电磁涡流刹车整流箱电路分析.doc

电磁涡流刹车整流箱电路分析 单 位：钻井公司机修厂 姓 名：付世平 时 间：2006-1-3 摘 要 摘要内容：电磁涡流刹车作为钻井作业的辅助刹车已经得到普遍应用，整流箱在控制部分起着关键作用。通过对电路的分析，能使维修人员掌握其原理，缩短维修的费用和时间。 关键词：主回路 控制回路 稳压电源 同步电源 触发器 电磁涡流刹车是利用电磁涡流产生一个与固定磁场相反的磁场，这两个极性相反的磁场将反抗在磁场中的运动，形成下钻时的制动力。其优点是能在较低的转速下产生很高的扭矩，下钻时只需控制位于司钻台上的司钻开关，便能调节所需扭矩，主刹车的使用降至最低限度，从而极大地减少了刹车轮网及摩擦片的损耗。此外，涡流刹车没有剩余扭矩，所以不需要使用单向离合器。 图一 整流桥的交流侧装有压敏电阻组成的吸收装置，吸收操作过电压，在硅元件两端并有RC电路吸收换向过电压。 三相半控桥式整流电路在脉冲触发装置上比较简单，只要为1、３、５号可控硅提供触发脉冲即可，用它来控制共阴极组可控硅导通的时间。而长阳极级的二极管４、６、２号是不可控的，换相时间固定在自然换相点。 图二 图三 控制角a=30o 时,电路的工作情况见图二的a)、b)、c)，其中a)为Ud1及Ud2对零点的电压波形, b)为d1与d2点输出电压Ud的波形,c)为对应导通件的编号。在图a)中①点对1号可控硅发出触发脉冲,此时a相电位最高,b相电位最低，故电流由电源a相→1→L→R→6→b相回到电源，整流输出电压为线电压Uab，到了②点c相电位开始低于b相电位，因而长阳极组二极管自然换相，电流从6号管换流到2号管，导电元件变为1、2，输出电压为Uab，到③点时触发3号可控硅，它因承受正向电压而导通，并将1号可控硅关断，此时导电元件为3、2，输出电压为Ubc到④点时又发生自然换相，电流从2号管换流到4号管，导电元件为3、4，输出电压为Uba，如此周而复始的循环。在60°时，输出电压波形连续，释能二极管不工作。 当控制角α=90°时，电路的工作情况见图三的d)、e)、f)，其中d)为Ud1及Ud2对零点的电压波形，e)为输出电压Ud波形，f)为对应导通元件的编号，在图d)中①点对1号可控硅发出触发脉冲，此时a相电位最高，c相电位最底，1、2导通，输出Uac电压，直到②点，Uac=0，1、2关断。在②点的左边，a与c相电压都已变成负值，但仍可造成电流流通或触发导通的条件，这告诉我们判断元件是否有导通的条件（是否承受正向电压）要看两相电压差值的极性。由②到发出下一脉冲的③的区间。桥式电路中各元件均不导通，整流输出电压为零，但是负载电流却不中断，它由电感L释放所储藏的能量，经释能二极管Z造成电流流通条件。到③点发出3号可控硅的触发脉冲，3、4导通，输出Uba电压，Z关断，往下周而复始地循环变化。 由d1、d2点输出的平均电压Ud由两部分组成。共阴极可控硅组的整流电压Ud1=1.17E2COSa，表示d1点对蒸馏变压器零点的电位差，共阳极二极管组的整流电压 Ud2=－1.17E2它表示d2点对变压器零点的电位差。由于共阳极组在电压为负半波时导通，所以d2点电位低于变压器的零点，串联起来后，总的整流电压。 Ud= Ud1－Ud2=1.17E2COSa+1.17E2=1.17E2（1+ COSa） 当a=0o时，整流电压最大； Udmax=1.17E2×（1+1）=2.34 E2，它与三相全控式整流电路的最大电压值一样。当a加大，Ud减小，a=180o时，Ud=0，其变化曲线如图四所示，其表达式为：Ud /Udmax=1/2+ COSa2/2三相桥式半控整流电路的移相范围为180o，每相脉冲间隔为120o。 图四 控制电路 控制电路的作用是产生三个对主电源相位有稳定移相角的具有一定幅度和强度的脉冲信号，该三个脉冲之间具有固定的相序，脉冲的周期可随控制电压的变化而变化，分别用来控制各个可控硅的导通和截止，从而改变可控硅的输出电压，达到调压的目的。 控制电路由稳压电源、控制信号处理、输出器、同步电源及触发器等五部分电路组成。控制回路的框图如图所示，现分述如下： 来自电源 来自电源 至可控桂 稳压电源 由三个同步变压器分别提供两组Y连接，相电压为11.5V的电源，分别经过两组三相桥式整流，经过CW78M18B和CW79M18B三端固定集成稳压器，提供了+18V和－18V的0.5A的负载电流，三端固定集成稳压器可靠性高，稳定性好