第7章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)-13電二

1、第第 7 章章繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)知識(shí)回顧知識(shí)回顧圖圖5-2 異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路l異步電動(dòng)機(jī)傳遞的電磁功率異步電動(dòng)機(jī)傳遞的電磁功率 23rrmI RPsl轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 23smrrPsPI R什么是轉(zhuǎn)差功率什么是轉(zhuǎn)差功率 引言引言 n轉(zhuǎn)差功率問題轉(zhuǎn)差功率問題 轉(zhuǎn)差功率始終是人們?cè)谘芯慨惒诫妱?dòng)機(jī)調(diào)速方法時(shí)所關(guān)心的問題，因?yàn)楣?jié)約電能是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要目的之一，而如何處理轉(zhuǎn)差功率又在很大程度上影響著調(diào)速系統(tǒng)的效率。 交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差功率的處理方式可分為三種類型。 l 交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差

2、功率的分類 （1）轉(zhuǎn)差功率消耗型異步電機(jī)采用調(diào)壓控制等調(diào)速方式，轉(zhuǎn)速越低時(shí)，轉(zhuǎn)差功率的消耗越大，效率越低；但這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。 （2）轉(zhuǎn)差功率不變型變頻調(diào)速方法轉(zhuǎn)差功率很小，而且不隨轉(zhuǎn)速變化，效率較高；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。 l 交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差功率的分類（續(xù)） （3）轉(zhuǎn)差功率饋送型控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓，利用其轉(zhuǎn)差功率并達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的，這種調(diào)節(jié)方式具有良好的調(diào)速性能和效率；但要增加一些設(shè)備。 本章將討論轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速方法。返回目錄返回目錄l轉(zhuǎn)差功率的利用 眾所周知，作為異步電動(dòng)機(jī)，

3、必然有轉(zhuǎn)差功率，要提高調(diào)速系統(tǒng)的效率，除了盡量減小轉(zhuǎn)差功率外，還可以考慮如何去利用它。 但要利用轉(zhuǎn)差功率，就必須使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有與外界實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)接的條件，顯然籠型電動(dòng)機(jī)難以勝任，只有繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)才能做到。 7.1 異步電機(jī)雙饋調(diào)速工作原理異步電機(jī)雙饋調(diào)速工作原理l繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) PsP1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，從廣義上講，定子功率和轉(zhuǎn)差功率可以分別向定子和轉(zhuǎn)子饋入，也可以從定子或轉(zhuǎn)子輸出，故稱作雙饋電機(jī)。l 雙饋調(diào)速的概念 所謂“雙饋”，就是指把繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的定子繞組與交流電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組與其他含電動(dòng)勢(shì)的電路相連接，使它們可以進(jìn)行電功率的相互傳遞。 至于電功率是饋

4、入定子繞組和/或轉(zhuǎn)子繞組，還是由定子繞組和/或轉(zhuǎn)子繞組饋出，則要視電機(jī)的工況而定。 l 雙饋調(diào)速的基本結(jié)構(gòu)功率變換單元功率變換單元電網(wǎng)K1M3 K2TI返回n考慮到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子電流的頻考慮到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子電流的頻率在不同轉(zhuǎn)速下有不同的數(shù)值率在不同轉(zhuǎn)速下有不同的數(shù)值( )，其值與交流電網(wǎng)的頻率往往不一致，所以其值與交流電網(wǎng)的頻率往往不一致，所以不能把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接與交流電網(wǎng)相連不能把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接與交流電網(wǎng)相連，而必須通過一個(gè)中間環(huán)節(jié)。這個(gè)中間環(huán)，而必須通過一個(gè)中間環(huán)節(jié)。這個(gè)中間環(huán)節(jié)除了有功率傳遞作用外，還應(yīng)具有對(duì)不節(jié)除了有功率傳遞作用外，還應(yīng)具有對(duì)不同頻率的電功率進(jìn)行變換

5、的功能，故稱為同頻率的電功率進(jìn)行變換的功能，故稱為功率變換單元功率變換單元（Power Converter Unit，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱CU）。）。12sff 如上圖所示，在雙饋調(diào)速工作時(shí)，除了電機(jī)定子側(cè)與交流電網(wǎng)直接連接外，轉(zhuǎn)子側(cè)也要與交流電網(wǎng)或外接電動(dòng)勢(shì)相連，從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，可認(rèn)為是在轉(zhuǎn)子繞組回路中附加一個(gè)交流電動(dòng)勢(shì)。7.1.1 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用異步電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用n異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為 式中 s 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率； Er0 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)，或稱轉(zhuǎn)子開路電動(dòng)勢(shì)，也就是轉(zhuǎn)子額定相電壓值。0rrsEE (7-1) 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流

6、的頻率為轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率為21()6060ssssp nnpnnnfsfnf2為轉(zhuǎn)差頻率為轉(zhuǎn)差頻率22221224.44=4.44WmWmEf N kf N k用用 E E2 2 表示轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)的有效值，表示轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)的有效值，當(dāng)當(dāng)n=0,s=1n=0,s=1，f f2 2=sf=sf1 1 =f=f1 1n轉(zhuǎn)子相電流的表達(dá)式為：式中 Rr 轉(zhuǎn)子繞組每相電阻； Xr0 s = 1時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。 20r2r0rr)(sXRsEI(7-2)n 轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì) 圖7-1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的原理圖M30rrsEE addErI附加電動(dòng)

7、勢(shì)與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)有相同的頻率，可同相或反相串接。 引入可控的交流附加電動(dòng)勢(shì)n有附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的轉(zhuǎn)子相電流： 如圖7-1所示，繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在外接附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的相電流表達(dá)式20r2radd0rr)(sXREsEI(7-3)1.Er 與 Eadd 同相使得：這里： snTIEEseradd0r121ss 轉(zhuǎn)速上升；20r2radd0rr)(sXREsEI(7-3)102022221020+()()rraddrrrrrs Es EEIRs XRs Xl引入同相附加電動(dòng)勢(shì)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路引入同相附加電動(dòng)勢(shì)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的合電動(dòng)勢(shì)增加了，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩的合電動(dòng)勢(shì)增加了，轉(zhuǎn)子電流和電磁

8、轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，電動(dòng)機(jī)也相應(yīng)增大，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，電動(dòng)機(jī)必然加速，因而必然加速，因而s減小，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)減小，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) 隨之減小，轉(zhuǎn)子電流隨之減小，轉(zhuǎn)子電流Ir也逐漸減小，直至也逐漸減小，直至轉(zhuǎn)差率減小到轉(zhuǎn)差率減小到 時(shí)，轉(zhuǎn)子電流又恢復(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流又恢復(fù)到負(fù)載所需的值，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入新的較高到負(fù)載所需的值，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入新的較高轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。21()ss轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用（續(xù)）2. Er 與 Eadd反相 同理可知，若串入反相的附加電動(dòng)勢(shì)，則可使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。 所以，在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個(gè)可控的附加電動(dòng)勢(shì)，就可調(diào)側(cè)

9、引入一個(gè)可控的附加電動(dòng)勢(shì)，就可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 n 異步電機(jī)的功率關(guān)系 忽略機(jī)械損耗和雜散損耗時(shí)，異步電機(jī)在任何工況下的功率關(guān)系都可寫作 mmm)1 (PssPP（7-4） 式中 Pm 從電機(jī)定子傳入轉(zhuǎn)子（或由轉(zhuǎn)子傳 出給定子）的電磁功率， sPm 輸入或輸出轉(zhuǎn)子電路的功率，即轉(zhuǎn) 差功率， (1-s)Pm 電機(jī)軸上輸出或輸入的功率。 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 Pm 都可正可負(fù)，因而可以有五種不同的工作情況。 7.1.2 異步電機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況異步電機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況 1.電動(dòng)機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行l(wèi)異步電動(dòng)機(jī)定子

10、接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子短路，異步電動(dòng)機(jī)定子接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子短路，轉(zhuǎn)子軸上帶有反抗性的恒值額定負(fù)載（對(duì)轉(zhuǎn)子軸上帶有反抗性的恒值額定負(fù)載（對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流為應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流為 ），此時(shí)電動(dòng)機(jī)在固有），此時(shí)電動(dòng)機(jī)在固有機(jī)械特性上以額定轉(zhuǎn)差率機(jī)械特性上以額定轉(zhuǎn)差率 運(yùn)行。若在轉(zhuǎn)運(yùn)行。若在轉(zhuǎn)子側(cè)每相加上反相附加電動(dòng)勢(shì)子側(cè)每相加上反相附加電動(dòng)勢(shì) ，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子電流將減小，從而使電動(dòng)機(jī)減速，轉(zhuǎn)子子電流將減小，從而使電動(dòng)機(jī)減速，轉(zhuǎn)子電流回升，最終進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。電流回升，最終進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 addENsrNIaddEs1012210()raddrNNrrs EEIssRs Xl此時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的電勢(shì)平衡方程式為此時(shí)，轉(zhuǎn)子

11、回路的電勢(shì)平衡方程式為l若繼續(xù)加大若繼續(xù)加大 值，則值，則 值繼續(xù)增大，轉(zhuǎn)值繼續(xù)增大，轉(zhuǎn)速還將降低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。速還將降低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。l 功率流程snTesPmsPmP1Pm(1-s)PmCU001n1a） 次同步速電動(dòng)狀態(tài) l由于電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)差率為由于電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)差率為0s 。 由圖由圖7-4可以寫出整流后的直流回路電壓平衡方可以寫出整流后的直流回路電壓平衡方程式：程式： 或或 (7-5) 式中，式中， 、 UR與與UI的電壓整流系數(shù)，的電壓整流系數(shù)，如兩者都是三相橋式電路，則如兩者都是三相橋式電路，則； iUdURIUUdidRIUKsEKdTrcos

12、2201122.34KK2K1Kn 工作原理（1）起動(dòng)）起動(dòng)l起動(dòng)條件： 對(duì)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)而言，起動(dòng)應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)子電流 Ir 或足夠大的整流后直流電流 Id ，為此，轉(zhuǎn)子整流電壓 Ud 與逆變電壓 Ui 間應(yīng)有較大的差值。l 起動(dòng)控制u控制逆變角 ，使在起動(dòng)開始的瞬間，Ud與 Ui 的差值能產(chǎn)生足夠大的 Id ，以滿足所需的電磁轉(zhuǎn)矩，但又不超過允許的電流值，這樣電動(dòng)機(jī)就可在一定的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩下加速起動(dòng)。u隨著轉(zhuǎn)速的增高，相應(yīng)地增大 角以減小值 Ui ，從而維持加速過程中動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩基本恒定 。工作原理（續(xù)）（2）調(diào)速）調(diào)速l調(diào)速原理：通過改變 角的大小調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。l調(diào)速過程： UiIdK1sEr

13、0nTeTe = TLIdRIUUdidRIUKsEKdTrcos2201工作原理（續(xù)）（3） 停車停車 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)沒有制動(dòng)停車功能。只能靠減小 角逐漸減速，并依靠負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的作用自由停車。 結(jié)結(jié) 論論n串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角 實(shí)現(xiàn)平滑無級(jí)調(diào)速n串級(jí)系統(tǒng)能把異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。返回目錄返回目錄*7.2.2串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的其它類型串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的其它類型 l在繞線型異步電動(dòng)機(jī)同軸上裝有一臺(tái)直流在繞線型異步電動(dòng)機(jī)同軸上裝有一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率經(jīng)整流后電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率經(jīng)整流后傳給直流

14、電動(dòng)機(jī)，后者把這部分電功率變傳給直流電動(dòng)機(jī)，后者把這部分電功率變換為機(jī)械功率，再幫助異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)換為機(jī)械功率，再幫助異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載，從而使轉(zhuǎn)差功率得到利用。載，從而使轉(zhuǎn)差功率得到利用。機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)l在圖在圖7-5 中，直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)就相當(dāng)中，直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)就相當(dāng)于直流附加電動(dòng)勢(shì)，通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)于直流附加電動(dòng)勢(shì)，通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流的勵(lì)磁電流 可以改變其電動(dòng)勢(shì)，從而調(diào)可以改變其電動(dòng)勢(shì)，從而調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。增大節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。增大 可使電動(dòng)機(jī)可使電動(dòng)機(jī)減速，反之則可使電動(dòng)機(jī)加速。減速，反之則可使電動(dòng)機(jī)加速。 fIfIl從功率傳遞的角度看，如

15、果忽略調(diào)速系統(tǒng)從功率傳遞的角度看，如果忽略調(diào)速系統(tǒng)中所有的電氣與機(jī)械損耗，認(rèn)為異步電動(dòng)中所有的電氣與機(jī)械損耗，認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率全部為直流電動(dòng)機(jī)所接受，機(jī)的轉(zhuǎn)差功率全部為直流電動(dòng)機(jī)所接受，并以機(jī)械功率并以機(jī)械功率 的形式從軸上輸出給負(fù)載。的形式從軸上輸出給負(fù)載。則負(fù)載軸上所得到的機(jī)械功率則負(fù)載軸上所得到的機(jī)械功率 應(yīng)是異步應(yīng)是異步電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)兩者軸上輸出功率之電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)兩者軸上輸出功率之和，并恒等于電動(dòng)機(jī)定子輸入功率和，并恒等于電動(dòng)機(jī)定子輸入功率 ，而，而與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速無關(guān)。與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速無關(guān)。LPMDP1P恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速l所以這類機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)屬于恒功率調(diào)

16、所以這類機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)屬于恒功率調(diào)速，其特點(diǎn)是系統(tǒng)在低速時(shí)能夠產(chǎn)生較大速，其特點(diǎn)是系統(tǒng)在低速時(shí)能夠產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩輸出，因而適用于一些需要低速大的轉(zhuǎn)矩輸出，因而適用于一些需要低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)的場(chǎng)合，如螺紋鋼線材軋機(jī)。而轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)的場(chǎng)合，如螺紋鋼線材軋機(jī)。而前述的電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)則為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，前述的電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)則為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，因?yàn)槠漭敵龅臋C(jī)械功率與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成因?yàn)槠漭敵龅臋C(jī)械功率與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。正比。*7.3 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性本節(jié)提要n概述n異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性的特征n異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)子整流電路n異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性方程式

17、*7.3.1 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性的特征異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性的特征1. 理想空載轉(zhuǎn)速n在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)，其理想空載轉(zhuǎn)速就是其同步轉(zhuǎn)速，而且恒定不變，調(diào)速時(shí)機(jī)械特性變軟，調(diào)速性能差。轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)與在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速都不變，同步轉(zhuǎn)速也是恒旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速都不變，同步轉(zhuǎn)速也是恒定的，但是它的理想空載轉(zhuǎn)速卻能夠連定的，但是它的理想空載轉(zhuǎn)速卻能夠連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。 當(dāng)系統(tǒng)在理想空載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)（Id = 0），轉(zhuǎn)子直流回路的電壓平衡方程式變成 cos22001TrUKEsK其中，s0

18、 異步電動(dòng)機(jī)在串級(jí)調(diào)速時(shí)對(duì)應(yīng)于某一 角的理想空載轉(zhuǎn)差率，并取 K1 = K2，則 cos020rTEUs (7-6)RIUKsEKdTrcos2201(7-5) 理想空載轉(zhuǎn)速方程由此可得相應(yīng)的理想空載轉(zhuǎn)速 n0 為： (7-7)2T0101r0cos(1)(1)UnnsnE式中式中 n n1 1 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。 特性分析n從式（7-6）和式（7-7）可知，在串級(jí)調(diào)在串級(jí)調(diào)速時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速是不同的速時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速是不同的。當(dāng)改變逆變角 時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)差率和理想空載轉(zhuǎn)速都相應(yīng)改變。n由式（7-5）還可看出，在不同的 角下，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的

19、機(jī)械特性是近似平行的，其工作段類似于直流電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速的機(jī)械特性。 2機(jī)械特性的斜率與最大轉(zhuǎn)矩 串級(jí)調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)子回路中接入了串級(jí)調(diào)速裝置（包括兩套整流裝置、平波電抗器、逆變變壓器等），實(shí)際上相當(dāng)于在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中接入了一定數(shù)量的等效電阻和電抗，它們的影響在任何轉(zhuǎn)速下都存在。 由于轉(zhuǎn)子回路電阻的影響，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性比其固有特性要軟得多。 轉(zhuǎn)子回路電阻的影響n當(dāng)電機(jī)在最高速的特性上 （ = 90）帶額定負(fù)載，也難以達(dá)到其額定轉(zhuǎn)速。n整流電路換相重疊角將加大，并產(chǎn)生強(qiáng)迫延遲導(dǎo)通現(xiàn)象，使串級(jí)調(diào)速時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩比電動(dòng)機(jī)在正常接線時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩有明顯的降低。 這樣，串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性便

20、如圖7-7所示。 串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性圖圖7-6 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性a) 大電機(jī) b)小電機(jī) 從圖7-5中可以看出，異步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子整流器的供電電源。如果把電動(dòng)機(jī)定子看成是整流變壓器的一次側(cè)，則轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于二次側(cè)，與帶整流變壓器的整流電路非常相似，因而可以引用電力電子技術(shù)中分析整流電路的一些結(jié)論來研究串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)子整流電路。 但是，兩者之間還存在著一些顯著的差異，主要是： *7.3.2 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)子整流電路異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)子整流電路（1）一般整流變壓器輸入輸出的頻率是一樣的，而異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值與頻率都是變化的，隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而變化；

21、 （2）異步電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗值也與轉(zhuǎn)子頻率或轉(zhuǎn)差率有關(guān)；（3）由于異步電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗值較大，所以出現(xiàn)的換相重疊現(xiàn)象比一般整流電路嚴(yán)重，從而在負(fù)載較大時(shí)會(huì)引起整流器件的強(qiáng)迫延遲換相現(xiàn)象。 整流電路的不同點(diǎn) 22212222sXf Lf L sX s 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的漏電抗轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的漏電抗X2s，等于轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的漏電抗，等于轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的漏電抗X2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s的乘積的乘積222212224.444.44sWmWmEf N ksf N kE s轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2s，等于轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，等于轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s的乘積。的

22、乘積。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，有效值如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，有效值 E E2s2s為為1. 轉(zhuǎn)子整流電路圖7-8 轉(zhuǎn)子整流電路 2. 電路分析n假設(shè)條件：（1）整流器件具有理想的整流特性，管壓降及漏電流均可忽略；（2）轉(zhuǎn)子直流回路中平波電抗器的電感為無窮大，直流電流波形平直；（3）忽略電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁阻抗的影響。 n 換相重疊現(xiàn)象 設(shè)電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)差率下穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)子三相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 era、erb、erc。當(dāng)各整流器件依次導(dǎo)通時(shí)，必有器件間的換相過程，這時(shí)處于換相中的兩相電動(dòng)勢(shì)同時(shí)起作用，產(chǎn)生換相重疊壓降，如下圖所示。 換相重疊波形換相重疊壓降換相重疊角 根據(jù)電力電子技術(shù)中介紹的理論，換相重?fù)Q相重疊角疊角為n 換相

23、重疊角0rdD0r0dD0621arccos621arccosEIXsEIsX（7-8） 其中 XD0 s = 1時(shí)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相漏抗。3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 電路形式電路形式單相全波單相全波單相全控橋單相全控橋三相半波三相半波三相全控橋三相全控橋m脈波整流電路脈波整流電路 dU)cos(cosdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：?jiǎn)蜗嗳貥螂娐分?，XB在一周期的兩次換相中都起作用，等效為m=4； 三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電

24、路，故其m=6，相電壓按 代入。23U23U表3-2 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算 由式（7-8）可知，換相重疊角隨著整流電流 Id 的增大而增加。n當(dāng) Id 較小， 在0 60之間時(shí)，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相點(diǎn)處換流，整流波形正常。0rdD0r0dD0621arccos621arccosEIXsEIsX（7-8） n當(dāng)電流 Id 增大到按式（7-8）計(jì)算出來的 角大于60時(shí)，器件在自然換相點(diǎn)處未能結(jié)束換流，從而迫使本該在自然換相點(diǎn)換流的器件推遲換流，出現(xiàn)了強(qiáng)迫延遲換相強(qiáng)迫延遲換相現(xiàn)象現(xiàn)象，所延遲的角度稱作強(qiáng)迫延時(shí)換相角強(qiáng)迫延時(shí)換相角 p 。 由此可見，串級(jí)調(diào)

25、速時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整流電路有兩種正常工作狀態(tài)。 n 轉(zhuǎn)子整流電路的工作狀態(tài) （1）第一種工作狀態(tài)的特征是 0 60， p = 0 此時(shí)，轉(zhuǎn)子整流電路處于正常的不可控整流工作狀態(tài)，可稱之為第一工作區(qū)。（2）第二種工作狀態(tài)的特征是 = 60， 0 p 30 這時(shí)，由于強(qiáng)迫延遲換相的作用，使得整流電路好似處于可控的整流工作狀態(tài)， p 角相當(dāng)于整流器件的控制角，這一狀態(tài)稱作第二工作區(qū)。 轉(zhuǎn)子整流電路的工作狀態(tài)（續(xù)） （3）當(dāng) = 30時(shí)，整流電路中會(huì)出現(xiàn)4個(gè)器件同時(shí)導(dǎo)通，形成共陽極組和共陰極組器件雙換流的重疊現(xiàn)象，此后 p 保持為30，而 角繼續(xù)增大，整流電路處于第三種工作狀態(tài)，這是一種非正常的故障

26、狀態(tài)。 轉(zhuǎn)子整流電流與 、p 間的函數(shù)關(guān)系 圖7-8 轉(zhuǎn)子整流電路的 = f ( Id )， p = f ( Id )n 轉(zhuǎn)子整流電路的電流和電壓 l可以直接引用可控整流電路的有關(guān)分析式，表達(dá)轉(zhuǎn)子整流可以直接引用可控整流電路的有關(guān)分析式，表達(dá)轉(zhuǎn)子整流電路的電流和電壓。電路的電流和電壓。r0dppD06coscos()2EIX(7-9) 上式中上式中l(wèi)當(dāng)當(dāng) p = 0， = 0 60時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第一工時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第一工作區(qū)。作區(qū)。l當(dāng)當(dāng) 0 p 30， = 60時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第二工作區(qū)，此時(shí)可進(jìn)一步表示為二工作區(qū)，此時(shí)可進(jìn)一步表示為)6

27、sin(26)cos(cos26p0D0rppD0r0dXEXEIn 串級(jí)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子整流電路的電壓式中 RD = sRs + Rr 為折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相等效電阻，包括線路電阻和器件導(dǎo)通壓降。 D0dr0pdDd32.34cos2sXUsEIR I(7-10)*7.3.3 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性方程式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性方程式 圖79 a)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主電路 1. 電路結(jié)構(gòu)2. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電路方程n轉(zhuǎn)子整流電路的輸出電壓為n逆變器直流側(cè)電壓n電壓平衡方程)23(cos34. 2D0Ddp0rdRsXIsEU(7-11)23(cos34. 2TTd2TiRXIUU(7-1

28、2)(7-13)LdidRIUU以上三式中 RL直流平波電抗器的電阻； XT 折算到二次側(cè)的逆變變壓器每相等效漏抗，XT = XT 1 + XT 2 。 RT 折算到二次側(cè)的逆變變壓器每相等效電阻，RT = RT 1 + RT 2 。 圖79 b)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)等效電路)23(cos34. 2D0Ddp0rdRsXIsEU)23(cos34. 2TTd2TiRXIUULdidRIUU(7-11)(7-12)(7-13)3. 轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速方程 解式（711）式（713），可以得到用轉(zhuǎn)差率表示的方程式d0Dp0rLDTTd2T3cos34. 2)223(cos34. 2IXERRRXIUs（7-14

29、） 轉(zhuǎn)速特性方程 將 s = (n0 n ) / n0代入上式，得到串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)速特性為D0Tr0pT2dTDL0r0pD0 d332.34(coscos)(22)32.34cossXXEUIRRRnnEXI(7-15) 如令p = 0，則式（7-15）就表示系統(tǒng)在第一工作區(qū)的轉(zhuǎn)速特性。 等號(hào)右邊分子中的第一項(xiàng)是轉(zhuǎn)子直流回路的直流電壓 )coscos(34. 22Tp0rUEU（7-16） D0Tr0pT2dTDL0r0pD0d332.34(coscos)(22)32.34cossXXEUIRRRnnEXI0d0D0d0d0Dp0rE33cos34. 2nIXUnIXEC)(1dERIUCn

30、 引入電動(dòng)勢(shì)系數(shù) CE ，使 LDTT0D2233RRRXXR其中， （7-17） （7-18） n注意： 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ce 是常數(shù)，但在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，CE是負(fù)載電流的函是負(fù)載電流的函數(shù)，它是使轉(zhuǎn)速特性成為非線性的重要因數(shù)，它是使轉(zhuǎn)速特性成為非線性的重要因素素，故兩個(gè)符號(hào)的下角不同，以示區(qū)別。兩種轉(zhuǎn)速特性的比較n式（7-18）表明，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)與直流它勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性在形式上完全相同，改變電壓即可得到一族平行移動(dòng)的調(diào)速特性。 n在直流調(diào)速系統(tǒng)中，須直接改變電壓 U；而在異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，它是通過改變式（7-16）第二項(xiàng)中的控制角 來實(shí)現(xiàn)

31、的。)(1dERIUCn（7-18） )coscos(34. 22Tp0rUEU（7-16） 兩種轉(zhuǎn)速特性的比較（續(xù)）n在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中總電阻 R 較大，系統(tǒng)的調(diào)速特性較軟；對(duì)于p 0 的第二工作區(qū)，計(jì)及p 的影響，在同一逆變角 下的電壓更小，相當(dāng)于也發(fā)生變化，因而調(diào)速特性更軟。)coscos(34. 22Tp0rUEU（7-16） 4. 電磁轉(zhuǎn)矩方程 n轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 可以從轉(zhuǎn)子整流電路的功率傳遞關(guān)系入手，暫且忽略轉(zhuǎn)子銅耗，則轉(zhuǎn)子整流器的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率 dd0Dp0rs)3cos34. 2(IIsXsEPn 電磁轉(zhuǎn)矩公式而電磁功率 Pm = Ps /s，因此電磁轉(zhuǎn)矩為dd0D

32、p0r00s0me)3cos34. 2(1IIXEsPPTdMd0d0D0d3ICIIXU（7-19） 0 理想空載機(jī)械角轉(zhuǎn)速rad/s ；CM 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)， 式中 因?yàn)椋?3(1d0D0d0MIXUC它也是電流 Id 的函數(shù)。EM30CC（7-20） 可見， CM 和 CE的關(guān)系與直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)中Cm 和 Ce的關(guān)系完全一致。d0D0dE03UXICn由于0 =2n0 /60，所以 （7-17） 5. 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性方程 當(dāng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在第一工作區(qū)運(yùn)行時(shí)， p= 0 ，代入式（7-19），再令 dTe/dt = 0，可求出電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算最電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算最大值大值Te1m，經(jīng)過

33、數(shù)學(xué)推導(dǎo)得第一工作區(qū)的機(jī)械特性方程式第一工作區(qū)的機(jī)械特性方程式： D0er0pdd031(2.34cos)XTEII（7-19） 24m111m1e1messssTT(7-21)n第一工作區(qū)的機(jī)械特性方程式 24m111m1e1messssTT(7-21)s1m = s1m- s10 在給定 值下，從理想空載到計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率增量； s1 = s- s10 在相應(yīng)的 值下，由負(fù)載引起的轉(zhuǎn)差率增量式中 s10 相應(yīng) 值下的理想空載轉(zhuǎn)差率；s1m 對(duì)應(yīng)于計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩Te1m的臨界轉(zhuǎn)差率：322320DLDTT10m1XRRRXss(7-22)Te1m 系統(tǒng)在第一工作區(qū)的“計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩”。 由

34、于在異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)，負(fù)載增大到一定程度，必然會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子整流器的強(qiáng)迫延遲換相現(xiàn)象，也就是說，系統(tǒng)必然會(huì)進(jìn)入第二工作區(qū)。而 Te1m 是在 p= 0 的條件下由式（7-19）求得的，它只表示若系統(tǒng)能繼續(xù)保持第一工作狀態(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， Te1m 實(shí)際是不存在的，故稱之為“第一工作區(qū)的計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩”。n第二工作區(qū)的機(jī)械特性方程式 (7-23)2cos4m222m2p2e1messssTTs2m = s2m- s20 計(jì)及強(qiáng)迫延時(shí)換相，對(duì)應(yīng)于某一p 值時(shí)的轉(zhuǎn)差率增量； s2 = s- s20 在給定 與p值下，由負(fù)載引起的轉(zhuǎn)差率增量;式中 s20相應(yīng) 與 p 值下的

35、理想空載轉(zhuǎn)差率：p0r2T20coscosEUs322320DLDTT20m2XRRRXss(7-24)而S2m并不表示在第二工作區(qū)對(duì)應(yīng)實(shí)際最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率，只是數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程中的一個(gè)量而已，目的是讓兩個(gè)工作區(qū)的表達(dá)式形式一致，便于工程計(jì)算。 n注意： 在用式（7-23）計(jì)算第二工作區(qū)的一段機(jī)械特性時(shí)，等號(hào)左邊分母中仍用Te1m ，這是為了使第一、二工作區(qū)的機(jī)械特性計(jì)算公式盡量一致，不要誤解為第二工作區(qū)的最大轉(zhuǎn)矩就是Te1m ，它具有另外一個(gè)最大轉(zhuǎn)矩Te2m 。 2cos4m222m2p2e1messssTT(7-23)n 幾種最大轉(zhuǎn)矩的關(guān)系和計(jì)算 從異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)可計(jì)算出額定轉(zhuǎn)矩TeN和

36、正常運(yùn)行時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩Tem 。 對(duì)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)來說，有實(shí)用意義的是第一工作區(qū)的計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩 Te1m 和第二工第二工作區(qū)真正的最大轉(zhuǎn)矩作區(qū)真正的最大轉(zhuǎn)矩 Te2m （可證明，Te2m 對(duì)應(yīng)于p= 15）。還有第一、二工作區(qū)交界的轉(zhuǎn)矩值，稱作交接轉(zhuǎn)矩稱作交接轉(zhuǎn)矩 Te1-2 。 可得41955. 0eme1mTT827. 0eme2mTT716. 0em2e1TT（7-25） （7-26） （7-27） 式（7-26）說明，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩比正常接線時(shí)減少時(shí)所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩比正常接線時(shí)減少了了17.3%，這在選用電機(jī)時(shí)必須注意。 6. 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速

37、時(shí)的機(jī)械特性 圖7-11 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 返回目錄返回目錄s20*7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) l串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率l串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)l串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量l在串級(jí)調(diào)速時(shí)（圖7-12a），Ps未被全部消耗掉，而是扣除了轉(zhuǎn)子銅損 PCur、雜散損耗 Ps 和附加的串級(jí)調(diào)速裝置損耗 Ptan 后通過轉(zhuǎn)子整流器與逆變器返回電網(wǎng)，這部分返回電網(wǎng)的功率稱作回饋功率 Pf 。l對(duì)整個(gè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)來說，它從電網(wǎng)吸收的凈有功功率應(yīng)為 Pin = P1 Pf 。 *7.4.1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的

38、效率串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率圖7-12 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)效率分析a)系統(tǒng)的功率傳遞 b)系統(tǒng)的功率流程圖 n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)功率流程 n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)效率及比較l串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的總效率 %100%100f1mechmechin2schPPpPPP%100)1()1(tanmechmmechmpppsPpsP(7-28)式中 p 是異步電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)的總損耗； ptan 附加的串級(jí)調(diào)速傳動(dòng)裝置損耗 。 在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變， p 和 ptan 都基本不變，式（7-28）分子和分母中的項(xiàng)隨著s的增大而同時(shí)減少，對(duì)值的影響并不太大。 mmechschmmechtan(1)1

39、00%(1)PspPsppp (7-28) 轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的效率 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)的效率是mmech2R1mmech(1)100%=100%(1)PspPPPspp其中，Pm(1- s) 項(xiàng)隨s 的變化和串級(jí)調(diào)速時(shí)一樣，而所串電阻越大時(shí)，pCus 越大，p 也越大，因而效率 R 越低，幾乎是隨著轉(zhuǎn)速的降低而成比例地減少。 l 效率的比較p串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的總效率是比較高的，且當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，sch 的減少并不多。p而繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)的效率幾乎隨轉(zhuǎn)速的降低而成比例地減少。圖7-13 電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng) = f (s) 的比較 *7

40、.4.2 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)及其改善途徑串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)及其改善途徑 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)與系統(tǒng)所用的異步電動(dòng)機(jī)、不可控整流器和逆變器三大部分有關(guān)：l異步電動(dòng)機(jī)本身的功率因數(shù)就會(huì)隨著負(fù)載的減輕而下降；l轉(zhuǎn)子整流器的換相重迭和強(qiáng)迫延遲導(dǎo)通等作用都會(huì)通過電機(jī)從電網(wǎng)吸收換相無功功率；l逆變器的相控作用使其電流與電壓不同相，也要消耗無功功率。n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù) 在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，從交流電網(wǎng)吸收的總有功功率是電動(dòng)機(jī)吸收的有功功率與逆變器回饋至電網(wǎng)的有功功率之差，然而從交流電網(wǎng)吸收的總無功功率卻是電動(dòng)機(jī)和逆變器所吸收的無功功率之和（見圖7-12），因此，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)總功率因數(shù)可用下式表

41、示。 功率因數(shù)計(jì)算公式 s 系統(tǒng)總的視在功率；Q1 電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率；Qf 逆變變壓器從電網(wǎng)吸收的無功功率。2f12f1f1insch)()(cosQQPPPPSP式中(7-29) 功率因數(shù)范圍p一般串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在高速運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)為0.60.65，比正常接線時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)減少0.1左右；p在低速時(shí)可降到0.40.5（對(duì)調(diào)速范圍為2的系統(tǒng)）。這是串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)。l對(duì)于寬調(diào)速的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，隨著轉(zhuǎn)差率對(duì)于寬調(diào)速的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，隨著轉(zhuǎn)差率的增大，系統(tǒng)的功率因數(shù)還要下降，這是的增大，系統(tǒng)的功率因數(shù)還要下降，這是串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能否被推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能否被推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。之一。l常用的方法是增加靜止無功補(bǔ)償裝置電常用的方法是增加靜止無功補(bǔ)償裝置電力電容器，采用無功就地補(bǔ)償來解決。力電容器，采用無功就地補(bǔ)償來解決。*7.4.2 串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量 串級(jí)調(diào)速裝置是指整個(gè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中除異步電動(dòng)機(jī)以外為實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速而附加的所有功率部件，包括轉(zhuǎn)子整流器、逆變器和逆變變壓器。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，必須正確合理地選擇這些附加設(shè)備的電壓和容量，以提高整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的性能價(jià)格比。n 整流器和逆變器容量 選擇主要依據(jù)其電流與電壓的定額。l電流定額決定于異步電動(dòng)