異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

1、26異步電動機的串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計摘要串級調(diào)速是通過繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢而產(chǎn)生的，它屬于變轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)串級調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子串電阻的方式不同，串級調(diào)速可以將異步電動機的功率加以回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機械能送回到電動機軸上，因此效率高。它能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，低速時機械特性也比較硬。特別是晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：串級調(diào)速；轉(zhuǎn)差率；整流電流 Cascade Induction Motor Speed Control System Design AbstractCascade speed through the winding indu

2、ction motor rotor circuit and the introduction of additional electric potential generated. It belongs to the slip changes to achieve the cascade speed control. String with the rotor resistance in different ways, cascade induction motor speed can be the power to be (back power into mechanical energy,

3、 or to send back to motor shaft), so efficient. It can realize a smooth stepless speed control, low speed when the mechanical properties is relatively hard. In particular, low-synchronous cascade thyristor speed control system, technical difficulty of small, relatively perfect performance, thereby g

4、aining a wide range of applications. Keywords: Cascade speed;Slip;Rectifier current目 錄1 概述11.1 交流電動機調(diào)速的發(fā)展概況12 串級調(diào)速原理和基本類型22.1串級調(diào)速的原理22.2 串級調(diào)速的基本類型43 串級調(diào)速系統(tǒng)主回路主要設(shè)計的參數(shù)計算與選擇63.1 異步電動機容量的選擇63.2 轉(zhuǎn)子整流器的參數(shù)計算與元件選擇63.2.1 最大轉(zhuǎn)差率63.2.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓73.2.3最大直流整流電流83.3 整流二極管的選擇83.3.1 整流二極管電壓的選擇83.3.2 整流二極管電流的選擇84 逆

5、變器的參數(shù)計算與元件選擇94.1 逆變變壓器的參數(shù)計算94.1.1逆變壓器二次側(cè)線電壓：94.1.2逆變變壓器二次側(cè)線電流：94.1.3逆變變壓器一次側(cè)線電流：94.2 晶閘管的參數(shù)計算104.2.1晶閘管額定電壓的選擇104.2.2晶閘管額定電流的選擇105 平波電抗器電感量的計算115.1 保證電流連續(xù)所需要的電感量115.2 限制電流脈動的電感量125.3 平波電抗器的電感量126 啟動方式的選擇136.1 利用串調(diào)裝置直接啟動方式136.2 并聯(lián)附加起動設(shè)備的切換起動方式136.3 串聯(lián)起動電阻器起動方式147 繼電器控制電路設(shè)計158串級調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機中的應(yīng)用178.1提升機調(diào)

6、速系統(tǒng)的調(diào)速方式178.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的選擇178.3 橋式電路的選擇178.4 觸發(fā)電路的選擇18結(jié)論19致謝20參考文獻21附錄221 概述1.1 交流電動機調(diào)速的發(fā)展概況縱觀電力傳動的發(fā)展過程，交直流兩種傳動方式共存于各個生產(chǎn)領(lǐng)域之中。在電力電子技術(shù)發(fā)展之前，直流電動機幾乎占壟斷地位。對于直流電動機只要改變電動機的電壓或者勵磁電流就可以實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速，且電動機的轉(zhuǎn)矩容易控制，具有良好的動態(tài)性能。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，它們相互競爭、相互促進。交流電動機，特別是鼠籠式異步電動機與直流電動機相比具有一些突出的優(yōu)點：制造成本低；重量輕；慣性??；可靠性和運行效率高；維修工作量小；能在惡

7、劣的甚至在有易燃易爆性氣體的環(huán)境中安全運行。這些與現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)要求的可靠性、可用性、可維修性相一致。正是由于交流電動機的這種優(yōu)勢，使它在電力拖動系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍比直流電動機廣泛得多，約占整個電力拖動總?cè)萘康?0%以上；但同時交流電動機本身是一個非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，其可控性較差。而隨著電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種高性能的電力電子器件產(chǎn)品的出現(xiàn)，為交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。特別是70年代初出現(xiàn)的矢量變換控制技術(shù)以及在矢量變換基礎(chǔ)上相繼出現(xiàn)的磁通反饋矢量控制、轉(zhuǎn)差型矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等實用系統(tǒng)，大大推進了交流傳運控制技術(shù)的發(fā)展。這些新型的交流傳動控制技術(shù)與高性能的

8、變頻器相結(jié)合，就有可能使利用交流電動機構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)在性能上與高精度的直流伺服系統(tǒng)相匹配。特別是在一些大容量、高轉(zhuǎn)速或特殊環(huán)境下應(yīng)用的場合，交流調(diào)速系統(tǒng)已顯示出無比的優(yōu)越性，電氣傳動交流化的時代隨之而來。2 串級調(diào)速原理和基本類型2.1串級調(diào)速的原理假定異步電動機的外加電源電壓U1及負載轉(zhuǎn)矩ML都不變則電動機在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個頻率與轉(zhuǎn)子電勢相同，而相位相同或相反的附電勢Ef , 則轉(zhuǎn)子電流為 （式21 ）式中：R2：轉(zhuǎn)子回路電阻；sX20：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗E20：轉(zhuǎn)子開路相電勢 電動機在正常運行時，轉(zhuǎn)差率s很小，故R2sX20。忽略sX20有

9、（式22 ） 上式中，E20為取決于電動機的一個常數(shù)，所以，改變附加電勢Ef可以改變轉(zhuǎn)差率s，從而實現(xiàn)調(diào)速。設(shè)當Ef = 0時電動機運行于額定轉(zhuǎn)速，即n = nN, s = sN ,由（ 式22 ）可見，當附加電動勢與轉(zhuǎn)子相電勢相位相反時（Ef前取負號），改變Ef 的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為低同步串級調(diào)速，且附加電勢與轉(zhuǎn)子相電勢相位相同時（Ef前取正號），改變Ef 的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為超同步串級調(diào)速（即s 2V,可觸發(fā)電流IGT：150mA）以保證不出現(xiàn)誤導(dǎo)通，在觸發(fā)脈沖功率強的電路中也可選擇觸發(fā)電壓、電流稍大一點的管。在磁選礦設(shè)備中，特別是舊的窄

10、脈沖觸發(fā)電路中，可選擇一些VG、IG低一些的管子，如VGTIL，雖去掉門極脈沖信號，仍維持可控硅導(dǎo)通。對如磁選裝置等的電感性負載應(yīng)加以注意。負載電流（亦即陽極電流）增長的快慢對于門極脈沖消失后可控硅是否能繼續(xù)導(dǎo)通很重要，如圖（1）所示：負載電流增長快時，在脈沖未消失前，IAIL，脈沖消失后不影響IA的流通，若IA增長慢，脈沖消失時IA在保證可控硅可靠觸發(fā)并維持導(dǎo)通方面，據(jù)了解，有些半導(dǎo)體材料生產(chǎn)廠引人了日本的線路技術(shù)；“寬脈沖列觸發(fā)線路”，該脈沖列幅度前沿陡、寬度大（脈沖列寬l80，一般窄脈沖只有30一50，強觸發(fā)脈沖也只有約90），所觸發(fā)快速、可靠，而且由于是脈沖列，所以功耗特別小（強觸發(fā)的寬脈沖功耗特別大是一個重要的缺點）。如圖（2）所示： 圖1圖2 該電路的脈沖列寬有效地保證了可控硅的維持導(dǎo)通，對可控硅的維持電流參數(shù)可以不作要求。據(jù)了解該電路還有穩(wěn)壓或穩(wěn)流或穩(wěn)電流密度運行的選擇，有限定電流運行性能及過流封鎖保護，有