通过这张框图可以了解实际工厂自动化项目中应用到的电网电压。
2009年3月17日星期二
2009年3月15日星期日
变压器合闸时的励磁涌流
1 概述
变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。
2 励磁涌流的特点
当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：
1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。
3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
3 励磁涌流的大小
3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化
在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。
3.2 合闸瞬间电压为零值时的磁通变化
当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值(－Φm)。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。
这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，如图2所示。铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。
变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。由于在最不利的合闸瞬间，铁芯中磁通密度最大值可达2Φm，这时铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流的数值大增，这就是变压器励磁涌流的由来。励磁涌流比变压器的空载电流大100倍左右，在不考虑绕组电阻的情况下，电流的峰值出现在合闸后经过半周的瞬间。但是，由于绕组具有电阻，这个电流是要随时间衰减的。对于容量小的变压器衰减得快，约几个周波即达到稳定，大型变压器衰减得慢，全部衰减持续时间可达几十秒。
综上所述，励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其大小。
4 励磁涌流的影响
励磁涌流对变压器并无危险，因为这个冲击电流存在的时间很短。当然，对变压器多次连续合闸充电也是不好的，因为大电流的多次冲击，会引起绕组间的机械力作用，可能逐渐使其固定物松动。此外，励磁涌流有可能引起变压器的差动保护动作，故进行变压器操作时应当注意。
变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。
2 励磁涌流的特点
当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：
1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。
3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
3 励磁涌流的大小
3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化
在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。
3.2 合闸瞬间电压为零值时的磁通变化当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值(－Φm)。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。
这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，如图2所示。铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。
变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。由于在最不利的合闸瞬间，铁芯中磁通密度最大值可达2Φm，这时铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流的数值大增，这就是变压器励磁涌流的由来。励磁涌流比变压器的空载电流大100倍左右，在不考虑绕组电阻的情况下，电流的峰值出现在合闸后经过半周的瞬间。但是，由于绕组具有电阻，这个电流是要随时间衰减的。对于容量小的变压器衰减得快，约几个周波即达到稳定，大型变压器衰减得慢，全部衰减持续时间可达几十秒。综上所述，励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其大小。
4 励磁涌流的影响
励磁涌流对变压器并无危险，因为这个冲击电流存在的时间很短。当然，对变压器多次连续合闸充电也是不好的，因为大电流的多次冲击，会引起绕组间的机械力作用，可能逐渐使其固定物松动。此外，励磁涌流有可能引起变压器的差动保护动作，故进行变压器操作时应当注意。
2009年3月12日星期四
变频多传动控制系统中的负荷分配控制
负荷分配问题的产生主要集中于连续生产的工业传动，比如造纸、胶片、钢材、塑料pvc等。以纸机传动为例，经常遇到由几台电动机同时拖动同一负载的情况，如网部真空伏辊、驱网辊同时带一条网等。类似这样的传动只有电动机速度同步并不能满足实际系统的工作要求，实际系统还要求各传动点电动机负载率相同，否则会出现某台电动机出力大，某台电动机出力小的情况，结果就会影响正常出纸，甚至有可能撕坏毛布或造成断纸。因此，这些传动组中各分部要求有负荷分配控制。
负荷分配控制原理：在变频多电动机传动控制过程中各分部电动机的负载率相同，即δ＝p/pa相同（p为电动机所承担的负载功率，pa为电动机额定功率）。在负荷分配调节过程中不能影响本传动组以外各分部的速度。
负荷分配控制：选取传动组中的一个分部作为主传动，连接在主速度链上，其余各分部作为辅传动。如图所示，分部1和分部5传动组的前一级和后一级，负荷分配以分部2为主传动，分部3和分部4，处于速度链的子链上。p2a、p3a、p4a为三台电动机额定功率，pa为额定总负载功率，pa＝p2a＋p3a＋p4a。p为实际总负载功率，p2、p3、p4为电动机实际负载功率，则p=p2+p3+p4。系统工作要求p2=p*p2a/pa，p3=p*p3a/pa，p4=p*p4a/ pa。负荷分配的目的就是使p2、p3、p4满足上述要求。
在实际控制过程中，电动机功率是间接量，实际控制的是电动机的转矩(或转矩电流)百分量。
变频器多电机传动的主从控制
在主从控制中，传动系统由几个传动单元共同驱动，其电机轴相互耦合。根据电动机轴耦合方式的不同，主从方式分为两种：一种为刚性耦合，另一种为柔性耦合。
所谓刚性耦合，即几个不同的电动机轴之间通过万向节、传动辊、齿轮等硬连接方式进行耦合。在这种情况下，只要其中一个传动进行运动，另外一个或几个传动也将被动运行。
如果属于电动机轴刚性耦合，其主从控制遵循下列控制方式：
(1) 主传动单元为速度控制；
(2) 从传动单元跟随主传动单元的转矩给定。
所谓柔性耦合，即几个不同的电动机轴之间通过网毯、皮带等软连接方式进行耦合。在这种情况下，只要其中一个传动进行运动，另外一个或几个传动也将被拖动，但也有可能打滑。
如果属于电动机轴柔性耦合，其主从控制遵循下列控制方式：
(1) 主传动单元为速度控制；
(2) 从传动单元跟随主传动单元的速度给定。
所谓刚性耦合，即几个不同的电动机轴之间通过万向节、传动辊、齿轮等硬连接方式进行耦合。在这种情况下，只要其中一个传动进行运动，另外一个或几个传动也将被动运行。
如果属于电动机轴刚性耦合，其主从控制遵循下列控制方式：
(1) 主传动单元为速度控制；
(2) 从传动单元跟随主传动单元的转矩给定。
所谓柔性耦合，即几个不同的电动机轴之间通过网毯、皮带等软连接方式进行耦合。在这种情况下，只要其中一个传动进行运动，另外一个或几个传动也将被拖动，但也有可能打滑。
如果属于电动机轴柔性耦合，其主从控制遵循下列控制方式：
(1) 主传动单元为速度控制；
(2) 从传动单元跟随主传动单元的速度给定。
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