異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與仿真(編輯修改稿)
2024-09-30 18:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 由電動機極數(shù)和電源頻率而定。旋轉(zhuǎn)磁場的 轉(zhuǎn)速 n1 稱為同步轉(zhuǎn)速。它與電網(wǎng)的頻率 f1 及電機的磁極對數(shù) p 的關(guān)系為： n1=60f1∕ p (21) 轉(zhuǎn)子在磁場中相對定子有相對運動，切割磁場形成感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子銅條有電流，在磁場中受到力的作用，轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)起來。 綜上所述可知，三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原理。 （ 1）三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 （ 2） 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流。 （ 3） 轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，驅(qū)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 異步 電機的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序。因此，三相異步電動機的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只要改變電流的相序即可，即任意對調(diào)電動機的兩根電源線，便可以實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。 異步電動機的轉(zhuǎn)速恒小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1，只有這樣，轉(zhuǎn)子繞組才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機旋轉(zhuǎn)。如果 n=n1，轉(zhuǎn)子繞組與定子磁場之間無相對運動，則轉(zhuǎn)子繞組中無感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流產(chǎn)生，可見 nn1 是異步電動機工作的必要條件。由于電動機轉(zhuǎn)速 n 與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n1 不同步，故稱為異步電動機。 本科生課程設(shè)計（論文） 4 轉(zhuǎn)差率 同步轉(zhuǎn)速 n1 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 之差（ n1n）和同步轉(zhuǎn)速 n1 的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用字母 s 表示，即 S=(n1n)/n1 (22) 轉(zhuǎn)差率 s 是異步電動機的一個基本物理量，它反映異步電動機的各種運行情況。對異步電動機而言，當(dāng)轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動（如起動瞬間）時， n=0,此時轉(zhuǎn)差率 s=1。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速（空載運行）時， n≈ n1,此時轉(zhuǎn)差率 s≈ 0。由此可見，作為異步電動，轉(zhuǎn)速在 0～ n1 范圍內(nèi)變化，其轉(zhuǎn)差率在 0～ 1 范圍內(nèi)變化。 異步電動機負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速 就越慢，其轉(zhuǎn)差率就越大；負(fù)載越小，轉(zhuǎn)速就越快，其轉(zhuǎn)差率就越小。故轉(zhuǎn)差率直接反映了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快慢或電動機負(fù)載的大小。異步電動機的轉(zhuǎn)速可以由（ 21）推算。 n=(1s)n1 (23) 異步電動機運行的三種狀態(tài) 根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù)，異步電機有三種運行狀態(tài)。 （ 1）電動機運行狀態(tài) 當(dāng)定子繞組接至電源，轉(zhuǎn)子就會在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩即為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)方向相同，此時電機從電網(wǎng)電功率轉(zhuǎn)變成機械功率，由轉(zhuǎn)軸傳輸給負(fù)載。電動機的轉(zhuǎn)速范圍為 n1＞ n＞ 0,其轉(zhuǎn)差率范圍為 0＜ s≤ 1。 （ 2） 發(fā)電機運行狀態(tài) 異步電機定子繞組仍接至電源，該電機轉(zhuǎn)軸不再接機械負(fù)載，而用同一臺原動機拖動異步電機的轉(zhuǎn)子以大于同步轉(zhuǎn)速（ nn1）并順旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)。顯然，此時電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子方向相反，起著制動作用，為制動轉(zhuǎn)矩。為克服電磁轉(zhuǎn)矩的制動作用而使轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并保持 nn1,電機必須不斷從原動機吸收機械功率，把機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅碾姽β?。因此成為發(fā)電機運行狀態(tài)。此時，nn1,則轉(zhuǎn)差率 s0。 本科生課程設(shè)計（論文） 5 （ 3） 電磁制動運行狀態(tài) 異步電機定子繞組仍接至電源，如果用外力拖著電機逆著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn) 方向轉(zhuǎn)動。此時電磁轉(zhuǎn)矩與電機旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動作用。電機定子仍從電網(wǎng)吸收電功率，同時轉(zhuǎn)子從外力吸收機械功率，這兩部分功率都在電機內(nèi)部以損耗的方式轉(zhuǎn)化成熱能消耗。這種運行狀態(tài)稱為電磁制動狀態(tài)。此種情況下， n 為負(fù)值，即 n0,則轉(zhuǎn)差率 s1。 由此可知，區(qū)分這三種運行狀態(tài)的依據(jù)是轉(zhuǎn)差率 s 的大小。①當(dāng) 0s1 時為電動機運行狀態(tài)；②當(dāng) ∞ ＜ s＜ 0 時為發(fā)電機運行狀態(tài)；③當(dāng) 1＜ s＜ +∞ 時為電磁制動運行狀態(tài)。 本科生課程設(shè)計（論文） 6 第 3章 異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)分為開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào) 速系統(tǒng) 。 開環(huán)調(diào)壓調(diào)速 開環(huán)系統(tǒng)的主電路由觸發(fā)電路、調(diào)壓電路、電機組成。原理圖如下： 圖 給定 GT TVC 3~ MM M 本科生課程設(shè)計（論文） 7 圖 開環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) GT 為觸發(fā)裝置，用于調(diào)節(jié)控制角的大小來控制晶閘管的導(dǎo)通角，控制晶閘管輸出電壓來調(diào)節(jié)加在定子繞組上的電壓大小。 根據(jù)圖 所示的原理圖，可以畫出靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 所示。圖中， Ks = Us/Uc 為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置的放大系數(shù)； ? = Un/n 為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)； n =f (Us , Te ) 是所表達(dá)的異步電機機械特性方程式，它
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