異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-12 04:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(wú)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(guò)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 n 換相重疊角 根據(jù)《電力電子技術(shù)》中介紹的理論，換相重疊角為 由式（78）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，g 在0176。~ 60176。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。n 當(dāng)電流 Id 增大到按式（78）計(jì)算出來(lái)的 g 角大于60176。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)迫延遲換相現(xiàn)象，所延遲的角度稱(chēng)作強(qiáng)迫延時(shí)換相角 ap 。 由此可見(jiàn)，串級(jí)調(diào)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 ≤ g ≤ 60176。， ap = 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(chēng)之為第一工作區(qū)。（2）第二種工作狀態(tài)的特征是 g = 60176。， 0 ap 30 176。 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)， ap 角相當(dāng)于整流器件的控制角，這一狀態(tài)稱(chēng)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) a = 30176。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(yáng)極組和共陰極組器件雙換流的重疊現(xiàn)象，此后 ap 保持為30176。，而 g 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狀態(tài)。? 轉(zhuǎn)子整流電流與g 、ap 間的函數(shù)關(guān)系 n 串級(jí)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子整流電路的電流和電壓 由于整流電路的不可控整流狀態(tài)是可控整流狀態(tài)當(dāng)控制角為零時(shí)的特殊情況，所以可以直接引用可控整流電路的有關(guān)分析式來(lái)表示串級(jí)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子整流電路的電流和電壓。n 串級(jí)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子整流電路的電壓式中 RD = sRs162。 + 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。 上兩式中，l 當(dāng) 0 ap 30176。， g =60176。時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第二工作區(qū)；l 當(dāng)ap = 0， g = 0 ~ 60 176。時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第一工作區(qū)。n * 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性方程式n 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 139。 + XT 2 。 RT ——折算到二次側(cè)的逆變變壓器每相等效電阻，RT = RT 139。 + RT 2 。 n 3. 轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速方程 解式（7－11）~式（7－13），可以得到用轉(zhuǎn)差率表示的方程式? 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 分析式（715）可以看出，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 ? 等效電動(dòng)勢(shì)系數(shù)公式 如借用直流電動(dòng)機(jī)的概念和有關(guān)算式，引入電動(dòng)勢(shì)系數(shù) CE ，使 ? 轉(zhuǎn)速特性方程的直觀(guān)形式則式（715）可改寫(xiě)成 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，CE是負(fù)載電流的函數(shù)，它是使轉(zhuǎn)速特性成為非線(xiàn)性的重要因素，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（718）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(guò)改變式（716）第二項(xiàng)中的控制角 b 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。n 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 RS 較大，系統(tǒng)的調(diào)速特性較軟；對(duì)于ap 185。 0 的第二工作區(qū)，計(jì)及ap 的影響，在同一逆變角b 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。n 4. 電磁轉(zhuǎn)矩方程 n 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 n 電磁轉(zhuǎn)矩公式而電磁功率 Pm = Ps /s，因此電磁轉(zhuǎn)矩為因?yàn)?，n 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)， ap= 0 ，代入式（719），再令 dTe/dt = 0，可求出電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算最大值Te1m，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)，得第一工作區(qū)的機(jī)械特性方程式： n 第一工作區(qū)的機(jī)械特性方程式 s10 —— 相應(yīng) b 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： Te1m —— 系統(tǒng)在第一工作區(qū)的“計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩”。 由于在異步電動(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(shuō)，系統(tǒng)必然會(huì)進(jìn)入第二工作區(qū)。而 Te1m 是在 ap= 0 的條件下由式（719）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。 n 第二工作區(qū)的機(jī)械特性方程式 s20——相應(yīng) b 與 ap 值下的理想空載轉(zhuǎn)差率： n 注意： 在用式（723）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 。 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(lái)說(shuō)，有實(shí)用意義的是第一工作區(qū)的計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩 Te1m 和第二工作區(qū)真正的最大轉(zhuǎn)矩 Te2m （可證明，Te2m 對(duì)應(yīng)于ap= 15176。）。還有第一、二工作區(qū)交界的轉(zhuǎn)矩值，稱(chēng)作交接轉(zhuǎn)矩 Te12 。 按照上面的推導(dǎo)，可得[40] 式（726）說(shuō)明，%，這在選用電機(jī)時(shí)必須注意。 另外，由式（727）可知，Te12 = Tem，而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力一般大于2，即Tem ≥ 2TeN，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下工作時(shí)，還是處于第一工作區(qū)。 n 6. 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 n * 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1