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雙向可控硅在電力拖動控制系統中的應用

知識百科

眾所周知 ， 電力拖動控制系統的核心問題就是要對拖動工作機械的電動機進行控制 ， 有觸點的自動控制 ， 如接觸器 ， 其主要缺點是運行噪聲大 ， 觸點易磨損 ， 開關頻率低 ， 電磁干擾大 ， 有些生產機械上的接觸器要求每小時動作1500~3000次 ， 觸點一星期就要損壞 ， 用雙向可控硅進行控制 ， 壽命大大延長,維修工作量可以大大減少 ， 受到設計和維護人員的好評 。
雙向可控硅的結構、工作原理和特性參數在前面已經詳細介紹了 ， 下面就電路基本原理和主要設備的選用做個簡單的介紹:
一、電路原理
該電路分主電路和觸發電路兩部分 ， 主電路由自動空氣開關Q、熔斷器FU1—FU3、雙向可控硅KS1~KS3、三相交流異步電動機M組成 。 雙向可控硅采用電源自行觸發方式 。 觸發電路由開關K和限流電阻R組成 ， 當交流電壓處于正半周時 ， 主電極T1,為正,T2為負 ， 這時只要把開關K閉合一下 ， 控制極G與主電極T,之間便加上一個反向觸發電壓 ， 于是雙向可控硅被觸發導通 ， 這時相當于Ⅲ-觸發方式 。 當電源電壓過零時 ， 雙向可控硅就自動阻斷 。 當電源電壓為負半周時,T1為負,T2為正,只要把開關K閉合一下,G和T1之間就加上一個正向電壓也能使雙向可控硅觸發導通 。 這時相當于I+觸發方式 。 當電源電壓重新過零時 ， 雙向可控硅就重新自動阻斷 。 如此周而復始 ， 雙向晶閘管就起到一個交流無觸點雙向開關的作用 。
這里的開關K可以是繼電器的接點 ， 也可以是微動開關 ， 行程開關或晶體管開關電路 。 例如:自動生產線中的行車在運行過程中每到一個工位要發出一個信息 ， 這時可以在每個工位上安裝一個擋塊 ， 而在行車上安裝一個行程開關 。 每當行車到達工位時 ， 擋塊使碰撞行程工關 ， 使接點閉合一次 ， 雙向可控硅就被觸發導通 。 于是由數控系統發出指令 ， 控制生產機械按預先編好的程序自動運行 ， 實現了生產的自動化 。
二、電路主要設備的選用
【雙向可控硅在電力拖動控制系統中的應用】1、自動空氣開關Q:主要作用是接通和分斷電路 ， 還可作為線路過載、短路或欠壓保護 ， 選用原則是其額定電流應大于或等于線路的計算電流 。 例如37kw控制異步電動機 ， 可選用DZ10—100A的空氣開關 。
2、熔斷器FU1—FU3:異步電動機所用熔斷器的主要作短路保護用 。 它的額定電壓應大于或等于電動機的額定電壓;其額定電流應按下式選取:

雙向可控硅在電力拖動控制系統中的應用

文章插圖
 
式中:I pn一熔體的額定電流,A;
I mn一電動機的額定電流,A 。
3、雙向可控硅KS1~KS3 :
(⑴)普通可控硅在參數表或合格證中給出的額定電流是平均值 ， 而雙向可控硅給出的額定電流是有效值 。 因此 ， 在利用雙向可控硅代替兩個并聯反接的普通可控硅時 ， 必須經過換算后再去挑選合格的元件 。 換算的公式是
雙向可控硅在電力拖動控制系統中的應用

文章插圖
 
式中:I,—普通可控硅額定電流,A;lks一雙向可控硅額定電流,A 。
從普通可控硅參數系列中可以查到近似的數值為100A 。 所以額定電流為200A的雙向可控硅在作交流雙向開關使用時 ， 可以代替兩只額定電流為100A的普通可控硅 。
(2)由于手冊或合格證上給出的數據都是在規定的條件下測定的 ， 而實際工作條件往往和規條件不同 ， 而且還可能出現實際工作要求超過雙向可控硅工作能力的現象 ， 所以在選定器件的參數時 ， 必須留有余量 。 因此為了保證管子在瞬時過電壓時不被破壞 ， 應該按額定電壓為實際工作電壓最大值2~3倍的數值選擇雙向可控硅 。
(3)由于可控硅的過載能力比一般電磁元件小 ， 為了保證管子不致因電流過大而燒毀 ， 并考慮到發熱情況與電流的有效值有關 ， 應該使雙向可控硅的額定電流(有效值)為實際工作電流最大值的1.5～2倍 。
三、結論
1、雙向可控硅無觸點功率開關 ， 用于交流異步電動機啟動較頻繁的場合 ， 一般冶金企業可以大量采用 。
2、雙向可控硅無觸點功率開關 ， 可以改善大功率電機啟動時對電網的影響 ， 而且動作迅速、壽命長 ， 沒有電磁式開關的噪聲、振動和火花 ， 能節電降耗 ， 因此近幾年來 ， 逐漸獲得廣泛應用 。