稳流控制系统介绍范本

稳流控制系统介绍

稳流控制系统构成及通讯培训大纲

1、稳流系统组成

2、饱和电抗器工作原理

3、稳流控制器组成及稳流原理

4、稳流控制系统程序及运行方式

稳流控制系统构成及通讯

电能是电解铝生产的重要能源，电解铝生产采用的是直流电，电能成本约占电解铝总成本的30%-40%。铝电解生产供电有以下特点：①低电压、大电流的直流电；②直流电能生产的连续性；③直流电能供给的恒流性。

当前国内大型整流设备有两种整流方式：①整流变+可控硅整流，②整流变（调压开关）+自饱和电抗器+二极管整流。电流的控制方式一般采用恒流控制，恒定直流电流的调节方式一般为整流变压器有载调压开关与自饱和电抗器相结合的方式，有载调压为直流电压的粗调，自饱和电抗器为直流电压的细调，自饱和电抗器是直流电流恒流控制的主要执行元件，调节直流电压的范围约为50～70V。

综上所述，稳流系统=有载调压开关+自饱和电抗器+稳流控制系统

一、饱和电抗器

1．饱和电抗器必须实现以下职能：

1 在有载调压分接开关的直流级差电压范围内起到细调作用；

2 减少有载调压分接开关的动作次数，以延长其检修周期和使用寿命，为此饱和电抗器的调压范围应大于有载调压开关的直流级差电压（每调一档电压差在12-16V），一般不小于两级差电压，同时也不应小于电解一个阳极效应的电压（40-50V直流电压）；

3 校正电网电压短时波动所引起的电解直流电流波动；

4 校正各整流机组之间或同一机组两整流装置之间的负荷分配不均。2．工作原理

饱和电抗器是利用铁磁物质磁化曲线的非线性和饱和特性，以较小的直

流功率来控制较大的交流负载的一种电器，即利用铁磁物质的磁导率不是常数这一特性而工作的。饱和电抗器属于交直流同时磁化的非线性电抗器，与负载串联，用来调节负载的电流和功率，能够把饱和电抗器看成一个可控制的阻抗，但它是非线性的，不能用近似线性的电抗器的概念来解释饱和电抗器。

饱和电抗器的基本工作原理是利用直

流绕组电流的大小来改变交流电路的电

抗。原理如图1，它是一个具有交流绕

组和直流绕组的铁芯磁路。

当交流电压Ua 和交流回路电阻Ra

不变时，交流电流Ia 与交流线圈La 有关： 22fLa 2Ra Ua

a ）（π+=I

在不计漏磁和铁芯损耗的情况下，线圈的电感量可用下式表示：

I SNa I a 2

μψ

==L

从上式可知，交流线圈的电感量在一定的磁路L 和匝数N 下与磁路铁芯的磁导率μ成正比。改变磁导率就能够改变交流线圈的电感，从而改变电流和电抗器的容量。由于铁磁物质的磁导率不是常数，在正常工作下磁导率随铁芯的饱和而减小，而铁芯饱和程度的变化能够经过改变直流绕组的励磁电流I d 来实现。I d 增大则铁芯的磁感应强度增大，铁芯接近饱和，磁导率减小，从而电感值减小，交流电流Ia 随之增大。由此可见，直流电流的大小能够控制交流输出电流的大小，将直流绕组称为控制绕组，交流绕组称为工

图1 饱和电抗器原理图

作绕组。

3. 调节过程

如图2所示，利用

饱和电抗器的输出特

性，将饱和电抗器的交

流工作线圈串接在整流

装置的整流臂中，直流

控制绕组接控制电源。

在不考虑整流变压器漏

抗的理想情况下，在ωt=0时刻以

前，整流桥臂D1流过的电流为

I d ，电抗器BK1工作绕组中的电流

为I d ，此时电抗器BK1的铁芯处于

饱和状态，其磁阻很小能够忽略不计；在ωt=0时，由于Ua=U b ,则电流I d 应瞬时由a 相换到b 相，但由于饱和电抗器BK3的阻碍作用，使的换相被推迟，其推迟的时间与饱和电抗器BK3的起始状态有关；在ωt=0时刻以后，由于U b ＞Ua ，在电压差的作用下，饱和电抗器BK3工作绕组中的电流逐渐增加，激磁作用加大，在ωt=t 1时刻BK3铁芯饱和，磁阻很小，整流桥臂D3完全导通，负载电流I d 几乎全部流经BK3的工作绕组，与此同时，电抗器BK1的铁芯在反向电压（Ua-U b 为负）的作用下逐渐去磁，至ωt=t 2时刻电抗器BK1的铁芯恢复到起始状态，整流桥臂D1封闭，电流为零，完成一个换相过程，如图3所示。由此可Ua Ub Uc

0t1a 图3 三相整流桥换相分析

wt

t2