理想的可控开关元件，

22、导通时有一定的管压降， 用 VT 表示。（3）变压器漏抗的存在会产生换相压降。（4） 平波电抗器有一定的直流电阻， 当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。（5）电枢电阻的压降。综合以上因素得到的U 2 精确表达式为：U N1ra ( I d max1) nU TU 2I dA BCUK%I d max 100I d式中，A=U /U2表示当控制角00时，整流电压平均值与变压器次级相电压d0有效值之比。 B=Udm/U d0 表示控制角为时和00 时整流电压平均值之比。 C是与整流主电路形式有关的系数。U K % 为变压器的短路电压百分比，100 千伏安以下的变压器取 U K % 5 ，100

23、1000 千伏安的变压器取 U K %510 。为电网电压波动系数。 通常取0.91.05 , 供电质量较差， 电压波动较大的情况应 取较 小值 。 r a =I NR /U N 表示电动机电枢电路总电阻R 的标么值，对容量为15 KW 的电动机，通常 ra0.040.08 。 nU T 表示主电路中电流经过几个串联晶闸管的管压降。I d max 为负载电流最大值。I d maxI dN ，所以=I dmax/I dN，表示允许过载倍数。对于本设计：为了保证电动机负载能在额定转速下运转, 计算所得 U 2应有一定的裕量 , 根据经验所知, 公式中的控制角应取300 为宜。0.9 ，A 2.34

24、 ， B= coscos3003 3， C 0.5,UK% 5，（其中 A、B、C可以查表 2-1 中三相全控桥）。表 2-1变流变压器的计算系数第12页单相双单相半控单相全 三相半三相全控带平衡电整流电路三相半控桥抗器的双半波桥控桥波桥反星形AU d 0 / U 20.90.90.91.172.342.341.17BU d / U d 0cos1coscoscos1coscoscos22C0.7070.7070.7070.8660.50.50.5K I 2I 2 / I d0.707110.5780.8160.8160.289I R1360.5raNL0.309U N220以下为计算过程和结

25、果：U N1ra ( I d max1) nU TU 2I d22010.3091.512 1147.45ABCU K % I d max 2.340.930.551.5100I d2100这里可以取 U 2150 。实际选取为标准变压器时可以通过改变线圈匝数来实现。根据主电路的不同的接线方式，由表4-1 查得 KI 2I 2 I d0.816 即得出二次侧电流的有效值 I 2K I 2I d , 从而求的、出变压器二次侧容量S2m2U 2 I 2 。而一次相电流有效值 I 1I 2 /(U 1 /U 2 ) ，所以一次侧容量 S2 m2U 2 I 2。一次相电压有效值 U1取决于电网电压。所

26、以变流变压器的平均容量为S=1/2(S 1 +S2 ) 。K I 2 为各种接线形式时变压器次级电流有效值和负载电流平均值之比。对于本设计 K I 2 取 0.816, 且忽略变压器一二次侧之间的能量损耗，故I 2K12 ?IN1.50.816 136166.464A根据整流变压器的特性，即为m1U 1 I1 m2U 2 I 2 , m 取 3，所以 U 1 I 1 U 2 I 2 ，所以整流变压器的容量为：S1S2 )11I 1mU22I 2 )m2U 2 I 2(S1(mU122Sm1U 1 I1 3150166.46474.91KVA设计时留取一定的裕量，可以取容量为 80KVA整流变压

27、器。第13页2.3 整流元件晶闸管的选型正确选择晶闸管能够使晶闸管装置在保证可靠运行的前提下降低成本。选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压U TM 和额定电流 I T ( AV ) 。首先确定晶闸管额定电压U TM ，晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压 U RM ，考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽 23 倍的安全系数，则计算公式：UTM(2 3)URM对于本设计采用的是三相桥式整流电路，晶闸管按1 至 6 的顺序导通，在阻感负载中晶闸管承受的最大电压U RM6U22.45U 2 ，故计算的晶闸管额定电压为UTM2 32.45 150735 1102.5V取 8

28、00V 。再确定晶闸管额定电流 I T ( AV ) ，额定电流有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。一般取按此原则所得计算结果的 1.5 2 倍。IdMAX IN1.5 136204AIVT1IdMAX117.096A3由此可求出晶闸管的额定电流，其公式为：IT(AV)(1.5 2) IVT111.86 149.17 A1.57可以取额定电流为50A。本设计选用晶闸管的型号为KP（3CT） -50A。额定电压为VDRM 800V，额定电流为IT(AV) 120A，门极触发电压为VGT 3.5V ，门极触发电流为IGT300mA。2.4 电抗器设计直流侧电抗器的选择直流侧串接一个只有空气隙的

29、铁心平波电抗器，以限制电流的波动分量，维持电流连续 , 提高整流装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性。直流侧电第14页抗器的主要作用为了限制直流电流脉动；轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。（1）用于限制输出电流的脉动的临界电感Lm （单位为 mH）LmSuU 21032fd Si I N式中， Si 为电流脉动系数，取5% 20% 。 Su 为电压脉动系数，三相全控桥Su 0.46 。fd 为输出电流的基波频率，单位为H Z ，对于三相全控桥 f d 300H Z ，即LmSuU 21033.140.461501032.69mH2 faSiIN2

30、30010 00136（ 2）用于保证输出电流连续的临界电感L （单位为 mH）K1U 2LlI min式中， I min 为要求的最小负载电流平均值， 单位为 A ，本设计中 I min 5% I N 。K I 为计算系数，三相全控桥 K I 0.693 。KIU 20.693150Li0.0515.29mHI d min136（3）直流电动机的漏电感 L （单位为 mH）LaKDUN1032 n p nw I N式中， K D 为计算系数，对于一般无补偿绕组电动机KD =812，对于快速无补偿绕组电动机 KD =6 8，对于有补偿绕组电动机KD =56，其余系数均为电动机额定值。 n p

31、为极对数，取 n p =2。即LaKDU10 310 2201032.76 mH）N2nPnWI N2 2 1460136（4）折合到交流侧的漏电抗L B （单位为 mH）LB=KBU2UK%100I N式中,U为变压器短路比，一般取为5%。 KB为计算系数，三相全控桥k %KB3.9 。即第15页KBU 2UK 003.9 150 5000.002mHLB100IN100 136（5）实际要接入的平波电抗器电感 LKLKmax Lm, LiLa2LB15.292.7620.00212.526mH可取 LK13mH 。（6）电枢回路总电感LLK2LBLa1320.0022.7615.764mH

32、2.5 主电路保护电路设计电力半导体元件虽有许多突出的优点，但承受过电流和过电压的性能都比一般电气设备脆弱的多，短时间的过电流和过电压都会使元件损坏，从而导致变流装置的故障。因此除了在选择元件的容量外，还必须有完善的保护装置。2.5.1过电压保护设计过电压保护可分为交流侧和直流侧过电压保护，前常采用的保护措施有阻容吸收装置、硒堆吸收装置、金属氧化物压敏电阻。这里采用金属氧化物压敏电阻的过电压保护。（1）交流侧过电压保护压敏电阻采用由金属氧化物（如氧化锌、氧化铋）烧结制成的非线性压敏元件作为过电压保护，其主要优点在于：压敏电阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性，在正常工作时只有很微弱的电流（1mA

33、以下）通过元件，而一旦出现过电压时电压，压敏电阻可通过高达数千安的放电电流，将电压抑制在允许的范围内，并具有损耗低，体积小，对过电压反映快等优点。因此，是一种较好的过电压保护元件。本设计采用三相全控桥整流电路，变压器的绕组为Y联结，在变压器交流侧，采用压敏电阻的保护回路，如下图2-4 所示。第16页图 2-4 二次侧过电压压敏电阻保护（2）直流侧过电压保护整流器直流侧在快速开关断开或桥臂快速熔断等情况，也会在 A、B 之间产生过电压，可以用非线性元气件抑制过电压，本设计压敏电阻设计来解决过电压时 (击穿后 )，正常工作时漏电流小、损耗低，而泄放冲击电流能力强，抑制过电压能力强，除此之外， 它对

34、冲击电压反应快， 体积又比较小，故应用广泛。其电路图如下图2-5 所示。压敏电阻的额定电压U 1mA 的选取可按下式计算：U 1mA压敏电阻承受的额定电压峰值。式中， U 1mA 为压敏电阻的额0.8 0.9定电压；为电网电压升高系数。一般取 1.05 1.10。图 2-5 压敏电阻保护电路压敏电阻承受的额定电压峰值，就是晶闸管控制角=300时输出电压 U d。U da6U 2COSa min 2.34 1503303.966V2对于本设计：第17页U 1mAUda1.05303.966 398.96 354.63V0.8 0.90.8 0.9因此，压敏电阻额定电压取 370V 型压敏电阻。（

35、3）晶闸管的过电压保护晶闸管对过电压很敏感， 当正向电压超过其断态重复峰值值电压一定值时，就会误导通， 引发电路故障； 当外加的反向电压超过其反向重复峰值电压 U DRM 一定值时，晶闸管将会立即损坏。因此，必须研究过电压的产生原因及抑制过电压的方法。过电压产生的原因主要是供给的电压功率或系统的储能发生了激烈的变化，使得系统来不及转换，或者系统中原来积聚的电磁能量不能及时消散而造成的。本设计采用如下图 2-6 阻容吸收回路来抑制过电压图 2-6 阻容吸收回路2.5.2过电流保护设计过电流保护措施有下面几种，可以根据需要选择其中一种或数种。（ 1） 在交流进线中串接电抗器或采用漏抗较大的变压器，

36、这些措施可以限制短路短路电流。（ 2） 在交流侧设置电流检测装置，利用过电压信号去控制触发器，使脉冲快速后移或对脉冲进行封锁。（ 3） 交流侧经电流互感器接入过电流继电器或直流侧接入过电流继电器，可以在发生过电流时动作，断开主电路。（ 4） 对于大容量和中等容量的设备以及经常逆变的情况，可以用直流快速开关进行过载或短路保护。直流开关的应根据下列条件选择：快速开关的额定电流 I l 2 d 额定整流电流 I N 。快速开关的额定电压 U Kld 额定整流电压 U N 。快速开关的分断能力 I fd 2d 直流侧外部短路时稳态短路电流平均电流平第18页均值 I d 20 。快速开关的动作电流I g

37、 2d 按电动机最大过载电流整定I g 2dKI N式中， K 为电动机最大过载倍数，一般不大于2.7； I N 为直流电动机的额定电流。（5）快速熔断器它可以安装在交流侧或直流侧，在直流侧与元件直接串联。在选择时应注意以下问题：快熔的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值。熔断器的额定电流应大于溶体的额定电流。溶体的额定电流 I KN 可按下式计算 1.57ITa I KN I T （1） 三相交流电路的一次侧过电流保护在本设计中，选用快速熔断器与电流互感器配合进行三相交流电路的一次侧过电流保护，保护原理图 2-7 如下：图 2-7一次侧过电流保护电路熔断器额定电压选择：其额定电压应大于或等于线路的工作电压。本课题设计中变压器的一次侧的线电压为380V，熔断器额定电压可选择400V。熔断器额定电流选择：其额定电流应大于或等于电路的工作电流。因此，如图 2-8 在三相交流电路变压器的一次侧的每一相上串上一个熔断器，第19页图 2-8 晶闸管过电流保护（2）晶闸管过电流保护晶闸管不仅有过电压保护，还需要过电流保护。由于半导体器件体积小、热容量小，特别像晶闸管这类高电压、大电流的功率器件，结温必须受到严格的控制，否则将遭至彻底损坏。当晶闸管中流过的大于额定值的电流时，热量来不及散发，使得结温迅速升高，最终将导致结层被烧坏。晶闸管过电流保护方法中最常用的是快速熔断器。