可控硅整流器的快速熔断器保护

浅谈可控硅整流装置的调试与维护作者：李志强来源：《中国新技术新产品》2016年第17期摘要：可控硅的应用范围很广范。

它可用作硅整流，把交流电变成大小可调的直流电也可用作逆变，把直流成各种频率的交流电，还可用作直流电路或交流电路中的开关。

由于它具有体积小、重量轻、效率高、动作快、无噪声、操作维护方便等优点，在国防、航运、冶金、石油、机械制造等行业得到广泛应用。

可控硅技术已成为一项就用很广的电子新技术。

可控硅整流装置是指使用可控硅这种可控型的半导体器件进行整流的装置。

用处就是将交流变成直流，可用于直流电源、交直流电机控制控制等等。

关键词：可控硅；整流；调试；主回路保护；维修中图分类号：TD614 文献标识码：A一、可控硅整流装置的调试1.单相可控硅整流装置的调试（1）仔细检查主电路与控制电路的接线是否正确，特别要注意可控硅的控制极不要与其他部分发生短路，可控硅和散热器应拧紧。

（2）检查熔断器是否已装上。

（3）一般先调试控制电路，然后再调主电路。

（4）控制电路的调试步骤是：在控制电路接上电源后，先用示波器观察稳压管两端的电压波表，有无梯形波，再驼罕触发电路中电容两端的电压波形，有无锯齿波，最后调整触发电路中的电位器，看锯齿波的数目是否均匀变化。

否则要检查原因，排除冬天爷爷障后重新调试。

（5）电路的调试步骤如下：用调压器给主电路加一个低电压（10V～ 20V），用示波器观察阴阳极之间的电压波形，波形上有一部分是一条平线，它是可控硅的导通部分，调节触发电路时的电位器，波形是平线的长度跟随变化，表示可控硅导通角可调，电路工作正常，否则需检查原因，排除故障后重新调试。

待检查无误后，给主电路加上工作电压再复查一遍。

2.三相可控硅整流装置的调试单相可控硅整流装置的调试步骤对于三相可控硅装置同样适用，在三相装置中还应作如下的调试步骤：（1）检查三相电源的相序，按照要求的电源相序，接通主电路与控制电路。

（2）检查三相触发电路与主电路的相位一致性。

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。

第6章可控整流电路6.1 学习要求（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。

（2）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。

（3）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。

6.2 学习指导本章重点：（1）晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。

（2）单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。

（3）单结晶体管及触发电路的工作原理。

本章难点：（1）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。

（2）单相可控整流电路接电感性负载输出电压与电流的分析。

（3）单结晶体管触发电路的工作原理。

本章考点：（1）单相可控整流电路输出直流电压的计算。

（2）单相可控整流电路接电阻性负载输出电压的分析。

（3）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。

6.2.1 晶闸管晶闸管又称可控硅，是一种可控的单向导通元件，有阳极A、阴极K和控制极G三个电极。

晶闸管的导通条件为：（1）在阳极和阴极之间加适当的正向电压U A K。

（2）在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压U G K。

晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用而维持阳极与阴极之间的导通，管压降约为1V左右。

晶闸管由导通变截止称为关断，关断条件为：（1）晶闸管阳极电流小于维持电流I H。

电子技术学习指导与习题解答120 （2）或将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加反向电压。

晶闸管的主要参数有：额定正向平均电流I F ，维持电流I H ，正向重复峰值电压U FR M ，反向重复峰值电压U R R M 。

若晶闸管工作时通过的电流为I V S O ，承受的最高正向电压为U F M ，最高反向电压为U R M ，则应按照下列各式选取晶闸管：I F ≥I V S OU FR M ≥FM )3~2(UU R R M ≥RM )3~2(U6.2.2 单相可控整流电路 1．单相可控半波整流电路（1）电阻性负载：电路及其电压与电流波形如图 6.1所示，导通角αθ-=180，控制角α的调整范围为0~180°。

发电机励磁系统原理及运行1.（发电机励磁系统图：）励磁系统构成及优缺点：励磁电源由励磁变引自发电机机端，通过可控硅整流元件直接控制发电机的励磁,这种励磁方式即为自并励可控硅整流励磁，其特点如下：（1）因采用可控硅整流器和无需考虑同轴励磁机时间常数的影响,故可获得较高的电压响应速度。

(2) 励磁变压器接到发电机端不受厂用电压的影响，但需起励电源。

（3）缺点：其一整流输出的直流顶值电压受发电机或电力系统短路故障形式和故障点远近的影响，缺乏足够的强励能力。

其二由于自并励可控硅整流励磁系统的发电机短路电流衰减较快，对发电机带延时的后备保护可靠动作不利。

为此，过流保护可采用电流启动记忆，由复合电压或低电压闭锁的延时保护。

2. 发电机励磁装置:(1) 励磁装置组成:并联励磁变、可控整流装置、励磁调节器、灭磁及转子过电压保护、起励回路。

(2) 并联励磁变压器：型号:SCLLB-1800KVA / 容量:1800kVA一次电压15.75KV 二次电压:0.6kv接线Y/△ -11••••• 自并励励磁系统的励磁变压器不设自动开关，只设有隔离刀闸。

励磁变装设过流保护，该保护动作引跳出口油开关及灭磁开关。

励磁变接在主变底压侧,不受系统及厂用电影响。

•（3) 可控硅整流回路:（整流回路原理图：）以单相半波整流电路为例说明可控硅整流电路的工作原理。

要使可控硅导通，必须在可控硅的阳极及控制极同时加正向电压，并且使流过可控硅的阳极电流大于它的维持电流。

当阳极加反响电压，或流过可控硅阳极的电流小于维持电流时，可控硅截止。

从可控硅承受正向电压开始，到可控硅导通为止，这一段区间为控制角。

改变控制角的大小，可调整可控硅输出电压的大小。

可控硅整流电路可输出连续可调的直流电压。

主整流器采用三相全控桥,2个功率柜并列运行。

整流元件采用晶闸管整流，•每个功率柜额定功率输出2000A。

整流柜为强迫风冷式。

风机设有主、备用电源,互为备用(•主、备用电源:均用机旁I II段电源)。

绝缘技术监督上岗员：发电机技术监督试题及答案五1、问答题发电机进行气体置换为什么要使用中间气体？正确答案：氢气与氧气混合能形成爆炸性气体，遇到明火即能引起爆炸。

氮气、二氧化碳气体是一种惰性气体，它们与氢气混合或（江南博哥）与空气混合不会产生爆炸性气体，所以发电机进行气体置换首先向发电机内充二氧化碳（氮气）去赶空气或氢气，避开空气和氢气接触所产生爆炸性气体。

2、问答题为什么频率变调有功，电压变调无功？正确答案：频率的高低与发电机的转数有关，f=np/60，而转数n的高低又与作用在发电机轴上的力矩平衡情况有关，发电机输出有功时，有功电流中发电机组轴上要产生阻力矩，它由原动机的主力矩来平衡，主力矩克服阻力矩和摩擦力矩等，而使发电机以额定转数转动。

当系统有功负荷增加时，各台发电机的有功电流增加。

发电机轴上的阻力矩也就增大，此时如果不增加主力矩，即开大主汽门，则发电机的转数就要下降，频率就会降低，要维持频率不变，即维持转速不变，就要增加主力矩，开大主汽门，也就是条有功。

反之，当系统有功出现余额时，频率就要升高，这时就要减少主力矩、关小主汽门，即减少有功。

电压的波动，主要是由无功负荷引起的，有功负荷对电压的波动也有影响，只是小些，所谓无功不足电压低，是指无功供不应求，即感性负载大。

因感性负载对发电机产生去磁电枢反应，是气隙的磁场被消弱，端电压被降低，要使端电压维持不变，就需增转子的电流用以补偿去磁电枢反应部分，因此，电压要变调无功。

3、单选发电机气体置换一般在（）状态下进行A.转子静止状态下进行B.在转子盘车转动状态C.转子静止或盘车状态D.发电机启动状态正确答案：C4、判断题同步发电机失去励磁时，无功电力表指示为零。

正确答案：错5、判断题同步发电机定子的旋转磁场旋转的方向与三相电流的相序相反。

正确答案：错6、填空题运行中定子线圈冷却水中断不允许超过（）秒。

正确答案：307、问答题发电机升压过程中为什么要监视转子电流、定子电流？正确答案：发电机启动升压过程中，监视转子电流的目的：1）监视转子电流和与之对应的定子电压，可以发现励磁回路有无短路。

整流操作规程一、整流系统简介1.工作原理35KV高压交流电通过整流变压器降压为低电压大电流交流电后送往整流器，利用晶闸管的单向导电性将交流电变成直流电，通过直流母排及直流刀开关将直流电送往电解槽，供电解槽电解Nacl溶液。

2.设备组成整流系统是指由交流高压配电设备、整流变压器、整流器、直流母排、直流刀开关、纯水冷却装置、直流电流电压交换测量系统，以及与之配套的控制保护装置组成的一个整体。

3.生产目的交流电通过整流系统后变成直流电向电解槽供电，使电解槽中的Nacl溶液在直流电的作用下发生化学反应，生成H2、cl2、NaoH等，是氯碱工业的大电流直流电源。

二、主要设备简介1.整流变压器（1）型号及型号各字母含义型号：ZHSFPT—14227/35型号各字母含义：Z—整流；H—电化电解；S—三相；F—风冷；P—强迫油循环；T—有载调压；14227—额定容量（KV·A）；35—额定电压（KV）。

（2）工作原理电磁感应原理。

（3）保护装置：轻重瓦斯、过负荷、温度、过流、速断、压力释放。

（4）结构组成及各部件作用。

①线圈：构造电路，以变换电流电压等。

②铁芯：形成磁路，是电磁感应不可缺少的。

③油枕：储存变压器油。

④呼吸器：吸收进入变压器油枕空气中所含的水分，以防变压器油绝缘降低。

⑤高低压引出线：引出高压低压。

⑥压力释放阀：当变压器内部压力过大时，释放压力保护变压器。

⑦气体继电器：变压器内部有气体时能发出信号，变压器内部严重故障时能切断变压器电源。

⑧温度计：测量变压器上层油的温度。

⑨套管：固定引出线绝缘。

⑩冷却系统：冷却变压器油给变压器降温。

（5）变压器油风冷却装置变压器风扇：功率 1.1KW；转速 910r/min; 额定电流 3.2A；额定电压380V（三相）油泵：功率1.5KW；转速 1440r/min；扬程 8m油风冷却器：额定冷却容量 120KW；进口油温 75℃；入口风温 35℃；油流量40T/h风流量 28000m³/h; 电功率 3.7KW冷却器总控柜：型号DYF—120×3；进线电压AC 280V；允许波动范围10%；进线方式三相四线；频率 50HZ；功率 11.1KW2.整流柜（1）KHS—15000A/400V（2）工作原理利用晶闸管的单向导电性和改变晶闸管控制角调压，将交流电变成可调的直流电。

直流系统技术问答1、FM系列新蓄电池在前(B)次循环期内达到额定容量的95％以上，即为合格。

(A)4；(B)5；(C)8；(D)10。

2、新安装或大修后的铅酸蓄电池进行放电容量试验的目的是为了确定其(B)。

(A)额定容量；(B)实际容量；(C)终止电压；(D)放电电流。

3、铅酸蓄电池最外边的两块极板(B)。

(A)都是正极板；(B)都是负极板；(C)一块是正极板，一块是负极板；(D)没有严格规定。

4、GNG系列蓄电池当碳酸钾的含量大于(D)g／L时，应更换电解液。

(A)20；(B)30；(C)40；(D)50。

5、固定型铅酸蓄电池充电末期端电压为(C)V。

(A)2．30—2．40；(B)2．40～2．50；(C)2．70～2．80；(D)2.80～2.85。

6、GNG型镉镍蓄电池用1倍率放电制放电，终止电压为(C)v。

(A)1．2；(B)1．1；(C)1．0；(D)0．9。

7、镉镍高倍率蓄电池充电时，单体电池所需充电电压按1.9—2.0V计算。

充电终了时，充时电压一般为(B)V。

(A)1．5～1．6；(B)1．6～1．7；(C)1．8—1．9；(D)1.9-2.08、用电压表检查直流系统接地时，电压表的内阻应大于(B)。

(A)1000Ω／V；(B)2000Ω／V；(C)3000Ω／V；(D)5000Ω／V。

9、蓄电池1h放电率比10h放电率放出的容量(B)。

(A)大；(B)小；(C)相等；(D)大小不一定。

10、当铅酸蓄电池在充电中发现溶液颜色混浊不清时，如果液面泡沫颜色为褐色，则是由于(B)所引起的，会使电容量降低，因此，一般都应及时更换电解液。

(A)铅微粒多；(B)二氧化铅微粒多；(C)硫酸铅微粒多；(D)含有锰杂质。

11、将配好的电解液注入铅酸电池的槽中，由于极板的化学反应，电解液的密度将降低，此时应(D)调制。

(A)不；(B)用浓硫酸；(C)用密度为1．4稀硫酸；(D)用密度相同的电解液。

发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。

发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。

励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。

我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。

当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。

5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。

整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。

任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。

每一路整流装置都设有快速熔断器保护。

我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。

如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。

低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。

高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。

我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。

励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。

自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。

两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。

单通道可以完全满足发电机各种工况运行。

自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。

IGBT与晶闸管两者都是开关元件，IGBT驱动功率小而饱IGBT的栅极G和发射极E1.整流元件（晶闸管）简单地说：整流器是把单相或三相正弦交流电流通过整流元件变成平稳的可调的单方向的直流电流。

其实现条件主要是依靠整流管,晶闸管等元件通过整流来实现.除此之外整流器件还有很多,如:可关断晶闸管GTO,逆导晶闸管，双向晶闸管，整流模块,功率模块IGBT,SIT,MOSFET 等等,这里只探讨晶闸管.晶闸管又名可控硅,通常人们都叫可控硅.是一种功率半导体器件,由于它效率高,控制特性好,寿命长,体积小等优点,自上个世纪六十长代以来,获得了迅猛发展,并已形成了一门独立的学科.“晶闸管交流技术”。

晶闸管发展到今天，在工艺上已经非常成熟，品质更好，成品率大幅提高，并向高压大电流发展。

目前国内晶闸管最大额定电流可达5000A，国外更大。

我国的韶山电力机车上装载的都是我国自行研制的大功率晶闸管。

晶闸管的应用：一、可控整流如同二极管整流一样，可以把交流整流为直流，并且在交流电压不变的情况下，方便地控制直流输出电压的大小即可控整流，实现交流——可变直流二、交流调压与调功利用晶闸管的开关特性代替老式的接触调压器、感应调压器和饱和电抗器调压。

为了消除晶闸管交流调压产生的高次谐波，出现了一种过零触发，实现负载交流功率的无级调节即晶闸管调功器。

交流——可变交流。

三、逆变与变频直流输电：将三相高压交流整流为高压直流，由高压直流远距离输送以减少损耗，增加电力网的稳定，然后由逆变器将直流高压逆变为50HZ三相交流。

直流——交流中频加热和交流电动机的变频调速、串激调速等变频，交流——频率可变交流四、斩波调压（脉冲调压）斩波调压是直流——可变直流之间的变换，用在城市电车、电气机车、电瓶搬运车、铲车（叉车）、电气汽车等，高频电源用于电火花加工。

五、无触点功率静态开关（固态开关）作为功率开关元件，代替接触器、继电器用于开关频率很高的场合晶闸管导通条件:晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当正向门极电压，使晶闸管导通过程称为触发。

可控硅整流装置的工作原理及保护措施作者：贾通均王井泉来源：《城市建设理论研究》2013年第09期摘要：在整流装置过载或输出短路时，保护措施能起到安全保护功能，归结为限流保护和过电流保护。

这两种保护是否可靠，直接影响控硅整流装置的质量，代表着控硅整流装置的水平。

本文主要介绍了相控可控硅整流装置的控制原理，及限流、过电流保护在相控可控硅整流充电装置的应用。

关键词：可控硅整流装置开环控制闭环控制限流与过电流保护中图分类号： U264.3+71 文献标识码： A 文章编号：1 概述相控整流充电装置不论在电力系统还是在现代工业的各行各业中已得到广泛应用。

例如在电力系统中，即可作为系统控制、保护的工作电源，又可作为蓄电池的充电装置。

可控硅整流装置要安全运行，必须有可靠的保护措施。

在整流装置过载或输出短路时，保护措施能起到安全保护功能，归结为限流保护和过电流保护。

这两种保护是否可靠，直接影响控硅整流装置的质量，代表着控硅整流装置的水平。

2 可控硅整流装置的控制原理可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。

可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。

它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。

可控硅整流就是利用可控硅整流元件把交流电变换成大小可调的直流电。

以单相全桥为例，可控硅整流装置的输出电压Ud与可控硅控制角α之间的关系如下式：Ud=0.9Uz1cosαUd：可控硅整流装置输出电压；Uz1：整流变压器二次侧线电压；α：可控硅控制角由上式可以看出，可控硅整流装置的输出电压与可控硅控制角α有关。

α实际上由控制电压Uy决定.即当Uy增加时，α增大，则Ud减小；当Uy减小时，α减小，Ud增大。