簡(jiǎn)介： 介紹利用示波器結(jié)合晶閘管電路特點(diǎn)進(jìn)行定相操作的詳實(shí)過(guò)程，推薦一種快速識(shí)別變壓器聯(lián)接組別及根據(jù)組別聯(lián)接變壓器的一種實(shí)用方法。通過(guò)利用波形分析對(duì)PI調(diào)節(jié)器性能的動(dòng)態(tài)分析與測(cè)試，探討一種利用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器檢測(cè)、調(diào)試系統(tǒng)的一種手段。 關(guān)鍵字：定相 聯(lián)接組別 慢掃描長(zhǎng)余輝示波器 動(dòng)態(tài)調(diào)試 　 　 引言　 隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，雖然直流調(diào)速一統(tǒng)天下的格局已被打破，但由于其具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)及調(diào)速性能，目前在調(diào)速領(lǐng)域中仍占有一定地位，特別是一些對(duì)精度、快速性要求較高的場(chǎng)合，仍倍受親睞。 直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式種類(lèi)繁多，本文以廣泛應(yīng)用的晶閘管三相全控橋不可逆、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為例介紹系統(tǒng)調(diào)試的一些方法與技巧。由于直流調(diào)速系統(tǒng)涉及電力電子、變壓器、電機(jī)、電工電子等諸多電學(xué)領(lǐng)域，掌握其工作原理及檢測(cè)調(diào)試方法，對(duì)提高綜合電氣水平大有裨益，利用其相關(guān)原理及方法學(xué)習(xí)與解決其它自動(dòng)控制系統(tǒng)有觸類(lèi)旁通之感，必將事半功倍。 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)試是指根據(jù)負(fù)載性質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的要求調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，以滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。如上升時(shí)間、最大超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間、動(dòng)態(tài)速降等。實(shí)現(xiàn)充分發(fā)揮電機(jī)潛力，適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求的目標(biāo)。 1 同步的概念 從直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，改變n的方法有三種：即改變U、Ra、Φ。由于調(diào)壓調(diào)速卓越的性能被廣泛采用，本文只介紹晶閘管直流調(diào)壓調(diào)速，以三相全控橋?yàn)槔?。如圖一，每一晶閘管VT的觸發(fā)脈沖Ug的出現(xiàn)時(shí)刻應(yīng)與主電路電壓保持一定的相位關(guān)系，即所謂同步。同步遷涉到主電路電源相序，整流變壓器TR、同步變壓器TS的聯(lián)接組別，以及各種型式觸發(fā)器的具體要求，有的還涉及濾波引起的相位滯后問(wèn)題，這就要求正確選擇同步變壓器以及核對(duì)TR與TS的相序。 　 2 確定并正確聯(lián)接同步變壓器 2.1首先確定TR與TS的相位差，確定TS的聯(lián)接組別。例：TR聯(lián)接組別為D/Y-5，TS滯后TR1500，由矢量圖（如圖二）得TS聯(lián)接組別為Y/Y-10。 2.2下一步的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確識(shí)別、選擇或聯(lián)接變壓器，以滿足定相要求。矢量圖法應(yīng)熟練掌握，但在實(shí)際應(yīng)用中此法比較繁瑣，且須動(dòng)筆作圖，工作現(xiàn)場(chǎng)往往比較嘈雜，容易出錯(cuò)，本人在工作中總結(jié)出一種快速識(shí)別和聯(lián)接變壓器的方法，經(jīng)大量矢量圖反復(fù)驗(yàn)證，確實(shí)可行，介紹如下： ⑴ 記住口訣 　　矢量原點(diǎn)要定位， 　　星星十二基準(zhǔn)位， 　　原邊順角超前位， 　　級(jí)次角順要后退， 　　極性相背反向退， 　　星轉(zhuǎn)角移四點(diǎn)對(duì)。 ⑵ 解釋一：以Y/Y-12作為矢量基準(zhǔn)，即起始原點(diǎn)，其它所有聯(lián)接組別均由Y/Y-12演變而來(lái)；如圖三。 ⑶ 解釋二：若一次改接為三角形聯(lián)接，二次仍為星形聯(lián)接，此組別以30O相位差移相，超前Y/Y-12 30O（1點(diǎn)）而變?yōu)镈/Y-11，如圖四（a），若一次改接為反三角形聯(lián)接，二次仍為星形聯(lián)接，則滯后于Y/Y-12 30O而變?yōu)镈/Y-1，如圖四（b），即所謂“原邊順角超前位”。 　 　?、?解釋三：一次星形聯(lián)接不變，二次改為三角形聯(lián)接，同樣產(chǎn)生與 30O 相位差。順、反三角形，超前、滯后的關(guān)系與一次改接情況相反，即順三角形聯(lián)接滯后30O ，反三角形聯(lián)接超前30O ，如圖五，所謂“級(jí)次角順要后退”。 　　 　?、?解釋四：若一、二次均變?yōu)槿切温?lián)接，按照前述一、二次側(cè)變化產(chǎn)生的相位差作代數(shù)和求出總的相位差即可。如圖六（a） 一次（-300），二次（-300），（-300）+（-300）=-600 ，滯后600，即2點(diǎn)鐘，聯(lián)接組別D/D-2。 圖六（b）一次（-300），二次（+300），（-300）+（+300）=00，相位差00 即為G/G-12聯(lián)接組別。 　　 ⑹ 若一、二次同名端相反，即所謂反極性，在上述判別基礎(chǔ)上相差六點(diǎn)，曰：“極性相背反向退”，如圖七a、b，12點(diǎn)+6點(diǎn)=6點(diǎn)，聯(lián)接組別由12點(diǎn)鐘變?yōu)?點(diǎn)鐘。 ⑺ 若相間移位，在上述判斷后，順相序方向移動(dòng)一相，滯后1200，加4點(diǎn)，如圖八（a）11點(diǎn)+4點(diǎn)=3點(diǎn)，組別號(hào)由11點(diǎn)變?yōu)?點(diǎn)鐘。逆相序方向移動(dòng)一相超前1200，減4點(diǎn)，圖八（b）12點(diǎn)-4點(diǎn)=8點(diǎn)，組別號(hào)由12點(diǎn)變?yōu)?點(diǎn)鐘。 　　 　?、?綜上所述，由變壓器聯(lián)接圖即可目測(cè)判斷組別；由組別也可直接畫(huà)出聯(lián)接圖，而無(wú)需通過(guò)矢量圖識(shí)別與聯(lián)接，準(zhǔn)確、方便，通俗易懂。 　　此聯(lián)接組別快速識(shí)別法同樣適用于電力變壓器D/Y，Y/D，Y/Y方式的識(shí)別與聯(lián)接，但不適用于Z形方式的識(shí)別與聯(lián)接。 　 3 確定主電源相序 三相交流電源波形圖如圖九，相序應(yīng)為U→V→W→U，即V相滯后U相1200，W相滯后V相1200，當(dāng)設(shè)備初次運(yùn)行或檢修后運(yùn)行難免錯(cuò)亂，必須核查與調(diào)整，使其符合要求。 步驟如下： 　　3.1 主電路負(fù)載開(kāi)路，觸發(fā)電路關(guān)閉。 　　3.2 將示波器探頭CH1地夾接主電源PE，CH1探頭搭接在主電源U相端子，調(diào)節(jié)示波器X軸靈敏度，使正弦波半個(gè)周期占據(jù)3格，每格600。 　　3.3 將探頭CH2搭接到電源V相端子。若示波器顯示圖十（a）波形CH2的波形比CH1的波形滯后1200，可知CH1測(cè)得為U相，CH2所測(cè)為V相波形。否則波形顯示為圖十（b），CH2測(cè)得的是W相，此時(shí)，將W與V調(diào)換即可。 4 校對(duì)同步變壓器與整流變壓器的相位關(guān)系 　　4.1 首先校對(duì)同步變壓器的二次側(cè)相序，方法與主電路相同，不再贅述。 　　 　　4.2 同步變壓器雖然為順相序，并不意味與主電路之間相位協(xié)調(diào)，還需檢查T(mén)S與TR的相位差，看是否一一對(duì)應(yīng)。 　　步驟： 　?、?將TR與TS二次側(cè)中性線短接，用CH1地夾住。 　?、?CH1接TR U相，CH2接TS U相。 　?、?觀察波形是否符合前文2.1中述及的相位差，若符合說(shuō)明TR與TS相位一一對(duì)應(yīng)，若不符合，則在不改變TS相序的前提下，整體移接TS一次側(cè)即：U→V V→W W→U，直至符合TR與TS的相位差要求。 5 檢查測(cè)量觸發(fā)脈沖順序 　　圖一所示主電路中的晶閘管導(dǎo)通順序：VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1，對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器脈沖為Ug1→Ug2→Ug3→Ug4→Ug5→Ug6→Ug1，每路脈沖依次滯后前一相600。 　　步驟： 　　5.1 關(guān)斷主電路，觸發(fā)電路工作，有脈沖輸出。 　　5.2 將CH1探頭地夾住TS二次側(cè)星點(diǎn)，CH1接Usa，并調(diào)整半個(gè)周期為3格。 　　5.3 CH2探頭接Ug1（若使用脈沖變壓器接測(cè)試點(diǎn)即可）。 　　 　　5.4 依次換接Ug1、Ug2、Ug3、Ug4、Ug5、Ug6脈沖分別顯示在示波器上，如圖十一（a） 為Ug1，（b）為Ug2，（c）為Ug6。 這說(shuō)明脈沖順序正確，否則應(yīng)檢查前面步驟，直到正確為止。 6 初相位及移相范圍的整定 在給定值為零時(shí)，觸發(fā)脈沖出現(xiàn)時(shí)使得Ud=0，一般整定在略大于900。 　　步驟： 　　6.1 根據(jù)前文TR與TS的相位差，結(jié)合的具體要求，折算出滿足要求時(shí)TS與脈沖的相位關(guān)系。 　　6.2 主電路斷開(kāi)，觸發(fā)電路工作。 　　6.3 CH1地接TS星點(diǎn)，CH1探頭接TS Usu，CH2接脈沖或測(cè)試點(diǎn)。 　　6.4 調(diào)節(jié)負(fù)偏壓，使Usa與脈沖滿足6.1的相位關(guān)系。 　　6.5 加上控制電壓，并調(diào)節(jié)，在時(shí)，加以限幅。 7 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)與調(diào)試 　　7.1 系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理 　 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是晶閘管變流技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的復(fù)雜控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)調(diào)試更是關(guān)鍵。典型原理電路如圖十二。 為使轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速和電流都采用負(fù)反饋閉環(huán)。這就要求轉(zhuǎn)速給定電壓Ug和轉(zhuǎn)速反饋電壓Un的極性相反，電流給定電壓與電流反饋電壓Ufa的極性相反，由晶閘管觸發(fā)裝置移相特性要求，可決定電流調(diào)節(jié)器ACR輸出電壓Uc的極性。 轉(zhuǎn)速給定電壓Ug與轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufs比較后，加在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入端，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由給定電壓Ug決定，ASR的輸出電壓Us作為電流給定電壓加在電流調(diào)節(jié)器的輸入端，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出電壓Uc作為控制電壓加在觸發(fā)器上，晶閘管可控整流裝置輸出整流電壓，以保證電動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。 ASR輸出限幅值對(duì)應(yīng)為最大電流給定值，取決于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力和系統(tǒng)對(duì)最大加速度的要求。ACR輸出限幅限制。電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為不飽和，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為飽和與不飽和兩種情況。調(diào)節(jié)器飽和輸出時(shí)輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，只有在輸入端加反向的才能使調(diào)節(jié)器退出飽和，調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，輸出小于限幅值，比例積分作用可使輸入偏差在穩(wěn)態(tài)時(shí)始終為零。但由于ASR、ACR的積分保持（記憶）作用，ASR和ACR都有恒定的輸出電壓。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流無(wú)靜差。 　　 　　7.2 PI調(diào)節(jié)器性能測(cè)試與波形分析 　　PI調(diào)節(jié)器是系統(tǒng)核心，必須掌握其性能 　　原理圖如圖十三 　　輸入與輸出的關(guān)系： 　　 　　PI調(diào)節(jié)器的工作過(guò)程：當(dāng)輸入電壓突然加上時(shí)，電容C相當(dāng)于短路，這時(shí)便是一個(gè)比例調(diào)節(jié)器。因此，輸出量產(chǎn)生一個(gè)立即響應(yīng)輸出量的跳變，隨著對(duì)電容的充電，輸出電壓逐漸升高，這時(shí)相當(dāng)于一個(gè)積分環(huán)節(jié)。只要，U0將繼續(xù)增長(zhǎng)下去，直到時(shí)，才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 　　測(cè)試方法： 　?、?按圖十三接線，將慢掃描長(zhǎng)余輝示波器耦合方式置GND，垂直方式置雙蹤C(jī)HOP（斷續(xù)），通過(guò)垂直位移將兩條掃描基線調(diào)置適當(dāng)位置，耦合方式置DC，Y軸靈敏度調(diào)至2V，X軸靈敏度置1S，亮度不要太亮，聚焦不要太實(shí)，以免長(zhǎng)期觀察損傷示波器。CH1接Ui，CH2接U0。 　　⑵ 將積分電容短接放電，輸入端接地，調(diào)整調(diào)零電位器，使輸出為零，實(shí)現(xiàn)零輸入零輸出。 　?、?松開(kāi)電容短接線，緩緩地將輸入給定電壓正向增大，輸出亦緩緩地反向增大，然后緩緩地將給定調(diào)到零，輸出波形將近似保持水平（由于電容漏電，波形很緩慢地向基線靠攏），在示波器上可以看到光點(diǎn)緩慢移動(dòng)留下余輝的波形。 　　⑷ 如果給定電壓突降，輸出波形將跳變（比例起作用），然后緩緩負(fù)向增大（積分起作用）。 　　 　　⑸ 若給定電壓值經(jīng)比例放大超過(guò)輸出飽和值，輸出將跳變至飽和值，此后積分看上去不起作用，但無(wú)論給定在變號(hào)前怎樣突變，輸出仍不變，實(shí)際上這是電容的作用。當(dāng)給定反向（變號(hào)）時(shí)輸出才會(huì)減?。ń^對(duì)值）。 　?、?增大比例常數(shù)，提高放大倍數(shù)，給定突變時(shí)，輸出變化增大，反之減小.上述波形如圖十四。 　?、?增大積分電容，積分時(shí)間延長(zhǎng)，輸出波形變坡，反之變陡。 　　了解了PI調(diào)節(jié)器的工作原理，波形變化過(guò)程，各參數(shù)對(duì)波形的影響，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)根據(jù)波形分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，正確連接并調(diào)整參數(shù)。 　　 在實(shí)際調(diào)試中，將示波器探頭接在ASR或ACR輸入、輸出點(diǎn)上，觀察波形，對(duì)照前文述及PI調(diào)節(jié)器原理，分析各項(xiàng)性能指標(biāo)，電流波形應(yīng)如圖十五，一般來(lái)說(shuō)振蕩只允許1-2次，且超調(diào)在10%以內(nèi)，適當(dāng)調(diào)整比例常數(shù)，結(jié)合拖動(dòng)負(fù)載的要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)負(fù)載對(duì)超調(diào)量、穩(wěn)定性、速降等要求進(jìn)行邊測(cè)量邊調(diào)整，并模擬一些生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行預(yù)見(jiàn)性調(diào)試，如：堵轉(zhuǎn)、突然空載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等。兼顧快速性、穩(wěn)定性、無(wú)靜差、振蕩少以滿足系統(tǒng)要求，充分發(fā)揮設(shè)備潛力。 8 結(jié)束語(yǔ) 本文介紹了利用示波器進(jìn)行定相操作的簡(jiǎn)便方法，以及如何了解測(cè)試PI調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)性能的一些操作及技巧，在調(diào)試過(guò)程中加深變流技術(shù)相關(guān)知識(shí)的了解與應(yīng)用，提高變壓器知識(shí)、示波器應(yīng)用技巧、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等技能，以期達(dá)到綜合電氣維修水平的提高。 文中述及的變壓器聯(lián)接組別快速識(shí)別法系本人心得，PI調(diào)節(jié)器輸入、輸出波形（圖十四）是在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)模擬、反復(fù)測(cè)量，根據(jù)記錄逐點(diǎn)逐段合成，紕繆之處，敬請(qǐng)指正。