发布时间 : 星期二 文章三相异步电动机变极及串极调速系统设计更新完毕开始阅读575bcfea76a20029bc642d17
设当Eadd= 0时电动机运行于额定转速，即n?nN,s?sN,由（式1-2）
可见，当附加电动势与转子相电势相位相反时Eadd（前取负号），改变Eadd的大小，可在额定转速以下调速，这种调度方式称为低同步串级调速，且附加电势与转子相电势相位相同时（Eadd前取正号），改变Eadd的大小，可在额定转速以上调速，这种调度方式称为超同步串级调速。
串级调速四种基本状态方式下能量传递方式如图1-1所示，图中不计电动机内部各种损耗，即认定定子输入功率P即为转子输出功率。
图3-2串级调速系统的基本状态方式
晶闸管低同步串级调速系统是在绕线转子异步电动机转子侧用大功率的晶闸管或二极管，将转子的转差频率交流电变为直流电，再用晶闸管逆变器将转子电流返回电源以改变电机转速的一种调速方式。电气串级调速系统原理图，见图1-2
图3-3 电气串级调速系统原理图
UR ：三相不可控整流装置，将异步电机转子相电动势整流为直流电压 Ud 。 UI ：三相可控整流装置，工作在有源逆变状态：可提供可调的直流电压 Ui ，作为电机调速所需的附加直流电动势；可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电网。
L ：平波电抗器
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TI ：逆变变压器
图中异步电动机M以转差率s运行，其转子电动势sEr0经三相不可控整流装置UR整流，输出直流电压Ud。工作在逆变状态的三相可控整流装置UI除提供可调的直流电压 Ui ，作为电机调速所需的附加直流电动势；可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电网。两个整流装置的电压
Ud与Ui的极性以及电流Id的方向如图所示。整流后转子直流回路的电压平衡方程式:
Ud=Ui+IdR （1-3）
或
K1sEro?k2U2Tcos??Idr （1-4）
对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流I2或足够大的整流后直流电流 Id ，为此，转子整流电压 Ud 与逆变电压 Ui 间应有较大的差值。控制逆变角 ? ，使在起动开始的瞬间，Ud与 Ui 的差值能产生足够大的 Id ，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。随着转速的增高，相应地增大 ? 角以减小值 Ui ，从而维持加速过程中动态转矩基本恒定 。其调节过程为
3.3串级调速系统的起动方式
串级调速系统是依靠逆变器提供附加电动势而工作的，为了使系统正常工作，对系统的起动与停车控制必须有合理的措施予以保证。总的原则是在起动时必须使逆变器先于电机接上电网，停车时则比电机后脱离电网，以防止逆变器交流侧断电，而使晶闸管无法关断，造成逆变器的短路事故。
串级调速系统有间接起动和直接起动两种起动方式。不同的生产机械，其所要求的调速范围可能是不同的。由于转子回路的主要设备如整流器、逆变器、逆变变压器的容量，亦即串级调速装置的容量都是按要求的调速范围确定的，所以对于调速范围较小的设备，通常采用间接起动；而对于要求调速范围较大的生产设备，通常采用直接起动。
间接起动是利用电阻器(或频敏变阻器)等起动设备起动电动机，待转速升高到调速范围内最低转速nmin 时，才把串级调速装置投人运行，并切除起动设备。从串电阻器(或频敏变阻器)起动换接到串级调速可以利用对电动机转速的检测或利用时问原则自动控制。
串级调速系统起动控制方式如图所示。问接起动的操作顺序如下：先合上装置电源总开关S，使逆变器在B 下等待工作。然后接通接触器Kl使起动电阻R接人，再接通接触器K0，把电机定子回路与电网接通，电动机便以转子串电阻的方式起动。待电动机起动到所设计的n 即s 时，接触器K2接通，同时接触器K1断开，切断起动电阻，使电动机转子接到串级调速装置，此后电动机便以串级调速的方式继续加速到所需的转速运行。在电动机未达到设计最低转速以前不允许把电动机转子回路与串级调速装置相接，否则转子电压会超过整流器件的电压定额而损坏件，
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所以转速检测或起动时间计算必须准确。
图3-4起动控制方式图
停车时，由于没有制动作用，应先断开接触器K2，使电动机转子回路与串级调速装置脱离，再断开K0，以防止当K0断开时在转子侧感生断闸高电压而损坏整流器与逆变器。这种起动方式虽然增加了一套附加起动设备，但转子回路主要设备的耐压和容量只需按调运范围的要求来选择，从设备的总投资上来看是经济合理的。这种方式还有一优点，即一旦串级调速装置发生意外故障，异步电动机可以脱离串调状态，而用附加起动设备正常起动到高速运行，这样可对调速装置进行检修而不中断生产。如果生产机械许可，也可以不用检测最低转速自动控制，而让电动机在串电阻方式下起动到最高速，切换到串级调速后，再按工艺要求调节到所需要的转速运行。这种起动方式可以保证整流器与逆变器不致受到超过定额的电压，工作安全。但电动机要先升到最高转速，再通过减速达到工作转速，这对于部分生产机械是不允许的。
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结 论
从这次的课程设计中我学到了好多以前不知道的东西，也掌握了以前不太掌握的专业技能知识。通过这次的设计写作让我明白了电机的各种应用领域及应用功能。让我明白电机作为一种机电能量转换装置，在电力工业各类工矿企业，农业国防，交通运输，日常生活各方面都占有重要地位。其中三相异步电动机调速系统，是近年来应用最广泛的调速系统。而三相异步调速系统中串级调速又具有普遍性，是一些水泵、风机、轧钢机上经常使用的调速系统。主要是应用绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，从而来达到调速目地。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生的附加装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。串级调速系统对启动和制动也有着严格要求，起动分为间接启动和直接启动两种。制动分为反接制动和动力制动两种。
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