随着水电事业的高速发展，水利资源的不断开发利用，我国大、中型水电站和泵站越来越多。为了改变传统的水电机组机械（人工）笨重盘车方式，提高盘车质量和效率，提高盘车自动化和操作水平，改善劳动环境和劳动强度，为此我们开发研制电气盘车装置。所谓电气盘车装置，就是向同步发电机或同步电动机的定子和转子分别通以可以调节的直流电流，使电机的转子以电动机形式旋转的装置。电气盘车是一种手段，通过这一手段调整机组的旋转中心即轴线，使之达到满足标准要求的垂直直线。    1、本装置具有如下特点。    1，1、适应范围广。可根据不同要求进行设计，可同时满足或部分满足以下技术性能：点动盘车；手动连续盘车；自动连续盘车；发电机定子和转子通电干燥；电弧气刨；直流电焊机；等等。该装置可为移动式。能满足多台机组共用。    1，2、本装置的晶闸管及其触发控制回路采用由独立标准稳压电源供电的数字集成模块电路，技术先进，运行稳定可靠。    1，3、本装置的输出电流可以连续无级调节，所以，能提供水电机组采用电气盘车方式所需的理想电流，从而获得高质量的盘车数据。还能对相近容量的不同机组进行电气盘车。    1，4、节约能源。由于本装置有逆变功能，因此，定、转子在每次停电过程中，线圈磁场中储存的磁能逆变成电能，返送回电网。    1，5、本装置结构简单，维护使用方便，使用人力较少，噪音小，节省时间，在实际使用操作中，很容易控制盘车停点的准确位置。    1，6、操作方便。本装置设有遥控电缆连接操作盒，根据盘车需要，可实现近方（柜前）或远方（机旁）盘车操作。    1，7、安全可靠，无过电压产生。这是因为盘车的输出与电机的定、转子之间采用直接连接方式，而是不经过开关连接，这样就避免了开关操作可能产生的过电压。    2、电气盘车原理    电气盘车原理是当转子绕组和定子任意一相绕组同时通以直流电流时，定子形成的电磁场和转子形成的电磁场之间会产生相互作用力，即极性相同相排斥，极性相异相吸引，这样转子被驱动旋转。如图一所示。     图中，以两极电机为例进行说明。定子A相绕组及转子绕组同时通入直流电流时磁场状况。由于同极性相斥，异极性相吸，使转子旋转，当转子磁场转到与定子A相磁轴一致时，转子暂时平衡不动。若切断A相电流，使定子B相绕组及转子绕组同时通入直流电流时，定子产生的B相磁场，它将吸引转子顺时针方向转动120°（电角度）得到新的平衡。以此类推，每按顺序换相一次，转子便转动120°（电角度）。操作充足通电顺序或者转动中停电，可以使转子稳妥而连续地转动或停在任一平衡位置。    电气盘车时，电角度地改变，称为电气转角。相应转子在空间角度地改变，称为几何转角。如果电气转角为120°，对于极对数为一的交流同步发电机或同步电动机的几何转角等于电气转角，即120°（几何转角）。    极对数为任何数时的几何转角按下式计算：    AF=AD/P式中：AF---几何转角（度）。      P----极对数。      AD---电气转角（度）。    若已知50周/秒同步发电机组额定转数，几何转角可按下式计算：    AF=N AD/3000（度）式中：N---机组额定转速（转/分）。    3、晶闸管电气盘车装置原理简述    参见盘车电气原理图。    3，1、盘车主电路    电气盘车时，对电机的定子绕组和转子绕组供电的电路，称之为盘车主电路。电机的定子三相绕组（AAO，BBO，CCO）和转子绕组（L1L2），分别由隔离独立三相电源经晶闸管智能控制模块供电。晶闸管智能控制模块，是高度集成了的晶闸管主电路和移相控制电路。晶闸管主电路是由晶闸管组成的全控三相桥式整流电路。       全控三相桥式整流电路的工作原理简述如下。    全控三相桥式整流电路主要由六支晶闸管（1KGZ-6KGZ）组成。通过接在整流变压器B1后提供电源。    晶闸管元件在阳极对负极电压为正时，并且控制极触发脉冲到来时才能导通,当元件阳极电压对负极为负时关断,这是晶闸管导通或关断的条件。若改变触发脉冲的相位角度就改变了输出直流电压的大小。    全控三相桥式整流电路的接线方式如图二所示。     变压器B1的付边正弦电压  Va, Vb, Vc 对其供电。 由图二可见，共阳极组为4KGZ、6KGZ、2KGZ，共阴极组为1KGZ、3KGZ、5KGZ，两组全靠脉冲触发换流，其触发导通顺序为1-2-3-4-5-6循环。    因六支晶闸管均需触发换流，为保证刚投整流电路时，共阳极组和共阴极组各有一支晶闸管导通，或电流断流后又能再次导通，必须对两组应导通的晶闸管同时加上触发脉冲，为此，我们采用双脉冲触发。在某元件触发的同时，还送一触发脉冲给其对应元件，使两个应导通的元件上都有触发脉冲，这样就保证了整流回路的正常工作。    全控三相桥式整流电路，既可将交流电变为直流电带负载工作，又可将直流电变为交流电返送给电源，前者称为整流工作状态，后者称为逆变工作状态。    控制脉冲的起点在自然换相点，即在滞后相电压30°处称为α=0°。                                                                                              图  三    α=0°时的电压波形如图三所示。交流线电压半波的阴影部分的上包络线，为全控三相桥式整流电路的输出电压波形。由此可见α=0°时的输出电压最大。它和三相全波整流一样。    下面分别画出当 α=30°、α=60°、α=90°、α=120°、α=150°、α=180°的工作波形，如下所示。                            参见上图。当α=90°时， 叙述一下晶闸管触发换相过程。此刻产生A相脉冲一对， 分别加到晶闸管1KGZ和6KGZ上，此刻，Uab为正电压， 该二晶闸管具备导通的条件而导通，从此刻起负载L上的电压为Uab， 经过30°，到了T1时刻以后，Uab电压变为负值，负载L上的电流开始减小，由于负载L电感量较大，产生自感电势，自感电势的方向是保持电流不减小的方向，自感电势保持电流的原方向逆电压Uab而流， 因而晶闸管1KGZ和6KGZ继续导通。负载L上的电压仍为Uab。  再经过30°，到了T2时刻，产生-C相脉冲一对， 分别加到晶闸管1KGZ和2KGZ上，此刻Uac为正电压，晶闸管2KGZ具备导通条件而导通，晶闸管6KGZ具备关闭条件而关闭。 从此刻起负载L上的电压为Uac。再经过60°，负载L上的电压为Ubc。以此类推。                           从上图中可以看出，α＜60°时，输出电压的瞬时值都大于零，波形是连续的，当α＞60°时，输出电压的瞬时值将出现负的部分，这是因为感性负荷产生的反电动势，能维持电流连续导通之故。    当60°＜α＜90°时，输出电压波形有正有负，但正的面积大于负的面积，输出电压平均值为正。    当 90°＜α＜120°时，输出电压正的面积小于负的面积，输出电压平均值为负。当α=90°时，输出电压平均值为零。    当α＞120°时，输出电压瞬时值都小于零，波形是连续的。α=180°时，输出负电压最大。    输出电压的平均值：                    当α＜90°时，为整流状态。当α＞90°时，为逆变状态。    各相脉冲间隔 60°，每个元件在每个周期内导通120°，每隔60°有一个元件换流。每个触发脉冲需触发对应的两个元件。本装置采用所谓对脉冲触发。    一般说α移相范围为0°到180°，但在实际使用中，由于晶闸管关闭需要时间，开通也需要时间，电源回路电抗影响换流也需要时间，等等， 使得α移相范围不可能为180°。特别是用窄脉冲触发时更要注意，因窄脉冲只有前沿才有足够的触发能力，当α=0°或α=180°时可能造成整流或逆变失败。因此，设置上下限是非常必要的。 本装置一般设计移相范围为20°到150°，以保证可靠工作。实际上α为0°到20°和α为150°到180°时，对主回路计算的影响很小。20°到150°的移相范围完全可以满足工作需要。    晶闸管智能控制模块的输入、输出和控制。参见下图。     晶闸管智能控制模块的简化原理图，如KKM1所示。输入三相交流电源a1、b1、c1。12V稳压电源是它的控制电源。 调节电位器R1滑动端的不同位置，就能产生不同相位角度的触发脉冲，从而，在输出端AA-0上，就可以产生全控三相桥式晶闸管整流电路的不同控制角的输出电压。晶闸管智能控制模块KKM1, 是由两个全控三相桥式晶闸管智能控制模块并联组成的，其中之一的额定输出电流是2000安。    晶闸管智能控制模块KKM1、KKM2、KKM3、KKM4的输出，分别经过电流表Aa、Ab、Ac、Ad送入电机的定子AA-0、BB-0、CC-0相绕组和转子绕组L1-L2上。    晶闸管智能控制模块采用了阻容保护电路。    晶闸管智能控制模块KKM1、KKM2、KKM3、KKM4分别由低噪音风机 Ma、Mb、Mc、Md、Me、Mf、Mg、Mh进行强制风冷。 分别按风机起动按钮SB14、SB18、SB22、SB26 和风机停止按钮 SB13、SB17、SB21、SB25 ,由继电器KA9、KA10、KA11、KA12操作风机转或停，并有风机运转指示信号灯HL10、HL11、HL12、HL13明暗指示。    3，2、监控回路    监控回路是由电压表、电流表、信号灯、继电器、开关、按钮等组成、它们能监视电源情况、工作状态、输出大小及通过该电路对盘车装置进行操作。    4、晶闸管电气盘车装置主要参数    由于机组容量不同，用户对装置的技术要求各异，具体参数请参看装置的铭牌。    5、操作回路    本装置设计有“盘车”和“干燥”两种操作运行方式，其中每种方式都可实现“近控”（盘面）或“远控”（远控盒在被盘车机组前）操作运行。现在已经确认，盘车装置的输出，按要求与电机的定子、转子连线正确，控制柜之间的连接线正确，盘车装置的电源已经接好。“盘车”或“干燥”操作之前，首先要接通电源开关QF1、QF2、QF3、QF4、SA1及SA2。此时，电压表V1、V2、V3、V4指示电源电压，电源指示灯HL1亮，12V稳压电源DY1、DY2、DY3、DY4上红灯亮，表明交流、直流电源正常。    5，1、盘车操作    5，1，1、转子电流地输入、调节和退出。 将远控近控开关SA11按向近控（S1）位置。按转子盘车起按钮SB4，继电器KA1吸合自锁，转子盘车指示灯HL2亮，电位器R4的滑动端与CON接通，旋转该电位器即电流给定旋钮，转子电压表Vd和转子电流表Ad指示出不同的电压和电流，调节到希望值为止。按转子盘车停按钮SB3，继电器KA1断电释放，转子电压和电流退到零。将远控近控开关SA11按向远控（S2）位置。 在远控盒上按转子起按钮SB2， 转子电压表和电流表指示出输入转子的电压和电流，在远控盒上按转子停按钮 SB1，继电器KA1断电释放，转子电压和电流退到零。    5，1，2、定子电流地输入、调节和退出。按住A相盘车起动按钮SB6（或在远控盒上SB5），继电路KA2吸合， 它的接点接通继电器KA3自琐和记忆指示灯IED2（在远控盒上）亮，KA3的接点接通A相盘车指示灯HL3，同时，它的常闭接点KA3打开C相盘车操作回路，防止误操作电机逆转。 因为，盘车的顺序为A相-B相-C相-A相循环操作，一旦误操作为逆序，该操作无效。KA2的常开接点将电位器R1的滑动端与CON接通， 旋转该电位器即电流给定旋钮， 定子A相电压表Va和电流表Aa指示出不同的电压和电流，调节到希望值为止。 停止按A相盘车起动按钮SB6（或在远控盒上SB5），继电器KA2断电释放，定子A相电压和电流退到零。但是，信号灯HL3和IED2仍然亮着，这说明刚刚按过A相盘车起动按钮， 只可以进行A相盘车起动和B相盘车起动操作，按B相盘车起动操作时，该二信号灯灭。B相盘车起动和C相盘车起动的原理和操作，与上述A相盘车起动相似，不再重复叙述。    5，2、干燥操作    干燥就是向电机的定子绕组和转子绕组送入直流电流，使其发热驱除潮气而干燥，以提高电气绝缘水平。    转子送电流的操作与转子盘车送电流的操作相同，调节好适当的电流即可。    定子绕组干燥是向定子三相绕组同时送入直流电流，进行电加热干燥。 分别按 A相、B相、C相 干燥起动按钮SB12、SB16、SB20 继电器KA13、KA14、KA15吸合自锁，它们的常开接点分别将电位器R1、R2、R3的滑动点与相应的CON接通， 干燥指示信号灯HL6、HL7、HL8亮，调节适当的电压和电流， 即可进行加热干燥。 按干燥停止按钮SB11、SB15、SB19， 继电器KA13、KA14、KA15断电释放，定子电压和电流统统变为零， 信号灯HL6、HL7、HL8熄灭。