同步电动机励磁晶闸管控制单元

1、 同步电动机励磁晶闸管控制单元 KCL系列 使用说明书产品安装,使用之前务请认真阅读本使用手册.请妥善保管好本手册以备今后参阅.长沙伟定达电气自动化工程有限公司ChangSha WeiDingDa Electric Automatic Engineering CO.,LTD200402目 录一：KCL系列集成化控制单元使用说明 1 用途及特征.12 外形尺寸.2 3 技术性能和电气数据. .2 4 系统工作原理.2 5 集控单元各环节电路及工作原理.5 5.1 灭磁环节.5 5.2 调节器与停机逆变电路.5 5.3 滑差投全压及投励电路.7 5.4 失步保护电路.8 5.5 触发电路.11 5

2、.5.1 A-型触发电路.11 5.5.2 D-型触发电路.15 5.6 同步电源.18 5.7 直流电源电路.19 6 安装调试. 20 6.1 出厂调试.20 6.2 现场调试.22 7 电源相序检测断相检测电路补充说明.23二：KCL系列数字化控制单元使用说明1 概述.24 2 外形尺寸. .24 3 用途.24 4 使用条件.24 5 技术参数. .246 主要功能与基本原理介绍.25 7 人机操作界面使用说明. .27 8 整机调试.28 9 附图.29 KCL系列集成化控制单元使用说明1 用途及特征1.1 KCL 系列同步电动机励磁装置主要用于轻载或重载起动的同步电动机,如球磨机、

3、空气压缩机、泵类负载等。本集控单元适用于组装和改造各种类型同步电动机励磁装置。可控制同步电动机功率为 125-10000KW 的励磁电源。可用于三相全控桥式整流电路,亦可用于三相半控桥式整流电路。 本装置主整流桥的交流侧电源与定子回路不直接相连,因此定子电压可为高压 3KV、6KV、10KV 或低压 380V,交流侧电源不受定子回路控制。 无论是全压或降压起动,当同步电动机的转速达到同步速的 94%-96%(亚同步转速)时,通过投励环节(滑差投励)顺极性自动投励或延时投励,将同步电动机牵入同步运行。 本装置具有电压前馈,通过线性调节器的作用,保持励磁电压或励磁电流的恒定。具有较强的抗干扰能力,

4、一旦电网电压降到 80% 时, 可自动投入强励磁环节,保证电机不失步运行。 励磁装置具有灭磁环节,在同步电动机异步起动或停机过程中,能自动灭磁。还可利用本集控单元中的失步保护电路,对电机进行失步保护。 当电动机定子回路断开时,可通过本装置中的延迟环节,使三相全控桥进入逆变状态,释放电动机励磁绕组能量,使硅元件不受过电压影响。 本装置采用集成电路,将调节器、触发电路、投励环节及直流电源等电路集中于同一印刷板,具有结构紧凑、调试方便等优点。半导体元件均经过电、热老化筛选。 集控单元备有功能、故障显示、测试插口,集成电路使用插座,更换方便,维修快捷。本集控单元按国家标准生产,与国家定型整流设备接口一

5、致,与原控制箱安装尺寸一样。1.2 集控单元型号及含义 K C 口 口 / 口 -口 口 晶闸管 分类号控制单元 设计序号C蓄电池充放电 1单闭环 2双闭环J交流调压 11单相半控挢L同步电机励磁 12单相全控桥S直流电机调速 31三相半控桥F发电机励磁 32三相全控桥1.3 品种1.3.1 KCL系列 适用于改造 KGLF、KLF、 BL1、BK1、BKL1 型等同步电动机励磁装置。本系列有以下产品: 名 称 器 件 功 能KCL 32/1-IA部分进口芯片普通型KCL 32/1-IIA部分进口芯片带失步保护KCL 32/1-ID全进口芯片带相序检测，断相检测KCL 32/1-IID全进口芯

6、片带失步保护,相序检测，断相检测1.4 集控单元应在下列条件下使用:1.4.1 海拔高度小于 1000 米;1.4.2 周围环境温度在 -10 - 40 之间;1.4.3 周围湿度不大于 85% ( 20 5 );1.4.4 没有导电,易爆炸尘埃,没有足以能腐蚀金属或破坏绝缘的气体;1.4.5 无剧烈振动冲击,倾斜度不能超过 5% 的场合。2 外形尺寸 同步电动机励磁装置用集控单元外形尺寸如图一所示。3 技术性能和电气数据3.1 励磁装置主电路输入交流电压为三相四线380V/220V,50HZ。3.2 同步电动机额定励磁电压 50V 250V,额定励磁电流130A - 600A。强励倍数为 1

7、.2 - 1.8 倍,功率因数在 0.5 - 1 范围内连续可调。4 系统工作原理 同步电动机晶闸管励磁装置的原理框图如图二所示。同步电动机的定子合上电源,降压或全压起动后,进入异步运行状态,通过灭磁环节自行灭磁,在此期间,触发电路脉冲被封锁,整流桥不工作。当转速上升到一定值时,通过投全压环节,电动机全压起动,当电动机的转速达到亚同步速时,通过投励环节的作用,触发电路开启,输出脉冲送至晶闸管控制极,全控桥输出直流电压,施加于电动机的励磁绕组,同步电动机被牵入同步运行,起动完毕。改变励磁给定值,可使电动机在要求的功率因数下运行。 当电网电压变化时,通过电压反馈电路和调节器的作用,使电机励磁绕组端

8、压保持恒定。 当电网电压下降到 80% 以下时,通过欠电压继电器元件的作用,给出强励磁信号,并与励磁给定值迭加,使电动机励磁电流(或电压)上升。一旦电压恢复,强励切除,系统又恢复到原来的稳定状态。 电动机定子回路断电后,由于延迟电路的作用,使触发电路延时封锁脉冲。在此延迟时间内,三相全控桥进入逆变状态,使贮藏于励磁绕组中的能量回馈电网,保证硅元件不受过电压影响。由于某因素造成同步电动机失步运行。一旦失步,电动机定子回路功率因数会大幅度下降,失步保护电路经延时后,给出失步跳闸信号,延时跳闸可避免误动作,增加了系统运行的可靠性。图一 外形尺寸图D可控硅整流桥整流变压器 灭磁环节触发电路 励磁给定强

9、磁给定投励环节调节器延时电压反馈定子回路 断开信号图二 同步电动机晶闸管励磁装置方框图图三 灭磁环节5 集控单元各环节电路及工作原理5.1 灭磁环节 灭磁环节连接在主回路上,它由二极管、晶闸管以及稳压管、电阻等元件构成。具体电路如图三所示。 当同步电动机异步起动时,三相全控桥的晶闸管没有被触发,无直流电压输出,而电动机的励磁绕组产生交变电势。当感应电势的极性 Z10 端为 + 时,则经二极管 VD1 构成回路。当感应电势的极性 Z12 端为 + 时,二极管 VD1不通,感应电流经电阻RFD1、19R1、19R2、19W1、19R3、19R4、19W2、RFD2 构成回路。当感应电势达到一定数值

10、时,晶闸管 VT4-1、VT4-2 导通,使感应电流形成回路。电动机在此情况下异步加速,直至转速达到同步速的 94%-96% 时(亚同步速),投励环节动作,电动机加速到同步速度并稳定运行。 图三中的 VT4-1与VT4-2的公共端和三相全控桥的 C 相相连,称这根连线为灭磁线。当投入励磁后,VT4-1、VT4-2 必须关断,否则主整流桥将提供灭磁电阻电流,增加损耗。有了灭磁线后,由于连接线的压降(电阻)很小(尽量小),在正 C 相晶闸管导通期间,VT4-2 被短路而截止,当 C 相交流电压由正变负后,流经 VT4-1 的电流也要从正变负,当减少到维持电流以下时,VT4-1 截止。灭磁晶闸管 V

11、T4-1、VT4-2 的触发部分单独安装成一灭磁组件,可装于灭磁晶闸管附近,便于接线调试。5.2 调节器与停机逆变电路 调节器与停机逆变电路分别由一级运放与相应外围元件构成。如图四所示,图中电位器 W1 为同步电动机励磁电压或电流给定电位器,改变 W1 的输出电压就可调节励磁电压值,从额定值的 10% - 110% 连续可调。负反馈端电压约 24V 随电网电压波动,由 1W1 调节反馈强弱。调节器的输出电压经电阻施加于触发电路 ,实现对触发脉冲的移相控制。例如:如果电网电压降低,则电位器 1W1 输出电压也下降,在电位器 W1 输出电压不变的情况下,这时运算放大器的输出电压上升,使脉冲控制角减

12、少。根据公式 Ud = 2.34 U2Cos,虽然电网电压下降,但减小,cos上升,从而补偿 U2 的减少,使Ud保持恒定。 图四中触点 S2为强励信号控制触点。一旦系统给出强励信号,触点 S2 闭合,负电压加于运算放大器的第 2 脚,显然它与电位器 W1的输出电压同极性,相当于增加了励磁电压或电流给定值。也就是说,S2 闭合,运算电路的输出电压增加,使触发脉冲的控制角减少,使Ud增加,起到强励磁作用。 调节器输出端 1 脚输出电压 Uk的大小决定移相范围,本电路除用 1V3 限制 Uk 不大于 8V 外,还用一级运放做反馈式钳位电路,限制调节器输出电压,即移相范围,调节 1W2 可得不同数值

13、。例如,调 1W2 使 6 脚的电压 Vp6 = 5V,若Vp1大于 5 V,则 Vp7 必为正电压反馈到 2 脚,将 Vp1 钳位到 5V。当停机时,+15V 电源失电,1W2 电位器无供电电源，电压为零,将调节器输出钳位在零电平,将触发脉冲移到 = 30位置,达到逆变目的。图四 调节器电路图五 投全压及投励电路5.3 滑差投全压及投励电路 由光电隔离器 113(2N3),与非门 4011(2N1),双时基电路 NE556(2N2)及外围电路组成,电路如图五所示,实现滑差投全压,顺极性投励、延时投励、早投保护等功能。 滑差信号如图六所示,由电路板 4、8 端输入,其中 8 端接励磁整流桥正输

14、出端,4 端接负输出端,在异步起动时,4、8 端加有励磁绕组感应的频率为 SF(S 为转差率)交变电压,当感应电压负半周时,即 4 端为负, 8 端为正,光电耦合器输出端开路,反之,输出端短路,通过光耦隔离,将交变电压变换成开关信号,实现顺极性投励。2C9、2R7 与 2C10、2R15 是两个时间相差的阻容回路,通过 2V3、2V4、2V6、2V13 隔离,形成由光耦输出端控制泄放的两个独立的充放电回路。当转差减少,感应电压周期增加,停止泄放的时间增长,2C9、2C10 上充电积分的锯齿波电压幅值就越大。2C10 上锯齿波电压经 2V13、2C7、2R21 取峰平波后加在双时基电路 556(

15、2N2)2、6 脚上,当此电压超过 3 脚上电压时(约1/2Vcc),时基电路输出端 5 脚输出低电平,投全压中间继电器动作,触点 6、7 闭合投全压,现已整定在转速为同步转速的 88% - 90% 时投全压,增加 2R22 阻值可在较高转速时投全压。2C9 的锯齿波加在双时基电路 556(2N2)8、12 脚上,当峰值 2/3Vcc 时, 2N2 的 9 脚输出为低电平,经 2R5 加在 2N1(4011)的 1 脚上,使 4 脚为 0,进而使 2N1 的 11 脚为 0,发出投励信号。调试时已整定同步速度的 94%-96% 时投励,2R10、2C5 组成的延时电路,钳制 2C9 的电位,防

16、止光电耦合开关工作不正常时的过早投励,现已整定为 1 - 2 秒,可改变 2C5 整定在不同值以满足各种类型电机的特殊要求。2R4、2C3 组成的延时电路将投励低电平经 1 秒左右延时后加在 2N2 的 2、6 脚上,使输出端 5 脚输出高电平,投全压继电器无工作电流,2N2 电流的负载电流减小,可靠性提高。由 2N1 及外围元件组成延时投励和投励锁定电路,一旦投励,电路自行锁定,只有断电源才能解除。延时电路现已整定在 3-5 秒左右。调节电位器 2W1 可将延时整定在 0.6 秒 - 15 秒范围内以满足各型电机的要求。5.4 失步保护电路 同步电动机失步后,将引起功率因数(滞后)的大幅度下

17、降。根据这一情况,构成同步电动机失步保护电路。图七为同步电动机在功率因数 COS = 1,超前及滞后状态的电压、电流矢量图。图七可知,当COS=1时,电流IA超前电压UBC90。在超前时,IA 超前 UBC 90+,在滞后时,IA 超前 UBC 90- 。现以超前,滞后两种情况为例,画出 UBC 和 IA 的波形图。如图八所示,由图八(a)可知,在 COS 超前情况下,IA 超前 UBC 90+ ,这时电流IA与电压UBC同时为负半周的时间t(相位)为90-,当在COS 滞后情况下,电流IA与电压UBC同时为负半波的时间t(相位)为90+ 。图六 波形图图七图八 电压UAB与电流IA的波形图同

18、时可知,COS = 1 时,电流 IA 与电压 UBC 同时为负半波的时间 t(相位)为 90。分析可知,滞后功率因数越大,电流 IA 与电压 UBC 同时为负半周的时间越长。本失步保护电路就是利用同步电动机失步后,功率因数(滞后)下降的原理构成的。 由 LM358(4N1)、双时基 NE556(4N2)及外围器件组成失步保护电路,如图九所示。定子电压电流信号从功率因数表上取出,其中 58 端接 C601,59 端接 B601,A414-1 接 56 端,A414-2 接 57 端。由 4V2、4V3 及外围器件组成的“或非”电路,做功率因数检测,在定子电压电流(波形)同时为负时,两管均截止,

19、+15V 电流经 4R7、4R9 向 4C1 充电,反之,两管之一(或同时)导通,经 4V7 快速放电,形成锯齿波。功率因数愈滞后,同时为负宽度愈大,锯齿波峰越高。经 4V8、4C2、4R13 取峰平波,当这一电压足够大时,经运放 4N1(LM358)反相放大为低电压,经 4R11、4C3 滤波加在 4N2(556)8、12 脚,9 脚输出高电平,(SB)4V12 发光管亮。指示已经进入失步区。此时, 4V13 截止,由 4R20、4W2、4C6、4R22 组成的延时回路开始计时,若失步没有恢复,4C6 上电压降大于2/3Vcc，4N2 的 5脚输出低电平失步保护继电器动作,触点 60、61

20、接通,停机达到失步保护目的。现已整定在 5 秒后保护触点动作。延时是为了防止失步误触发。 图九 失步保护电路 失步保护的现场整定,本机在调试阶段调 4W1 将失步保护点整定在功率因数滞后0.7时,失步后跳闸,若因特殊要求可在现场整定,其方法如下:将连接 B601、C601(或 A414-1、A414-2)两根输入线对换,使 4C1 的锯齿波在功率因数超前时波幅增大,使保护电路转换成功角超前保护。 断开保护触点 60 或 61,将同步机工作在轻载状态,加大励磁,使超前功率因数达到要整定的失步保护滞后功率因素的数值 ,调节 4W1 ,使4V12 指示灯刚亮为止,即 4W1 整定值。 失步保护延时整

21、定: a. 右旋 4W1,使 SB 指示灯灭; b. 4C6 短路放电; c. 调 4W2 (右旋延时增长); d. 左旋 4W1 使指示灯亮，并开始计时直到听到 SB 继电器吸合声为止。 调好后将 B601、C601 两根线复原。 由 4R17、4V11、4C4、4R16、4V10 等元件组成失步检测封锁电路,防止在未起动之前与起动阶段异步运转时失步保护电路误动作,工作原理如下:在未投励之前投励信号(2N1 第 11 脚)为高电平,经 4V11 向 4C4 快速充电,迅速上升为高电平,经 4V10 将 4C3 充电成高电平,使得 NE556 的 8、12 脚电压大于2/3Vcc,9 脚输出低

22、电平,即封锁失步检测回路,强制失步检测输出端输出非失步电平。由于电容 4C3、4C4 的放电时间常数大,投励后要过 2 - 3 秒才能解除封锁,恢复检测失步功能。5.5 触发电路5.5.1 A-型触发电路本电路为三相全控桥触发电路。此电路能产生晶闸管所需触发脉冲,它根据调节器输出电压的大小,输出相应移相角的六组触发脉冲,供主电路使用,输出脉冲能可靠地驱动1000A以下的晶闸管。可供三相全控桥使用,亦可供三相半控桥使用。 该电路具有以下特点: a)适应较宽范围的同步电压,移相范围与同步电压幅值无关,只需三相同步信号; b)各相脉冲准确间距120,可微调,保证各晶闸管导通角一致; c)只需整定调节

23、器输出电压,即可调整晶闸管导通角; d)输出脉冲为调制式脉冲,有足够宽度。保证晶闸管可靠触发;触发电路的原理图如图十所示,它由触发脉冲形成电路,脉冲列调制电路,双脉冲形成电路及功放等电路组成。以下分别说明:图十 A-型触发电路图十一 KJ004各点波形图图十二 A-型波形图 (1)触发脉冲形成电路 本电路有三组相同的脉冲形成电路,分别由集成块 KJ004 和电阻、电容组成,22、23、24 三相同步电压输入,可得三相(6 组)脉冲波。各点波形如图十一所示,现以A相脉冲形成电路为例说明它的工作原理。 A 相同步信号由 22 端引入,加于 KJ004 的 P8(8 端,下同)。8W1 用于调整同步

24、电压的对称度,P4 输出与 P8 同步的锯齿波。8R17 用于调整锯齿波的斜率。P4 的锯齿波电压通过 8R13 加于 P9。调节器的输出电压即为本电路的移相电压 Uk 经 8R11 加于 P9,负向偏置电压 Up 经 8R12 加于 P9。这样偏置电压 Up,移相电压 UK 与锯齿波电压 Up4 在 P9 综合,控制脉冲产生的时刻。一般说来,先使 Uk = 0,调整 8W4,使移相角等于初始移相角。KJ004 的 P1、P15 输出相位差180的触发脉冲信号,送入双脉冲形成电路。P13 输出脉冲方波 ,脉冲宽度由 8C4 和 8R15 决定。 KJ004 电路的同步电压为任意时,同步串联电阻

25、 8R14 的选择按下式计算: 同步电压 8R14 = _ 1K 1 2 对不同的移相电压 UK只要改变 8R11、8R12 的比例及调节相应的偏置电压 Up。同时调整锯齿波斜率电位器 8R17 可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性,即移相电压增加,主电路晶闸管导通角增大。 三片 KJ004 的 P8、P4、P9 均留有测试孔,以便于调试和检修。 (2)脉冲列调制电路 本电路由一片 4001(8N4) 集成块和电阻、电容构成。三块 KJ004 的 P13 端经三个二极管组成的或门到 8N4 的 P1 端,在电源一个周波内, P1 端有 6 个正脉冲等间距,该正脉冲解除由二

26、个或非门组成的环形振荡器的闭锁,产生 6 个脉冲串经倒向后输出。投励信号 TL 送至 8N4 的 P13 (脉冲串输出控制端),当 TL 为“1”时,禁止输出。 (3)双脉冲形成电路 本电路由六组相同电路组成,波形如图十二所示。每组均由二输入或门再经二个电阻分压至场效应管栅极。第一组为 +A-C 双脉冲,其余顺序为 -C+B、+B-A、-A+C、+C-B、-B+A 双脉冲。8V31-36 的负极为控制端。(投励前,控制端为 0 伏,禁止双脉冲输出;投励后,控制端为一串间隔 60且与三个 KJ004 输出的六个脉冲一一对应的脉冲列,用来对每组的双脉冲进行调制)。从场效应管的漏极输出负双脉冲列,用

27、发光管指示。六路脉冲由脉冲变压器输出,驱动电流 1A 以上。5.5.2 D-型触发电路 本电路为三相全控桥触发电路。它可以产生晶闸管所需触发脉冲,根据电流调节器输出电压的大小,输出相应相角的六组触发脉冲,供主电路使用,输出脉冲能可靠地驱动 1000A以下的晶闸管。可供三相全控桥使用,亦可供三相半控桥使用.该电路具有以下特点: (1) 适应较宽范围的同步电压,移相范围与同步电压幅值无关,只需三相同步信号。 (2) 各相脉冲准确间距60,可微调,保证各相移相角一致。 (3) 只需整定调节器输出电压,即可调整晶闸管导通角; (4) 输出脉冲为调制式脉冲,有足够宽度,能保证晶管闸管可靠地触发,且可减少

28、脉冲变压器发热量; (5) 采用德国西门子触发专用集成电路 TCA785以及CMOS数字电路,可代替国产的KJ004,KJ041,KJ042,外围元件明显减少,可靠性更高。印制板面积小,调试维修方便。所用TCA785集成电路为单片可控硅移相触发电路, 该器件输出两路相差180的触发脉冲可在0160之间移相,此脉宽约为22,用于控制单向、双向可控硅，方便地构成多种变流装置的触发电路,该器件管脚与TCA780,TCA780D和KJ785完全兼容可直接互换。 触发电路的原理图如图十三所示,它由触发脉冲形成电路,脉冲调制电路,双脉冲形成电路及功放等电路组成,说明如下: (1) 触发脉冲形成电路 本电路

29、有三组相同的脉冲形成电路,由TCA785及外围电阻电容构成,端子22,23,24分别引入三相同步电压,可得三相(6组)触发用脉冲。现以A相脉冲形成电路为例说明其工作原理。A 相同步信号由22端引入,加于TCA785的P5,8W1可以调节同步电压的相移,用于调整同步电压的对称度。P10 输出与P5同步的锯齿波,如图十四所示，其中,锯齿波的斜率由8R12,8C11 决定。P10 的锯齿波电压和调节器的输出电压即本电路的移相控制电压经8R13综合后加于P11,控制脉冲的到来时刻。TCA785的P14、P15输出相位差为 180的触发脉冲。脉冲宽度由P12上的外接电容8C13决定。一般脉宽均为22。P

30、8 为基准电压点,三相应用时,P8 应连接在一起以保证三相脉冲输出的均衡。 (2) 脉冲列调制电路TCA785 脉冲列调制方法灵活,P7 为集成电路开路的正反脉冲输出,且不受 P6 封锁端的影响。直接将载频信号加于 P6,P14、P15即输出为经调制的单脉冲。将P7输出作为调制源,送往由CD4001和电阻电容组成的振荡器,改变8R4,8C1可得到合适的调制频率,调制频率为 10KHZ 左右。TCA785各脚波形如图十五所示。(3) 双脉冲形成电路本电路由三组相同的脉冲形成电路组成,三片TCA785的14,15脚输出的三相(6组)脉冲波通过8V118V16及8V218V26组成的二输入或门形成6

31、路双脉冲信号,波形如图十五所示。双脉冲信号再经电阻8R418R46传输至场效应管栅极,第一组为-B,+A,其于顺序为+A-C,-C+B,+B-A,-A+C,+C-B。六路脉冲经功放管放大后由脉冲变压器输出,功放输出可达1A以上的触发脉冲电流。图十三 D-型触发电路图十四 图十五 D-型波形图5.6 同步电源 触发脉冲必须与主电路同步,同步电压由同步变压器的副边得到,同步变压器的联接方式与主电路的主变压器接法有关。现假设主变压器为 /Y-11 接法,同步变压器的原边与主变压器的原边也同相位,则同步变压器为 Y/Y-12 接法,如图十六(a)所示,主变压器副边相电位 UA 及同步变压器副边相电压

32、Ua 的波形如图十六(b)所示。 如果将 a1、b1、c1 端分别接入三相触发电路的输入端(22、23、24端),则A-型的 A 相集成块(KJ004)的 P4 锯齿波如图十一所示； D-型A相集成块（TCA785）波形如图十五所示。对于 +Ua 电压来说,脉冲的移相范围为 30 - 210,符合同步与移相要求。如果 UA 与 Ua 不满足上述波形要求,可以调整图十六 同步电源波形图图十七 直流电源电路图触发电路中的电位器 8W1、8W2、8W3,直至达到要求。调整范围为0-30。5.7 直流电源电路 本系统有 15V、+24V 直流电源,另有独立的 +15V 电源(D电源),如图十七所示。

33、三相电源变压器的一组交流电压,经二组三相桥式整流,其中一组得 24V 直流电压作触发电路的功放电源。另一组经滤波和稳压集成电路 7N1(W7815) 和 7N2(W7915)输出 15V 稳定电压。并接有发光二极管指示直流电源电压的存在与否。 D 电源为投励专用电源,受油开关合闸信号控制。6 安装调试6.1 出厂调试 集控单元出厂前必须进行出厂调试以达要求,通常使用我公司生产的 KCL 系列专用调试台(用户也可用调试台检查和维修),出厂前调试可按以下步骤进行:6.1.1 不插集成块,检查元件焊装和接线是否正确,紧固件是否牢固。6.1.2 按相序接入三相四线 380V 交流电源,用示波器观察印制

34、板端子 22、23、24 端的同步电压应与电源电压 A、B、C 的相序应一一对应;6.1.3 测量直流电源 24V、15V,其中 15V 要求误差小于 2%,纹波小于 20mV;6.1.4 断电源,插集成块 113、NE556、4011、LM348,用示波器看 UK,检查调节器电路及相关的反馈,钳位电位器及强励功能: a. 1W2 放最大,给定由 0V 缓慢调到 -5V,UK 相应由 0V 增到 8V(最大); b.当UK非最大时,调1W1 电压反馈电位器,UK 相应变化,1W1 整定在顺转45 - 55处;接强励键,UK 饱和(8V); c. 给定最大,当 1W2 由最大调到 0 时,UK

35、由 8V 起相应减小至 0V,1W2 整定在最大;将 5 脚接 0V,UK 仍为 8V。6.1.5 检查投全压及投励时间: 关 D 电源,投励指示灯 TL 灭,按投励检测仪复位,显示为 0,再按启动,开 D电源,经数秒投全压指示88%- 90% 并听到继电器吸合声,再等片刻,投励指示 94%-96%,然后听到继电器释放声,如百分比略差应变换相应的 2R14 或 2R9。6.1.6 A-型脉冲部分调试 A）断开电源,插入三片 KJ004 及 4001 集成块,再接通电源(不允许带电插拔集成电路)。查 KJ004 集成块的 P8 同步电压波形如图十一所示。当主电路变压器为 /Y-11 时,三片 K

36、J004 的 P8 波形应当与电源电压 A、B、C 同相;当主电路变压器为 Y/Y-12 时,应比电源电压 A、B、C 滞后30。 查 KJ004 的 P4 锯齿波,波形如图十一所示。三相锯齿波斜率相同,并且幅值均为 10V0.5V。查 KJ004 的 P9 为削顶锯齿时,波形如图十一所示,三相一致,由 8W4 决定锯齿波削顶位置,三相不对称时,应改变 8R17、8R27、8R37 和 8C7、8C8、8C9 数值,使之一致。 查 KJ004 的 P1 及 P15 为输出脉冲,(波形如图十二所示)六个脉冲幅值及宽度一致,宽度为30。宽度不一致时可改变 8C4、8C5、8C6、8R15、8R25

37、、8R35 的数值。若改变 RC 数值,仍无法实现上述要求,则更换KJ004; B）查 KJ004 的 P9(1W2 放最大位置): a.断 D 电源,调 8W4,使锯齿波削顶 30- 45; 开 D 电源,调给定 W1使削顶最大通常为150-165(应增大120); 关 D 电源,削顶 30- 45。 b.开D电源,W1 放较小位置,按强励(S2),削顶 150- 165; c.W1 放较大位置,减小限位电位器 1W2,削顶减小。1W2 最后整定在最大位置; d.调整 W1使削顶小于最大值,调整反馈电位器 1W1,削顶大小随之变化,1W1 整定在反馈较小(逆时针 2 小格)位置; C）查 K

38、17-K67 波形如图十二,如无波形,应查 8N4 及投励电路,若有波形,仅无调制,应查 8N4 及外围元件; D）查端子 33 - 35、37 - 39 波形与 K17 - K67 对应且相反,幅值约 20V,相应发光管亮; E）查六个脉冲变压器输出波形,与 K17 - K67 相似,幅值约 4 伏,相应发光管亮;6.1.7 D-型脉冲部分调试 A）断开电源,插入三片 TCA785 集成块,再接通电源(不允许带电插、拔集成电路芯片)。查 TCA785 的 5 脚同步电压波形,如图十四所示。若主电路变压器为/Y-11,因此三片 P5波形应与电源 A,B,C 同相;当主电路变压器为 Y/Y-12

39、 时,应比电源A,B,C滞后30。 查 TCA785 的 10 脚的锯齿波,波形如图十四所示。三片锯齿波斜率相同,并且幅值均为10V(0.5V),斜率决定于 8R12,8R22,8R32,8C11,8C12,8C13 的取值; 查TCA785的14,15脚输出脉冲(波形图十五所示),六个脉冲宽度一致,宽度为22左右宽度不一致时可改变 8C13,8C23,8C33 的数值。改变 RC 数值无法实现上述要求,则应更换 TCA785。 B）插入 CD4001 查功放管基极应为调制的双脉冲,如图十五所示波形。查出线端六组脉冲的波形,为依次相差 60的双脉冲组;6.1.8 检查逆变时间,防过早投励及延时

40、投励时间: 关 D 电源,约经 2 秒,投励指示灯灭;看 2C5 正端,开 D 电源,经 1-2 秒,C5上升至 12V,关 D 电源,将 2N2P8 接地,即将 2C9 短路。2W1 放适当位置,投励指示灯灭后,开 D 电源并计时,经 5-7 秒投励指示灯 TL 亮。如不对,调 2W1 再试;6.1.9 失步、保护电路检查 a.通过调试台,输入模拟定子电压电流信号至 59、58 端和 57、56 端,开 D 电源调 4W1 使 4N1 P5 为 3-3.5V,根据功率因数滞后多少为失步来整定,将调试台失步模拟电位器顺时针增大,此时 J3 出现的锯齿波加宽,幅值随之加大,直到大于 4N1 的

41、P5 电压时,J2 电压由高突跳到零,失步指示发光管 SB 亮,并开始计时,约经 2 秒听到 SB 继电器吸合声,如果时间不对,调 4W2 后再试,再试前应将 4C6 短路放电(自然放电时间在 20 秒以上),听到 SB 继电器释放声; b.失步检测封锁电路检查:投励指示灯 TL 灭,J2 高位,开 D 电源,TL 亮后,电位缓慢下降,经 2-3 秒,SB 指示灯亮;6.1.10 分别整定两灭磁晶闸管的导通电压峰值为主电路变压器副边电压的 2- 3 倍。励磁输出两端接调压变压器,模拟电动机起动时的转子感应电压,使其导通。用粗导线短接 VT4-2。揿住按钮 TA,升高电压使晶闸管导通,此时放开按

42、钮 TA,晶闸管又关闭,调节电位器 19W1,使其电阻最小,升高调压器电压直到要求整定的晶闸管导通工作电压,缓缓调节电位器 19W1,增加其阻值,直到晶闸管导通,立即停止调节电位器 19W1。并锁紧电位器 19W1。用同上方法,可调定电位器 19W2。6.1.11 接入假负载,接通三相电源,调节给定电位器 W1,观察整流输出电压波形,并随之改变。6.2 现场安装与调试6.2.1 集控单元箱在安装之前应详细检查电气元件,有无因运输途中受震破坏,紧固件松动或绝缘受潮等情况,如有上述情况发生,立即进行修整或烘干,用毛刷或清洁布清除箱内灰尘,并检查无误后,方可安装接线。6.2.2 根据电路原理图将集控

43、单元与原柜配线,电源线必须按主电路相序配置,脉冲输出依次送入相应晶闸管,信号线不得接错。6.2.3 灭磁电路调整 两灭磁晶闸管分别整定的导通电压值为整流柜整流变压器次级电压的2-3倍。仅250V 档次,因去掉熄灭线导通峰值电压定为 400V。 利用调压变压器改变送至灭磁晶闸管的电压,调整灭磁电位器,观察晶闸管两端电压波形,使之在规定值时导通。6.2.4 断开励磁线圈接线,接入电炉或水电阻假负载,送电后调节给定电位器观察整流输出波形。6.2.5 调整反馈电位器使电压反馈强弱合适。6.2.6 投全压,投励及延时投励整定,出厂时投全压已按88%- 90% 同步速度整定,投励则整定在 94%-96%同

44、步速,延时时间按电机大小整定为3-5秒,现场如需再整定可使用 DX-11 投励信号发生器整定。6.2.7 失步保护整定为功率因数滞后 0.6 - 0.8,时限 4 - 6秒。7电源相序检测断相检测电路补充说明71 电源相序检测断相检测电路原理图如下图十九所示：图十九图二十72 工作原理三相波形图如图二十所示，相序正确时，从A、B、C三相波形图中可知，t1到t2时刻，B、C二相同时为负，与非门4011的8，9脚、5，6脚为“0”,9C1经9R4充电，因此9N1的2脚为“1”，3脚为“0”。C相过t1直入负半周后，虽然9N1的10脚由“0”变“1”，但由于9C1的存在，2脚将维持“1”一段时间。因

45、此在t1过后的一小段时间内9V4、9V5、9V6的负端不会同时为“1”，9N1的12脚、13脚为“0”，11脚为“1”，相序指示灯9V8亮。相序错误或缺相时，9V4、9V5、9V6的负端同时为“1”，即+15V很快对9C2充电，且9C2经9R6的放电时间很慢，因此9N1的11脚必为“0”，这时相序指示灯9V8不亮。KCL32/1IS型同步电动机励磁数字式控制单元使用说明书一、概述KCL32/1IS型同步电动机励磁控制单元是本公司结合多年来生产模拟式励磁控制单元的经验,研发的一种全数字励磁控制单元。该产品既秉承了本公司KCL系列控制单元一贯所具有的“性能稳定、结构紧凑维护简单”的特点，相对于原有

46、模拟式产品来说又具有“技术先进功能齐全操作界面友好”的鲜明个性，它的诞生迎合了当今工控产品数字化信息化的时代潮流。KCL32/1IS型控制单元中央处理器(CPU)采用德国西门子公司成熟可编程逻辑控制器(PLC)，软件由本公司自主研发。该产品具有纯中文人机操作界面，控制单元所有参数设定的都可以通过操作界面完成。控制单元的脉冲部分选用德国产POWERSEN厚模集成电路，它无需使用脉冲变压器可直接触发可控硅。KCL32/1IS型控制单元采用模块化结构，以插座的方式和外围设备进行联系。它既可以与励磁柜成套销售，也适用对老式励磁柜控制部分的改造。二、外型尺寸(见附图)三、用途KCL32/1IS型同步电动

47、机励磁数字式控制单元主要用于轻载或重载起动的同步电动机，如球磨机、空气压缩机、泵类负载等。本单元适用于组装和改造KGLF、KCLF、KLF、BKL1型同步电动机励磁装置。可控制同步电动机功率为12510000KW的励磁电源。可用于三相全控桥式整流电路，亦可用于三相半控桥式电路。本装置主整流桥的交流侧电源与定子回路不直接相连，因此定子电压可为高压3KV、6KV、10KV或低压380V，交流电源不受定子回路控制。四、使用条件控制单元应在符合下列条件的环境下使用。1. 海拔高度小于1000米。2. 周围环境温度在1040之间。3. 周围湿度不大于85（205）4. 没有导电易爆炸尘埃，没有足以能腐蚀

48、金属或损坏绝缘的气体。5. 无剧烈振动冲击，倾斜度不能超过5的场合。五、技术参数1. 输入要求：三相四线交流，380V220V，50HZ。2. 可满足额定励磁电压50V250V，额定励磁电流130A600A励磁柜控制要求。3. 功率因数在0.51范围内连续可调。4. 强励倍数为1.21.8倍。5. 恒流精度1。6. 定时精度0.2秒。六、主要功能与基本原理介绍 中 央 微 处 理 器 （PLC）人机操作界面 脉冲触发环节滑差信号变换电路晶闸管整流桥 脉冲封锁信号励磁电压传感器 励磁电流传感器 脉冲移相信号灭磁环节功率因数传感器励磁给定给定值 其它输入信号 其它输出信号 图一 KCL32/1IS

49、型励磁控制单元原理方框图 1. 滑差投全压、投励控制单元能够依据电机起动时产生的滑差信号，按照预设值完成投全压和顺极性投励。此功能依据的原理是：同步电动机在起动（异步运行）时，会在转子两端感应一个频率由50HZ向0HZ衰减的正弦波，它在某一时段的频率值对应着此时电机的滑差值。如附图所示，控制单元将转子感应的正弦波信号通过滑差信号变换电路变换成一个方波信号输入CPU，CPU检测到信号频率达到预设滑差投励磁值且在方波上升沿时（保证投励顺极性），向脉冲触发部分电路发出解除脉冲封锁信号，使晶闸管整流桥向转子输出直流实施投励。滑差投全压和投励的原理是一样的，只是投全压的设定值要小于投励设定值。滑差投励和投全压的预设值，可以通过人机操作界面在00.99之间修改。出厂时，投全压滑差值设定为90，投励滑差值设定为96。2. 定时投全压、投励这个功能主要是在滑差全压、投励失败后作为一种后备保护措施来实现投全压、投励。此功能基本原理是：在CPU中设定一个定时投全压和投励的时间值，电机起动后若在设定的时间内没有完成滑差投全压或滑差投励，那么CPU会强制发出投全压和投励信号。定时投全压