CH09绕线式IM的串级调速

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1、第九章　绕线式IM的串级调速§９.１　绕线式IM串级调速的原理§９.１.１　绕线式IM转子串电势调速的基本方式§９.１.２　串级调速系统的功率流动§９.２　串级调速的实现方法§９.２.１　恒功率型串级调速§９.２.２　恒转矩型串级调速§９.２.３　晶闸管静止型串级调速§９.１　绕线式IM串级调速的原理§9.1.1IM转子串电势调速的基本方程式☆串级调速的本质：就是在转子回路中串接与转子绕组感应电势同频率的附加电势，从而控制IM的转速。☆两方面的控制效果：改变附加电势大小，可调节IM转速；控制附加电势和转子电流间的相位，可控制转子能量的流向。☆IM的电磁转矩其中：在定子电压恒定时，Φ

2、几乎为常数；I2为转子电流，其大小、相位固定时，Tem也不变。☆IM的转差率和外接附加电势的关系：设未串附加电势时的转差率为s’，则转子电流为：串接E’后，设I2大小、相位不变，转差率变为s，则有：结论：若附加电势E’与r2’I2同相位，大小为r2’I2的(1-s/s’)倍、频率为sf，则可保持转子电流大小、相位不变，从而保持电磁转矩不变，但转速可以变化。(a)当E’>0时，E’与转子感应电势同相（同向），ss’，转子n降低。此时，E’从转子输出能量，其作用可用转子串电阻rj’替代：这说明转子电阻压降可用反

3、向的反电势代替，反之亦然。(c)当E’=r2’I2时，s=0，为同步机状态（E’输入转子的能量，正好被r2’消耗，用于转子励磁）；(d)当E’>r2’I2、且与转子感应电势同相位时，则有s<0，IM将以高于ns的速度运转；(e)若使E’与r2’I2不同相位，但保持I2sinq不变，则Tem将不变，但定子侧的cosj1将发生变化，因此可以通过转子侧的E’调节IM的功率因数．☆忽略定子铜耗、铁耗，则定子侧输入功率P1等于电磁功率，其中传递给负载的机械功率为：Pm=(1–s)P1☆转子回路中流动的功率为：P2=sP1（若忽略pcu2，则P2全部由E’承担)（P2可以往外部输出，也可以相反

4、）§9.1.2串级调整系统的功率流动s>0,E’<0双馈电机s<0,E’<0转子整流后接DM同轴运行P1→Pm→P2=r2I22s=0：同步运行u’=I2r2’P2out=u’I2um’=u’(1–s)/sPm=P2out(1–s)/su’=I2r2’-sE’P2out=u’I2um’=u’(1–s)/sPm=P2out(1–s)/s☆串级调速的深入理解（选讲）：☆若将转子电阻r2’及外施电源sE’一起，视为外电路，其总功率记为P2out，则有：IM的电磁功率Pem=P2out/s，即外部电路每消耗P2out的功率，IM就转换P2out的电磁功率；如果P2out是消耗性的（即r

5、2’消耗的功率，大于sE’往转子注入的功率），则当s>０时，转子转换的Pem是正的，即将Pem转换为Pm（电动）；当s<0时，Pem是负的，由定子输出（发电）；如果P2out是输入性的（即sE’注入转子的功率，超过了r2’的消耗），则当s>0时，转子转换的Pem是负的，即将Pm转换为Pem，由定子输出（发电）；当s<0时，转子转换的Pem是正的，即将Pem转换为Pm（电动）。☆结论1：在转子回路中串接附加电势，可以使IM在s>0和s<0的所有情况下，都既可以作为IG、又可以作为IM使用，具体取决于P2out/s的符号．☆结论2：和串联电阻调速相比，串附加电势就是替代了转子电阻的压

6、降，因而可以节能。但附加电势的方向可以改变，这是其优于串联电阻调速、在s>0和s<0下都既能电动、又能发电的原因。☆串级调速的深入理解（续）：☆系统描述：将一DM与IM同轴相连，将IM的转子反电势整流后，施加到IM的电枢上，则在忽略IM转子电阻、DM电枢电阻情况下，转子、电枢消耗的功率sP1，就等于DM的电磁功率，因此机械负荷获得的功率近似等于(1-s)P1+sP1=P1，为恒定。☆调速原理：调节DM的励磁，DM的电枢反电势改变，电枢电压也要求相应变化，从而使IM转子的附加电势变化，使系统的速度得到调节。§９.２串级调速的实现方法§9.2.1恒功率型串级调速（克雷默调速、Kraem

7、er于1906年提出）☆恒功率串级调速的相关公式IM转子、DM电枢组合回路的电势关系：可见：(a)由于eD较小，转速变化率很小，恒功率串级调速的n-T特性类似他励DM；(b)当Fd=0时，w=1-eD/E2，w0=1，不会如DM般失磁后飞车。☆恒功率串级调速的IM、DM容量问题设系统的调速范围为1~w，额定输出功率Pm，则结论：(a)调速的范围越宽，DM和整流器的容量就要求越大；(b)如果要求在w=0~1间调速，就要求DM和整流器的容量同IM基本相同，极不经济；(c)