第3章 串级调速2幻灯片.pptVIP

* 3.转子整流器的故障状态 特征： 当重叠达到600、 强迫延时换相角达到300时的电压电流波形如右图所示。 如果负载电流继续增大，重叠角又会大于600，但强迫延时换相角会保持300不变。原因是：即使前面两个管子换流未换完，后面该导通的管子也会承受正压而导通，这样，就会出现共阴极管和共阳极管都在换流，四个二极管同时导通----转子整流器短路的故障情况 。 * 串级调速系统要避免运行时严重过载的情况。 （Id过大， 的情况 ） * 二.串级调速系统的调速特性 （n或s与电流Id的关系式） n或s与电流Id的关系式，需要从直流等效电路入手加以推导： 第一工作状态下，整流整流器-逆变器的直流回路等效电路如下： * 由直流回路等效电路，列出直流电压平衡方程： 于是，推得转差率与电流之间的关系式： * 将转差率s换成速度n，得串级调速系统的调速特性： 式中，R∑、Ce均为常数，U受逆变角控制。 该结果类似于直流电动机调压调速的速度表达式，但因R∑更大，故串级调速的调速特性很软。 第二工作状态下的调速特性更为复杂，推导从略。 * 机械特性推导思路：在已经推出调速特性s—Id 关系之后， 继续推导电磁转矩Te—Id关系， 两者联立，得到机械特性s—Te关系 * 二.串级调速系统的机械特性 （s或n与Te的关系） （一）第一工作状态的机械特性及最大转矩： 于是： 将第一、第二工作状态的边界电流Id1-2代入上式，得第一、第二工作状态的分界转矩： * * 第一、二工作状态的分界转矩Te1-2与电机固有最大转矩Temax的比例： 将第一工作状态的转矩—Id关系与前面推导的s--Id调速特性联立消去Id， 得第一工作状态下机械特性： *该数值有利于机械特性曲线的作图 * 特征： 串级调速系统在第一工作状态下的机械特性如右图中的“第一工作区”所示。 横轴为串调时的拖动转矩与与电机自然特性最大拖动转矩的比值。 当负载比值达到0.716及以上时，串级调速系统进入第二工作状态运行。 * （二）第二工作状态的机械特性及最大转矩 第二工作状态下的方程推导过于复杂，这里只给出结论： 拖动转矩表达式为： 串调系统取得最大拖动转矩： 最大拖动转矩在机械特性曲线上的横轴位置： * * 重要结论2： 串级调速系统与转子自然接线相比，最大拖动转矩减少到原来的82.6%,即异步电动机的过载能力损失17%左右。 * 重要结论1： 当串级调速系统带额定负载时运行于第一工作区内。 原因分析：电机过载倍数在2左右，即最大自然拖动转矩为额定转矩的2倍，所以额定负载TeN/Temax约为0.5，故额定负载线必然在0.716之内。 * 重要结论3： 串级调速系统与转子自然接线相比，机械特性软。 * 第三节 串级调速系统的 效率和功率因数 一.串级调速系统的总效率 二.串级调速系统的总功率因数 * 一.串级调速系统的总效率 串调系统的总效率，是绕线异步电动机轴上输出功率P2与串调系统从电网输入的总有功功率PW之比。 P为有功功率 Q为无功功率 系统从电网输入 的总有功功率Pw 是定子取用功率 P1和逆变变压器 返回功率PT的差。 串调系统功率关系单线图 * 设 、 、 分别为定子、转子、转子反馈电路的功率损耗， 为机械损耗，则有： 结论：串调系统系统具有较高的总效率。 理论上，如果忽略小的损耗，串级调速系统的总功率因数将接近100%。 实际运行中，大容量串级调速系统在接近满载时的效率可达90%以上。 原因分析：由于串级调速系统的转差功率中的大部分被回馈电网。 * 二.串级调速系统的总功率因数 普通异步电动机的功率因数在0.8~0.9之间,如果采用串级调速而不采取任何改善功率因数的措施,则串级调速系统的总功率因数会很低,即使高速运行也只有0.6左右。 串级调速系统总功率因数低，原因主要有两个： 1.由于逆变变压器和异步电动机均为电感性,工作时都要从电网吸收无功功率,所以其无功功率是相加的，使功率因数表达式中的分母增大，因此系统总功率因数降低。 分析参考总功率因数表达式： 2.由于转子整流器的接入造成了转子电流的换流重叠和波形畸变，使得绕线电动机自身的功率因数变低，从而也造成系统总功率因数降低。 * 改善功率因数的方法： 方法一：在三相