【正文】 雙閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)計算 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 由 ?R 公式中，將 maxSS? 帶入可以推得 39。RKR nn? （ ） 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的設計 25 取 ?? KR 100 ???? KR n 1 2 3 0101 2 339。當電磁轉(zhuǎn)矩變化是，速度環(huán)還有良好的抗 干擾穩(wěn)速性能。途中速度調(diào)節(jié)器 ASR、電流調(diào)節(jié)器 ACR 均采用PI 調(diào)節(jié)器。當有 6 倍以上額定電流通過熱繼電器時，需經(jīng) 5 秒后才動作，這樣在熱繼電器未動作前，可能使熱繼電器的發(fā)熱元件先燒壞，所以在使用熱繼電器作過載保護時，還必須裝有熔斷器或抵壓斷路器的短路保護裝置。由于存在熱慣性，當發(fā)生短路事故時，熱繼電器不能立即斷開，因此它不能用作短路保護。 該電路模塊輸出的為 6 路雙脈沖，雙脈沖電路比較復雜，但要求的觸發(fā)電路輸出功率小。在 KJ004 芯片中，表中列出引腳 8 的作用為 同步電源信號輸入端，使用時要接同步變壓器的二次側(cè)， KJ004芯片所接的電壓要求為 30V，所以我們可求得同步變壓器匝數(shù)比 K 的計算公式如下： ??UUK （ ） 同步變壓器的電路圖如下所示： 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 圖 同步變壓器電路圖 控制及偏移電源 電路如圖 所示： 圖 偏移控制電源電路圖 控制電源，包括給定電壓，負偏移電壓。 KJ041 芯片是三相全控橋式觸發(fā)雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的設計 19 線路中經(jīng)常使用的芯片，具有取脈沖形成和電子開關(guān)控制封鎖雙脈沖形成功能 。產(chǎn)生過大的原因有如下兩個方面： （ 1）交流側(cè)產(chǎn)生的 tu dd/ 由電網(wǎng)侵入的過電壓和電源合閘都是造成 tu dd/ 過大的原因。 ti dd/ 過大一般是由換相電流和阻容保護裝置中電容的充放電電流產(chǎn)生的。 快速熔斷器保護的特點：當直流側(cè)短路或晶閘管擊穿短路以及可逆系統(tǒng)逆變失敗時，流過晶閘管的過電流可達其額定電流的 10 倍以上，此時必須在電漏電壓的半個周期內(nèi)消除過電流。這些載流子在反向電壓作用下瞬時產(chǎn)生反向電流，使殘存載流子迅速消失，晶閘管立即阻斷，這時反向電流減小的速度較快，即 ti dd 很大。它對浪涌電壓反應快，而本身體積又也是一種較好的過電壓保護元件。 對于三相電路， R 和 C 的數(shù)值可按下表 進行換算： 表 ：三相電路 R 和 C 值換算表 變壓器二次測聯(lián)結(jié)方式 單相 三相 ? 聯(lián)結(jié) 三相 ? 聯(lián)結(jié) 阻容裝置聯(lián)結(jié)方式 跨接 ? ? ? ? 電 容 C C C/3 3C C 電 阻 R R 3R R/3 R 所以 : 1）根據(jù)公式（ ）可知，電動機測的阻容保護 DR 和 DC 值為： 2263131 USICC emD ??? F?)35 2 4(8 0 0 4 86631 2 ????? （ ） 電容耐壓 DCU ? V64 2352 ???? （ ） 根據(jù)公式（ ）可知電阻值為： emshD IUSURR ??? ???????????? 0 0 4 835242 （ ） 根據(jù)公式（ ）、（ ）可知電阻功率： AUfCI CC d 6 ???????? ?? （ ） wRIP DD cR )4~3( 2 ?????? （ ） 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 根據(jù)上述計算結(jié)果，選擇電容 F?11 ，且其耐壓達到 V650 。 ? ? dmAVT IKI 1)( 2~? （ ） 式中 ?K （三相橋式電路、電感性負載） AAVIT 1 9 0~1 4 5 83 6 )2~()( ???? （ ） 取 AI AVT 200)( ? 可以選取型號為 KK200A 的晶閘管 6 個 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的設計 11 平波電抗器電感量的計算與選擇 在可控硅串級調(diào)速系統(tǒng)中，電動機轉(zhuǎn)子整流回路中必須串接平波電抗器，其主要原因有如下幾點： （ 1）電流脈動分量在電機轉(zhuǎn)子中造成的附加損耗限制在允許范圍內(nèi)； （ 2）使電動機在最小工作電流時任能保證電流的連續(xù)，避免電流斷續(xù)對電動機的影響。 dmd II? 時換相重疊角 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的設計 9 0011 60225242 os)221(c os2???????? ? ?????? ??nMdmUXI? () 系統(tǒng)工作在第一工作區(qū)。該型號電動機參數(shù)如表 ： 表 電動機 YR250M4 參數(shù)表 電動機型號 YR250M4 額定功率（ nP ） 90KW 滿載時轉(zhuǎn)速 ( n ) 1457r/min 效率（ ? ） 91% 功率因數(shù)（ ?cos ） 同步轉(zhuǎn)速 ( 0n ) 1500r/min 靜差率 (S) ?S 調(diào)速范圍 (D) D=3 轉(zhuǎn)子電壓 ( nU2 ) 524V 轉(zhuǎn)子電流 ( nI2 ) 109A 定子電壓（ nU1 ） 380V 定子電流（ nI1 ） 極對數(shù)（ P） 4 頻率（ f） 50HZ 轉(zhuǎn)動慣量（ 2mkg? ） 額定轉(zhuǎn)矩 （ 2）電動機容量校核 1）電動機參數(shù)計算 額定轉(zhuǎn)差率： 14571500101 ????? n nnS n () 定子電阻： ??? ???? 111nnnI SUr () 轉(zhuǎn)子電阻： ?????? 02 222nnnISUr () 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的設計 7 定子繞阻的變化： 524 21 ????nnM U UK () 折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的定子電阻： ??? 39。機械串級調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，其特點是系統(tǒng)在低速時能夠產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩輸出，因而適應一些需要低速大轉(zhuǎn)矩傳動的場合，如螺紋鋼線材軋機。在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機同軸上裝有一臺直流電動機，異步電動機 的轉(zhuǎn)差功率經(jīng)整流后傳給直流電動機，后者把部分功率變成機械功率，再幫助異步電動機拖動負載，從而是轉(zhuǎn)差功率得到利用。以上就是繞線式異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。 本次設計的任務及要求 工作任務 : 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 (1)完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖的設計； (2)完成系統(tǒng)的啟動、檢測與保護電路的設計； (3)完成調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)的計算； (4)完成系統(tǒng)主回路設計，元、器件和設備的選擇（參數(shù)計算，型號選擇等）； (5)繪制完整的電氣系統(tǒng)原理圖； (6)對系統(tǒng)進行 MATLAB 仿真。國內(nèi)最先是由屈維謙在 80 年代后期提出內(nèi)饋串級調(diào)速方案的。 本設計介紹了雙閉環(huán)異步電動機串級調(diào)速方式的設計，主要設計方面包括調(diào)速方式的設計，主接線的設 計，串級調(diào)速主電路的設計，保護電路的設計，觸發(fā)器的選擇，直接啟動方式。首先根據(jù)設計要求確定調(diào)速方案和主電路的結(jié)構(gòu)型式，主電路和閉環(huán)系統(tǒng)確定下來后，重在對電路各元件參數(shù)的計算和器件的選型，包括整流變壓器、整流元件、平波電抗器、保護電路以及電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算，從而達到設計要求，其中有繪制完整的雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)圖，主接線圖，控制電路圖，最后采用了 MATLAB 建模與仿真證明了該系統(tǒng)。 90 年代中期以后，有一家公司又推出斬波式內(nèi)饋串調(diào)。 本次設計指標： (1)生產(chǎn)機械為恒轉(zhuǎn)矩負載，最大負載功率 PL=72KW； (2)調(diào)速范圍 D=3:1； (3)低速時靜差率 S=； (4)要求電流超調(diào)量小，轉(zhuǎn)速抗擾性能及跟隨性能好 。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 串級調(diào)速方案論證 電氣串級調(diào)速 圖 為電氣串級調(diào)速方式原理圖。這里直流電動機的電動勢就相當于直流附加電動勢，通過調(diào)節(jié)直流電動機的勵磁電流 If 可以改變其電動勢，從而調(diào)節(jié)交流電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)設計要求，我們在設計中選擇電氣串級調(diào)速更適合。211MKrr 電動機額定轉(zhuǎn)矩： mNn PT nnn ????? 5901457 9095659565 () 折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗： ? ???????????? ???????? ???????????????? 23/38021023/2222221211MnMnM KrrT PUX ?）（ () 2）逆變變壓器參數(shù)初步計算 逆變變壓器二次側(cè)線電壓： VUU nT o s 524)311(c o s3110m i n22 ?????? ?）（ () 逆變變壓器折算至直流側(cè)電抗（取 %5%?KU ） ??????? %22nTKT IUUX () 折算至直流側(cè)等效電阻： ?????? 22nTT IUr () 3）平波電抗器直流電阻 ?????? 22nnd IUr () 4）在串級調(diào)速狀態(tài)運行時的額定轉(zhuǎn)矩： 當 S=1 時，電動機定子折算到直流側(cè)的等效電阻為 139。 逆變變壓器的參數(shù)計算與選擇 在串級調(diào)速系統(tǒng)中，常在晶閘管整流裝置的交流側(cè)設置逆變變壓器。 （ 3）限制短路電流的上升率，是快速開關(guān)能及時動作，盡可能避免損壞快速熔斷器。選擇電阻 ?8 ，電阻功率為 32W。壓敏電阻保護電路的接法如圖 所示，由于壓敏電阻的正反向特性對稱，因此三相電路用三個壓敏電阻，接成三角形。因此即使和晶閘管串聯(lián)的線路電感 L 很小，它所產(chǎn)生的感應電動勢 ti dd 也很大，可達工作電壓峰值的幾倍，如不予抑制，很可能導致器件反向擊穿。在這種情況下，采用快速熔斷器進行保護。限制 ti dd/ 的措施如下： （ 1） 交流側(cè)和直流側(cè)可采用阻容式保護電路，使電容放電電流不流經(jīng)晶閘管。對于帶有整流變壓器和交流側(cè)阻容保護晶閘管裝置，由于變壓器的漏感和阻容保護電路的作用，使作用于晶閘管的正向電壓上升率 tu dd/ 不會過大。它可以同時發(fā)出六路脈沖觸發(fā)。而給定電壓和負偏移電壓可以由 給定電源來產(chǎn)生。寬脈沖觸發(fā)電路雖可以少輸出一半脈沖，但為了不使脈沖變壓器飽和，需將鐵心體積做得較大，繞組匝數(shù)較多，導致雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)的設計 21 漏感增大，脈沖前沿不夠 陡，對于晶閘管串聯(lián)適用不利。正是由于熱繼電器的熱慣性，才使得它在電動機起動或短時過載時不會動作，從而避免了電動機的不必要的停車。由于過載保護特性與過電流保護不同，故不能用過電流保護方法來進行過載保護。電流反饋信號 fiU 從電流互感器 TA 取出，速度反饋信號 fnU 取自測速發(fā)電機 TG。由于此同步晶閘管串級調(diào)速不能產(chǎn)生電氣制動轉(zhuǎn)矩，故減速過程只能靠負載轉(zhuǎn)矩自由降速，與晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)相似。 若取 12539。12m a x1??????????? ??TdTMLnXmrrrSXmrK?? （ ） ? ? msKIT LnLn )(210 ??????? ? （ ） 由于電流環(huán)超調(diào)量小，故電流環(huán)按典型 I 型系統(tǒng)設計。 rKK IKn fnn dnfi ?????? （ ） 靜差率： 456 in ????? n nS nn 由前述分析可知， LnLn TK與 均為轉(zhuǎn)差率 S 的函數(shù)，故電流環(huán)為非定常系數(shù)，但當 maxSS? 時的 LnLn TK與 值可按定常系統(tǒng)設計，保證系統(tǒng)具有良好的性能。 ??????? nK IKnK fn dnfi （ ） 因為