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勵(lì)磁電流(Exciting Current)就是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中流過(guò)的電流(有了這個(gè)電流,使轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵,有N極和S極),在正常運(yùn)行時(shí),這個(gè)電流是由外部加在轉(zhuǎn)子上的直流電壓產(chǎn)生的。以前這個(gè)直流電壓是由直流電動(dòng)機(jī)供給,現(xiàn)在大多是由可控硅整流后供給。我們通常把可控硅整流系統(tǒng)稱為勵(lì)磁裝置。
當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓,當(dāng)電力系統(tǒng)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流來(lái)合理分配并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率,從而提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
CPU控制模塊是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制核心,采用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F877單片機(jī)。PIC16F877具有獨(dú)特的RISC(精簡(jiǎn)指令集) 結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線結(jié)構(gòu),使指令只有單字長(zhǎng)的特性,且允許指令碼的位數(shù)可多于8 位的數(shù)據(jù)位數(shù),這與傳統(tǒng)的采用CISC 結(jié)構(gòu)的8 位單片機(jī)相比,可以達(dá)到2∶1 的代碼壓縮,速度提高4 倍。PIC16F877內(nèi)部帶有8路10位A/ D 轉(zhuǎn)換器,8KХ14位FLASH程序存儲(chǔ)器,368Х8位RAM,256Х8位的EEPROM,14個(gè)中斷源和3個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器,片內(nèi)集成多達(dá)15個(gè)外圍設(shè)備模塊。此外,還有低功耗睡眠模式和片內(nèi)看門狗電路,易于實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)。
PIC單片機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采集反映發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的4個(gè)模擬信號(hào),即發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓UAC和定子電流IB,勵(lì)磁電壓UL和勵(lì)磁電流IL。這4個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)整形濾波后,分別送入對(duì)應(yīng)的4片采樣保持器LF398,采樣保持器在PIC16F877微控制器RE1腳產(chǎn)生的同步控制信號(hào)下,完成4路信號(hào)同步采樣,將此4路被測(cè)信號(hào)分別接入RA0、RA1、RA2、RA3 4個(gè)10位A/D端口引腳。模擬輸入的模擬參考電壓可以在寄存器中設(shè)定。PIC16F877的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果儲(chǔ)存在兩個(gè)8位的寄存器ADRESH和ADRESL中。由于PIC的A/D模塊是電壓輸入的,所以在回路輸入中,電壓信號(hào)可以直接輸入,而電流信號(hào)要在輸入處接一適當(dāng)電阻,將其轉(zhuǎn)換成電壓后再輸入。當(dāng)A/D模塊的輸入中有輸入電壓超過(guò)它的最高輸入電壓5V時(shí),就可能損壞器件。因此,在A/D輸入端接上對(duì)地5V的穩(wěn)壓管,這樣,當(dāng)有高于最高允許電壓的輸入電壓出現(xiàn)時(shí),利用穩(wěn)壓管可以把它穩(wěn)定在正常的范圍之內(nèi)。
開(kāi)、停機(jī),起、停勵(lì),手、自動(dòng),增、減功率等開(kāi)關(guān)量通過(guò)光電隔離后與PIC16F877的端口B相連。
為了節(jié)約引腳,利用PIC16F877單片機(jī)強(qiáng)大的I/O擴(kuò)展功能,采用MSSP模塊的SPI方式和移位寄存器芯片74HC595實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
目前,絕大多數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)與上位機(jī)的通信采用RS-485。RS-485是一種半雙工的通信協(xié)議,只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò),通信聯(lián)絡(luò)方式為命令型。這種機(jī)制使得在構(gòu)建大型復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)時(shí)存在不足。CAN總線具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、全局廣播傳送數(shù)據(jù)等功能,以及可靠性高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸速率快、通信距離較遠(yuǎn)、易于使用和維護(hù)、便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張等優(yōu)點(diǎn),并考慮到勵(lì)磁系統(tǒng)是在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中使用,所以本系統(tǒng)使用CAN總線通信。PIC16F877芯片沒(méi)有集成CAN功能模塊,但可以通過(guò)其SPI方式和CAN控制器MCP2510芯片與帶智能適配卡的PC機(jī)實(shí)現(xiàn)CAN通信。
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在交流電機(jī)的控制系統(tǒng)中,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是其中的重要組成部分。當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓,當(dāng)電力系統(tǒng)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流來(lái)合理分配并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率,從而提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。因此,國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)人士一直致力于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的研究。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展也由機(jī)械式到電磁式,再發(fā)展到今天的數(shù)字式。目前,數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主導(dǎo)產(chǎn)品是以微型計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成的,但其造價(jià)高,需要較高技術(shù)支持,在一些小型機(jī)組上推廣有一定難度。
由此,出現(xiàn)了以MCS-51單片機(jī)為核心的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和基于PIC16F877的同步發(fā)電機(jī)自并勵(lì)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。
MCS-51單片機(jī)內(nèi)部資源較少使得外圍電路復(fù)雜,從而影響了整個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的精確性、快速性和穩(wěn)定性。
PIC16F877是美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F87X系列芯片中功能最為齊全的微控制器。它可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試和在線編程,內(nèi)部帶有8路10位A/ D轉(zhuǎn)換器,8KХ14位FLASH程序存儲(chǔ)器,368Х8位RAM,256Х8位的EEPR OM,14個(gè)中斷源和3個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器,片內(nèi)集成多達(dá)15個(gè)外圍設(shè)備模塊,因此外圍電路大大簡(jiǎn)化,成本降低。
一、勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流(Exciting Current)就是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中流過(guò)的電流(有了這個(gè)電流,使轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵,有N極和S極),在正常運(yùn)行時(shí),這個(gè)電流是由外部加在轉(zhuǎn)子上的直流電壓產(chǎn)生的。以...
同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為什么要通入直流勵(lì)磁電流,而不通入交流勵(lì)磁電流
按工頻50HZ,一對(duì)磁極,轉(zhuǎn)速3000RPM考慮,轉(zhuǎn)子通入直流勵(lì)磁電流,可在定子繞組中感應(yīng)出50HZ電勢(shì).轉(zhuǎn)子通入交流勵(lì)磁電流后,可分解為正向與反向兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度迭加...
變壓器勵(lì)磁電流就是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中流過(guò)的電流(有了這個(gè)電流,使轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵,有N極和S極),在正常運(yùn)行時(shí),這個(gè)電流是由外部加在轉(zhuǎn)子上的直流電壓產(chǎn)生的。這個(gè)直流電壓是由直流電動(dòng)機(jī)供給,發(fā)展到大多由...
變壓器勵(lì)磁電流、磁通和電勢(shì)波形
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變壓器勵(lì)磁電流、磁通和電勢(shì)波形 (1)勵(lì)磁電流和磁通波形關(guān)系 變壓器中的電勢(shì) ep由磁通變化 (d Φ /dt) 引起,當(dāng) Φ 為正弦時(shí), e p 為相位上滯后 Φ90 度的正弦函數(shù);若 Φ 非正弦時(shí), ep 將發(fā)生畸變, 這是應(yīng)當(dāng)避免的。下面討論如何獲得正弦 Φ。 勵(lì)磁電流 i m產(chǎn)生磁勢(shì) Fm,F(xiàn)m在鐵心中產(chǎn)生磁通 Φ。Φ 的波形由 i m的波形決定。 當(dāng)磁路不飽和時(shí), Φ 和 i m是直線關(guān)系。即正弦的 Φ 由正弦 i m產(chǎn)生。 當(dāng)磁路飽和時(shí), Φ 和 i m是不再是直線關(guān)系。正弦的 i m無(wú)法產(chǎn)生正弦的 Φ,只能產(chǎn)生 平頂?shù)?Φ。 正弦的 Φ 必須由尖頂?shù)?i m產(chǎn)生。 尖頂?shù)?i m中除了基波分量 i 01 外,還有較大的 3 次諧波分量 i 03 等。 結(jié)論: 不飽和時(shí),正弦的 Φ 由正弦 i m產(chǎn)生。飽和時(shí),正弦的 Φ 必須由尖頂?shù)?i m產(chǎn)生。如果 i m仍 為正弦,則產(chǎn)生
直流電磁軛鐵心截面積對(duì)勵(lì)磁電流和磁通的影響
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對(duì)電磁軛的磁路進(jìn)行了分析。論述了直流電磁軛鐵心的截面積S對(duì)磁通Φ和勵(lì)磁電流I的影響,從而得出了S的選擇范圍。
磁通的交聯(lián)、互感是變壓器原邊、副邊傳遞功率的原理??蛰d變壓器原邊線圈在接通電源電壓時(shí),流入的電流是勵(lì)磁電流也叫,這個(gè)電流的大小與漏磁、線圈直流電阻成正比。如果忽略這兩個(gè)因素,則U0=E0=4.44NφF ,激磁電流=0 。式中U0是電源電壓,E0是線圈自感電勢(shì)。但是由于實(shí)際上線圈電阻雖然很小,漏磁也很小,畢竟不是0,因此,U0稍微大于E0,這個(gè)差值就造成了激磁電流不是0.
對(duì)于民用小型號(hào)小功率變壓器來(lái)說(shuō),一個(gè)40瓦的6燈電子管收音機(jī)變壓器空載時(shí)的電流只有二十幾個(gè)毫安。對(duì)于滿負(fù)荷的約200毫安來(lái)說(shuō)只占十分之一左右。
當(dāng)變壓器次級(jí)帶負(fù)載時(shí),激磁電流仍然存在,還是原來(lái)那么大,初級(jí)的總電流等于激磁電流+次級(jí)折算到初級(jí)的電流。
只要初級(jí)接通電源,不論空載還是帶負(fù)荷,勵(lì)磁電路總是存在的。
為發(fā)電機(jī)等“利用原理工作的電氣設(shè)備”提供工作磁場(chǎng)叫勵(lì)磁;在提供工作磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的電流叫勵(lì)磁電流。勵(lì)磁系統(tǒng)的作用主要是供給同步電機(jī)的勵(lì)磁繞組的直流電源,它對(duì)同步電機(jī)的作用可以從以下幾個(gè)方面體現(xiàn):
(1)調(diào)節(jié)勵(lì)磁,可以維持電壓恒定。
(2)可使各臺(tái)機(jī)組間無(wú)功功率合理分配。
(3)采用完善的系統(tǒng)及其自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,可以提高輸送功率極限,擴(kuò)大靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的范圍。
(4)在發(fā)生短路時(shí),強(qiáng)行勵(lì)磁又有利于提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定能力。
(5)在暫態(tài)過(guò)程中,同步電機(jī)的行為在很大程度上取決于勵(lì)磁系統(tǒng)的性能。
勵(lì)磁電流就是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中流過(guò)的電流(有了這個(gè)電流,使轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵,有N極和S極),在正常運(yùn)行時(shí),這個(gè)電流是由外部加在轉(zhuǎn)子上的直流電壓產(chǎn)生的。以前這個(gè)直流電壓是由直流電動(dòng)機(jī)供給,現(xiàn)在大多是由可控硅整流后供給。我們通常把可控硅整流系統(tǒng)稱為勵(lì)磁裝置.電容性電流又叫位移電流,不同于電荷定向移動(dòng)形成的電流,并沒(méi)有真的從故障點(diǎn)流向大地,是由于電容充放電引起的等效電流。對(duì)于交流電,因?yàn)殡娏魇遣粩嘧兓模@種等效電流也就始終存在。根據(jù)你這里說(shuō)的情況,就是故障點(diǎn)和大地相當(dāng)于電容的兩極,由于感應(yīng)不斷有充放電現(xiàn)象存在,相當(dāng)于有電流流過(guò)勵(lì)磁電流就是同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中流過(guò)的電流(有了這個(gè)電流,使轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵,有N極和S極),在正常運(yùn)行時(shí),這個(gè)電流是由外部加在轉(zhuǎn)子上的直流電壓產(chǎn)生的。以前這個(gè)直流電壓是由直流電動(dòng)機(jī)供給,現(xiàn)在大多是由可控硅整流后供給。我們通常把可控硅整流系統(tǒng)稱為勵(lì)磁裝置.
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在改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流中,一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行,因?yàn)樵摶芈分须娏骱艽?,不便于進(jìn)行直接調(diào)節(jié),通常采用的方法是改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流,以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。
常用的方法有改變勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路的電阻,改變勵(lì)磁機(jī)的附加勵(lì)磁電流,改變可控硅的導(dǎo)通角等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法,它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化,相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角,于是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流便跟著改變。
這套裝置一般由晶體管,可控硅電子元件構(gòu)成,具有靈敏、快速、無(wú)失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過(guò)電壓和實(shí)現(xiàn)快速滅磁。
自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置通常由測(cè)量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測(cè)量信號(hào)(如電壓、電流等),經(jīng)測(cè)量單元變換后與給定值相比較,然后將比較結(jié)果(偏差)經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大,并用于控制可控硅的導(dǎo)通角,以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵(lì)磁電源同步,以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無(wú)功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過(guò)勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的條件下運(yùn)行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置都具有上述各種單元,一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。
CPU控制模塊是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制核心,采用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F877單片機(jī)。PIC16F877具有獨(dú)特的RISC(精簡(jiǎn)指令集) 結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線結(jié)構(gòu),使指令只有單字長(zhǎng)的特性,且允許指令碼的位數(shù)可多于8 位的數(shù)據(jù)位數(shù),這與傳統(tǒng)的采用CISC 結(jié)構(gòu)的8 位單片機(jī)相比,可以達(dá)到2∶1 的代碼壓縮,速度提高4 倍。PIC16F877內(nèi)部帶有8路10位A/ D 轉(zhuǎn)換器,8KХ14位FLASH程序存儲(chǔ)器,368Х8位RAM,256Х8位的EEPROM,14個(gè)中斷源和3個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器,片內(nèi)集成多達(dá)15個(gè)外圍設(shè)備模塊。此外,還有低功耗睡眠模式和片內(nèi)看門狗電路,易于實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)。
PIC單片機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采集反映發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的4個(gè)模擬信號(hào),即發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓UAC和定子電流IB,勵(lì)磁電壓UL和勵(lì)磁電流IL。這4個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)整形濾波后,分別送入對(duì)應(yīng)的4片采樣保持器LF398,采樣保持器在PIC16F877微控制器RE1腳產(chǎn)生的同步控制信號(hào)下,完成4路信號(hào)同步采樣,將此4路被測(cè)信號(hào)分別接入RA0、RA1、RA2、RA3 4個(gè)10位A/D端口引腳。模擬輸入的模擬參考電壓可以在寄存器中設(shè)定。PIC16F877的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果儲(chǔ)存在兩個(gè)8位的寄存器ADRESH和ADRESL中。由于PIC的A/D模塊是電壓輸入的,所以在回路輸入中,電壓信號(hào)可以直接輸入,而電流信號(hào)要在輸入處接一適當(dāng)電阻,將其轉(zhuǎn)換成電壓后再輸入。當(dāng)A/D模塊的輸入中有輸入電壓超過(guò)它的最高輸入電壓5V時(shí),就可能損壞器件。因此,在A/D輸入端接上對(duì)地5V的穩(wěn)壓管,這樣,當(dāng)有高于最高允許電壓的輸入電壓出現(xiàn)時(shí),利用穩(wěn)壓管可以把它穩(wěn)定在正常的范圍之內(nèi)。
開(kāi)、停機(jī),起、停勵(lì),手、自動(dòng),增、減功率等開(kāi)關(guān)量通過(guò)光電隔離后與PIC16F877的端口B相連。
為了節(jié)約引腳,利用PIC16F877單片機(jī)強(qiáng)大的I/O擴(kuò)展功能,采用MSSP模塊的SPI方式和移位寄存器芯片74HC595實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
絕大多數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)與上位機(jī)的通信采用RS-485。RS-485是一種半雙工的通信協(xié)議,只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò),通信聯(lián)絡(luò)方式為命令型。這種機(jī)制使得在構(gòu)建大型復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)時(shí)存在不足。CAN總線具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、全局廣播傳送數(shù)據(jù)等功能,以及可靠性高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸速率快、通信距離較遠(yuǎn)、易于使用和維護(hù)、便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張等優(yōu)點(diǎn),并考慮到勵(lì)磁系統(tǒng)是在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中使用,所以本系統(tǒng)使用CAN總線通信。PIC16F877芯片沒(méi)有集成CAN功能模塊,但可以通過(guò)其SPI方式和CAN控制器MCP2510芯片與帶智能適配卡的PC機(jī)實(shí)現(xiàn)CAN通信 。2100433B