1、感應(yīng)電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要信息串級調(diào)速是通過在繞線感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中引入額外電位而產(chǎn)生的，屬于可變滑動率，可以調(diào)節(jié)串級速度。與轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的方法不同，串級調(diào)速將異步電動機(jī)的功率返回電網(wǎng)，或切換回機(jī)械能，從而非常有效。能實(shí)現(xiàn)無級柔軟的速度控制，低速的機(jī)械特性也比較牢固。特別是晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)困難小，性能更好，得到了廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵字：級聯(lián)速度控制；人員調(diào)整率；整流電流cascade induction motor speed control system designAbstractcascade speed through the winding induction mo

2、tor rotor circuit and the introduction of additional electric potential generated .it belongs to the slip Changes to achive the Cascade speed control . string with the rotor resistance in different ways，Cascade induction motorKeywords:高速緩存速度；懶人鞋；Rectifier current列表1概述11.1交流電動機(jī)調(diào)速發(fā)展概述12級聯(lián)速度控制原理和基本類型22

3、.1級聯(lián)速度調(diào)節(jié)原理22.2級聯(lián)速度控制的基本類型4三級串級調(diào)速系統(tǒng)主電路主要設(shè)計(jì)的參數(shù)計(jì)算和選擇63.1感應(yīng)電動機(jī)容量選擇63.2轉(zhuǎn)子整流器參數(shù)計(jì)算及元件選擇63.2.1最大更改率63.2.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓73.2.3最大直流整流器電流83.3整流二極管選擇83.3.1整流二極管電壓選擇83.3.2整流二極管電流選擇84變頻器參數(shù)計(jì)算及組件選擇94.1逆變變壓器參數(shù)計(jì)算94.1.1反向變壓器二次側(cè)線電壓：94.1.2逆變變壓器二次側(cè)線電流：94.1.3逆變變壓器主側(cè)線電流：94.2晶閘管參數(shù)計(jì)算104.2.1晶閘管額定電壓選擇104.2.2晶閘管額定電流選擇105平面反應(yīng)器電感計(jì)算

4、115.1確保電流連續(xù)所需的電感115.2電流脈動的電感限制125.3扁平電抗器的電感126選擇啟動方法13使用6.1串行設(shè)備直接啟動模式136.2并行附加啟動設(shè)備切換啟動模式136.3系列啟動電阻器啟動方法147繼電器控制電路設(shè)計(jì)158串級調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用178.1提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速方法178.2雙閉環(huán)控制系統(tǒng)選擇178.3橋接電路選擇178.4觸發(fā)電路選擇18結(jié)論19稽核20參考文獻(xiàn)21附錄221概述1.1交流電動機(jī)調(diào)速發(fā)展概述通過電力傳輸?shù)陌l(fā)展過程，AC/DC兩種變速方式在各個生產(chǎn)領(lǐng)域共存。在電力電子技術(shù)發(fā)展之前，直流電動機(jī)幾乎占據(jù)了壟斷地位。對于直流電動機(jī)，改變電壓或勵磁電

5、流可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的無級變速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩易于控制，具有良好的動態(tài)性能。隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，他們互相競爭，互相促進(jìn)。交流電動機(jī)，尤其是松鼠感應(yīng)電動機(jī)，與直流電動機(jī)相比，其制造成本較低。重量輕；慣性小?？煽啃愿?，運(yùn)行效率高；維護(hù)工作量小。在具有可燃性和爆炸性氣體的惡劣環(huán)境下，可以安全運(yùn)行。這些都符合現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)要求的可靠性、可用性和可維護(hù)性。這是交流電動機(jī)的這一優(yōu)勢，與直流電動機(jī)相比，電力驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)蓋范圍更廣，占總電力驅(qū)動容量的80%左右。但是與此同時，交流電動機(jī)本身是一個不太可能控制的非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。而且隨著電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的快速發(fā)展和各種高性能電子設(shè)備產(chǎn)品的出現(xiàn)，為

6、交流調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。特別是在20世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)的矢量轉(zhuǎn)換控制技術(shù)和矢量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，以連續(xù)磁通反饋矢量控制、滑動矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等實(shí)用系統(tǒng)極大地推動了交流傳輸控制技術(shù)的發(fā)展。這種新的交流驅(qū)動器控制技術(shù)與高性能變頻器相結(jié)合，使用交流電動機(jī)配置的交流伺服系統(tǒng)很可能與高性能直流伺服系統(tǒng)相匹配。特別是在一些大容量、高速或特殊環(huán)境下使用的情況下，交流調(diào)速系統(tǒng)已顯示出無可比擬的優(yōu)越性，隨之而來的是電動驅(qū)動器交換化的時代。2串級調(diào)速原理和基本類型2.1級聯(lián)速度調(diào)節(jié)原理假設(shè)異步電動機(jī)的外部電源電壓U1和負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML均保持不變，則電動機(jī)將保持調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流的近似值不變。如果轉(zhuǎn)子電路的

7、頻率等于轉(zhuǎn)子電位，引入相位相同或相反的附著電位Ef，則轉(zhuǎn)子電流為(樣式2-1)樣式：R2:轉(zhuǎn)子電路電阻；SX20:轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組各相漏電電阻E20:轉(zhuǎn)子斷路相電位電動機(jī)在正常運(yùn)行時公差速度s較小，因此R2sX20。已忽略sX20存在(樣式2-2)常識上，E20取決于電動機(jī)的常數(shù)，因此，如果更改附加電位Ef，則可以更改滑動率s以實(shí)現(xiàn)速度控制。如果Ef=0，則馬達(dá)在額定速度(n=nN，s=sN)下工作，并且在(型式2-2)中可見，當(dāng)附加電動勢與轉(zhuǎn)子的電位相位相反(Ef前的負(fù)號)時，變更Ef的大小，以使低同步串聯(lián)速度和附加電位與轉(zhuǎn)子的電位相位相同(Ef前的負(fù)號)這種計(jì)劃稱為超級同步級聯(lián)速度(即s

8、0)。在串行速度調(diào)節(jié)的四種基本狀態(tài)下，能量傳遞方法如圖2所示，圖中未考慮電機(jī)內(nèi)部的各種損耗。即，確認(rèn)定子輸入功率p是轉(zhuǎn)子輸出功率。(a)低于同步速率電氣狀態(tài)(0 s 1) (b)高于同步速率電氣狀態(tài)(s 0)(c)同步速度發(fā)電制動狀態(tài)(s 0) (d)低于同步速度發(fā)電制動狀態(tài)(0 s 0)圖1串級調(diào)速四種基本運(yùn)行條件下的能量傳遞關(guān)系晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)是在轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)，使用大功率晶閘管或二極管將轉(zhuǎn)子的滑動頻率交流轉(zhuǎn)換為直流，然后使用晶閘管逆變器將轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)換為電源，從而改變電機(jī)速度的調(diào)速方式。晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)的主電路如圖2所示圖2晶閘管低同步串級調(diào)速主電路圖2.2級聯(lián)速度

9、控制的基本類型串級調(diào)速是內(nèi)置于繞組電機(jī)轉(zhuǎn)子電路中的可調(diào)整額外電位，意味著電機(jī)的滑動變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)速目的。大部分滑差功率被連接的附加電位吸收，然后使用附加裝置傳送回電網(wǎng)，或者轉(zhuǎn)換能量進(jìn)行電力。屬于級聯(lián)速度控制的可變滑動率。與轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的方法不同，串級調(diào)速將異步電動機(jī)的功率返回電網(wǎng)，或切換回機(jī)械能，從而非常有效。大部分滑動功率被連接的附加電位吸收后，使用產(chǎn)生附加電位的設(shè)備發(fā)送回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量使用。能實(shí)現(xiàn)無級柔軟的速度控制，低速的機(jī)械特性也比較牢固。根據(jù)滑差功率吸收和利用方式，級聯(lián)速度調(diào)節(jié)可分為電動機(jī)級聯(lián)速度調(diào)節(jié)、機(jī)器級聯(lián)速度調(diào)節(jié)和晶閘管級聯(lián)速度調(diào)節(jié)等形式，目前晶閘管級聯(lián)速度調(diào)節(jié)具有以下特點(diǎn)：(1)

10、在調(diào)速過程中，傳輸損失可以還原到電網(wǎng)或生產(chǎn)機(jī)器，效率高。(2)設(shè)備容量與速度調(diào)節(jié)范圍成正比，投資脂肪，適用于速度調(diào)節(jié)范圍為額定速度70%-90%的生產(chǎn)機(jī)器。(3)如果速度調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障，可以切換為全速操作以避免停產(chǎn)。(4)缺點(diǎn)是晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)低，諧波影響大。三級串級調(diào)速系統(tǒng)主電路主要設(shè)計(jì)的參數(shù)計(jì)算與選擇3.1感應(yīng)電動機(jī)容量選擇考慮到異步電動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩減少、功率因數(shù)減少和轉(zhuǎn)子損耗增加，新設(shè)計(jì)或改造后需要重新選擇異步電動機(jī)容量的計(jì)算，級聯(lián)速度異步電動機(jī)的容量p計(jì)算如下：P=Ki * PD樣式：Ki:級聯(lián)速度調(diào)節(jié)系數(shù)，通常約為1.2。對于長期低速運(yùn)行的串級調(diào)速系統(tǒng)，要大一點(diǎn)。PD:以

11、一般運(yùn)算方式計(jì)算的馬達(dá)容量。產(chǎn)品手冊中選定的電動機(jī)容量P PD本設(shè)計(jì)是使用哈爾濱九洲電氣有限公司生產(chǎn)的內(nèi)部反饋串級調(diào)速電動機(jī)及其控制裝置技術(shù)手冊提供的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。此馬達(dá)配額為連續(xù)配額S1，預(yù)設(shè)保護(hù)等級為IP23，預(yù)設(shè)冷卻為ICO1，預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)和安裝方法為IBM3。表1電動機(jī)參數(shù)控制電動機(jī)模型JRNT1512-4額定功率1050千瓦額定電流121.5A轉(zhuǎn)子電壓/電流1045V/627A最高/最低速度1484/690 r/min效率88.5%功率因數(shù)0.83控制設(shè)備型號JC4 - 800A/800V3.2回電子整流器的參數(shù)計(jì)算及元件選擇3.2.1最大更改率(樣式3-1)一般：n1:馬達(dá)的同步

12、速度，與馬達(dá)的額定速度幾乎相同。Nmin:級聯(lián)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最小運(yùn)行速度d:速度調(diào)節(jié)范圍(樣式3-2)偏差率s=(1500-1484)/1500=0.01最大公差系數(shù)smax=(1484-690)/1484=0.535D=nmax/nmin=1484/690=2.15。3.2.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓(樣式3-3)樣式：E20:轉(zhuǎn)子斷路相電位KUV:整流器電壓計(jì)算系數(shù)，請參閱表2符號套件KGTKCV基夫基爾KSTKLk三相帶中心線0.3671.4140.670.5770.4721.3510.866三相橋0.3671.4141.350.8150.8161.0520.5雙三相橋系列0.3671.

13、4142.70.8161.5781.0340.26至0.52雙三相橋并行0.1841.4141.350.4080.8891.0310.26至0.52表2轉(zhuǎn)換器主功率計(jì)算系數(shù)udmax=1.35 * 1045 *(1-1/2.15)=755v3.2.3最大直流整流器電流(樣式3-4)中間m:轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)2等電動機(jī)的電流過載倍數(shù)I2N:轉(zhuǎn)子線路電流額定值KIV:整流器電壓計(jì)算系數(shù)，請參閱表2Idr:轉(zhuǎn)子適配器輸出直流電流額定值Idr=I2N/KIV1.1:考慮轉(zhuǎn)子電流畸變等的誘導(dǎo)系數(shù)Idmax=1.1*2*627/0.813=1697A3.3整流二極管選擇3.3.1整流二極管電壓選擇如果連接到每個

14、橋臂的整流二極管數(shù)為N=3，則每個二極管的反向重復(fù)峰值UKRM為(樣式3-5)格式：KUT:電壓計(jì)算系數(shù)，請參閱表2E20:轉(zhuǎn)子斷路相電位KAV:均壓系數(shù)，通常采用0.9。如果組件未序列化，則導(dǎo)入1如上所示，整流器二極管接收的最大電壓與系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)范圍d相關(guān)，速度調(diào)節(jié)范圍越高，元件的電壓就越多例如：ukrm1.5 * 1.35 * 1045 *(1-1/2.15)/(0.9 * 3)=419v3.3.2整流二極管電流選擇在大容量串級調(diào)速系統(tǒng)中，必須并行使用多個整流二極管。如果將并行分支數(shù)設(shè)置為Np=3，則按如下方式計(jì)算每個整流二極管中的電流：(樣式3-6)格式：KIT:電流計(jì)算系數(shù)，請參閱表2Idmax:轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流器電流4變頻器參數(shù)計(jì)算及組件選擇4.1逆變變壓器參數(shù)計(jì)算如果異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的額定電壓和速度調(diào)節(jié)范圍不同，則