绕线式电动机节电方式

1、绕线式异步电动机的串级调速摘要：串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。它属于变转差率来实现串级调速的。与转子串电阻的方式不同，串级调速能够将异步电动机的功率加以（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。它能实现无级滑腻调速，低速机会械特性也比较硬。专门是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小,性能比较完善，因此取得了普遍的应用。关键词：异步电动机串级调速原理大体类型串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。它属于变转差率来实现串级调速的。与转子串电阻的方式不同，串级调速能够将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机

2、轴上），因此效率高。它能实现无级滑腻调速，低速机会械特性也比较硬。专门是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因此取得了普遍的应用。一、串级调速原理及大体类型1.1原理假定异步电动机的外加电源电压L及负载转矩Ml都不变.那么电动机在调速前后转子电流近似维持不变。假设在转子回路中引入一个频率与转子电势相同，而相位相同或相反的附电势E：那么转子电流为4=常数/段+但/（式_）式中：足：转子回路电阻：sX:o：转子旋转时转子绕组每相漏抗Ezo：转子开路相电势电动机在正常运行时，转差率S很小，故R22sx8.忽略SX8有（式一2）5 nli.PIs?用3L1雷级调速四种基本运行状者下的鹿

3、传递关系也亍问六电粼玄（0<5<1>；高桐”电现场0<0）|依高于同步建发物动状等必 出既用凝发电感翔喘9<，<1>上式中，Ezu为取决于电动机的一个常数，因此，改变附加电势E,能够改变转差率s,从而实现调速。设当Er=O时电动机运行于额定转速，即n=nN,s=sn,由（式一2）可见，当附加电动势与转子相电势相位相反时（&前取负号），改变臼的大小，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，旦附加电势与转子相电势相位相同时（E,前取正号），改变Er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（即s<0）。串级调速

4、四种大体状态方式下能量传递方式如以下图示，图中不计电动机内部各类损耗，即认定定子输入功率P即为转子输出功率。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成直流电，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。晶闸管低同步串级调速系统主回路见以下图二、串级调速系统主回路要紧设各的参数与选择1.异步电动机容量的选择考虑到异步电动机输出的最大转矩的降低，功率因数的降低和转子损耗增大等因素，不论关F新设计的或是改造的都应付异步电动机的容量进行从头选择的计算，串级调速异步电动机的容量P计算如下：P=K*Pd式中：K,：串级调速系

5、数，一样取左右。关于在长期低速运行的串级调速系统，应该取大一点。Pd：依照常规运算方式计算的电动机容量。从产品手册当选择的电动机容量PNPd本设计采纳的是哈尔滨九洲电气股分的内反馈串级调速电机及其操纵装置技术手册提供的有关数据设计而成。该电机定额为持续定额S1,大体防护品级为IP23,大体冷却为IC01,大体结构和安装方式为IBM3。控制电机型号JRNTI512-4额定功率1050KW额定电流转子电压/电流1045V/627A最高/最低转速1484/690r/min效率%功率因数控制装置型号JC48OOA/8OOV2.转子整流器的参数计算与元件选择（1）最大转差率式中：n,：电动机的同步转速，

6、近似等于电动机的额定转速。nmm：串级调速系统的最低工作转速刀必刀1D-七一,一D:调速范围磔漏时加转差率s=(1500-1484)/1500=最大转差率Sa=(1484690)/1484=D=nmax/nmin=1484/690=。（2）转子整流器的最大输出电压L'/nvr=/3尺方)式中：E20：转子开路相电势Kuv：整流电压计算系数，见下表:变流器主电量计算系数专号KnK川Kit.4K二对帝中线3.3674C60.5770.4721.351县R66C.3671.英d81504161.052：&5公三霸杯串联C.新775.X!6禺7$I.Q3二。52噌相轴数0.U7J1.3

7、5&搁0您1.93126-?.52那么udmax=*1045*(1-1/=755V（3）最大直流整流电流J/max=-L1相-1-1编I*式中：Xn.：电动机的电流过载倍数，近似等于转矩过我倍数2Ln：转子线电流额定值K1V：整流电压计算系数，见上表Idr：转子整流器输出直流电流额定值Idr=l2N/Kiv：考虑到转子电流畸变等因素的而引如的系数那么Idnux=*2*627/=1697A4、整流二极管的选择）整流二极管电压的选择设每一个桥臂上串联的整流二极管数量为N=3,那么每一个二极管的反向重复峰值Ukrm为3)(1'%)K.4yA.r式中：Kut：电压计算系数，见上表E2n

8、：转子开路相电势Kav：均压系数，一样取。关于元件不要串联时取1由上式可见，整流二极管所经受的最高电压与最低电压与系统的调速范围D有关,调速范围越高，元件经受的电压越高那么：Ukrm>*1045*（1-1/（*3）=419V）整流二极管电流的选择在大容量串级调速系统中，需要将几个整流二极管并联利用。设并联支路数为Np二3那么每一个整流二极管的电流计算如下：g* 52）冷晨niitx式中：k1t：电流计算系数，见上表Idmax：转子整流器最大直流整流电流Kac：均流系数。其值可取。关于元件不并联的情形下取1（5）逆变嚣的参数计算与元件选择）逆变变压器的参数计算关于不同的异步电动机转子额定电

9、压和不同的调速范围、要求有不同的逆变变压器二次侧电压与3其匹配；同时也希逐转子电路与交流电网之间实行电隔离，因此一样串级调速系统中均需配置逆变变压器。（1）逆变压器二次侧线电压：依照最低转速时转子最大整流电压与逆变器最大电压相等的原那么确信：It_匕c/msN5k式中：UT2：逆变变压器二次侧线电压Udmax：转子整流器最大输出直流电压KUV：整流电压计算系数。见上表。Binin：最小逆变角，一样取30。（2）逆变变压器二次侧线电流：式中：扇：逆变变压器二次侧线电流KIV：整流电流计算系数。见上表IdN：转子整流器输出直流电流额定值（3）逆变变压器一次侧线电流：%="余式中：I,门：

10、逆变变压器一次侧线电流Kil：变压器一次侧线电流计算系数。见上表Kr：逆变变压器的变比（4）逆变变压器等值容量：St-KtKttC72，4式中：Ksr：变压器等值容量计算系数，见上表）晶闸管的参数计算（1）晶闸管额定电压的选择在大容量晶闸管串级调速系统中，单个晶闸管的额定电压不能知足要求，需要几个晶闸管串联利用。设每一个串联桥臂上晶闸管的数量为N,那么每一个晶闸管反向重复电压由下式确信：1vr.(23)/："3-一式中：KUT：电压计算系数，如上表KAV：均压系数，其值可取。关于元件不需串联的情形下取1UT2：逆变变压器二次侧线电压(2)晶闸管额定电流的选择设每一个桥臂并联元件支路数

11、为Np,那么每一个晶闸管的额定电流为rra.52.)KjHex"一CT；式中：Kn-：电流计算系数，见上表Idmax：转子整流器最大直流整流电流Kac：均流系数。其值可取。关于元件不并联的情形下取1(6)平波电抗器电感量的计算转子直流回路平波电抗器的作用是：一，使串级挑速在最小工作电流下仍能维持电流的持续；二，减小电流脉动，把直流回路中的脉动分量在电动机转子中造成的附加损耗操纵在许诺的范围内。平波电抗器的电感量计算如下：)保证电流持续所需要的电感量=尻咨1心T2xjK'-K“江r图30-16不同脉波数户时，临界电愍计算系数嬴与超前弟户的关系式中：01：正比与直流电压中的交流分

12、量的电感计算系数，从以下图中查UT2：逆变变压器二次侧线电压Kuv：系数，见上表Idnnn：直流回路最小工作电流（A）Lm：异步电动机折算到转子侧的每相电感量（Li：逆变变压器折算到二次侧的每相电感量）限制电流脉动的电感量LlKf（mH）式中：Kp:限制电流脉动的电感系数（ms）,其值从下表中查o：许诺的电流脉动率，一样可取10%左右。表3。一4电感量或算系数K尸短路电压百分值的感抗分量或=0匕=6%el2%=18%三相带中线1.”1.831.73363三相榜士0.450.40.360.32双三相桥串联或并联0,11S086.0.0660.043）平波电抗器的电感量L=max,L27.启动方式

13、的选择、利用串调装置直接启动方式如上图a示，它不用任何附加起动设备，而是由串级调速装置操纵直接起动电动机。这种调速方式适用于串级调速系统的调速范围专门大.几乎要求能从零开始调速或生产机械对起（制）动的加（减）速度有必然要求的场合。关于调速范围较小的系统，假设选用直接起动方式，是不的。另外，关于一个按实际调速范围设计的调速范围较小的串级调速系统，假设采纳直接起动，那么在主回路中会造成较大的冲击电流，旦往往超过许诺限度。因此，关于调速范围较小且对起（制）动加（减）速度无特殊要求的串级调速系统，宜采纳以下两种起动方式。、并联防加起动设备的切换起动方式如上图b示，电动机先用接触器KMi接入附加起动电阻

14、器（或频敏变阻器）起动加速（现在KM?是断开的），当加速到串级调速系统设计的调速范围最低速Mun时，接通KMz,这时逆变操纵角。应为最小值即而，即对应于最高逆变电压U加然后断开KM1,慢慢增大电动机继续加速，直到所需要的转速.这种起动方式尽管增加了一套附加起动设备，但转于回路要紧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。这种方式还有一优势，即一旦串级调连装置发生意外故障，异步电动性能够离开串调状态，而用附加起动设备正常起动到高速运行。、串联起动电阻器起动方式如图所示，在起动进程中把限流的起动电阻慢慢短接，这种接线方式尽管逆变变压器的二次侧电压只得按调速范围的

15、大小来选择.可是转子囚路要紧设备元件选用的耐压品级仍需按从零开始调速的条件来设计，为克服这一缺点可采纳图d的接线方式。起动时先将KM3接通，当电动机加速到串调装置设计的调速范围员低速时，断开KM3,串调装置自动投入运行。八、继电器接触器操纵电路设计继电器接触器操纵电路设计是不是合理，关系到串调装置可否按正确的顺序起动、切换、运行、停车，还关系到装置的平安及元件的利用寿命。在设计中要注意以下几点:1 .必需有严格的起动和切换顺序。由F串调装置中硅元件的耐压品级是依照调速范围最低转速时所经受的电压来选择的，故继电操作电路必需保证电动机转速在达到规定的最低转速以上时才许诺切换至串调运行状态。起动顺序是：给操纵回路送电；接通逆变器主电源转子接入频敏变阻器，接通定子电源，电动机开始起动，电动机加速至规定转速时切换至串调运行，尔后当即切断频敏变阻器。2 .必需有正确的停车顺序。一样绕线式异步电动机空鼓励磁电流较大，为电动机额定电流的25%左右，这意味着电动机有较大的磁场能量。因此在电动机分闸时不许诺转子开路.不然转子侧将产生严峻