繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速.docx

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1.1繞線型異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，但各類(lèi)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。圖 1-1繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1.1.1定子部分定子是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。三相電動(dòng)機(jī)的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。a 外殼三相電動(dòng)機(jī)外殼包括機(jī)座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。機(jī)座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護(hù)和固定三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組。中、小型三相電動(dòng)機(jī)的機(jī)座還有兩個(gè)端蓋支承著轉(zhuǎn)

2、子，它是三相電動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通常，機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動(dòng)，另外起存放潤(rùn)滑油和保護(hù)軸承的作用。1王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護(hù)和固定繞組的引出線端子。吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機(jī)座的上端，用來(lái)起吊、搬抬三相電動(dòng)機(jī)。b 定子鐵心異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由 0.35mm0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖 1-2 所示。由

3、于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過(guò)而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來(lái)嵌放定子繞圈。定子鐵心定子沖片圖 1-2c 定子繞組定子繞組是三相電動(dòng)機(jī)的電路部分，三相電動(dòng)機(jī)有三相繞組，通入三相對(duì)稱(chēng)電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)繞組又由若干線圈連接而成。每個(gè)繞組即為一相，每個(gè)繞組在空間相差 120電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動(dòng)機(jī)多采用圓漆包線，大、中型三相電動(dòng)機(jī)的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個(gè)出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為 U1

4、,V 1 ,W1，末端分別標(biāo)為 U2,V 2, W 2。這六個(gè)出線端在接線盒里的排列如圖 1-3 所示，可以接成星形或三角形。內(nèi)部連接星形聯(lián)接三角形聯(lián)接圖 1-32遼寧工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)1.1.2轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心是用 0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一方面用來(lái)安放轉(zhuǎn)子繞組。繞線形繞組與定子繞組一樣也是一個(gè)三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過(guò)電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動(dòng)勢(shì)以改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，見(jiàn)圖1-4 。1集電環(huán)； 2電刷； 3變阻器圖 1-4繞線

5、形轉(zhuǎn)子與外加變阻器的連接1.1.3其他部分其他部分包括端蓋、風(fēng)扇等。端蓋除了起防護(hù)作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。風(fēng)扇則用來(lái)通風(fēng)冷卻電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為 0.2mm1.5mm。氣隙太大， 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)降低； 氣隙太小，使裝配困難，運(yùn)行不可靠，高次諧波磁場(chǎng)增強(qiáng)，從而使附加損耗增加以及使啟動(dòng)性能變差。3王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速1.2繞線型異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1.2.1三相交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子之所以會(huì)旋轉(zhuǎn)、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子氣隙內(nèi)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。下面來(lái)討論旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生。如圖 1-5 所示， U1U2, V 1

6、V2, W 1W2為三相定子繞組，在空間彼此相隔 120，接成 Y 形。三相繞組的首端 U1, V 1, W 1 接在三相對(duì)稱(chēng)電源上，有三相對(duì)稱(chēng)電流通過(guò)三相繞組。設(shè)電源的相序?yàn)?U, V, W, 的初相角為零，如圖 1-5 波形圖所示。圖 1-5 三相交流電流波形圖設(shè)：i1=sin wti2=sin(wt-120 ) i3=sin(wt+120 ) 為了分析方便，假設(shè)電流為正值時(shí)，在繞組中從始端流向末端，電流為負(fù)值時(shí)，在繞組中從末端流向首端。當(dāng) wt=0o 的瞬間， i 1=0,i 2 為負(fù)值， i 3 為正值，根據(jù)”右手螺旋定則”，三相電流所產(chǎn)4遼寧工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)生的磁場(chǎng)疊加

7、的結(jié)果，便形成一個(gè)合成磁場(chǎng)，如圖 1-6 所示，可見(jiàn)此時(shí)的合成磁場(chǎng)是一對(duì)磁極（即二極），右邊是 N 極，左邊是 S 極。wt=0 owt=90圖 1-6二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)o空間 120 度 對(duì)稱(chēng)分布的三相繞組通過(guò)三相對(duì)稱(chēng)的交流電流時(shí)，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)為極對(duì)數(shù) p=1 的空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，每電源周期旋轉(zhuǎn)一周，即兩個(gè)極距；某相繞組中電流達(dá)到最大值時(shí)，磁極軸線恰好旋轉(zhuǎn)到該相繞組軸線上。當(dāng) wt=90o 時(shí)，即經(jīng)過(guò) 1/4 周期后， 由零變成正的最大值， i 2 仍為負(fù)值， i 3 已變成負(fù)值，如圖 1-6 所示，這時(shí)合成磁場(chǎng)的方位與 wt=0o 時(shí)相比，已按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)了 90。應(yīng)用同樣的方法，可以得出如下結(jié)

8、論：當(dāng)wt=180o 時(shí)，合成磁場(chǎng)就轉(zhuǎn)過(guò)了180o ，當(dāng)wt=300o 時(shí)合成磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)了300，如圖 3.6 （ d）所示；當(dāng) wt=360o時(shí)合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了 360，即轉(zhuǎn) 1 周。i、i、i分別通入對(duì)稱(chēng)三相繞組 U U， V V ，WW中所形成由此可見(jiàn)，對(duì)稱(chēng)三相電流312121212的合成磁場(chǎng)，是一個(gè)隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。以上分析的是電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一對(duì)磁極時(shí)的情況，當(dāng)定子繞組連接形成的是兩對(duì)磁極時(shí)，運(yùn)用相同的方法可以分析出此時(shí)電流變化一個(gè)周期，磁場(chǎng)只轉(zhuǎn)動(dòng)了半圈，即轉(zhuǎn)速減慢了一半。由此類(lèi)推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有 p 對(duì)極時(shí)（即磁極數(shù)為 2p），交流電每變化一個(gè)周期，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就在空間轉(zhuǎn)動(dòng) 1/p 轉(zhuǎn)

9、。因此，三相電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘的轉(zhuǎn)速 n1、定子電流頻率 f 及磁極對(duì)數(shù) p 之間的關(guān)系是 n1=60f/p。1.2.2三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速 n1 =60f/p 。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有電流流過(guò)。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，且某時(shí)刻為上為北極N下為5王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速南極 S，如圖 1-7 所示。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)和電流方向由里向外，用表示；在下半部則由外向里，用表示。圖 1-7三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理原理：定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以

10、速度 n0 切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感生電動(dòng)勢(shì)（發(fā)電機(jī)右手定則） ，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中形成電流，使導(dǎo)體受電磁力作用形成電磁轉(zhuǎn)矩， 推動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 n 順 n0 方向旋轉(zhuǎn)（電動(dòng)機(jī)左手定則），并從軸上輸出一定大小的機(jī)械功率。 (n 不能等于 n0) 特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)內(nèi)必須有一個(gè)以 n0 旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的前提；電動(dòng)運(yùn)行時(shí) n 恒不等于 n0（異步）必要條件 nn0 ；建立轉(zhuǎn)矩的電流由感應(yīng)產(chǎn)生。圖 1-8異步電動(dòng)機(jī)的模型流過(guò)電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到電磁力作用，力F 的方向可用左手定則確定，如圖 1-7 所示。電磁力作用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上，對(duì)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)，轉(zhuǎn)速為 n。三相電動(dòng)機(jī)的

11、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 始終不會(huì)加速到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1。因?yàn)橹挥羞@樣，轉(zhuǎn)繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間才會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而切割磁力線，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)n1 不等于 n，且nTL，轉(zhuǎn)速 n 上升，轉(zhuǎn)差率s 減小，使得 I 2s 又開(kāi)始減小， T 隨之減小，直到重新 T=TL 為止，電動(dòng)機(jī)便在此原來(lái)高的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。串入的 Ead 越大，轉(zhuǎn)速 n 越高。當(dāng) E與 E 頻率相等，相位相反時(shí)，上式中的E 和 E相減，引入 E瞬間， I2s減小，ad2s2sadad使得 T 減小， TTL，轉(zhuǎn)速 n 下降，轉(zhuǎn)差率 s 增加，使得 I 2s

12、又開(kāi)始增加， T 隨之增加，直到重新 T=TL 為止，電動(dòng)機(jī)便在比原來(lái)低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。串入的Ead 越大，轉(zhuǎn)速 n 越低。圖 2-3串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性由于 I 2s 是由 E2s 和 Ead 產(chǎn)生的?？梢钥闯?I 2s 由 Ead 和 E2s 兩者分別產(chǎn)生的兩部分電流組成，它們與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用分別產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng) E2s 和 Ead 相位相同時(shí)，兩部分電流相位相同，它們所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向相同，在同一轉(zhuǎn)速下 T 增加；當(dāng) Ead 和 E2s 相位相反時(shí)，兩8遼寧工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)部分電流相位相反，它們所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向相反，在同一轉(zhuǎn)速下， T 減小。因此，串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性

13、如圖 2-3 所示。 Ead 不同時(shí)，特性差不多是上下、左右平移。附加電動(dòng)勢(shì) Ead 的引入問(wèn)題，可通過(guò)晶閘管電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。串級(jí)調(diào)速的主要性能如下：a 調(diào)速的方向既可以往上調(diào)，又可以往下調(diào)。b 調(diào)速的平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。c 調(diào)速的穩(wěn)定性好，機(jī)械特性的硬度不變，只要調(diào)速不是太低，靜差率不會(huì)太大。d 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性方面，初期投資大，但運(yùn)行費(fèi)用不大，效率高。e 調(diào)速范圍廣。f 調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 因?yàn)檎{(diào)速時(shí)的 m和 cos 2 不變，所以 I 2s=I 2N 時(shí)的轉(zhuǎn)矩 T 不變。9王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速3 選擇串級(jí)調(diào)速方式，計(jì)算各種參數(shù)圖 3-1串級(jí)調(diào)速主電路原理圖10遼寧

14、工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)3.1異步電動(dòng)機(jī)容量的選擇考慮到異步電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩的降低，功率因數(shù)的降低和轉(zhuǎn)子損耗增大等因素，不論對(duì)于新設(shè)計(jì)的或是改造的都應(yīng)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行重新選擇的計(jì)算，串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的容量 P 計(jì)算如下：PK i * PD式中： Ki ：串級(jí)調(diào)速系數(shù)，一般取 1.2 左右。對(duì)于在長(zhǎng)期低速運(yùn)行的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)該取大一點(diǎn)。PD ：按照常規(guī)運(yùn)算方式計(jì)算的電動(dòng)機(jī)容量。從產(chǎn)品手冊(cè)中選擇的電動(dòng)機(jī)容量PPD。該電機(jī)定額為連續(xù)定額S1，基本防護(hù)等級(jí)為IP23 ，基本冷卻方法為ICO1，基本結(jié)構(gòu)和安裝方式為 IBM3。表 3-1控制電機(jī)型號(hào)JRNT1512-4額定功率1050

15、KW額定電流121.5A轉(zhuǎn)子電壓 / 電流1045V / 627A最高 / 最低轉(zhuǎn)速1484 / 690 r/min效率88.5%功率因數(shù)0.83控制裝置型號(hào)JC4-800A/800V3.2轉(zhuǎn)子整流器的參數(shù)計(jì)算與元件選擇（1）最大轉(zhuǎn)差率Smaxn1 nmin11D nmaxn1n1Dnminnmin式中： n 1 ：電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，近似等于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。nmin ：串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的最低工作轉(zhuǎn)速D ：調(diào)速范圍轉(zhuǎn)差率s = （1500-1484）/1500 = 0.01最大轉(zhuǎn)差率 smax =(1484 690) / 1484 = 0.535D =nmax/nmin = 1484/690 =

16、2.15（ 2 ）轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓U d max3K UV E20 (11 )D式中： E20：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì)KUV ：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表3-211王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速表 3-2變流器主電量計(jì)算系數(shù)符號(hào)K ITK UTKUVK IVK ILK STK LK三相帶中線0.36720.670.5770.4721.3510.866三相橋0.36721.350.8130.8161.0520.5雙三相橋串聯(lián)0.36722.70.8161.5781.0340.260.52雙三相橋并聯(lián)0.36721.350.4080.7891.0310.260.52則 Udmax = 1.35*1

17、045*(1-1/2.15) =755 V（3）最大直流整流電流I d max1.1 MI 2 N1.1 M I drK IV式中： m：電動(dòng)機(jī)的電流過(guò)載倍數(shù)，近似等于轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)2I 2N：轉(zhuǎn)子線電流額定值IV：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)上表KI dr：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值 I dr = I 2N / KIV考慮到轉(zhuǎn)子電流畸變等因素的影響而引如的系數(shù)，則 Idmax = 1.1*2*627/0.813 = 1697 A3.3整流二極管的選擇整流二極管電壓的選擇：設(shè)每個(gè)橋臂上串聯(lián)的整流二極管數(shù)目為 N=3，則每個(gè)二極管的反向重復(fù)峰值UKRM為：1(2 3) 3KUT E20(1)DU KRM

18、KAVNP式中： KUT ： 電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)上表E 2n ：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì)K AV ：均壓系數(shù)，一般取 0.9 。對(duì)于元件不要串聯(lián)時(shí)取 1由上式可見(jiàn)， 整流二極管所承受的最高電壓與最低電壓與系統(tǒng)的調(diào)速范圍D 有關(guān)，調(diào)速范圍越高，元件承受的電壓越高則：UKRM 1.5*1.35*1045*(1-1/2.15)/（0.9*3） = 419 VN= 3在大容量串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，需要將幾個(gè)整流二極管并聯(lián)使用。設(shè)并聯(lián)支路數(shù)為p則每個(gè)整流二極管的電流計(jì)算如下：12遼寧工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)(1.5 2) K IT I d maxI Fk AC N P式中： KIT ：電流計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表3-2I d

19、max ：轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流KAC ：均流系數(shù)。其值可取0.80.9 。對(duì)于元件不并聯(lián)的情況下取13.4逆變變壓器的參數(shù)計(jì)算對(duì)于不同的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子額定電壓和不同的調(diào)速范圍、要求有不同的逆變變壓器二次側(cè)電壓與其匹配；同時(shí)也希望轉(zhuǎn)子電路與交流電網(wǎng)之間實(shí)行電隔離，因此一般串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中均需配置逆變變壓器。（1）逆變壓器二次側(cè)線電壓：根據(jù)最低轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子最大整流電壓與逆變器最大電壓相等的原則確定：U d m axU T 2K UV COSMIN式中： UT2 ：逆變變壓器二次側(cè)線電壓Udmax ：轉(zhuǎn)子整流器最大輸出直流電壓KUV ：整流電壓計(jì)算系數(shù)。見(jiàn)上表。o（2）逆變變壓器二次側(cè)線電流：I

20、T 2K IV I dN式中： I T2 ：逆變變壓器二次側(cè)線電流KIV ：整流電流計(jì)算系數(shù)。見(jiàn)上表I dN ：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值（3）逆變變壓器一次側(cè)線電流：I d 1IT1KIL KT式中： I T1 ：逆變變壓器一次側(cè)線電流KIL ：變壓器一次側(cè)線電流計(jì)算系數(shù)。見(jiàn)上表KT ： 逆變變壓器的變比（4）逆變變壓器等值容量：STK ST K UV U T 2 I d 1式中： KST ：變壓器等值容量計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表3-23.5晶閘管的參數(shù)計(jì)算（1）晶閘管額定電壓的選擇在大容量晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，單個(gè)晶閘管的額定電壓不能滿(mǎn)足要求，需要幾個(gè)晶閘管串聯(lián)使用。 設(shè)每個(gè)串聯(lián)橋臂上晶閘管的數(shù)目

21、為N ，則每個(gè)晶閘管反向重復(fù)電壓由下式確定：13王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速(2 3)KUT U T2U RRMKAVN式中： KUT ： 電壓計(jì)算系數(shù)，如上表KAV ： 均壓系數(shù)，其值可取 0.80.9 。對(duì)于元件不需串聯(lián)的情況下取 1 UT2 ：逆變變壓器二次側(cè)線電壓2）晶閘管額定電流的選擇設(shè)每個(gè)橋臂并聯(lián)元件支路數(shù)為Np ，則每個(gè)晶閘管的額定電流為:(1.5 2) K IT I d maxI FKACNP式中： KIT ：電流計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)上表Idmax ：轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流KAC ：均流系數(shù)。其值可取0.80.9 。對(duì)于元件不并聯(lián)的情況下取13.6平波電抗器電感量的計(jì)算轉(zhuǎn)子直

22、流回路平波電抗器的作用是：一，使串級(jí)調(diào)速在最小工作電流下仍能維持電流的連續(xù)；二，減小電流脈動(dòng)，把直流回路中的脈動(dòng)分量在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中造成的附加損耗控制在允許的范圍內(nèi)。平波電抗器的電感量計(jì)算如下：a 保證電流連續(xù)所需要的電感量L11 3KUVU T2 *103KLLM KLLTwI d min式中： 1 ： 正比與直流電壓中的交流分量的電感計(jì)算系數(shù)，從下圖中查 UT2 ：逆變變壓器二次側(cè)線電壓KUV ：系數(shù)，見(jiàn)上表Idmin：直流回路最小工作電流（A）LM ： 異步電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的每相電感量（LT ： 逆變變壓器折算到二次側(cè)的每相電感量圖 3-2不同脈波數(shù)p 時(shí)，臨界電感計(jì)算系數(shù) 1 與超前角

23、的關(guān)系14遼寧工程技術(shù)大學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)b限制電流脈動(dòng)的電感量L2 KPK UVU T2KLLT(mH)KLLMI dr式中： Kp ：限制電流脈動(dòng)的電感系數(shù)（ms），其值從表 3-3 中查 ： 允許的電流脈動(dòng)率，一般可取10%左右。表 3-3電感量計(jì)算系數(shù)kp短路電壓百分值的感06%12%18%抗分量三相帶中線1.931.831.731.63三相橋0.450.40.360.32雙三相橋串聯(lián)或并聯(lián)0.110.0860.0660.048c 平波電抗器的電感量L=maxL1,L23.7啟動(dòng)方式的選擇a 利用串調(diào)裝置直接啟動(dòng)方式它不用任何附加起動(dòng)設(shè)備，而是由串級(jí)調(diào)速裝置控制直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這種調(diào)

24、速方式適用于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍很大幾乎要求能從零開(kāi)始調(diào)速或者生產(chǎn)機(jī)械對(duì)起 ( 制) 動(dòng)的加 ( 減 ) 速度有一定要求的場(chǎng)合。對(duì)于調(diào)速范圍較小的系統(tǒng)，若選用直接起動(dòng)方式，是不經(jīng)濟(jì)的。另外，對(duì)于一個(gè)按實(shí)際調(diào)速范圍設(shè)計(jì)的調(diào)速范圍較小的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，若采用直接起動(dòng)，則在主回路中會(huì)造成較大的沖擊電流，且往往超過(guò)允許限度。因此，對(duì)于調(diào)速范圍較小且對(duì)起 ( 制) 動(dòng)加 ( 減) 速度無(wú)特殊要求的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，宜采用以下兩種起動(dòng)方式。b 并聯(lián)防加起動(dòng)設(shè)備的切換起動(dòng)方式電動(dòng)機(jī)先用接觸器KM1接入附加起動(dòng)電阻器 ( 或頻敏變阻器 ) 起動(dòng)加速 ( 此時(shí) KM2是斷開(kāi)的 ) ，當(dāng)加速到串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)速范

25、圍最低速 nmin 時(shí)，接通 KM2，這時(shí)逆變控制角 應(yīng)為最小值 min，即對(duì)應(yīng)于最高逆變電壓 Umax。然后斷開(kāi) KM1，逐漸增大 ，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，直到所需要的轉(zhuǎn)速這種起動(dòng)方式雖然增加了一套附加起動(dòng)設(shè)備，但轉(zhuǎn)于回路主要設(shè)備的耐壓和容量只需按調(diào)運(yùn)范圍的要求來(lái)選擇，從設(shè)備的總投資上來(lái)看是經(jīng)濟(jì)合理的。這種方式還有一優(yōu)點(diǎn)，即一旦串級(jí)調(diào)連裝置發(fā)生意外故障，異步電動(dòng)機(jī)可以脫離串調(diào)狀態(tài)，而用附加起動(dòng)設(shè)備正常起動(dòng)到高速運(yùn)行。C 串聯(lián)起動(dòng)電阻器起動(dòng)方式在起動(dòng)過(guò)程中把限流的起動(dòng)電阻逐漸短接，這種接線方式雖然逆變變壓器的二次側(cè)電壓只得按調(diào)速范圍的大小來(lái)選擇但是轉(zhuǎn)子囚路主要設(shè)備元件選用的耐壓等級(jí)仍需按從零開(kāi)始調(diào)速

26、的條件來(lái)設(shè)計(jì)，為克服這一缺點(diǎn)，起動(dòng)時(shí)先將 KM3接通，當(dāng)電動(dòng)機(jī)加速到串調(diào)裝置設(shè)計(jì)的調(diào)速范圍內(nèi)低速時(shí)，斷開(kāi) KM3，串調(diào)裝置自動(dòng)投入運(yùn)行。3.8繼電器接觸器控制電路設(shè)計(jì)繼電器接觸器控制電路設(shè)計(jì)是否合理， 關(guān)系到串調(diào)裝置能否按正確的順序起動(dòng)、 切換、運(yùn)行、停車(chē)，還關(guān)系到裝置的安全及元件的使用壽命。在設(shè)計(jì)中要注意以下幾點(diǎn)：15王燦祥：繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速必須有嚴(yán)格的起動(dòng)和切換順序。由于串調(diào)裝置中硅元件的耐壓等級(jí)是按照調(diào)速范圍最低轉(zhuǎn)速時(shí)所承受的電壓來(lái)選擇的，故繼電操作電路必須保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在達(dá)到規(guī)定的最低轉(zhuǎn)速以上時(shí)才允許切換至串調(diào)運(yùn)行狀態(tài)。起動(dòng)順序是：給控制回路送電；接通逆變器主電源轉(zhuǎn)子接入頻敏變阻器，接通定子電源，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)加速至規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)切換至串調(diào)運(yùn)行，此后立即切斷頻敏變阻器。必須有正確的停車(chē)順序。一般繞線式異步電動(dòng)機(jī)空載勵(lì)磁電流較大，為電動(dòng)機(jī)額定電流的 25左右，這意味著電動(dòng)機(jī)有較大的磁場(chǎng)能量。因此在電動(dòng)機(jī)分閘時(shí)不允許