第七章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)課件

1、第第7 7章章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容提要內(nèi)容提要7.1 7.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理7.27.2串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的性能串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的性能7.37.3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)7.47.4超同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)超同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)7.1 7.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速原理7.1.1 7.1.1 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的工作情異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的工作情況況繞線式異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為 （7-1）式中 s異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率； E20繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)

2、機(jī)在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的相電勢(shì)，或稱開(kāi)路電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子額定相電壓。202sEE 式中 R2轉(zhuǎn)子繞組每相電阻； X20s=1時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。式（7-1）說(shuō)明，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2值與其轉(zhuǎn)差率s成正比，同時(shí)它的頻率f2也與s成正比，f2=s f1。當(dāng)轉(zhuǎn)子按常規(guī)接線時(shí)，轉(zhuǎn)子相電流的方程式為22022202sXRsEI（7-2）現(xiàn)在在轉(zhuǎn)子電路中引入一個(gè)可控的交流附加電動(dòng)勢(shì)Eadd，并與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2串聯(lián)。Eadd應(yīng)與E2有相同的頻率，但與E2同相或反相，如圖7-l所示。轉(zhuǎn)子電路的電流方程式如下22022202sXREsEIadd由于轉(zhuǎn)子電流I2與負(fù)載的大小有直接關(guān)系，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL恒定時(shí)，可以認(rèn)為不論轉(zhuǎn)速

3、高低轉(zhuǎn)子電流I2都不變，即在不同的s值下式（7-2）和式（7-3）相等。設(shè)附加電動(dòng)勢(shì)Eadd=0時(shí)，電動(dòng)機(jī)在s=s1的轉(zhuǎn)差率下穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)加入反向的附加電動(dòng)勢(shì)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的合成電動(dòng)勢(shì)減小了，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，電動(dòng)機(jī)必然減速，因而s增大，轉(zhuǎn)子總電動(dòng)勢(shì)增大，轉(zhuǎn)子電流也逐漸增大，直至轉(zhuǎn)差率增大到s2（ s1）時(shí)，轉(zhuǎn)子電流又恢復(fù)到原值，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)s1與s2之間有如下關(guān)系（7-3）可見(jiàn)，改變附加電動(dòng)勢(shì)Eadd的大小，即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s，亦即調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。同理，如果引入同相的附加電動(dòng)勢(shì)，則可使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大。22022220222201

4、22201XsREEsIXsREsadd7.1.2 7.1.2 串級(jí)調(diào)速的各種運(yùn)行狀態(tài)及功率傳遞串級(jí)調(diào)速的各種運(yùn)行狀態(tài)及功率傳遞關(guān)系關(guān)系在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中串入附加電勢(shì)而形成的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，從功率關(guān)系來(lái)看，實(shí)質(zhì)上就是利用附加電勢(shì)由Eadd來(lái)控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差功率而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。因此，串級(jí)調(diào)速的各種基本運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，可以通過(guò)功率的傳遞關(guān)系來(lái)加以說(shuō)明。串級(jí)調(diào)速可實(shí)現(xiàn)5種基本運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的功率傳遞關(guān)系如圖7-2所示。圖中忽略了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的各種損耗，認(rèn)為定子輸入功率P1就是轉(zhuǎn)子電磁功率Pem。 由于轉(zhuǎn)子側(cè)串入附加電動(dòng)勢(shì)極性和大由于轉(zhuǎn)子側(cè)串入附加電動(dòng)勢(shì)極性和大小的不同，小的不同， s 和和

5、Pm 都可正可負(fù)，因而可都可正可負(fù)，因而可以有以下五種不同的工作情況。以有以下五種不同的工作情況。 1. 電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行l(wèi)工作條件：工作條件： 轉(zhuǎn)子側(cè)每相加上與轉(zhuǎn)子側(cè)每相加上與 Er0 同相的附加電動(dòng)勢(shì)同相的附加電動(dòng)勢(shì)+Eadd（Eadd Er0），并把轉(zhuǎn)子三相回路連通。），并把轉(zhuǎn)子三相回路連通。l運(yùn)行工況：運(yùn)行工況： 電機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)差率為電機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)差率為 0 s 1，從定子側(cè)輸，從定子側(cè)輸入功率，軸上輸出機(jī)械功率。入功率，軸上輸出機(jī)械功率。 snTesPmsP1P1(1+s)P1CU001n1a） 次同步速電動(dòng)狀態(tài) 2. 電機(jī)在反轉(zhuǎn)時(shí)作倒拉制動(dòng)運(yùn)行l(wèi)工作條件：工作條

6、件： 軸上帶有位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（這是進(jìn)入倒軸上帶有位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（這是進(jìn)入倒拉制動(dòng)運(yùn)行的必要條件），此時(shí)逐漸減少拉制動(dòng)運(yùn)行的必要條件），此時(shí)逐漸減少 + Eadd 值，并使之反相變負(fù)，只要反相附加電動(dòng)值，并使之反相變負(fù)，只要反相附加電動(dòng)勢(shì)勢(shì) Eadd 有一定數(shù)值，則電機(jī)將反轉(zhuǎn)。有一定數(shù)值，則電機(jī)將反轉(zhuǎn)。 l運(yùn)行工況： 電機(jī)進(jìn)入倒拉制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)差率 s 1，此時(shí)由電網(wǎng)輸入電機(jī)定子的功率和由負(fù)載輸入電機(jī)軸的功率兩部分合成轉(zhuǎn)差功率，并從轉(zhuǎn)子側(cè)饋送給電網(wǎng)。功率流程b）反轉(zhuǎn)倒拉制動(dòng)狀態(tài) 1PS 1) 1(PS 1PS1PTe012s-n-n1CU電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行 工作條件： 進(jìn)入這

7、種運(yùn)行狀態(tài)的必要條件是有位能性機(jī)械外力作用在電機(jī)軸上，并使電機(jī)能在超過(guò)其同步轉(zhuǎn)速n1的情況下運(yùn)行。 此時(shí)，如果處于發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)子回路再串入一個(gè)與 sEr0 反相的附加電動(dòng)勢(shì) +Eadd ，電機(jī)將在比未串入 +Eadd 時(shí)的轉(zhuǎn)速更高的狀態(tài)下作回饋制動(dòng)運(yùn)行。l運(yùn)行工況： 電機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)工作，s 1，電機(jī)功率由負(fù)載通過(guò)電機(jī)軸輸入，經(jīng)過(guò)機(jī)電能量變換分別從電機(jī)定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè)饋送至電網(wǎng)。功率流程c） 超同步速回饋制動(dòng)狀態(tài) 12nn1PS 1)1 (PS1PS1P00s11n-TeCU. 電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行 工作條件： 設(shè)電機(jī)原已在 0 s 1 作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)子側(cè)串入了同相的附加電動(dòng)勢(shì)+

8、Eadd，軸上拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩的反抗性負(fù)載。 當(dāng)接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，如繼續(xù)加大+Eadd電機(jī)將加速到的新的穩(wěn)態(tài)下工作，即電機(jī)在超過(guò)其同步轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。l運(yùn)行工況： 電機(jī)的軸上輸出功率由定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè)兩部分輸入功率合成，電機(jī)處于定、轉(zhuǎn)子雙輸入狀態(tài)，其輸出功率超過(guò)額定功率。功率流程d） 超同步速電動(dòng)狀態(tài) 12nn1PS 1)1 (PS1PS1P00s11nTeCU電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行電機(jī)工作條件： 很多工作機(jī)械為了提高其生產(chǎn)率，希望電力拖動(dòng)裝置能縮短減速和停車的時(shí)間，因此必須使運(yùn)行在低于同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)切換到制動(dòng)狀態(tài)下工作。 設(shè)電機(jī)原在低于同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行，其轉(zhuǎn)子側(cè)已加入一定的 +

9、Eadd 。要使之進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，可以在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)突加一個(gè)反相的附加電動(dòng)勢(shì)。在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行在低于同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行，在低于同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行，Eadd 由由“+”+”變變?yōu)闉椤?”-”，并使并使 |- Eadd| 大于制動(dòng)初瞬的大于制動(dòng)初瞬的sEr0 ，電機(jī)定子側(cè)輸出功率給電網(wǎng)，電機(jī)成為發(fā)電電機(jī)定子側(cè)輸出功率給電網(wǎng)，電機(jī)成為發(fā)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)工作，并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以加機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)工作，并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以加快減速停車過(guò)程?？鞙p速停車過(guò)程。功率流程e） 次同步速回饋制動(dòng)狀態(tài) 1nn1PS 1)1 (PS1PS1P01s00-TeCU五種工況小結(jié) 五種工況都是異步電機(jī)轉(zhuǎn)子加入附加電動(dòng)勢(shì)

10、時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。 在工況a,b,c中，轉(zhuǎn)子側(cè)都輸出功率，可把轉(zhuǎn)子的交流電功率先變換成直流，然后再變換成與電網(wǎng)具有相同電壓與頻率的交流電功率。 7.1.3 7.1.3 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本類型串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本類型在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入附加電動(dòng)勢(shì)固然可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2的頻率隨轉(zhuǎn)差率而變化，所以附加電動(dòng)勢(shì)的頻率亦必須能隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。這種調(diào)速方法就相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子側(cè)加入了一個(gè)可變頻、可變幅的電壓。由于在工程上獲取可變頻、可變幅的可控交流電源是有一定難度的，因此常變換到直流電路上來(lái)處理，即先將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)整流成直流電壓，然后引入一個(gè)直流附加電動(dòng)勢(shì)，調(diào)節(jié)直流附

11、加電動(dòng)勢(shì)的幅值就可以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 直流附加電動(dòng)勢(shì)技術(shù)要求按前述，首先它應(yīng)該是平滑可調(diào)的，以滿足對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)。另外從功率傳遞的角度來(lái)看，希望能吸收從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)差功率并加以利用，譬如把能量回饋電網(wǎng)，而不讓它無(wú)謂地?fù)p耗掉，這就可以大大提高調(diào)速的效率。根據(jù)上述兩點(diǎn)，如果選用工作在逆變狀態(tài)的晶閘管可控整流器作為產(chǎn)生附加直流電動(dòng)勢(shì)的電源，是完全能滿足上述要求的。 按產(chǎn)生直流附加電動(dòng)勢(shì)的方式不同，次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)可分為電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)、機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。1.電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)圖7-3為根據(jù)前面的討論而組成的異步電動(dòng)機(jī)電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。圖中異步電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)差率s在運(yùn)行，其轉(zhuǎn)子

12、電動(dòng)勢(shì)sE20經(jīng)三相不可控整流裝置UR整流，輸出直流電壓Ud。工作在逆變狀態(tài)的三相可控整流裝置UI除提供可調(diào)的直流輸出電壓Ui作為調(diào)速所需的附加電動(dòng)勢(shì)外，還可將經(jīng)UR整流后輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率逆變，并回饋到交流電網(wǎng)。圖中TI為逆變變壓器，L為平波電抗器。兩個(gè)整流裝置的電壓Ud與Ui的極性以及電流Id的方向如圖7-3所示。可寫出整流后的轉(zhuǎn)子直流回路的電壓平衡方程式 或 （7-4） 式中 K1、K2UR與UI兩個(gè)整流裝置的電壓整流系數(shù)，如果都采用三相橋式整流電路，則K1= K2=2.34； U2T逆變變壓器的二次相電壓； 工作在逆變狀態(tài)的可控整流裝置UI的逆變角； R轉(zhuǎn)子回路總電阻。RIUUdid

13、RIUKsEKdTcos22201在電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的條件下作穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以近似認(rèn)為Id為恒值，當(dāng)增大角時(shí)，逆變電壓Ui減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速因存在機(jī)械慣性尚未變化，Ud仍維持原值，直流回路電流Id增大，轉(zhuǎn)子電流I2也相應(yīng)增大，電動(dòng)機(jī)加速；轉(zhuǎn)子整流電壓Ud隨轉(zhuǎn)速增大而減小，直至Ud與Ui依式取得新的平衡，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。同理，減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)減速。圖7-3中，除電動(dòng)機(jī)外，其余裝置都是靜止型的元器件，故稱這種系統(tǒng)為靜止型電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。由上述原理可見(jiàn)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)構(gòu)成了一個(gè)交一直一交有源逆變器，由于逆變器通過(guò)變壓器與交流電網(wǎng)相連，其輸出頻率是固定的，因而是一個(gè)有源逆變器。由此

14、可見(jiàn)，這種調(diào)速系統(tǒng)可以看作是電動(dòng)機(jī)定子恒頻恒壓供電下的轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于其值可平滑連續(xù)變化，因而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也能平滑地連續(xù)調(diào)節(jié)。這種調(diào)速方法因?yàn)槟孀兤髂軐㈦妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋到交流電網(wǎng)，比之轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速可大大提高調(diào)速系統(tǒng)的效率，故稱為轉(zhuǎn)差功率回饋型的調(diào)速方法。2.機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在國(guó)際上又稱為Kramer系統(tǒng)，其原理圖如圖7-4所示。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)經(jīng)整流后，接到一臺(tái)與異步電動(dòng)機(jī)同軸相連的直流電動(dòng)機(jī)上，共同拖動(dòng)負(fù)載。系統(tǒng)中直流附加電動(dòng)勢(shì)由直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生，通過(guò)改變直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的大小就可以改變電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于改變直流附加電動(dòng)勢(shì)的大小，從而實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速。當(dāng)不計(jì)電

15、機(jī)的各種損耗時(shí)，異步電機(jī)從電網(wǎng)吸收的功率為P，直接輸送給負(fù)載的機(jī)械功率為P(1-s)，另一部分轉(zhuǎn)差功率sP經(jīng)轉(zhuǎn)子整流器送給直流電機(jī)。由于直流電機(jī)與異步電機(jī)同軸硬性連接，直流電機(jī)吸收的轉(zhuǎn)差功率sP轉(zhuǎn)變?yōu)檩S上的機(jī)械功率仍然又輸送給負(fù)載。這樣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)到低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)載得到的機(jī)械功率總和為P(1-s)+ sP=P，具有恒功率的調(diào)速特性。因?yàn)檗D(zhuǎn)速太低時(shí)直流電機(jī)不能產(chǎn)生足夠的附加電勢(shì)，所以調(diào)速范圍不大，通常在2:1以內(nèi)。7.27.2串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的性能串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的性能7.2.17.2.1串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速由電源頻率與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)決定，且恒定

16、不變，但其理想空載轉(zhuǎn)速是可調(diào)的，由式（7-4），設(shè)K1=K2，當(dāng)Id=0時(shí)，有即 （7-5）由式（7-5）可見(jiàn)，改變角時(shí)s0也隨之改變。在系統(tǒng)中，角的調(diào)節(jié)范圍對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍的上、下限，一般逆變角的調(diào)節(jié)范圍為3090。其下限30是為了防止逆變顛覆而設(shè)置的最小逆變角，其具體數(shù)值也可根據(jù)系統(tǒng)的電氣參數(shù)來(lái)設(shè)定。由式（7-4）還可看出，在不同的角下，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性是近似平行的，其工作段類似于直流電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速的機(jī)械特性。cos2200TUEs2020cosEUsT1.轉(zhuǎn)子整流電路的工作特性典型的次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)如圖7-3所示，該系統(tǒng)中的核心部分是有源逆變器和轉(zhuǎn)子整流器，該轉(zhuǎn)子整流

17、器與一般整流器有以下幾點(diǎn)不同。（1）轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值和頻率都是轉(zhuǎn)差率s的函數(shù)。（2）折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗值是轉(zhuǎn)差率s的函數(shù)。（3）由于電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗值較大，換流重疊現(xiàn)象嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子整流器會(huì)出現(xiàn)“強(qiáng)迫延遲換流”現(xiàn)象，從而引起轉(zhuǎn)子整流電路的特殊工作狀態(tài)。由于電動(dòng)機(jī)存在漏抗，使換流過(guò)程中電流不能突變，因而產(chǎn)生換流重疊角，轉(zhuǎn)子整流器換流重疊角的一般公式為 （7-6）式中 XD0s=1時(shí)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相漏抗。dDIEX200621cos由式（7-6）可知，當(dāng)E20和XD0確定時(shí)，換流重疊角隨著電流Id的增大而增大。當(dāng)Id 時(shí)，60,器件在自然換流點(diǎn)換流；當(dāng)Id= 時(shí)，=6

18、0，此時(shí)，若繼續(xù)增大Id，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)迫延遲換流現(xiàn)象，即器件的起始換流向后延遲一段時(shí)間，這段時(shí)間用強(qiáng)迫延遲換流角P來(lái)表示，在這一階段，保持60不變，而P在030間變化。當(dāng)P=30后再繼續(xù)增大Id時(shí)，P保持30不變；而隨著Id增大，從60繼續(xù)增大。因此，串級(jí)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子整流電路有3種工作狀態(tài)。（1）060，在自然換流點(diǎn)換流的工作狀態(tài)為第一工作狀態(tài)。（2）保持=60不變，而P在030間變化的工作狀態(tài)為第二工作狀態(tài)。（3）P=30不變，隨著Id增大，從60繼續(xù)增大的工作狀態(tài)為第三工作狀態(tài)。該工作狀態(tài)屬于故障工作狀態(tài)，故不對(duì)它進(jìn)行討論。2.串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速特性和機(jī)械特性 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主電路接線圖及相應(yīng)的等

19、效電路如圖7-5所示，在等效電路中，忽略了導(dǎo)通二極管、晶閘管的管壓降。 （1）第一工作區(qū)的轉(zhuǎn)速特性和機(jī)械特性根據(jù)圖7-5b)所示的等效電路，可以列出其轉(zhuǎn)子整流器在第一工作狀態(tài)下的電壓平衡方程式為 （7-7）式中 Ud0轉(zhuǎn)子整流器在s=1時(shí)的理想空載輸出電壓，Ud0=2.34E20； Ui0逆變器直流側(cè)的理想空載電壓，Ui0=2.34U2Tcos RD折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的異步電動(dòng)機(jī)每相等效電阻， ； XD0在s=1時(shí)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的異步電動(dòng)機(jī)每相漏抗； 由轉(zhuǎn)子漏抗引起的換相壓降； RL直流平波電抗器的電阻； RT折算到二次側(cè)的逆變變壓器每相等效電阻， ； XT折算到二次側(cè)的逆變變壓器每相漏抗， ； 由逆

20、變變壓器每相等效漏抗引起的換相壓降。TTLDDdidRXRsXRIUsU2332000dDIsX03dTIX3從式（7-7）中可求出轉(zhuǎn)差率s為dDTLDTdTIXERRRXIUs0202334. 2223cos34. 211nnns 將 代入式（7-8），則轉(zhuǎn)速為dDTLDTDdTIXERRRXXIUEnn02002201334. 22233)cos(34. 2（7-8）（7-9）令)cos(34. 2220TUEUTLDTDRRRXXR223301020334. 2nIXECdDe則式（7-9）可簡(jiǎn)化為edCRIUn（7-10）由上式可見(jiàn)，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)轉(zhuǎn)子整流電路運(yùn)行在第一工作區(qū)時(shí)所具有的機(jī)械特性類似于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性。在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)角大小就可以改變 的大小，相當(dāng)于改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞的外加直流電壓。Id相當(dāng)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流。串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的等效電阻 相當(dāng)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路總電阻，它決定了機(jī)械特性的硬度，由于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的等效電阻 比直流電動(dòng)機(jī)電樞回