可控硅励磁装置说明书.doc

湘潭湘机轻工机电厂 同步电动机可控硅励磁装置使用说明书
一、概述
KGLF(W)微机控制同步电机励磁设备是集电子技术、现代控制理论、微机控制技术于一体的新一代同步电机励磁调节控制设备。
微机采用了美国Inter公司生产的CPU-80C196KC主芯片，在硬件设计上采用了CPU+PSD***两片主芯片结构，CPU外围控制芯片采用PSD813F1,该芯片具有1兆位的闪速（Flash）主存储器，16K位SRAM，256K位的Eeprom,及可编程逻辑控制单元，具有JTAG串行编程接口并允许在系统内编程整个器件，具有在现场编程和修改软件功能，同时还设有一个RS232通讯接口方便用户远程数据传输和集中电脑监控管理。
控制系统采用面模集中控制及显示，对电机投励、脉冲移相、功率因数、强励和电动机失磁、失压、失步、停机逆变报警功能实现了全数字控制；面膜数字显示励磁电流、励磁电压，并可在线修改多种功能参数，同时具有停机记忆功能。
控制系统的调节采用电流闭环控制。单闭环控制即恒励磁电流调节；调节系统具有优良的性能，在外部扰动时迅速调节励磁电流，充分发挥同步电机自身的同步能力，以保证同步机的正常运行。对其投励环节，微机通过单片机对转子感应频率数字测频处理后，当转子感应频率达到（5HZ）时微机输出全压信号，当转子感应频率达到（2.5HZ）时微机按顺极性投入励磁。
本设备对各种干扰进行了分别处理，整个控制部分采用金属外壳屏蔽密封处理，尤其适应灰尘较多的恶劣工作场所。从而使本装置具有抗干扰能力强，起动性能好，起动过程平稳，控制精度高，运行性能稳定，调节方便等诸多优点，是传统模拟电路控制的替换产品，可广泛适应于拖动通风机、空气压缩机、球磨机、冶炼厂鼓风机等设备的同步电动机。
二、使用条件及命名规则
2．1使用条件
① 海拔高度不超过2000米。
② 环境温度不低于-10℃，不高于+40℃。
③ 无剧烈振动和冲击，垂直倾斜度不超过5度。
④ 空气最大相对湿度不超过90%（最低温度25℃，表面无凝露）。
⑤ 设备运行地点无导电尘埃，没有腐蚀金属或破坏绝缘的气体及导电介质。
⑥ 室内使用且通风良好。
2．2命名规则
KG L F（W）—— A/ V
励磁电压
励磁电流
微 机
风 冷
励磁用
可控硅

三、主要特点及主要技术参数
3．1主要特点
① 同步电动机转子回路，采用三相全控桥固接励磁线路，保证了同步电动机的固有起动特性。
② 与同步电动机定子回路没有直接的电气联系，因此同步电动机可根据电网情况设计高压3、6、10千伏，全压起动和降压起动不受限制。
③ 全压起动的同步电动机当转子达到亚同步转速时(2.5HZ)，按频率顺向投入励磁，使同步电动机牵于同步运行。
④ 降压起动的同步电动机当转子转速达到90%同步转速时(5HZ)，自动切除降压电抗器，投入全压，使同步电动机加速至同步速度再投入励磁，使同步电动机牵入同步运行。
⑤ 微机系统的调节采用电流环控制调节系统具有优良的性能，在外部扰动时迅速调节励磁电流，充分发挥同步电机自身的同步能力，以保证同步机的正常运行。
⑥ 同步电动机起动与停车时自动灭磁。
⑦ 可手动调节励磁电流进行功率因素调整。
⑧ 停止励磁时，三相全控桥工作在逆变状态，时间不低于5秒钟（控制角α=140°左右）。
⑨ 微机控制系统采用模块设计，不需要用户维修。
3．2主要技术参数
① 交流输入电压：
② 额定励磁电压：
③ 额定励磁电流：
④ 定子电压标称输入:100V(接电机V.W相线电压)
⑤ 强励系数：
⑥ 调节范围：
⑦ 整流电路：
3.3 系统的主要保护项目
① 励磁过电流;
② 定子过压保护;
③ 定子欠压保护;
④ 快速熔断器保护;
⑤ 电源缺相保护;
⑥ 风机保护;
⑦ 电机起动超时保护;
四、工作原理
4．1系统工作原理图（线路图附后）。
4．2工作原理
4.2.1主回路
主回路为三相整流变压器，可控硅整流，灭磁环节及系统控制部分组成，采用三相全控固接励磁方式。
当同步电动机起动时灭磁环节工作，使转子感应交变电流全波通过附加电阻，保证电动机的正常起动，微机部分对转子频率采样处理后，当电动机起动至亚同步转速（转子转差率为0.05，频率为2.5Hz），微机自动发出移相脉冲，使设备立即投入励磁，同步电动机牵入同步运行，当为降压起动时，当电动机起动至同步转速90%时(5HZ)，微机通过继电输出，接通定子回路的全压开关，待同步电动机加速至亚同步转速时，投入励磁，同步电动机牵入同步运行。
4.2.2灭磁部分（原理图见附后）
励磁系统的灭磁有两种灭磁方式：一是传统灭磁电路，另一种灭磁方式为微机控制接触器灭磁方式。
微机控制接触器灭磁方式：本方式采用一个接触器代替传统的灭磁可控硅，具体工作过程如下：当转换开关转至“运行”位置时，当高压开关柜送上电机高压电时，灭磁接触器由微机发出吸合信号，灭磁电阻工作，投励磁电流前，微机先断开该接触器，同时投入励磁电流，当停机时，微机输出吸合该接触器信号，灭磁时间到后，则断开。
传统灭磁电路:同步电动机起动至投入励磁前的一段时间内，三相全控整流可控硅KP1~KP6没有得到触发脉冲，处于截止状态，设转子励磁绕组感应电压的某半波G点为正，当电压示达到KG7、KG8所整定的导通电压，以前感应电流通过附加电阻RF1、R23、R24、R26、R27和电位器W7、W8和附加电阻RF2成通路，因而外接电阻为转子励磁绕组直流电阻的3000倍以上，励磁绕组相当于开路启动，感应电压就急剧上升，电位器W7、W8上的压降增大，当W7、W8上的电压足够大时，可控硅KG7、KG8便导通，短接电阻R23、R24、R26、R27和电位器W7、W8，使同步电动机转子励磁绕组从相当于开路起动变为只接入附加电阻起动，因此感应峰值就大为削弱，直至半波结束时，可控硅KG7、KG8，由于其阳极瞬时值电压为零，没有维持电流而自动关断。
调整电位器W7、W8的阻值，便可使得可控硅KG7、KG8在不同的感应电压下导通接入附加电阻。
同步电动机起动完毕投入励磁牵入同步运行，如灭磁可控硅KG7、KG8没有关断，当三相可控硅整流桥交流侧出现A相（A2点为正）为正，B相或C相（B2或C2点）为负时，则附加电阻RF1可控硅KG7被熄灭线短接，KG7就自动关断，当A相电源上正变到负时，流经可控硅KG8和附加电阻RF2的电流由大变小，当至可控硅KG8的维持电流以下的瞬间，可控硅KG8出自动关断，这样就保证了在投励后的第一个周波内，灭磁可控硅能准确的自动关断，此时虽然可控硅整流电压分别加在灭磁可控硅KG7、KG8上，但电位器W7、W8所得到的电压不足以使KG7、KG8导通，所以附加电阻被切除。
按钮SB4用来检测灭磁环节的工作情况，按上按钮SB4，使电阻R28与R26、R27并联，R25与R23、R24并联，由于R25与R28的阻值数较小，相对增加了电位器W7、W8的压降，检测时，先把输出的整流电压调小些，按下按钮，灭磁可控硅W7、W8便导通，电压表PV指示为零，松开按钮，熄灭线便可使可控硅KG7、KG8截止，电压表指针回到原来的整定值。
4.2.3微机控制部分工作原理（具体线路图见附后）
微机控制部分由电源变压器（含同步电源），CPU控制模块，灭磁部分组成。
① 投励部分
当同步电动机定子回路的电源开关合闸后，控制励磁柜的电压传感器(SV)检测出转子的感应交变电压既转子频率信号(UF)，送至控制励磁模块的(UF)端，经内部电路处理后由软件测频适时发出投全压信号和投励磁。
② 自动调节环节
本装置具有电流闭环控制，即恒励磁调节，用恒流控制时，则自动按用户结定的励磁电流进行恒流调节；当同步电动机的定子电压低到额定电压的80٪时，系统自动进入强励状态(强励工作电流及强励时间窗口设定)，以保证同步电动机不失步，当电网电压恢复正常时，系统自动恢复正常工作状态。
微机控制显示面膜功能项说明（见表一）
面膜示意图

控制面膜的按键说明：
“设置/复位”按键：当设备无故障时,按动该键，表示参数已被设置，并
且数码管闪烁三次, 当设备有故障时,按动该键系统复位.
“功能”按键：按动该键，功能项内容依次循环增1。
“增”按键：按动该键，参数数码管内的内容加1。
“减”按键：按动该键，参数数码管内的内容减1。
“运行/停止”按键：该键一般不起作用根据用户要求可以在系统调试状态下才起作用,即微机的运行
和停止。
状态指示灯共有七个,说明如下：
“运行”指示灯：该发光二极管亮时，表示微机投入运行。
“停止”指示灯：该发光二极管亮时，表示微机停止运行。
“电压”指示灯：该发光二极管亮时，表示对应“数据参数”的内容为励磁电压数据或定子电压数据。
“电流”指示灯：该发光二极管亮时，表示对应“数据参数”的内容为励磁电流数据。
“强励”指示灯：该发光二极管亮时，表示设备为强励状态。
“欠磁”指示灯：该发光二极管亮时，表示励磁电流过低。
“缺相”指示灯：该发光二极管亮时，表示设备励磁系统处于缺相状态。
“故障”指示灯：该发光二极管亮时，表示设备励磁系统处于故障状态。
故障代码:
当设备出现故障时,显示面膜的“功能代码”出现闪烁，存在两类故障状态,即一种为报警输出,设备处入运行状态,另一种为跳闸和报警输出,系统停机。

4.2.4 控制系统工作原理简述:
同步环节：
交流30伏同步信号U、V、W 经比较器N1变换成对应的方波信号送至CPU-N6,由此CPU进行测频处理, 提供间隔60度的同步中断信号，调节电位器RP2可进行同步微调，同时通过拨码开关S2的状态进行单相和三相同步判断,以及角度的处理,具体方法为: S2-1-OFF时为单相同步方式,S2-1-ON时为三相同步方式。S2-2和S2-3 的角度组合如下：

S2-2
S2-3
状态功能说明
状态1
OFF
OFF
前移30度
状态2
OFF
ON
后移30度
状态3
ON
OFF
后移60度
状态4
ON
ON
0度
通过以上角度的逻辑组合，可自适应各种整流器不同接法。另外交流30伏同步信号U、V、W经半波整流后送至比较器N1进行波形处理，当缺相时N1-14脚变为高电平，由主CPU进行缺相处理。
投励环节：
同步电动机的投励由励磁环节的电压传感器采样，检测转子的交变电压信号，由比较器LM339检测过零信号，由主CPU进行频率计算，根据需要适时发出投全压信号或投励磁信号。
反馈输入信号：
高压电压信号，励磁电压信号和励磁电流信号均为传感器变换的0~5伏交流或直流电压,经运算放大器波形处理后送至主CPU-N8的AD1、AD2、AD3、AD4、AD5口，由CPU-A/D采样后进行控制处理，另一路UG为外部电位器给定调节输入口。
d: BC相电压信号：次级电压为100V的电压互感器输入信号检测
开关信号输入：
六路开关量IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6分别对应为:
IN1: 无；
IN2: 调试；
IN3: 无；
IN4: 灭磁允许输入；
IN5： 强励输入；
IN6： 无；
六路脉冲输出部分:
主CPU-N8的HSO.0~HSO.5发出的经过调节处理的移相脉冲送至N7-PSD的PA口,由PSD的可编程逻辑单元进行脉冲变换，补脉冲的形成，脉冲调制和脉冲封锁控制后，经光耦N10-11隔离后输出至脉冲板。
二路继电器输出：
Q1：跳闸输出；
Q2：灭磁输出（或全压输出）；
投全压信号: 继电器输出节点信号，在采用降压起动时，同步电动机达设定转速时微机控制系统发出投全压命令，该接点接通直至停机。
4．3显示部分：
4.3.1功能代码内容说明：
说明：当需要重新设定和修改功能项内容时，必须在[停止]状态下，且[功能代码]的第‘5’，相对应的数据内容为‘05’，即为调试状态时,[数据参数]数码管的个位闪烁；当[功能代码]的第‘5’相对应[数据参数]的内容不为‘05’时,即为闭环状态，按动[功能]按键, [功能代码]只在‘0’、‘1’、‘2’、‘4’‘5’循环显示；[功能代码]此项显示为0~22代码，相对应[数据参数]显示内容如下
功能项数码管内容说明：

功能参数表（表一）
功能
代码
功 能 说 明
数据范围
附 注
0
励磁电流值（A）
000-500
仅供显示
1
励磁电压值（V）
000-500
面膜给定
2
定子电压值（V）
000-7000

3
励磁电流结定值（V）
000-500

4
结定积分值
000-50

5
开环/闭环
000-05
05为开环
6
最小移相角（度）
00-60

7
最大移相角（度）
01-180

8
励磁电流标度值（A）
00-500

9
励磁电压标度值（V）
00-500

10
电机电压标度值（V）
00-7000

11
励磁过流值（A）
00-500

12
励磁过压值（V）
00-500

13
强励网压动作值（V）
00-7000

14
强励时间值（秒）
00-30

15
强励调整值（A）
00-500

16
投励最长时间（秒）
00-300

17
投励频率值（0.0HZ）
00.1-20.0

18
闭环KI
00-100

19
闭环TI
00-500

20
停机逆变时间值（秒）
01-30

21
频率显示值(0.0HZ)
01.0-55.0

22
欠磁动作值(A)
00-500

五、系统操作：
6．1正常运行
a：合自动空气开关（QA）
b：控制柜上的（正常/调试）选择开关置于（正常）位置，（电源开关）转至（开）位置；
c：根据需要将显示面膜功能代码‘5’项的（开环/闭环）选择开环控制或恒流控制。
d：同步电动机起动后，灭磁电路工作，风机自动起动，微机显示面膜自动显示转子频率即功能码‘21’项，当转子频率达到投全压设定值时投全压动作，当转子频率达到投励设定值时系统自动投励运行。
e：停机时，按动停机按钮，（电机合闸）灯灭，同步电动机断电，励磁电源自动关闭，风机停止工作。
f：断（QA）自动空气开关。
6.2: 调试运行
调试运行用于控制电路检查，风机和整流器检查及恒流控制值的整定。
a：合自动空气开关（QA）
b：控制柜上的（正常/调试）选择开关置于（调试）位置。
c：调整（电流给定）按键，使输出电流满足同步电动机的要求，此电流即为恒流控制电流值。
六、系统的维护，维修和故障处理
6．1 系统的维护及保养
为了保证设备的安全正常运行，必须定期对设备进行检修，清理设备中的尘埃，污垢等有害物质，检查各元器件，开关器件操作是否正常可靠，检查各种仪表，指示灯是否正确，各接线端子连接是否良好，风机运行是否正常，特别检查柜壳的接地是否可靠。
6．2故障处理
当设备出现故障时，故障警铃报警，铃声一直持续到故障复位。发生故障后首先应查看显示面膜上的故障状态，确应故障性质，然后通过显示面膜的（设置/复位）键清除故障。
6．3开车联络信号灯，为方便远距离操作，即本装置与定子侧控制柜而设置，用户可以根据实际情况联接。
6．4停机后，须隔大于5秒钟时间再去断空气开关，让转子感应电势放电完毕。
6．5本控制柜微机控制模块不能正常工作时须由生产厂家进行检测和维修。
七、设备其它注意事项
7．1本设备在出厂前已进行系统的调试和调整，符合技术条件的要求，在使用前，一般不需调整。
7．2设备安装前，应清查整机部件及附属元件，并检查各部件接线紧固螺丝钉有无松动或损坏现象，安装起吊时要防止颠倒和剧烈震动。
7．3接线时，输出线不能接错，否则会引起短路事故或造成设备损坏。
7．4本装置安装场所须符合使用条件中的要求，柜与附近建筑物（如墙壁）要留有适当的距离，便于操作检查。
7．5由于可控硅元件过载能力较低，不允许超过额定值长期使用。
7．6当某一元器件损坏时，须换上与其规格型号相同的元件。
7．7如设备一时不用，需将其包装好置于室内干燥场所。
7．8在使用前，应详细阅读该使用说明书。
八．设备的储运
设备的储运应符合JB3085《装有电子器件的电力传动装置的产品包装与运输规程》的有关规定。
九．设备的保修
从设备发运之日起二年内或设备交付使用之日起一年内，生产厂家对确因设备制造原因出现的质量问题实行三包。另有协议规定者按有关协议执行。
十．随机资料
电气原理图： 1份
接线图： 1份
使用说明书： 1份
产品合格证 1份
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