KVC100-H(T)0700-3鋼鐵廠(chǎng)定子調(diào)壓調(diào)速裝置

工作原理

定子調(diào)壓調(diào)速控制器是把兩種傳統(tǒng)的調(diào)速方式有機(jī)地結(jié)合起來(lái)用于控制三相交流繞線(xiàn)電機(jī)：Ø1～3檔時(shí)通過(guò)控制定子回路晶閘管導(dǎo)通角來(lái)改變電動(dòng)機(jī)定子電壓；Ø4檔時(shí)通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻，改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。兩種調(diào)速方式的結(jié)合產(chǎn)生了非常好的控制效果，兩種方式的優(yōu)點(diǎn)得到了充分的發(fā)揮。

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1.1.1 控制原理

定子調(diào)壓調(diào)速控制器閉環(huán)控制的原理見(jiàn)圖1-1，圖中Ag為主令給定，F/V為頻率電壓變換，I/V為電流電壓變換，MCU為單片機(jī)，AT為觸發(fā)器。

來(lái)自Ag、I/V、F/V的信號(hào)經(jīng)過(guò)MCU處理通過(guò)AT形成觸發(fā)脈沖控制晶閘管的導(dǎo)通角，達(dá)到控制電機(jī)定子電壓，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的，也即實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制?？刂破鞯木чl管單元有五組反并聯(lián)的晶閘管模塊U、V、W、A、B。U、V、W導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)輸出正向轉(zhuǎn)矩；A、B、W導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)輸出反向轉(zhuǎn)矩。司機(jī)通過(guò)主令控制器給定電機(jī)轉(zhuǎn)速，由速度反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 不同系列的控制器運(yùn)行方式基本相同，只是在細(xì)節(jié)上有所不同。因此下面就介紹其運(yùn)行方式。 

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 1.1.2上升運(yùn)行 

l 重載 主令置上升某檔速度時(shí)，上升接觸器先接通，電機(jī)得電建立力矩，隨后制動(dòng)器打開(kāi)，電機(jī)啟動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)。此后只要主令置于上升調(diào)速檔，通過(guò)主令的速度給定和速度反饋，系統(tǒng)都能很快使電機(jī)達(dá)到設(shè)定的速度。主令置全速檔時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入開(kāi)環(huán)狀態(tài)，晶閘管全導(dǎo)通，電機(jī)平穩(wěn)加速，當(dāng)速度大于50%和75%時(shí)，分別切除兩級(jí)轉(zhuǎn)子電阻，使速度到達(dá)全速。當(dāng)主令回到調(diào)速檔時(shí)，兩級(jí)轉(zhuǎn)子電阻同時(shí)接入，系統(tǒng)重新進(jìn)入閉環(huán)控制。由于負(fù)載本身很重，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)迅速減至設(shè)定速度，并穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)主令回到零位時(shí)，無(wú)論電機(jī)處于何種速度，制動(dòng)器都立即制動(dòng)。制動(dòng)器從開(kāi)始動(dòng)作到真正閉合需要一定的時(shí)間（液壓抱閘一般在500ms左右），因此控制器延時(shí)一段時(shí)間再令電機(jī)斷電。 l 輕載 由于負(fù)載輕，因此減速和制動(dòng)的運(yùn)行狀況和重載不同。當(dāng)主令從全速檔回到調(diào)速檔時(shí)，由于負(fù)載本身很輕（尤其是空鉤時(shí)），電機(jī)轉(zhuǎn)矩只是略小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，因此減速時(shí)間很長(zhǎng)，減到調(diào)速檔一般需要數(shù)秒時(shí)間。當(dāng)主令回到零位時(shí)，和重載一樣，制動(dòng)器立即閉合。 1.1.3下降運(yùn)行 l

 重載 當(dāng)主令置下降調(diào)速檔時(shí)，也是上升接觸器先接通。此時(shí)電機(jī)輸出的是反向轉(zhuǎn)矩，小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，因此電機(jī)處于倒拉反轉(zhuǎn)狀態(tài)。和上升相同，系統(tǒng)也是處于閉環(huán)控制狀態(tài)，只要主令置于下降調(diào)速檔，通過(guò)主令的速度給定和速度反饋，系統(tǒng)都能很快使電機(jī)達(dá)到設(shè)定的速度。當(dāng)主令置全速檔時(shí)，上升接觸器斷開(kāi)，下降接觸器接通，系統(tǒng)進(jìn)入開(kāi)環(huán)狀態(tài)，電機(jī)迅速加速，當(dāng)速度大于50%和75%時(shí)，分別切除兩級(jí)轉(zhuǎn)子電阻。電機(jī)的終速度將略大于同步速度，處于再生發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)主令回到調(diào)速檔時(shí)，兩級(jí)轉(zhuǎn)子電阻同時(shí)接入，下降接觸器斷開(kāi)，上升接觸器接通，系統(tǒng)重新進(jìn)入閉環(huán)控制。當(dāng)主令回到零位時(shí)，和回到調(diào)速檔一樣，電機(jī)以反向轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)電機(jī)速度接近零時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)，待制動(dòng)器*閉合后，電機(jī)才斷電。反向轉(zhuǎn)矩制動(dòng)減少了對(duì)制動(dòng)器的磨損。 l 

輕載 由于負(fù)載輕，因此加速的運(yùn)行狀況和重載不同。當(dāng)主令置下降調(diào)速檔時(shí)，控制器首先使上升接觸器接通，再根據(jù)負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，電機(jī)可很快達(dá)到給定速度。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，電機(jī)達(dá)到給定轉(zhuǎn)速時(shí)間較長(zhǎng)，此時(shí)控制器會(huì)使下降接觸器接通，促使電機(jī)加速，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)給定轉(zhuǎn)速后，控制器再令上升接觸器接通，這就是輕載判別過(guò)程。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與機(jī)械傳動(dòng)阻力矩接近時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多次判別，這是正常現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)子電阻器的參數(shù)計(jì)算 升降機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子電阻器的參數(shù)計(jì)算 1. 步驟1    根據(jù)起重機(jī)的載荷重量M，效率η，起升速度v（m/min），計(jì)算機(jī)構(gòu)所需的實(shí)際功率PM：

       60181.9vMPM´´´=h 2. 步驟2    根據(jù)電機(jī)的額定功率PN、實(shí)際功率PM、和轉(zhuǎn)子額定電流I2N計(jì)算轉(zhuǎn)子實(shí)際電流I2M：

             NNMMIPPI22×= 3. 步驟3    根據(jù)轉(zhuǎn)子開(kāi)路電壓E2和轉(zhuǎn)子實(shí)際電流I2M計(jì)算轉(zhuǎn)子電阻Re： 

                          MeIER223= 4. 步驟4    根據(jù)表3-6確定轉(zhuǎn)子電阻器各段電阻值。

機(jī)構(gòu)類(lèi)別 電機(jī)功率狀況 Re的百分?jǐn)?shù)（%） R1 R2 R3 

R4 升降 電機(jī)功率裕度較大時(shí) 9 11 16 

 大電機(jī)及功率裕度較小時(shí) 9 11 16 

29 平移  30 表3-6 例：一臺(tái)起重機(jī)載荷重量M=10t

（含吊具），起升速度v=5m/min，選電機(jī)為YZR180L-6， 機(jī)械效率η

=0.9，轉(zhuǎn)子電壓E2=218V，轉(zhuǎn)子電流I2N=46.5A，電機(jī)額定功率PN=15KW KWPM1.9605×9.01×81.9×10=＝ AIM2.28=5.46×151.9=2        Ω46.4=2.28×3218=eR R1=0.09Re=0.09×4.46=0.41Ω R2=0.11Re=0.11×4.46=0.49Ω R3=0.16Re=0.16×4.46=0.71Ω R1 R2 R3 圖3-9 

本例不設(shè)R4，參照?qǐng)D3-9。 升降機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻器的載流量，R1、R2、R3可按S3-100%，R4按S3-70%；R1按1.2I2M，R2、R3按1.1I2M，R4按1.0I2M計(jì)算。 平移機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子電阻器的參數(shù)計(jì)算 由于計(jì)算實(shí)際機(jī)械功率下的實(shí)際轉(zhuǎn)子電流往往比較困難，平移機(jī)構(gòu)可根據(jù)額定功率下的額定轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行計(jì)算，平移機(jī)構(gòu)一般無(wú)需進(jìn)行電阻切換，如圖3-10所示。

 MeIER223=  R=0.3Re 平移機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻器的載流量，可按S3-100%， R的通流量按1.2I2N計(jì)算。  3.1常見(jiàn)故障及處理方法 3.1.1上升失速 對(duì)于升降機(jī)構(gòu)，主令在上升檔位時(shí)，負(fù)載沒(méi)有上升，反而快速下降，控制器將立刻封鎖輸出，上升檔速度低于60%時(shí)可檢測(cè)該故障。 可能的原因及排查方法： l 電機(jī)力矩突然不足，可能是這段時(shí)間內(nèi)供電電壓太低。 l 轉(zhuǎn)子回路一相或二相開(kāi)路。 l 定子回路缺相。 l 電機(jī)繞組斷路。 3.1.2下降制動(dòng)超時(shí) 對(duì)于升降機(jī)構(gòu)，主令從下降檔位回到零檔時(shí)，電機(jī)速度沒(méi)有在“制動(dòng)時(shí)間”內(nèi)減至零，控制器將立刻封鎖輸出。