可控硅電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在機(jī)床改造中的應(yīng)用
2013-08-20 15:20:45 來(lái)源：大比特半導(dǎo)體器件網(wǎng) 點(diǎn)擊：1054
摘要： 目前，直流發(fā)電機(jī)組調(diào)速拖動(dòng)的機(jī)床(如龍門刨床)在工廠中應(yīng)用很廣泛。這類機(jī)床維修困難，而且所用電機(jī)數(shù)量多，耗能非常嚴(yán)重。采用晶閘管(即可控硅)——電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速技術(shù)取代它，不僅維修簡(jiǎn)單，提高了效率，還節(jié)約了大量的電能。因此，進(jìn)行技術(shù)改造的意義很大。
目前，直流發(fā)電機(jī)組調(diào)速拖動(dòng)的機(jī)床(如龍門刨床)在工廠中應(yīng)用很廣泛。這類機(jī)床維修困難，而且所用電機(jī)數(shù)量多，耗能非常嚴(yán)重。采用晶閘管(即可控硅)——電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速技術(shù)取代它，不僅維修簡(jiǎn)單，提高了效率，還節(jié)約了大量的電能。因此，進(jìn)行技術(shù)改造的意義很大。
哈爾濱軸承股份有限公司設(shè)備修造分廠對(duì)BJ2010型龍門刨床的改造，就是采用了晶閘管——電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速技術(shù)。在這種自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中，直流電動(dòng)機(jī)是晶閘管組成的可控硅整流電路供電，電源體積小、重量輕、效率高、控制靈敏。改造后節(jié)能的效果非常明顯，年節(jié)約電能3.8萬(wàn)kWh，效率由原來(lái)的38%提高到71%。下面分別介紹改造前后的情況：
一、改造前的基本情況
BJ2020型龍門刨床是采用兩臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)做原動(dòng)機(jī)的，一臺(tái)D1是拖動(dòng)勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī)和刨臺(tái)拖動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)，另一臺(tái)D2是拖動(dòng)電機(jī)放大機(jī)的。FD1、FD2是直流發(fā)電機(jī)、ZK是電機(jī)放大機(jī)。D是拖動(dòng)刨臺(tái)的直流電動(dòng)機(jī)。詳見(jiàn)圖1所示。D1為40KW，D2為1.7KW。
原理簡(jiǎn)介：通過(guò)對(duì)電機(jī)放大機(jī)的控制可以改變FD2發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓大小、方向，也改變了FD2電樞電壓的大小和方向。同樣，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)電樞電壓的大小和方向也相應(yīng)地發(fā)生變化。改變了可控硅電動(dòng)機(jī)電樞電壓的大小和方向，就改變了刨臺(tái)的運(yùn)行速度和方向。因此，通過(guò)ZK電機(jī)放大機(jī)的調(diào)整就實(shí)現(xiàn)另外控制的全過(guò)程。能量經(jīng)過(guò)三次轉(zhuǎn)換，消耗很大，效率低。
二、改造后的情況
改造后采用可控硅調(diào)速裝置直接控制龍門刨床，見(jiàn)圖2所示。
圖中ZFZ、ZKZ分別是正反組可控硅的調(diào)速整流裝置，LKZ是勵(lì)磁組的整流裝置，由正組、反組、勵(lì)磁組構(gòu)成了一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，取代另外復(fù)雜而且耗能嚴(yán)重的直流發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)系統(tǒng)。改動(dòng)后不但接線簡(jiǎn)單了，且又取消了兩臺(tái)原動(dòng)機(jī)、一臺(tái)電機(jī)放大機(jī)和勵(lì)磁、拖動(dòng)的兩臺(tái)直流發(fā)電機(jī)。這種裝置通過(guò)改變正反組可控硅觸發(fā)角度的大小來(lái)改變D電動(dòng)機(jī)電樞電壓的大小。這樣，通過(guò)改變電樞電壓的大小方向，就可以控制刨速度。
三、改造后節(jié)電分析
我們對(duì)改造前后兩種調(diào)速系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。
從改造前后實(shí)測(cè)情況看，節(jié)電效果非常明顯。按每天工作6小時(shí)40分，每年300天計(jì)算，則每年節(jié)約電能3.8萬(wàn)kWh，每度電按0.65元計(jì)算，則每年節(jié)約電費(fèi)為2.47萬(wàn)元，買一套可控硅裝置需3萬(wàn)元，這樣，一年多的時(shí)間就可以收回成本。從目前的情況看，無(wú)論是在節(jié)約能源、還是可靠程度、靈敏性方面，晶閘管——電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)都有著很大的優(yōu)越性，適合在機(jī)床修造行業(yè)普遍推廣。
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近日，英飛凌、安世半導(dǎo)體、思瑞浦發(fā)布多款新品，涵蓋晶閘管功率啟動(dòng)模塊、高速電流檢測(cè)放大器、超低靜態(tài)電流通用低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，可應(yīng)用于汽車、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。
功率二極管晶閘管廣泛應(yīng)用于AC/DC變換器、UPS、交流靜態(tài)開(kāi)關(guān)、SVC和電解氫等場(chǎng)合，但大多數(shù)工程師對(duì)這類雙極性器件的了解不及對(duì)IGBT的了解，為此我們組織了6篇連載，包括正向特性，動(dòng)態(tài)特性，控制特性，保護(hù)以及損耗與熱特性。
本文依據(jù)專利發(fā)明論述一種五芯柱雙6相半波並聯(lián)的可控整流電路，它采用新穎的雙控制角調(diào)節(jié)輸出直流電壓和功率因數(shù)或諧波而比傳統(tǒng)帶平衡電抗器 6 相半波可控整流電路和五芯柱 6 相半波可控整流電路有較高功率因數(shù)和較低諧波，同時(shí)減少晶閘管的并聯(lián)數(shù)量，它可廣泛用于制造低壓大電流和特大電流直流電源。
持續(xù)改變無(wú)刷電機(jī)供電系統(tǒng)的工作電壓 ，可以使直流無(wú)刷電機(jī)在很寬的范疇內(nèi)完成無(wú)極變速 。 更改無(wú)刷電機(jī)供電系統(tǒng)工作電壓的方式有兩種 ，一種是選用發(fā)電機(jī) -電機(jī)組供電系統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng) ，另一種是選用晶閘管變流器供電的調(diào)速系統(tǒng) 。
1)交流電機(jī)供電電壓是交流電，可以通過(guò)交流開(kāi)關(guān)元器件來(lái)控制電機(jī)通斷，例如晶閘管，用晶閘管時(shí)候耐壓一定要足夠，例如對(duì)于220AV的交流電機(jī)，可以用耐壓值400VAC，甚至600VAC。
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