次同步晶閘管串級調速畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 (減)速度有一定要求的場合。由于轉子回路的主要設備如整流器、逆變器、逆變變壓器的容量，亦即串級調速裝置的容量都是按要求的調速范圍確定的。對于調速范圍較小的系統，不應該單純為了直接起動而選擇大容量的串級調速裝置，而應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備起動電動機，待轉速升高到調速范圍內最低轉速n時，才使串級調速裝置投人運行，并切除起動設備。這種起動方式雖然增加了一套附加起動設備，但轉子回路主要設備的耐壓和容量只需按調運范圍的要求來選擇，從設備的總投資上來看是經濟合理的。這種方式還有一優點，即一旦串級調連裝置發生意外故障，異步電動機可以脫離串調狀態，而用附加起動設備正常起動到高速運行。 為了減少串級調速裝置的容量，并同時滿足使電動機能完全脫離調速裝置而“高速”運轉的要求，本系統采用頻敏變阻器進行起動。 串級調速系統的間接起動方式電路圖 當轉速沒達到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，電動機便以轉子串頻敏變阻器的方式起動。待轉速達到所設計的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，使電動機轉子接到串級調速裝置，此后電動機就可以串級調速的方式繼續加速到所需的轉速運行。注意在電動機未達到設計最低轉速以前不允許把電動機轉子回路與串級調速裝置相接，否則轉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，應先斷KMI，使電動機轉子回路與串級調速裝置脫離，再斷開QF，以防止當QF斷開時在轉子側感生斷閘高電壓而損壞整流器與逆變器。 在調速裝置發生故障時，先經頻敏變阻器升速，然后通過KM3觸點短接轉子，使電動機全速運行，這樣可對調速裝置進行檢修而不中斷生產。第3章 主回路電機、逆變變壓器及電抗器的計算選擇 轉子回路基本數量關系 。這些數量關系可作為選擇設計串級調速系統主電路參數的依據。有些數量關系比較復雜，在工程設計中可以忽略次要因素的影響，簡化計算方法。1）轉子電流有效電流I與直流回路電流I關系 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。考慮到換相過程影響，轉子電流可近似表示為　　　　　　　　　　　 I=I通常可按換向重疊角=30時計算，則有 I=2）逆變變壓器二次側電流有效值I與直流回路電流I的關系 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，認為變壓器二次側電流為120導電型方波，其有效值可近似表示為 　　 I=I= I 3）轉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，轉子整流電路輸出電壓為 U== 式中，E為電動機轉子相電壓，E為電動機轉子線電壓。4）逆變器直流側電壓U與變壓器二次側電壓U的關系 在忽略電抗器電阻影響時，轉子整流器輸出電壓U就是逆變器直流側電壓。當不計逆變器電阻及換相過程影響時，有如下關系 U= Ucos= U為逆變變壓器二次側線電壓。 異步電動機的相關參數計算 本題中所給電機的基本參數為:，定子額定電壓380V，接法Y，,電源三相，定子頻率50Hz,轉子開路電壓104V，額定轉速1440r/min,電動機定額連續, 取電流過載倍數=2，調速范圍為1：3。 異步電動機的參數，在有條件的場合，可以通過實驗進行測定，或向廠家索取有關資料，若兩者均有困難，則根據電動機的銘牌數據可以計算：1）額定轉差率S S===2）臨界轉差率S S=S== 3）定子每相電阻r r===4）轉子每相電阻r r===5）定子與轉子繞組的變比K K===6）折算到轉子側的定子每相電阻r r= ==7）電動機的額定轉矩T T=9550=9550=8）電動機定子總電抗X(X=X+X) X===9）定子電抗X及折算到定子側轉子每相電抗X ==10）轉子側每相電抗X X===11）折算到轉子側每相總電抗X XX=== 逆變變壓器參數計算與選擇 對于不同的異步電動機轉子額定電壓和不同的調速范圍，要求有不同的逆變變壓器二次側電壓；同時為使有源變壓器與電網隔離、減少逆變器對電網波形畸變的影響，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作用，在變壓器副邊電路中，將產生高次諧波電流，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，以致使供電網壓發生畸變。當串級調速系統的容量很大時，可能使網壓波形嚴重畸變，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，應合理選擇逆變變壓器的接線方式，一般應盡量選用△/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流形式存在，從而使二次繞組中的感應電動勢是正弦波。 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，可以根據使最低轉速下轉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。調速系統最低轉速對應的最大轉差率S為 　 S=1=1= 式中，D為調速范圍，D= 電動機工作在調速系統最大轉差時，轉子整流器的輸出電壓也最高，按三相橋式整流接線時，轉子最大整流電壓為U==。為使串調裝置容量盡量小、功率因數盡量高，當電動機工作在調速范圍最低速時，逆變器應工作在最小逆變角，通常取=30。在忽略直流回路電阻及換相過程影響時，變壓器二次側最大線電壓為 U===161V實選U=180V 選擇逆變變壓器一次側電壓和電動機定子額定電壓相同為380V，故實際連線時，應將逆變變壓器一次側及電動機定子接在同一電壓等級的電網上。1) 逆變變壓器容量的計算 逆變變壓器可以按計算要求設計專用變壓器，也可以選用參數和計算要求相近的標準變壓器，變壓器容量可根據下式確定 　S=UI（kVA)逆變變壓器二次側電流可由電動機轉子額定電流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參數為：額定容量：8kVA原邊線電壓：380V副邊線電壓：180V ．副邊線電流：21A2）逆變變壓器參數的計算折算至直流側的變壓器等效電阻R R==折算至二次側的變壓器漏抗X X= 直流回路電抗器的計算 在串級調速電動機的轉子直流回路中，必須設置足夠大的電抗器，以保證電流連續和減小電流脈動。1）保證電流連續所需的電感值L L====mH 式中，U為逆變變壓器二次側相電壓，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子側的每相漏感L 　 L==mH4) 逆變變壓器折算到二次側的每相漏感L 　L==mH5) 平波電抗器電感值L按電流連續要求，實際應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計計算 三相橋式二極管整流裝置的選擇計算轉子整流器用的硅整流二極管，是在低頻率、大電流下工作，所承受的電壓與調速范圍有關，這就是轉子整流二極管的特點。1) 額定電壓U 轉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 轉子整流元件的電流定額應按最嚴重負載條件確定，當取電動機電流過載倍數=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按最嚴重負載條件確定，當取電動機電流過載倍數=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 觸發環節、檢測及調節環節的設計 觸發環節設