【文章內(nèi)容簡介】 (減)速度有一定要求的場合。由于轉(zhuǎn)子回路的主要設(shè)備如整流器、逆變器、逆變變壓器的容量，亦即串級調(diào)速裝置的容量都是按要求的調(diào)速范圍確定的。對于調(diào)速范圍較小的系統(tǒng)，不應(yīng)該單純?yōu)榱酥苯悠饎佣x擇大容量的串級調(diào)速裝置，而應(yīng)該采用間接起動方式。2)間接起動　　間接起動是利用頻敏變阻器或電阻器等起動設(shè)備起動電動機，待轉(zhuǎn)速升高到調(diào)速范圍內(nèi)最低轉(zhuǎn)速n時，才使串級調(diào)速裝置投人運行，并切除起動設(shè)備。這種起動方式雖然增加了一套附加起動設(shè)備，但轉(zhuǎn)子回路主要設(shè)備的耐壓和容量只需按調(diào)運范圍的要求來選擇，從設(shè)備的總投資上來看是經(jīng)濟合理的。這種方式還有一優(yōu)點，即一旦串級調(diào)連裝置發(fā)生意外故障，異步電動機可以脫離串調(diào)狀態(tài)，而用附加起動設(shè)備正常起動到高速運行。 為了減少串級調(diào)速裝置的容量，并同時滿足使電動機能完全脫離調(diào)速裝置而“高速”運轉(zhuǎn)的要求，本系統(tǒng)采用頻敏變阻器進行起動。 串級調(diào)速系統(tǒng)的間接起動方式電路圖 當轉(zhuǎn)速沒達到n以前，接觸器KM2的常開觸點閉合、接觸器KMI的常開觸點斷開，頻敏變阻器接入，電動機便以轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的方式起動。待轉(zhuǎn)速達到所設(shè)計的n(S)時，接觸器KMl接通，同時KM2的常開觸點斷開，切斷起動頻敏變阻器，使電動機轉(zhuǎn)子接到串級調(diào)速裝置，此后電動機就可以串級調(diào)速的方式繼續(xù)加速到所需的轉(zhuǎn)速運行。注意在電動機未達到設(shè)計最低轉(zhuǎn)速以前不允許把電動機轉(zhuǎn)子回路與串級調(diào)速裝置相接，否則轉(zhuǎn)子電壓會超過整流器件的電壓定額而損壞器件。停車時，由于沒有制動作用，應(yīng)先斷KMI，使電動機轉(zhuǎn)子回路與串級調(diào)速裝置脫離，再斷開QF，以防止當QF斷開時在轉(zhuǎn)子側(cè)感生斷閘高電壓而損壞整流器與逆變器。 在調(diào)速裝置發(fā)生故障時，先經(jīng)頻敏變阻器升速，然后通過KM3觸點短接轉(zhuǎn)子，使電動機全速運行，這樣可對調(diào)速裝置進行檢修而不中斷生產(chǎn)。第3章 主回路電機、逆變變壓器及電抗器的計算選擇 轉(zhuǎn)子回路基本數(shù)量關(guān)系 。這些數(shù)量關(guān)系可作為選擇設(shè)計串級調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)的依據(jù)。有些數(shù)量關(guān)系比較復(fù)雜，在工程設(shè)計中可以忽略次要因素的影響，簡化計算方法。1）轉(zhuǎn)子電流有效電流I與直流回路電流I關(guān)系 當直流回路總電感充分大時，工程計算中，可近似將直流回路瞬時電流視為上底、下底+，高為I的梯形波?？紤]到換相過程影響，轉(zhuǎn)子電流可近似表示為　　　　　　　　　　　 I=I通?？砂磽Q向重疊角=30時計算，則有 I=2）逆變變壓器二次側(cè)電流有效值I與直流回路電流I的關(guān)系 因為變壓器漏抗很小，換向重疊角也較小，工程計算中可不考慮換相過程影響，認為變壓器二次側(cè)電流為120導(dǎo)電型方波，其有效值可近似表示為 　　 I=I= I 3）轉(zhuǎn)子整流電路輸出電壓U 在忽略電動機繞組電阻及換相過程影響時，轉(zhuǎn)子整流電路輸出電壓為 U== 式中，E為電動機轉(zhuǎn)子相電壓，E為電動機轉(zhuǎn)子線電壓。4）逆變器直流側(cè)電壓U與變壓器二次側(cè)電壓U的關(guān)系 在忽略電抗器電阻影響時，轉(zhuǎn)子整流器輸出電壓U就是逆變器直流側(cè)電壓。當不計逆變器電阻及換相過程影響時，有如下關(guān)系 U= Ucos= U為逆變變壓器二次側(cè)線電壓。 異步電動機的相關(guān)參數(shù)計算 本題中所給電機的基本參數(shù)為:，定子額定電壓380V，接法Y，,電源三相，定子頻率50Hz,轉(zhuǎn)子開路電壓104V，額定轉(zhuǎn)速1440r/min,電動機定額連續(xù), 取電流過載倍數(shù)=2，調(diào)速范圍為1：3。 異步電動機的參數(shù)，在有條件的場合，可以通過實驗進行測定，或向廠家索取有關(guān)資料，若兩者均有困難，則根據(jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)可以計算：1）額定轉(zhuǎn)差率S S===2）臨界轉(zhuǎn)差率S S=S== 3）定子每相電阻r r===4）轉(zhuǎn)子每相電阻r r===5）定子與轉(zhuǎn)子繞組的變比K K===6）折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的定子每相電阻r r= ==7）電動機的額定轉(zhuǎn)矩T T=9550=9550=8）電動機定子總電抗X(X=X+X) X===9）定子電抗X及折算到定子側(cè)轉(zhuǎn)子每相電抗X ==10）轉(zhuǎn)子側(cè)每相電抗X X===11）折算到轉(zhuǎn)子側(cè)每相總電抗X XX=== 逆變變壓器參數(shù)計算與選擇 對于不同的異步電動機轉(zhuǎn)子額定電壓和不同的調(diào)速范圍，要求有不同的逆變變壓器二次側(cè)電壓；同時為使有源變壓器與電網(wǎng)隔離、減少逆變器對電網(wǎng)波形畸變的影響，一般需配置逆變變壓器。在三相橋式有源逆變器中，由于晶閘管的非線性開關(guān)作用，在變壓器副邊電路中，將產(chǎn)生高次諧波電流，而且由于變壓器原副邊繞組的耦合緊密，變壓器原邊電流中也有豐富的高次諧波存在，以致使供電網(wǎng)壓發(fā)生畸變。當串級調(diào)速系統(tǒng)的容量很大時，可能使網(wǎng)壓波形嚴重畸變，從而影晌其他用戶的正常用電。所以，為減少電流中的高次諧波成分，應(yīng)合理選擇逆變變壓器的接線方式，一般應(yīng)盡量選用△/Y或Y/△,，而不采用Y/Y或△／△。因為當逆變變壓器接成Y/Y或△／△時，原副邊繞組內(nèi)的線電流波形是相同的(均為方波電流)，所含的高次諧波分量也是相同的，而且各諧波分量都比較大。當逆變變壓器選用的接線方式為△/Y或Y／△時，雖然副邊繞組內(nèi)的線電流波形仍為方波電流，但原邊線電流的波形卻均為多臺階形，更接近于正弦波，使原邊線電流的波形得到改善。本設(shè)計選變壓器接法為△／Yll，如圖所示。這樣可以使勵磁電流的三次諧波在三角形繞組中以環(huán)流形式存在，從而使二次繞組中的感應(yīng)電動勢是正弦波。 逆變變壓器繞組D/Y11接法圖 逆變變壓器二次電壓的計算 逆變變壓器的二次電壓，可以根據(jù)使最低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子最大整流電動勢與逆變器最大逆變電動勢相等的原則來確定。調(diào)速系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)差率S為 　 S=1=1= 式中，D為調(diào)速范圍，D= 電動機工作在調(diào)速系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)差時，轉(zhuǎn)子整流器的輸出電壓也最高，按三相橋式整流接線時，轉(zhuǎn)子最大整流電壓為U==。為使串調(diào)裝置容量盡量小、功率因數(shù)盡量高，當電動機工作在調(diào)速范圍最低速時，逆變器應(yīng)工作在最小逆變角，通常取=30。在忽略直流回路電阻及換相過程影響時，變壓器二次側(cè)最大線電壓為 U===161V實選U=180V 選擇逆變變壓器一次側(cè)電壓和電動機定子額定電壓相同為380V，故實際連線時，應(yīng)將逆變變壓器一次側(cè)及電動機定子接在同一電壓等級的電網(wǎng)上。1) 逆變變壓器容量的計算 逆變變壓器可以按計算要求設(shè)計專用變壓器，也可以選用參數(shù)和計算要求相近的標準變壓器，變壓器容量可根據(jù)下式確定 　S=UI（kVA)逆變變壓器二次側(cè)電流可由電動機轉(zhuǎn)子額定電流I確定，其有效值可近似表示為 I===21A所以，逆變變壓器容量為 S=UI==（kVA)實選8kVA。因此所選變壓器的技術(shù)參數(shù)為：額定容量：8kVA原邊線電壓：380V副邊線電壓：180V ．副邊線電流：21A2）逆變變壓器參數(shù)的計算折算至直流側(cè)的變壓器等效電阻R R==折算至二次側(cè)的變壓器漏抗X X= 直流回路電抗器的計算 在串級調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)子直流回路中，必須設(shè)置足夠大的電抗器，以保證電流連續(xù)和減小電流脈動。1）保證電流連續(xù)所需的電感值L L====mH 式中，U為逆變變壓器二次側(cè)相電壓，其中 I===A2) 限制電流脈動所需的電感值L L==mH式中，為最低次諧波頻率。對三相全控橋，=300Hz,=。3) 異步電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的每相漏感L 　 L==mH4) 逆變變壓器折算到二次側(cè)的每相漏感L 　L==mH5) 平波電抗器電感值L按電流連續(xù)要求，實際應(yīng)串入的平波電抗器電感量為 L= L2(L+ L)=(+)=按限制電流脈動要求，實際應(yīng)串入的電感量為 L=L2(L+ L)=(+)=取兩者中較大的，電流脈動和連續(xù)要求都能滿足。平波電抗器直流電阻R為R==第４章 整流裝置及逆變裝置的設(shè)計計算 三相橋式二極管整流裝置的選擇計算轉(zhuǎn)子整流器用的硅整流二極管，是在低頻率、大電流下工作，所承受的電壓與調(diào)速范圍有關(guān)，這就是轉(zhuǎn)子整流二極管的特點。1) 額定電壓U 轉(zhuǎn)子整流器為三相不可控整流電路，元件承受的最高反向電壓為 U===V故元件額定電壓可取為 U=（2～3) U＝（2～3)=（～）V實取U=400V。2) 額定電流I 轉(zhuǎn)子整流元件的電流定額應(yīng)按最嚴重負載條件確定，當取電動機電流過載倍數(shù)=2時，允許通過的最大直流整流電流為 I=== I=（～2）KI=（～2）=(～)A實取 I=60A選取整流二極管型號為ZP1004，共6只1) 額定電壓U 逆變電路為三相全控橋式電路，元件承受的最高反向電壓為 U=U==255V則晶閘管元件的電壓定額為 U=（2～3)U=（2～3)255=(510～765)V實取U=800V2) 額定電流I 晶閘管元件的電流定額也應(yīng)按最嚴重負載條件確定，當取電動機電流過載倍數(shù)=2時，允許通過的最大直流整流電流為 　　 I=== 　　　 I=(～2)KI=(～2)=(～)A實取 I=60A選取晶閘管型號ZP10080，共6只第5章 觸發(fā)環(huán)節(jié)、檢測及調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的設(shè)計 觸發(fā)環(huán)節(jié)設(shè)