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黄石理工学院 课程设计报告
2.2.1 主电路的选择
一般说来，对晶闸管整流装置在整流器功率很小时（4KW以下），用单相整流电路，功率较大时用三相整流电路。这样可以减小负载电流的脉动。由于所提供的电动机为10KW。故主电路采用三相整流电路。
在三相整流电路中，主要有三相零式整流电路、三相全控桥式整流电路和三相半控桥式整流电路。三相零式电路突出的优点是电路简单，用的晶闸管少，触发器也少，对需要220V电压的用电压的用电设计直接用380V电网供电，而不需要另设整流变压器。但缺点是要求晶闸管耐压高，整流输出电压脉动大，需要平波电抗器容量大，电源变压器二次电流中有直流分量，增加了发热和损耗。因零线流过负载电流，在零线截面小时压降大。而三相全控桥式整流电路，在输出电流和电压相同时，电源相电压可较三相零式整流电路小一半。因此显著减轻了变压器和晶闸管的耐压要求。变压器二次绕组电流中没有直流分量，种用率高。输出整流电压脉动小，所以平波电抗器容量就可以小一些。三相全控桥式整流电路的缺点是整流器件用得多，需要六个触发电路，需要220V电压的设备也不能用380电网直接供电，而要用整流变压器。三相半控桥式整流电路，虽然只用三只晶闸管、三个触发电路，但整流输出电压脉动大，且不能用于需要有源逆变的场合。
综合上述三种三相整流电路，及根据系统设计要求，主电路选用三相全控桥式整流电路。又由于电动机的额定电压为220V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用D/Y联结。
2.2.2 触发电路的选择
目前触发电路主要有阻容移相触发电路、单结晶体触发电路、正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路，以及集成触发电路等。对常见的几种触电发电路进行综合考虑，集成触发电路具有明显的优点，因而选用集成触发电路。触发集成芯片采用目前比较常用的KC系列。
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3主电路设计与计算
3.1 主电路的设计
由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电。如图3-1所示。
FU1 SB1SB2KAKMUVWT1KA2FR11R4KM1R51VT11R6I>1VT3FU31VT5FU41C61R9WKA1Ld1R1--1R31C1--1C3FU2U1C41R7KMFR1TA1TA2TA3QS1L1L2L3NU1V1W11C51R8VVMFU51VT41RV1--1RV31C71C8FU61VT61C9FU71VT2VD1VD2VD3RW1RW2VD4VD5VD6I 在图3-1中，SB1 为停止按扭，SB2为启动按扭。主电路的工作过程为：先合上开关QS1，接通三相电源，经整流变压器变压后，一路经整流二极管VD1~VD6组成的三相不可控桥式整流电路转换成直流电，作为直流电机的励磁电源。当励磁电流达到最小允许值后，过电流继电器吸合，此时按下启动按扭SB2，接触器KM得电吸合，其主触头闭合，从整流变压器输出的三相电压经热继电器后加到由晶闸管VT1~VT6组成的三相全控整流电路上，在触发电路的控制下得到可调的电压，从而调节电机的转速。 5 黄石理工学院 课程设计报告 3.2整流变压器的设计 3.2.1变压器二次侧电压U2的计算 U2是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。选择过大又会造成延迟角α加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。一般可按下式计算，即： U2??1~1.2?Ud （3-1） A?B式中: A--理想情况下，α=0°时整流电压Ud0与二次电压U2之比，即A=Ud0/U2； B--延迟角为α时输出电压Ud与Ud0之比，即B=Ud/Ud0； ε——电网波动系数，通常取ε=0.9； 1～1.2——考虑各种因数的安全系数； 对于三相全控整流电路 A=2.34；取ε=0.9；α角考虑10°裕量，则 B=cosα=0.985，由式（3-1）可得 U2??1~1.2?230?111~133V，取U2=120V。 2.34?0.9?0.985电压比 K=U1/U2=380/120=3.17。 3.2.2 一次、二次相电流I1、I2的计算 整流变压器一次、二次相电流与负载电流Id之比分别为： KI1?I1 （3-2） IdI2 （3-3） IdKI2? 考虑变压器的励磁电流时，I1应乘以1.05左右的系数，即： KI1?I1 （3-4） Id对于三相全控整流电路 KI1=0.816, KI2=0.816，由式（3-3）、（3-4）可得： 6 黄石理工学院 课程设计报告 I1?1.05KI1Id0.816?209?1.05?56.49A K3.17I2?KI2Id?0.816?209?170.54A 3.2.3变压器容量的计算 S1=m1U1I1； （3-5） S2=m2U2I2； （3-6） S=1/2(S1+S2)； （3-7） 式中m1、m2 --一次侧与二次侧绕组的相数； 对于三相全控挢式整流电路m1=3，m2=3，则有： S1=m1U1I1=3×380×56.49=64.40 KVA S2=m2U2I2=3×120×170.54=61.40 KVA S=1/2(S1+S2)=1/2（64.398+61.394）=62.9 KVA 取S=62.9KVA 。 3.3晶闸管元件的选择 3.3.1晶闸管的额定电压 晶闸管实际承受的最大峰值电压Um，并考虑（2～3）倍的安全裕量，参照标准晶闸管电压等级，即可确定晶闸管的额定电压UTN，即UTN =（2～3）Um 在三相全控桥式整流电路，每个晶闸管所承受的最大峰值电压为Um?6U2，则 UTN??2~3?Um??2~3?6U2??2~3??6?120?587.88~881.82V （3-8） 取UTN?700V 3.3.2晶闸管的额定电流 选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值ITN大于实际流过管子电流最大有效值IT，即: 7