畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）次同步轉(zhuǎn)速下串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究

1、摘摘 要要 本文介紹次同步轉(zhuǎn)速下串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它是通過(guò)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路 引入附加電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生的，屬于轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、 經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。串級(jí)調(diào)速是異步 電動(dòng)機(jī)十分經(jīng)典的調(diào)速方法之一，它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、發(fā)展較 快、技術(shù)難度較小、性能比較完善的一種控制系統(tǒng)。串級(jí)調(diào)速技術(shù)除可用于新設(shè)備 設(shè)計(jì)外，還可用于對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。因此，研究和應(yīng)用串級(jí)調(diào)速技術(shù)具有極 大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。本文著重對(duì)異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，靜、動(dòng)態(tài) 基本性能等進(jìn)行分析研究；進(jìn)行轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)；

2、討論了具有雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工作過(guò)程，并用 matlab 軟件對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn) 行了仿真。 關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；串級(jí)調(diào)速；轉(zhuǎn)差功率回饋型；matlab 仿真 abstract in this paper, cascade thyristor speed control introduces additional emf through the rotor loop of the wound-induction motor, which belongs to slip power feedback system and is simple in structure, reliable, ec

3、onomic and easily maintained, and has won increasingly broad applications in industrial production. cascade speed control is one of the very classic speed control method in asynchronous motor, which can realize stepless smoothing speed. it is a simple and rapid control system with low level of diffi

4、culty in techniques and rather perfect performance. thyristor cascade speed control technology can be used in technical transformation for old equipment in addition to the design of new equipment. therefore, study and application of thyristor cascade speed control technology are of great technical a

5、nd economic significance. in this paper, the working principle and the basic performance of cascade speed control system in induction motor are studied emphatically. the dynamic parameters of cascade speed control system using both speed loop and current loop are designed under the condition of know

6、n static and dynamic performance requirements. the working process of cascade speed control system with double-closed-loop is discussed and the simulation for the system performance are made with matlab software. keywords: asynchronous motor；cascade speed control；slip power feedback；matlab simulatio

7、n 目目 錄錄 1 緒論.1 1.1 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展.1 1.2 交流調(diào)速技術(shù)現(xiàn)狀.1 1.3 課題研究意義.2 1.4 課題分析與研究計(jì)劃.3 1.5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析.3 2 串級(jí)調(diào)速的基本原理.5 2.1 交流調(diào)速方式.5 2.2 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理.6 2.3 串級(jí)調(diào)速的各種基本運(yùn)行狀態(tài)及功率傳遞關(guān)系.8 2.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本類(lèi)型.10 2.5 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)方案的確定.11 3 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性和機(jī)械特性.13 3.1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子整流電路的工作狀態(tài).13 3.2 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性.14 3.3 次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性.15 3.3.1 異步電動(dòng)機(jī)在

8、自然接線方式下的最大轉(zhuǎn)矩.16 3.3.2 串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第一工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性.16 3.3.3 串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第二工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性.18 4 控制環(huán)節(jié)單元電路研究.20 4.1 反饋檢測(cè)裝置.20 4.1.1 電流檢測(cè)裝置.20 4.1.2 轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié).20 4.2 電流、速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇.21 4.2.1 電流調(diào)節(jié)器 acr 的結(jié)構(gòu).21 4.2.2 速度調(diào)節(jié)器 asr 的結(jié)構(gòu).21 4.3 給定積分器.22 5 次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)研究.23 5.1 系統(tǒng)電路及原理圖設(shè)計(jì).23 5.2 實(shí)驗(yàn)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析.24 5.2.1 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作特性.2

9、4 5.2.2 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作機(jī)械特性.26 5.2.3 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)工作機(jī)械特性.27 5.2.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)工作機(jī)械特性.30 5.3 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的 matlab 仿真研究.33 5.3.1 用 matlab 建立雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型.33 5.3.2 系統(tǒng)仿真波形及其分析.35 結(jié) 論.39 參考文獻(xiàn).40 致 謝.41 附錄 matlab 簡(jiǎn)介.42 1 緒論緒論 1.1 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 直流電氣傳動(dòng)和交流電氣傳動(dòng)在 19 世紀(jì)先后誕生。在 20 世紀(jì)上半葉，鑒于直 流電動(dòng)機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能，在高精度可調(diào)速的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中

10、，相 當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)幾乎都采用直流電動(dòng)機(jī)。然而由于直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)帶有電刷和換向 器，成為限制自身發(fā)展的主要缺陷，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本高、制造工藝復(fù)雜、運(yùn)行維護(hù) 工作量大，不能在粉塵、爆炸危險(xiǎn)等惡劣環(huán)境下使用。而且由于機(jī)械換向限制，其 最大供電電壓與機(jī)械強(qiáng)度均有限，所以直流電動(dòng)機(jī)的單機(jī)容量、轉(zhuǎn)速的提高以及使 用環(huán)境都受到限制，很難向高速和大容量方向發(fā)展，從而限制了直流拖動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn) 一步發(fā)展。近年來(lái)，其發(fā)展速度明顯滯后于交流調(diào)速系統(tǒng)。 交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)可靠等突出優(yōu)點(diǎn)， 且能在惡劣的甚至在有易燃易爆性氣體的環(huán)境中安全運(yùn)行，因而被廣泛應(yīng)用，幾乎 所有不調(diào)速的拖動(dòng)場(chǎng)合都采

11、用交流電動(dòng)機(jī)。因此不少?lài)?guó)家就致力于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速 技術(shù)的研究，而且交流調(diào)速系統(tǒng)的方案也早有多種發(fā)明并得到實(shí)際應(yīng)用，但其性能 卻始終無(wú)法與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵。其主要原因是決定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)因素的交流 電源頻率的改變和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制都是非常困難的，使交流調(diào)速的穩(wěn)定性、可靠性、 經(jīng)濟(jì)性及效率均不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。近年來(lái)，隨著新型大功率半導(dǎo)體器件、大規(guī)模 集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和電力電子器件的更新?lián)Q代，加上交流電動(dòng)機(jī)本身的 優(yōu)越特性，交流調(diào)速技術(shù)獲得飛速發(fā)展。目前交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)已具備了較寬的調(diào) 速范圍、較高的穩(wěn)態(tài)精度、較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、較高的工作效率等優(yōu)異性能，交流傳 動(dòng)控制系統(tǒng)逐步取代直流調(diào)速已成

12、為明顯的發(fā)展趨勢(shì)。 1.2 交流調(diào)速技術(shù)現(xiàn)狀交流調(diào)速技術(shù)現(xiàn)狀 目前，具有代表性的交流調(diào)速系統(tǒng)有：晶閘管調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)、異步電動(dòng)機(jī)串級(jí) 調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、矢量變換控制系統(tǒng)等。在交 流電動(dòng)機(jī)的控制策略方面，出現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制技術(shù)，這種理論的提出和 成功應(yīng)用， 為高性能交流調(diào)速裝置奠定了理論基礎(chǔ)，使交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得 了突破性進(jìn)展，開(kāi)創(chuàng)了用交流調(diào)速系統(tǒng)代替直流調(diào)速系統(tǒng)的時(shí)代。20 世紀(jì) 80 年代 掀起了交流調(diào)速熱，矢量控制理論進(jìn)一步完善和發(fā)展，一些新的控制策略和方法相 繼提出并被采用，例如“直接轉(zhuǎn)矩控制”就是 80 年代中期提出的又一交流調(diào)速控制 技術(shù)，它

13、采用閉環(huán)控制，直接控制電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈，系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單，控制更加 直接，受到各國(guó)的重視。 近幾年來(lái)，各國(guó)學(xué)者正致力于無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)的研究，利用檢測(cè)定子電 壓、電流等容易測(cè)量的物理量進(jìn)行速度估算，以取代速度傳感器。由于無(wú)速度傳感 器控制技術(shù)不需要檢測(cè)硬件，也免去了傳感器帶來(lái)的環(huán)境適應(yīng)性、安裝維護(hù)等麻煩， 提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本，因而引起了廣泛的興趣。 隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展方興未艾，非線性解耦控 制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、模糊控制等各種控制策略正在不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出 更為廣闊的前景，必將進(jìn)一步推動(dòng)交流調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展?？梢灶A(yù)計(jì)，高性能交 流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展必

14、將取代直流調(diào)速系統(tǒng)成為電力拖動(dòng)領(lǐng)域的主要力量。 1.3 課題研究課題研究意義意義 在異步電動(dòng)機(jī)的各種調(diào)速技術(shù)中，變頻技術(shù)具有調(diào)速精度高、特性硬和可靠性 高等特點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。特別是對(duì)于低電壓等級(jí)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，變頻技術(shù)已 經(jīng)很好的解決了節(jié)能問(wèn)題并得到了廣泛應(yīng)用，有非常廣闊的發(fā)展前景。但是當(dāng)調(diào)速 電動(dòng)機(jī)功率較大時(shí)，采用變頻調(diào)速變流元件將面臨承受高壓變流問(wèn)題，因而困難較 多，且裝置復(fù)雜、龐大，初期投資大，要求使用和維護(hù)的技術(shù)水平高，成本顯著增 加，使得企業(yè)節(jié)能降耗、提高效益的目標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)。所以對(duì)于大功率交流異步電動(dòng) 機(jī)調(diào)速問(wèn)題，特別是高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速問(wèn)題，定子回路變頻調(diào)速難以實(shí)現(xiàn)。串級(jí)調(diào)速 是一

15、種簡(jiǎn)單實(shí)用又經(jīng)濟(jì)的交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法，它是在轉(zhuǎn)子回路中串入附加電 動(dòng)勢(shì)，通過(guò)改變附加電動(dòng)勢(shì)的大小，來(lái)達(dá)到改變轉(zhuǎn)子電流進(jìn)而改變電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 的目的。串級(jí)調(diào)速的根本點(diǎn)不是去控制電機(jī)的定子側(cè)，而是控制轉(zhuǎn)子側(cè)，通過(guò)對(duì)電 機(jī)轉(zhuǎn)子電流的控制改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差率進(jìn)行調(diào)速。由于串級(jí)調(diào)速裝置承受的是轉(zhuǎn)子回 路低得多的電壓和較電機(jī)額定功率小得多的轉(zhuǎn)差功率，所以高壓串級(jí)調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 明顯優(yōu)于變頻調(diào)速。由于采用晶閘管的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在效率、機(jī)械特性等本質(zhì)方面 和變頻調(diào)速幾乎是完全一致的，尤其在節(jié)能方面，串級(jí)調(diào)速具有突出的優(yōu)勢(shì)，特別 是晶閘管次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善，因而在電機(jī)拖動(dòng)中獲 得了廣泛應(yīng)用

16、。 本文著重對(duì)繞線轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)即異步電動(dòng)機(jī)串 級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和工作特性進(jìn)行深入分析與研究。在此基礎(chǔ)上建立串級(jí)調(diào)速 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)次同步晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)仿真工具 matlab 及其 simulink 工具箱建立串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并且用 matlab 對(duì)串級(jí)調(diào) 速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，進(jìn)一步分析交流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)特性，論證仿真模型的正 確性以及利用 matlab/simulink 進(jìn)行系統(tǒng)建模與仿真的有效性和可行性，為今 后更深入的研究提供有效手段，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 1.4 課題分析與研究計(jì)劃課題分析與研究計(jì)劃 本文內(nèi)容主要分為

17、五部分。第一部分從繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)習(xí)慣使用的轉(zhuǎn)子串 電阻調(diào)速方法的缺點(diǎn)入手，討論控制轉(zhuǎn)子變量的另一種調(diào)速方法即次同步串級(jí)調(diào)速 系統(tǒng)的工作原理；第二部分為了獲得異步電動(dòng)機(jī)在串級(jí)調(diào)速時(shí)機(jī)械特性的計(jì)算公式， 詳細(xì)分析異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子接有整流器時(shí)整流電路的工作狀態(tài)，提出轉(zhuǎn)子整流電路 的強(qiáng)迫延遲導(dǎo)通工作的概念；第三部分對(duì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主電路主 要元器件進(jìn)行選擇；第四部分分析雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)控制回路各單元電路的組成 及工作原理；第五部分對(duì)雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，用 matlab 軟件對(duì) 系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真研究，并與其它調(diào)速系統(tǒng)性能進(jìn)行比較。 1.5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

18、 以造紙行業(yè)為例，造紙業(yè)是我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。 早期的造紙機(jī)及多數(shù)對(duì)速度調(diào)節(jié)控制要求較高的工業(yè)設(shè)備都采用直流調(diào)節(jié)控制裝置， 驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)控制。我國(guó)造紙機(jī)傳動(dòng)設(shè)備以前采用晶閘管直流調(diào)速 方式，由于老式紙機(jī)很多采用單直流電機(jī)傳動(dòng)，且通過(guò)機(jī)械分配轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行調(diào) 速，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常因?yàn)闄C(jī)械磨損、皮帶打滑等因素造成速度匹配失調(diào)，形成斷 紙、厚薄不均等現(xiàn)象，同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)高溫潮濕而使電機(jī)維護(hù)量增加。為了優(yōu)化產(chǎn)品 質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，可以將其改為多電機(jī)分部傳動(dòng)，即取消直流電機(jī)及其動(dòng)力 的機(jī)械傳動(dòng)部分，在每一個(gè)傳動(dòng)分部安裝交流電機(jī)并配置相應(yīng)的變頻器，同時(shí)采用 交流多點(diǎn)

19、傳動(dòng)方式，結(jié)合速度控制、張力控制、負(fù)荷控制等不同的方式進(jìn)行傳動(dòng)配 置。為了生產(chǎn)過(guò)程中紙頁(yè)特性變化的需要，傳動(dòng)除了保證高精度的同步控制外，還 必須能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)車(chē)速。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有 3780 多萬(wàn)噸生產(chǎn)能力，單機(jī)生產(chǎn)能力在 5 萬(wàn)噸以上的不足三 分之一，尚有三分之二以上的生產(chǎn)能力需要投入巨資改造，其中至少三分之一的紙 機(jī)需要部分或全部更換原來(lái)的傳動(dòng)部分以提高車(chē)速或降低能耗。事實(shí)證明，造紙業(yè) 是高能耗企業(yè)，每噸紙所耗電能都在 500 度以上，電力消耗十分嚴(yán)重。 由此可見(jiàn)，通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)在一定范圍內(nèi)調(diào)速來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，是提高造 紙業(yè)運(yùn)行效率和降低耗能的主要手段?？梢灶A(yù)計(jì)，交流調(diào)速裝置在

20、造紙業(yè)的應(yīng)用可 為企業(yè)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能潛力非常大。 2 串級(jí)調(diào)速的基本原理串級(jí)調(diào)速的基本原理 2.1 交流調(diào)速方式交流調(diào)速方式 根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式 n=(1-s)可知，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案主 p f160 要有三種：改變極對(duì)數(shù) p 調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率 s 調(diào)速及改變定子供電電源頻率 f 調(diào)速。 1 其中改變轉(zhuǎn)差率 s 的調(diào)速方法又可以通過(guò)調(diào)定子電壓 u 、轉(zhuǎn)子回路串電阻 r 、轉(zhuǎn) 11 子附加電動(dòng)勢(shì) e 及采用電磁離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。從能量角度看，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁 f 功率 p可分為兩部分：一部分 p p =(1-s) p是拖動(dòng)負(fù)載的有功功率，稱(chēng)為機(jī)械 moom 功率；另一部分

21、 p p =s p是傳給轉(zhuǎn)子回路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率 s 成正比。從 ssm 能量轉(zhuǎn)換的角度，根據(jù)轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，可以把異步電 動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成以下三種類(lèi)型。 1轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 在這類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)中，全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的調(diào) 定子電壓 u 、轉(zhuǎn)子回路串電阻 r 和采用電磁離合器這三種調(diào)速方法都屬于這一類(lèi)。 11 這類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)的效率最低，而且它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低（恒 轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)），轉(zhuǎn)速越低，效率也就越低。但這類(lèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，設(shè)備成本較低， 因此還有一定的應(yīng)用場(chǎng)合。 2轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng) 在這類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率的

22、一部分被消耗掉，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通 過(guò)變流裝置回饋電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用，轉(zhuǎn)速越低時(shí)回收的功率也越多，上 述轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì) e 調(diào)速方法屬于這一類(lèi)。這類(lèi)系統(tǒng)效率較高，但要增加一些設(shè)備。 f 3轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) 在這類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)中，除了不可避免的轉(zhuǎn)子銅損外，無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的 消耗基本不變，因此效率更高，上述的變極對(duì)數(shù) p 和變壓變頻這兩種調(diào)速方法屬于 此類(lèi)。其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的，應(yīng)用場(chǎng)合有限。而變壓變頻調(diào)速應(yīng)用很廣，可 以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速。但是需在定子回路中配備與電 動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本較高。 2.2 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速

23、原理異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子的三相繞組通過(guò)滑環(huán)可以引出來(lái)。對(duì)于繞 線式異步電動(dòng)機(jī)，可以通過(guò)在轉(zhuǎn)子回路串入附加電阻來(lái)減小電流，增大轉(zhuǎn)差率，從 而改變轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方法因串入附加電阻而增加的轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子附加電阻上變 成熱量被白白消耗掉，使系統(tǒng)的整體效率降低。串入的電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差 率就越大，消耗的功率就越大，效率就越低。因此，這種系統(tǒng)調(diào)速性能和經(jīng)濟(jì)性都 很差，不適合對(duì)大容量異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速，且小功率異步電動(dòng)機(jī)也因效率太低而不適 宜長(zhǎng)期運(yùn)行。 針對(duì)繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法轉(zhuǎn)差功率消耗在電阻上，運(yùn)行效率 太低的缺點(diǎn)，如果在轉(zhuǎn)子回路不串入三相附加電阻，而

24、是串入三相對(duì)稱(chēng)的附加電動(dòng) 勢(shì) e ，通過(guò)改變 e 的大小和相位，同樣也可以改變轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。如果在調(diào) ff 速的同時(shí)，讓附加電動(dòng)勢(shì)裝置吸收轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率并將其回饋電網(wǎng)或電動(dòng)機(jī)本身。 這樣，電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差功率只有小部分被轉(zhuǎn)子繞組本身電阻所消耗，而 其余大部分被附加電動(dòng)勢(shì) e 所吸收，再利用產(chǎn)生 e 的裝置可以把這部分轉(zhuǎn)差功率 ff 回饋給電網(wǎng)（或再送到電動(dòng)機(jī)軸上輸出），這樣就使電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍具有較 高的效率，這種在繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入附加電動(dòng)勢(shì)的調(diào)速方法，稱(chēng)為 串級(jí)調(diào)速。 串級(jí)調(diào)速完全克服了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法的缺點(diǎn)，它具有高效率、無(wú)級(jí)平滑調(diào) 速、較硬的機(jī)械特性等許多

25、優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理可分析如下： 假定異步電動(dòng)機(jī)的外加電源電壓 u 及負(fù)載轉(zhuǎn)矩 t 都不變，則電動(dòng)機(jī)在調(diào)速前 1l 后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。當(dāng)轉(zhuǎn)子短路時(shí)，轉(zhuǎn)子相電流的表達(dá)式為 i = (2.1) 2 2 20 2 2 20 )sx(r se 式中，r 為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組每相電阻；x為 s=1 時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組 220 每相漏抗；e為 s=1 時(shí)，轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電動(dòng)勢(shì)。 20 如在轉(zhuǎn)子回路中引入一個(gè)頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，而相位相反的附加電動(dòng)勢(shì) e 時(shí)， f 如圖 2.1 所示。則轉(zhuǎn)子電流為 i = (2.2) 2 2 20 2 2 f20 )sx(r

26、ese 由于轉(zhuǎn)子回路合成電動(dòng)勢(shì)減小，立即引起轉(zhuǎn)子電流 i 減小，而電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電 2 磁轉(zhuǎn)矩 t =c i cos 也隨之減小，迫使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率 s 增大，轉(zhuǎn)子 et22 電流 i 開(kāi)始回升，電磁轉(zhuǎn)矩 t 也相應(yīng)回升，這一過(guò)程一直持續(xù)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù) 2e 載轉(zhuǎn)矩重新達(dá)到平衡，減速過(guò)程結(jié)束，電動(dòng)機(jī)便在低于原值的某一轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行。 串入反相位 e 的幅值越大，電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速就越低。由此可見(jiàn)，改變 e 的大小， ff 可使電動(dòng)機(jī)在同步轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，即得到低于同步轉(zhuǎn)速的速度，故稱(chēng)為次同步串級(jí) 調(diào)速。 圖 2.1 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理 同理，如果在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入一個(gè)與 se同相位

27、的附加電動(dòng)勢(shì) e 時(shí)，則 20f 轉(zhuǎn)子電流為 i = (2.3) 2 2 20 2 2 f20 )sx(r ese 于是，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流 i 增加，電磁轉(zhuǎn)矩 t 也相應(yīng)增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高， 2e 轉(zhuǎn)差率 s 減小。隨著 s 的減小，轉(zhuǎn)子電流 i 開(kāi)始減小，電磁轉(zhuǎn)矩 t 也相應(yīng)減小，當(dāng) 2e 電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡時(shí)，減速過(guò)程結(jié)束，電動(dòng)機(jī)便在高速下穩(wěn)定運(yùn)行。e 幅值越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，這種調(diào)速方式，稱(chēng)為超同步串級(jí)調(diào)速。 f 2.3 串級(jí)調(diào)速的各種基本運(yùn)行狀態(tài)及功率傳遞關(guān)系串級(jí)調(diào)速的各種基本運(yùn)行狀態(tài)及功率傳遞關(guān)系 如上所述，在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中引入可控的附加電動(dòng)勢(shì)并改變其 數(shù)

28、值，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。這個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程必然在轉(zhuǎn)子側(cè)形成功率的傳 送，或者是把轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)差功率傳輸?shù)脚c之相連的交流電網(wǎng)或外電路中去，或者是 從外面吸收功率到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中來(lái)。從功率傳送的角度看，可以認(rèn)為是用控制異步 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)差功率的大小與流向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。因此，串級(jí)調(diào)速 的各種基本運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可以通過(guò)功率的傳遞關(guān)系來(lái)加以說(shuō)明。 為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，忽略機(jī)械損耗和雜散損耗，異步電動(dòng)機(jī)在任何狀態(tài)下的功率關(guān)系 為 p=s p+(1-s) p (2.4) mmm 其中，p為從電動(dòng)機(jī)定子傳入轉(zhuǎn)子（或由轉(zhuǎn)子傳出給定子）的電磁功率；s p m 為輸入或輸出轉(zhuǎn)子電路的功率，即轉(zhuǎn)差功率；(1-s) p

29、為電動(dòng)機(jī)軸上輸出或輸入的 mm 功率。 由于轉(zhuǎn)子側(cè)串入附加電動(dòng)勢(shì)極性和大小的不同，s 和 p都是可正可負(fù)，因而可 m 以有以下五種不同的工作情況。 (1) 次同步轉(zhuǎn)速下的電動(dòng)運(yùn)行 轉(zhuǎn)子回路串入的附加電動(dòng)勢(shì) e和e 相位相反，電動(dòng)機(jī)減速，所以 ss(0s0，(1-s) p0，說(shuō)明電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)定子輸入的電磁功率 p mm 一部分變?yōu)闄C(jī)械功率從軸上輸出，另一部分變?yōu)檗D(zhuǎn)差功率通過(guò)產(chǎn)生 e 裝置回饋給 mf 電網(wǎng)。 (2) 電動(dòng)機(jī)在反轉(zhuǎn)時(shí)的倒拉制動(dòng)運(yùn)行 設(shè)電動(dòng)機(jī)原在轉(zhuǎn)子側(cè)已接入一定數(shù)值- e 的情況下作低速電動(dòng)運(yùn)行，其軸上帶 f 有位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，此時(shí)若繼續(xù)增大附加電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值，且使|- e|e，就能

30、使 f0d 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)入倒拉制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，即 s1，根據(jù) s p0，(1-s) p0，式(2.4)可 mm 改寫(xiě)為 p+|(1-s)| p= s p，這表明由電網(wǎng)輸入電動(dòng)機(jī)定子的功率和由負(fù)載輸入電 mmm 動(dòng)機(jī)軸的功率兩部分合成轉(zhuǎn)差功率，并通過(guò)產(chǎn)生 e 裝置回饋給電網(wǎng)。由于這種運(yùn)行 f 狀態(tài)使回饋的轉(zhuǎn)差功率值很大，所以要求 e 裝置的容量很大，故一般不宜應(yīng)用在這 f 種運(yùn)行狀態(tài)。 (3) 電動(dòng)機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下的電動(dòng)狀態(tài) 設(shè)在轉(zhuǎn)子回路串入的附加電動(dòng)勢(shì) e 與 e 相位相同，電動(dòng)機(jī)將加速到超過(guò)其同 f2 步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，所以 s0。此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速雖然超過(guò)了其同步轉(zhuǎn)速，但它仍拖動(dòng)負(fù)載 做電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此

31、電動(dòng)機(jī)軸上可以輸出比其銘牌所示額定功率還要高的功率。這時(shí) 式(2.4)可改寫(xiě)為 p- s p=(1-s) p，這表明電動(dòng)機(jī)軸上的輸出功率是由定子側(cè)與轉(zhuǎn) mmm 子側(cè)兩部分合成的，電動(dòng)機(jī)處于定、轉(zhuǎn)子雙輸入狀態(tài)，即“雙饋”狀態(tài)，這一特殊 工況可使電動(dòng)機(jī)的輸出功率超過(guò)額定功率。 (4) 電動(dòng)機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下的回饋制動(dòng)運(yùn)行 進(jìn)入這種運(yùn)行狀態(tài)的必要條件是有位能性機(jī)械外力作用在電動(dòng)機(jī)軸上，并使電 動(dòng)機(jī)能在超過(guò)其同步轉(zhuǎn)速 n 的情況下運(yùn)行。例如電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)車(chē)輛下坡時(shí)，為防止下 0 坡速度過(guò)高，被拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)便需要產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以限制車(chē)輛的速度。此時(shí)電動(dòng) 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和上坡時(shí)一樣，但運(yùn)行狀態(tài)卻變成回饋制動(dòng)，轉(zhuǎn)速

32、超過(guò)其同步轉(zhuǎn)速 n ，轉(zhuǎn)差率 s0，此時(shí)若再串入一個(gè)與 se反相的附加電動(dòng)勢(shì)+e ，電動(dòng)機(jī)將在比 120f 未串入+e 時(shí)的轉(zhuǎn)速更高的狀態(tài)下作回饋制動(dòng)運(yùn)行。由于電動(dòng)機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)工作， f 功率由負(fù)載通過(guò)電動(dòng)機(jī)軸輸入，經(jīng)過(guò)機(jī)電能量變換，分別從電動(dòng)機(jī)定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè) 饋送給電網(wǎng)。 (5) 電動(dòng)機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下的回饋制動(dòng)運(yùn)行 為了提高生產(chǎn)率，很多工作機(jī)械希望其電氣傳動(dòng)裝置能夠縮短減速和停車(chē)的時(shí) 間，因此必須使運(yùn)行在低于同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)切換到制動(dòng)狀態(tài)下工作。設(shè) 電動(dòng)機(jī)原在低于同步轉(zhuǎn)速(0sse由式(2.2)可知，i 變?yōu)樨?fù)值， ff202 電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電回饋制動(dòng)狀態(tài)，0s u 。 di 圖 2

33、.2 次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)要求的不同，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)可以采用開(kāi) 環(huán)控制和閉環(huán)控制。對(duì)于技術(shù)性能指標(biāo)要求不高的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，如只要求一定調(diào) 速范圍，而無(wú)其他動(dòng)、靜態(tài)指標(biāo)要求的生產(chǎn)機(jī)械，為簡(jiǎn)單、可靠地運(yùn)行，通常選擇 開(kāi)環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)；對(duì)于技術(shù)性能指標(biāo)要求較高的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，應(yīng)選擇閉 環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。采用比例積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，雖然能加快調(diào)節(jié)， 并最終消除靜態(tài)誤差，但由于此系統(tǒng)中只有速度負(fù)反饋，沒(méi)有電流負(fù)反饋，所以抗 干擾能力較差。因此在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中用得較少，而轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系 統(tǒng)可以克服上述缺點(diǎn)。雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)不僅具有較硬的機(jī)械特性

34、，而且動(dòng)態(tài)響 應(yīng)速度快，抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。所以根據(jù)工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)靜、動(dòng)態(tài) 性能指標(biāo)要求，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。 典型的次同步串級(jí)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主要有繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) m、三相橋式二 極管整流器 ur、三相橋式晶閘管有源逆變器 ui、逆變變壓器 ti、觸發(fā)裝置、電流 調(diào)節(jié)器 acr、速度調(diào)節(jié)器 asr 和信號(hào)檢測(cè)等部分組成。以速度調(diào)節(jié)器的輸出作為 電流調(diào)節(jié)器的給定，電流調(diào)節(jié)器的輸出作為逆變器的控制電壓，轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)取自 與異步電動(dòng)機(jī)同軸連接的測(cè)速發(fā)電機(jī) tg，電流反饋信號(hào)通過(guò)交流互感器 ta 取自逆 變器交流側(cè)。通過(guò)改變轉(zhuǎn)速給定信號(hào) u的值，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)速

35、給定 sn 信號(hào) u逐漸增大時(shí)，電流調(diào)節(jié)器 acr 的輸出電壓也逐漸增加，使逆變角逐漸增 sn 大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 也就隨之升高。為防止逆變器逆變顛覆，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器 acr 輸出 電壓為零時(shí)，應(yīng)整定觸發(fā)脈沖使輸出相位角為最小值，通常限制 30。 min min 為了使系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流的無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又能獲得快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，兩個(gè)調(diào) 節(jié)器 asr 和 acr 一般都采用 pi 調(diào)節(jié)器。 3 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性和機(jī)械特性串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性和機(jī)械特性 3.1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子整流電路的工作狀態(tài)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子整流電路的工作狀態(tài) 由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子漏阻抗較大，并且接有晶閘管變流器，所以其機(jī)

36、械特性 的表達(dá)式除與系統(tǒng)的參數(shù)有關(guān)外，還與負(fù)載電流 i 有關(guān)。 d 在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子三相繞組和整流器連接的整流電路與一般三相橋式整 流電路相似，但要特別注意它與一般整流器有以下幾點(diǎn)不同：轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的幅值和頻率是轉(zhuǎn)差的函數(shù)；折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏阻抗值也是轉(zhuǎn)差率 s 的函數(shù)；由于 異步電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子的漏阻抗比一般整流變壓器大得多，所以換流重疊現(xiàn)象嚴(yán)重， 使換向重疊角加大，轉(zhuǎn)子整流器會(huì)出現(xiàn)“強(qiáng)迫延遲換流”現(xiàn)象，從而引起轉(zhuǎn)子整 流電路的特殊工作狀態(tài)。 由于電動(dòng)機(jī)存在漏阻抗，使換流過(guò)程中電流不能突變，因而會(huì)產(chǎn)生換流重疊現(xiàn) 象，根據(jù)電力電子變流技術(shù)理論，轉(zhuǎn)子整流器換向重疊角的一般公式為 co

37、s=1-i (3.1) 20 d0 e6 x2 d 式中，i 為整流電流平均值；e為轉(zhuǎn)子開(kāi)路時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)有效值；x為 s=1 d200d 時(shí)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的異步電動(dòng)機(jī)的每相漏阻抗。 由式(3.1)可知，當(dāng) e和 x確定時(shí)，整流電流 i 越大，換向重疊角也越大。 200dd 當(dāng) i 時(shí)，60，整流電路中各整流器件都在對(duì)應(yīng)相電壓波形的自然換 d20 0 4 6 e xd 相點(diǎn)處換相，整流波形正常。當(dāng) i =時(shí)，=60，此時(shí)，若繼續(xù)增大 d20 0 4 6 e xd i ，則整流器件在自然換相點(diǎn)處未能結(jié)束換相，而是迫使本該在自然換相點(diǎn)換相的 d 器件推遲一段時(shí)間換相，出現(xiàn)了強(qiáng)迫延遲換相現(xiàn)象，推遲的角度

38、用強(qiáng)迫換流延遲角 表示。 p 這樣，當(dāng) i 在某一范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子換流重疊角在 060之間時(shí)，=0， d p 此時(shí)轉(zhuǎn)子整流器工作在正常的不可控整流狀態(tài)，稱(chēng)之為串級(jí)調(diào)速的第一工作狀態(tài)； 隨著整流電流 i 的增大，保持 60不變，030，這時(shí)由于強(qiáng)迫延遲換相 d p 的作用，使得整流電路好似處于可控的整流狀態(tài)，角相當(dāng)于整流器件的觸發(fā)延 p 遲角，這一狀態(tài)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子整流器的第二工作狀態(tài)；如果整流電流 i 進(jìn)一步增大， d 保持 60不變，=30以后，轉(zhuǎn)子整流器進(jìn)入第三工作狀態(tài)。 p 3.2 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性 圖 2.1 所示的異步電動(dòng)機(jī)晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主電路，其中轉(zhuǎn)子整流器是

39、一個(gè) 三相橋式不可控整流電路，它的交流電壓是頻率隨轉(zhuǎn)差率變化的三相轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)；逆變器則是由與工頻電網(wǎng)相連的三相全控橋式電路組成。轉(zhuǎn)子整流器的輸出電 壓 u 為 d u =2.34se-i ()-2u (3.2) d20dd d0 r2 sx3 d 式中，2.34se為轉(zhuǎn)子空載整流電動(dòng)勢(shì)；i 為轉(zhuǎn)子整流器換相壓降； 20 0 3 d sx d r 、sx分別為折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)相電阻和每相漏阻抗；u 為轉(zhuǎn)子整流器 d0d d 每個(gè)橋臂元件的壓降。 若逆變角為，則三相橋式有源逆變器的直流電壓為 u =2.34ecos+i ()+2u (3.3) it2 dt r2 x3 t 式中，2.34

40、ecos為空載逆變電動(dòng)勢(shì)；i 為逆變器的換相壓降；r ，x t2 t x3 dt 分別為折算到逆變變壓器二次側(cè)的每相電阻和每相漏電感；r 為直流回路電抗器 td 的電阻；u 為三相橋式有源逆變器每個(gè)橋臂元件的壓降。 若忽略整流元件和晶閘管元件的管壓降，由式(3.2)和(3.3)可以列出其轉(zhuǎn)子整流 器第一工作狀態(tài)下的直流回路電壓平衡方程式為 2.34se-i ()=2.34ecos+ i ()+i r (3.4) 20dd d0 r2 sx3 t2 dt t r2 x3 dd 則可從式(3.4)中求出轉(zhuǎn)差率 s 為 s= (3.5) d dd i x3 se34 . 2 )rr2r2 x3 (i

41、cose4.32 d0 20 td t t2 用 s=1-代入上式，可得異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為 0 n n n= (3.6) 0 d0 20 td td0 dt220 i x3 e34 . 2 )rr2r2 x33 (i)cosee(4.32 n x d d 其中令 u=2.34(e-ecos)，r =+2r +2r +r ，c = 20t2 0 3 d sx t x3 dtde 。由式(3.6)可以看出，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)逆變角進(jìn)行調(diào)速 0 0 20 3 34 . 2 n i x e d d 時(shí)，其特性 n=f(i )相當(dāng)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的調(diào)速特性。但是，由于串級(jí) d

42、 調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子直流回路等效電阻 r 比直流電動(dòng)機(jī)電樞回路總電阻大，故串級(jí)調(diào)速 系統(tǒng)的調(diào)速特性 n=f(i )相對(duì)更軟些。 d 3.3 次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 由于轉(zhuǎn)子整流器有第一和第二工作狀態(tài)，相應(yīng)地串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性也有 第一和第二兩個(gè)工作區(qū)。下面將分析串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在這兩個(gè)工作區(qū)的機(jī)械特性和最 大轉(zhuǎn)矩，并將它們與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)自然接線時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較。 3.3.1 異步電動(dòng)機(jī)在自然接線方式下的最大轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)在自然接線方式下的最大轉(zhuǎn)矩 若忽略定子電阻，異步電動(dòng)機(jī)在自然接線時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩為 t= (3.7) emax )x(x2 )ek(3 210

43、 2 20w d00 2 20 x2 e3 式中，e為轉(zhuǎn)子額定相電動(dòng)勢(shì)(s=1 時(shí))；k 為定子與轉(zhuǎn)子的匝數(shù)比；x為折 20w0d 算到轉(zhuǎn)子側(cè)的每相漏電抗。 3.3.2 串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第一工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第一工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性 交流異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為 t = (3.8) e 0 m p 0 m s sp 0 s s p 式中，p為串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的電磁功率，p 為轉(zhuǎn)差功率，為同步角速度。 ms 0 當(dāng)忽略轉(zhuǎn)子電阻損耗及轉(zhuǎn)子整流元件的損耗時(shí)，轉(zhuǎn)子整流器的輸出功率就等于 轉(zhuǎn)差功率，即 p =u i =(se-i (3.9) sdd0d )i sx3 d0 d d

44、 式中，e為 s=1 時(shí)轉(zhuǎn)子空載整流電動(dòng)勢(shì)，e=2.34e。將式(3.9)帶入式(3.8)，消 0d0d20 去 s，可得 t =(e-)i (3.10) e 0 1 0dd i x3 d0 d 利用式(3.4)和式(3.10)，可以求得串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性第一工作區(qū)的表達(dá)式 t = (s-s ) (3.11) e 2 tdtd00 tdtd00 2 0d )rr2r2x 3 sx 3 ( )rr2r2x 3 xs 3 (e d d 0 式中，s 為串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)理想空載(i =0)轉(zhuǎn)差率，即 s =cos。 0d0 20 2 e e t 將式(3.11)對(duì) s 求導(dǎo)可求出第一工作狀態(tài) t 表達(dá)

45、式的最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn) e 差率 s，其值為 mc s=2s + (3.12) mc0 d0 tdt x 3 rr2r2x 3 d 將式(3.12)代入(3.11)，可以求出串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)理論上的理想最大轉(zhuǎn)矩為 t= (3.13) emc d00 2 0 x12 e d 異步電動(dòng)機(jī)在串級(jí)調(diào)速時(shí)，當(dāng) i 增大到一定程度必然會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子整流器的強(qiáng)迫 d 延遲換流現(xiàn)象。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)子整流器進(jìn)入第二工作狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性也必然 會(huì)進(jìn)入第二工作區(qū)。而式(3.13)只表示若系統(tǒng)能繼續(xù)保持第一工作區(qū)狀態(tài)將會(huì)達(dá)到的 最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入第二工作區(qū)后，機(jī)械特性將進(jìn)一步變軟，式(3.11)已經(jīng)不適用 了，

46、所以上式求出的串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩實(shí)際上是不存在的，因此稱(chēng)其 為理想最大轉(zhuǎn)矩。 由于式(3.11)的推導(dǎo)，完全是按第一工作區(qū)的情況進(jìn)行的，所以該式就是第一工 作區(qū)的機(jī)械特性表達(dá)式。若用 i表示第一工作區(qū)與第二工作區(qū)交界處的電流，則 dlm 根據(jù) cos60=1-i (3.14) 20 d0 e6 x2 dlm 可得第一工作區(qū)與第二工作區(qū)交界處的電流為 i= (3.15) dlm d0 20 x4 e6 將上式代入(3.10)，可得第一、二工作區(qū)異步電動(dòng)機(jī)在分界點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩為 t= (3.16) 21 d00 2 20 x8 e27 將式(3.16)與式(3.7)相比，可得 =0.716 (

47、3.17) emax 21 t t d00 2 20 d00 2 20 x2 e3 x8 e27 由式(3.17)可知 t=0.716t。而一般繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)為 21maxe 2，t為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，故 t1.432 t。即串級(jí)調(diào)速系 en t tmax en21en 統(tǒng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時(shí)，一般處于機(jī)械特性第一工作區(qū)。 3.3.3 串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第二工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第二工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性 串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)工作在第二工作區(qū)內(nèi)的機(jī)械特性與轉(zhuǎn)子整流器的第二工作 狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，重疊角恒等于 60，固有滯后角在 030范圍內(nèi)。此時(shí)轉(zhuǎn)子

48、整 p 流器相當(dāng)于一個(gè)“全控”橋，滯后角導(dǎo)通。因此，根據(jù)式(3.10)可以直接寫(xiě)出異 p 步電動(dòng)機(jī)在第二工作區(qū)的轉(zhuǎn)矩為 t =(ecos-xi ) i (3.18) e 0 1 0dp 3 0ddd 式中的 i 可由可控整流時(shí)公式 cos-cos(+)=來(lái)確定。若令式中 d t dt e ix 2 6 2 =60，=，則得 p cos-cos(+60)= (3.19) p p 20 d0 e6 ix2 d 從上式解出 i ，得 d i =sin(30+) (3.20) d d0 20 x2 e6 p 將式(3.20)代入(3.18)，可得 t =sin(60+2) (3.21) e d00 2

49、 20 x4 e39 p 由上式可以很明顯看出，若=15，便可得第二工作區(qū)內(nèi)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 p 最大值，即晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際能發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩為 t= (3.22) me2 d00 2 20 x4 e39 將式(3.22)與式(3.7)相比，得 =0.826 (3.23) emax m2e t t 上式說(shuō)明，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩是自然接線方式下最大 轉(zhuǎn)矩的 82.6%，即最大轉(zhuǎn)矩降低了 17.4%，這在選擇串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)繞線轉(zhuǎn)子異步電 動(dòng)機(jī)時(shí)必須注意。 4 控制環(huán)節(jié)單元電路研究控制環(huán)節(jié)單元電路研究 4.1 反饋檢測(cè)裝置反饋檢測(cè)裝置 4.1.1 電流檢測(cè)裝置電流檢測(cè)裝

50、置 在晶閘管控制系統(tǒng)中，需要檢測(cè)主回路的電流，并把它轉(zhuǎn)換成電壓，作為電流 反饋信號(hào) u 。電流檢測(cè)可分為直流檢測(cè)和交流檢測(cè)兩類(lèi)。在變流電路直流側(cè)檢測(cè) fi 電流大小，一般常用直流電流互感器或者用霍爾電流變換器直接測(cè)量主回路電流。 在晶閘管有源逆變器中，交流側(cè)有效值電流 i與直流電流 i 之間有著近似的比例 t2d 關(guān)系，例如三相橋式有源逆變器，有 i=0.816 i 。因此通過(guò)測(cè)量交流電流便可間 t2d 接反映直流側(cè)逆變電流的大小，交流檢測(cè)常采用交流互感器。由于交流電流檢測(cè)簡(jiǎn) 便、可靠、能耗小，還能把控制回路與主電路隔離，以保證設(shè)備和人身安全，因而 在實(shí)際系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。 4.1.2 轉(zhuǎn)

51、速檢測(cè)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié) 在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，速度反饋是利用速度檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)的，最常見(jiàn)的速度檢測(cè) 裝置是測(cè)速發(fā)電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)的質(zhì)量和安裝精度直接影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 測(cè)速發(fā)電機(jī)分交流測(cè)速發(fā)電機(jī)和直流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩種。 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、無(wú)碳刷接觸和碳刷壓降所造成的誤差， 但它輸出的是交流電壓，所以必須進(jìn)行整流變換成直流方能作為反饋信號(hào)，影響反 饋信號(hào)的轉(zhuǎn)換精度。 在采用他勵(lì)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)時(shí)，為了保證檢測(cè)精度，應(yīng)使用穩(wěn)壓電源勵(lì)磁繞組 供電。如果選用永磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)，則可能會(huì)將檢測(cè)精度提得更高，但使用環(huán)境不 能為高溫和有振動(dòng)的場(chǎng)合；否則永久磁鐵的磁性將會(huì)減弱或消失。另外，安裝時(shí)測(cè) 速發(fā)

52、電機(jī)的軸中心應(yīng)與電動(dòng)機(jī)的軸中心重合，以保證安裝質(zhì)量。 4.2 電流、速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇電流、速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇 4.2.1 電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器 acr 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 為了滿(mǎn)足工藝需要，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，電流調(diào)節(jié)器采用近似的 pi 調(diào)節(jié)器， 圖 4.1 所示是電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。電流調(diào)節(jié)器 acr 輸出為零時(shí)，應(yīng)整定最小逆變 角，以保證最低速起動(dòng)。為防止逆變失敗，取=30。為此，電流調(diào)節(jié)器 min min 須設(shè)置輸出限幅電路。acr 的輸出信號(hào)經(jīng)限幅和功率放大后作為觸發(fā)裝置 gt 的移 相信號(hào) u 。隨 acr 輸出的增加，向 90方向變化，=90時(shí)，u =0，相當(dāng) c 于轉(zhuǎn)子沒(méi)有附加電動(dòng)勢(shì)

53、，電動(dòng)機(jī)工作于固有特性。 圖 4.1 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 4.2.2 速度調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器 asr 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 速度調(diào)節(jié)器 asr 采用與電流調(diào)節(jié)器 acr 相同的結(jié)構(gòu)，也采用近似的 pi 調(diào)節(jié)器， 圖 4.2 所示是速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)。為了保證設(shè)備的安全，速度調(diào)節(jié)器設(shè)置輸出限幅 電路，以限制電動(dòng)機(jī)的最大電流。同時(shí)利用電流負(fù)反饋和速度調(diào)節(jié)器 asr 的限幅作 用，使系統(tǒng)具有較好的恒流加速特性。asr 的輸出信號(hào)經(jīng)限幅后作為電流調(diào)節(jié)器 acr 的輸入給定信號(hào)。 圖 4.2 速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 4.3 給定積分器給定積分器 在晶閘管調(diào)速系統(tǒng)中，速度給定信號(hào)可以采用階躍信號(hào)，使速度調(diào)節(jié)器在起動(dòng) 過(guò)程中處

54、于飽和限幅輸出狀態(tài)，從而使電流達(dá)到最大允許值，在負(fù)載一定的條件下， 電動(dòng)機(jī)在最大動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩下以最大的等加速度起動(dòng)，使系統(tǒng)得到最快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。而 工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)工藝條件并不要求在電流約束條件下的最快速起動(dòng)，而是對(duì) 起動(dòng)加速度有嚴(yán)格限制，要求起動(dòng)過(guò)渡過(guò)程平緩。同時(shí)起動(dòng)時(shí)，電流平緩，可避免 對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行。此時(shí)系統(tǒng)的給定信號(hào)不能再采用階躍給定形 式，可以采用給定積分器作為系統(tǒng)的給定裝置。給定積分器在階躍輸入時(shí)，它的輸 出為一定斜率的斜坡信號(hào)。斜坡信號(hào)的斜率是可調(diào)的。這個(gè)斜坡信號(hào)作為速度閉環(huán) 的速度給定，使得電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)制動(dòng)過(guò)程中速度均勻變化。 5 次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)研

55、究次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)研究 在晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主電路和控制電路結(jié)構(gòu)完全確定的情況下，可以根據(jù)系 統(tǒng)控制信號(hào)的傳遞關(guān)系，建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)被控制對(duì)象和設(shè)計(jì)要求，選 擇校正裝置，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并滿(mǎn)足所需要的動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求。 5.1 系統(tǒng)電路及原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路及原理圖設(shè)計(jì) 串級(jí)調(diào)速是通過(guò)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢(shì)而產(chǎn)生的。它屬于 變轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子串電阻的方式不同，串級(jí)調(diào)速可以將異步電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能送回到電動(dòng)機(jī)軸上，因此效率高。它能實(shí) 現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性也比較硬。特別是晶閘管次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)， 技術(shù)難度小

56、，性能比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)以上所說(shuō)，設(shè)計(jì)出串級(jí) 調(diào)速系統(tǒng)主電路為圖 2.2。 說(shuō)到雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速，我們得首先來(lái)簡(jiǎn)要認(rèn)識(shí)一下單閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)速，單閉環(huán) 調(diào)速系統(tǒng)是指只有一個(gè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在電動(dòng)機(jī)軸上裝一臺(tái)直流 測(cè)速發(fā)電機(jī) tg，引出與轉(zhuǎn)速成正比的電壓 uf，與給定電壓 ugd比較后，得偏差電壓 u，經(jīng)過(guò)放大器產(chǎn)生觸發(fā)裝置的控制電壓 uk，用以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)檫@里 只有一個(gè)環(huán)，所以成為單閉環(huán)系統(tǒng)。采用 pi 調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，既保證了動(dòng) 態(tài)穩(wěn)定性，又能做到無(wú)靜差，很好地解決了系統(tǒng)中動(dòng)、靜態(tài)之間的矛盾。然而系統(tǒng) 中只靠電流截止環(huán)節(jié)來(lái)限制啟動(dòng)和升速的沖擊電流，

57、其性能仍然不能令人滿(mǎn)意。主 要問(wèn)題是，不能在充分利用電機(jī)過(guò)載能力的條件下獲得最快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，甚至使啟 動(dòng)和加速過(guò)程拖長(zhǎng)。自動(dòng)控制理論提示，進(jìn)一步解決問(wèn)題的唯一途徑是對(duì)電流這個(gè) 物理量也實(shí)行負(fù)反饋控制。同時(shí)在電流控制回路中設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)器，專(zhuān)門(mén)用于調(diào)節(jié) 電流量。這樣，系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。這樣的系統(tǒng)稱(chēng)為轉(zhuǎn) 速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋在系統(tǒng)中分別起作用，又不致互相牽制而影 響系統(tǒng)的性能，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別是轉(zhuǎn)速和電流。它們之間實(shí)現(xiàn)串 級(jí)聯(lián)接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去 控制晶閘管的觸發(fā)裝置。原理圖如下

58、： 圖 5.1 繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖 5.2 實(shí)驗(yàn)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析 根據(jù)次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主電路圖以及雙閉環(huán)原理結(jié)構(gòu)框架圖將實(shí)物在 mcl 平臺(tái)上運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電壓低于二極管電壓，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整流，后來(lái)分別在轉(zhuǎn)子三條 回路中串入三個(gè)可調(diào)電阻，目的為了增大轉(zhuǎn)子側(cè)電壓，使轉(zhuǎn)子側(cè)電壓大于二極管電 壓。 實(shí)驗(yàn)初期應(yīng)對(duì)晶閘管的允許最大電流進(jìn)行考慮，否則將導(dǎo)致運(yùn)行一段時(shí)間后出 現(xiàn)晶閘管燒毀。為了防止通過(guò)晶閘管的電流過(guò)大，在晶閘管和電流表之間串入一個(gè) 可調(diào)電阻，令其對(duì)通過(guò)晶閘管的電流進(jìn)行控制使之一直小于 1a。 5.2.1 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作特性直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作特性 1.實(shí)

59、驗(yàn)原理方案： 實(shí)驗(yàn)利用日光燈工作頻率為 50hz 這個(gè)特性，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，透過(guò)鋁槽觀測(cè)紙 條移動(dòng)數(shù)。當(dāng)我們看到紙條不移動(dòng)時(shí)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速 n =100*r/min。如看 0 所貼紙條數(shù) 60 到紙條向前移動(dòng)，轉(zhuǎn)速 n =n + r/min。如看到紙條向后移 10 所貼紙條數(shù) 數(shù)一分鐘向前移動(dòng)的紙條 動(dòng)，轉(zhuǎn)速 n =n - r/min。 20 所貼紙條數(shù) 數(shù)一分鐘向后移動(dòng)的紙條 2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀表： 直流電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái)，直流發(fā)電機(jī) 1 臺(tái)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 1 臺(tái)，萬(wàn)用表 1 臺(tái)，鋁槽 1 個(gè)。 3.實(shí)驗(yàn)接線： 圖 5.2 實(shí)驗(yàn)接線圖 4.實(shí)驗(yàn)步驟： (1)檢查已連接好的裝備電路，找出測(cè)量測(cè)速發(fā)電機(jī)

60、的電壓接線端。 (2)開(kāi)啟電源，打開(kāi)直流調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 (3)把鋁槽放到有 4 條白條紋的軸承上，調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)速旋鈕到可以透過(guò)鋁槽看到 條紋相對(duì)靜止或緩慢移動(dòng)為止，并記錄一分鐘可見(jiàn)白條紋移動(dòng)過(guò)去條紋數(shù)，用萬(wàn)用 表測(cè)量此時(shí)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓，記錄下來(lái)。 (4)把鋁槽分別放到有 6，8，10 條白條紋的軸承上，重復(fù)步驟 3 的操作，并記 錄此時(shí)的數(shù)據(jù)。 5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理： 表 5.1 測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 條 紋 數(shù) 超前條紋數(shù) （min） 最低電壓 （v） 最高電壓 （v） 轉(zhuǎn)速換算 （r/min） 67266.066.51011 86449.449.8756 根據(jù)數(shù)據(jù)得出實(shí)