基于晶閘管的長網造紙機傳動系統主電路設計

【摘要】本文主要針對長網造紙機傳動系統中的主電路進行了分析和設計，主要包括晶閘管的選擇，整流變壓器容量計算及平波電抗器的選擇，經證明，本文闡述的設計符合工廠的設計要求。

【關鍵詞】長網造紙機；主電路；晶閘管；整流變壓器；平波電抗器

造紙機是由多臺電動機聯合拖動的，造紙機的傳動點通常有十幾個，分別用于網部傳動，干燥部傳動，壓光和卷紙機傳動。其典型造紙機示意圖1所示。

圖1 造紙機示意圖

由于造紙機是由多個電動機傳動，因此為保證紙的質量，要求每個單元的傳動速度偏差一般不超過±0.5%到1.0%，對特定的紙質在高速時轉速偏差必須控制在0.5%。除此以外，由于造紙機上的紙要受到牽引力的作用，因此造紙機各個部分的速度會不同，一般來說各傳動點是逐步提高的，僅在干燥部的速度稍微低或不變，但最后的卷紙部分則要求線速度不變。

1.系統整體框圖

基于以上的分析，本系統采用直流調速雙閉環系統（如圖2所示）。采用直流調速，是因為它適于調速性能較高的場合；使用雙閉環系統，是為使此系統能夠自動調節并且轉速不隨負載及電網電壓等外界擾動而變化，而其中的電流環主要克服電網電壓變化，轉速環主則要是克服負載擾動。

圖2 系統整體框圖

2.主電路設計思路

長網造紙機的主電路如圖3所示。

圖3 主電路

2.1 整流變壓器接法

2.2 整流電路的設計及保護

2.2.1 整流電路的設計

本系統中采用的整流電路為三相橋式全控整流電路。與其他三相整流電路相比，其具有以下優點：

（1）一周期輸出電壓波頭數為6個，脈動性小，帶負載能力強。

（2）α=0時，輸出電壓為是3個線壓電的最高點。

（3）負載上所加電壓為線電壓。

2.2.2 晶閘管的保護

在整流橋中，還應對晶閘管進行一些的保護措施。在交流回路中，電感性回路的開與關，整流變壓器的合閘和開閘，快速熔斷器的熔斷以及電源側侵入的浪涌電流等，都會產生過電壓。為了防止這些過電壓，采用阻容保護和壓敏電阻保護。

晶閘管的電流過載能力比一般的電器設備差得多，因此過電流是不可避免的，其任務是當電路一旦出現過電流，在元件燒毀之前，迅速地消除過電流現象。因此，本系統采用快速熔斷器保護元件。與普通熔斷器相比，它具有快速熔斷的特性。通常當電流過5倍額定電流時，熔斷時間小于0.02S。

2.3 直流電機的選型

本系統所用的直流電機為他勵直流電動機，因為他勵直流電動機進行調速控制時，不影響其磁場，具有良好的控制特性。根據國內造紙機的要求（Pn=22KW）選擇電動機的型號為Z2—T2（適合于直流調速范圍電氣傳動）。

2.4 平波電抗器的設計

在本系統中，使直流負載得到平滑的電流，通常在輸出電路時串入帶有氣隙的鐵芯抗器，即平波電抗器。

3.主電路元器件選取計算

3.1 整流變壓器電壓、電流計算

3.3 晶閘管的選擇

晶閘管的額定電流必須大于元件在電路中實際承受的最大電壓。考慮電源電壓的波動和抑制后的過電壓，晶閘管的額定電壓必須大于線路實際承受最大電壓的2-3倍。

3.3.1 峰值電壓（BDT）

查的電壓等級為9級

3.3.2 額定電流

由于晶閘管電流過載能力差，且電阻在冷態時阻值很小，故有較大的啟動電流；在電動機負載時，最大輸出電流Id要考慮啟動電流過載倍數與電動機允許的過載能力。考慮了上述因素后，晶閘管的額定電流It（av），還要比查表計算值達1.5-2倍。

額定通態平均電流為：

K為波形系數，查表為0.367。因此，晶閘管的型號規格為KP100-9。

參考文獻

[1]莫正康.半導體變流技術[M].北京：機械工業出版社.

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