第二章绕线式异步电动机串级调速系统.ppt

（2012年六月 本科毕业设计说明书 题 目：绕线式异步电动机串级调速系统设计—-主电路与触发电路设计 ****：*** 学 院：信息学院 系 别：电气工程及其自动化 班 级：一般 指导教师：其他摘要绕线式异步电动机的串级调速系统，属于改变转差功率的调速系统，在我国交流调速技术的发展中，它是结构简单、发展较快、应用较广的一种系统。

其基本原理是利用不可控的整流电路将转子交流电动势转成直流电动势，在利用工作的在逆变状态的三相可控整流电路来获得一个可调的直流电压作为附加电动势，以改变转差功率，以实现转速的调节。

本设计主要是绕线式异步电动机的串级调速系统主电路和触发电路的设计。

其中主电路的设计包括可控整流电路、不可控整流电路和逆变变压器；触发电路主要包括KC系列的移相触发电路和ULN2003。

考虑到系统运行时可能出现的问题，相应的设计了系统的保护电路。

关键词：串级调速、整流电路、触发电目 录引言 (1)第一章 串级调速系统的基本原理 (3)1.1串级调速系统的工作原理 (3)1.2异步电动机串级调速的机械特性 (4)1.3设计的技术参数 (5)1.4设计任务 (5)第二章 主电路的设计 (6)2.1主电路的设计原则 (6)2.1.1 设计思路 (6)2.1.2 设计依据 (6)2.2逆变变压器的计算与选择 (7)2.2.1逆变变压器原副边的接线方式 (7)2.2.2逆变变压器二次电压的计算 (7)2.3电动机参数的计算 (9)2.3.1等效直流电路总阻抗∑R 和总电感∑L 的计算 (11)2.4 整流电路和有源逆变电路的计算与选择 (12)2.4.1 转子整流器的计算与元件选择 (12)2.4.2 可控硅元件的选择与计算 (13)2.5 定子侧变压器的选择 (14)第三章 保护电路的设计与选择 (16)3.1 过电压保护 (16)3.1.1 交流侧过电压保护 (16)3.1.2 压敏电阻保护 (18)3.1.3 直流侧过电压保护措施 (19)3.1.4 晶闸管两端的过电压保护措施 (20)3.2 过电流保护 (20)3.3电压和电流上升率的限制 (21)3.4 缺相保护： (22)3.5 串频敏电阻保护 (23)3.6过载保护 (24)第四章触发电路的原理及设计 (25)4.1 触发电路的选择 (25)4.1.1 KC04移相触发器 (25)4.1.2 KC41六路双脉冲形成器 (29)4.2触发电路的计算 (30)4.2.1触发电路移相计算 (30)4.2.2脉冲变压器的选择 (32)结论 (35)参考文献 (37)谢辞 (38)引言随着生产技术的不断发展，直流拖动的薄弱环节逐渐显示出来。

绕线式异步电动机的串级调速一课程设计目的专业课程设计是学生基本完成全部理论课学习之后，综合运用所学知识、结合工程实际的实践教学。

通过设计使学生加深对所学专业课程内容的理解和掌握，了解工程设计的一般方法和步骤，培养理论联系实际、综合考虑问题和解决问题的能力。

二课程设计的内容从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。

在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有：绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。

改变同步转速的有：改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速及无换向电动机调速等。

从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种:高效调速指转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。

有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中;电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中;液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。

一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

转子电路串电阻调速，能量消耗大，不经济。

转子电路的损耗为sPem称为转差功率。

为使调速时这转差功率大部分能回收利用，可采用串级调速方法。

所谓串级调速，串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入一个与E2频率相同而相位相同或相反的附加电动势Ef，通过改变Ef的大小来实现调速。

大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。

串级调速的效率高，平滑性好，设备比变频调速简单，特别时调速范围较小时更为经济，缺点是功率因数较低。

根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为:1)可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高。

【精品】绕线型异步电动机串级调速摘要：绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。

由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。

绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。

转子在不同的转速下感应出转差频绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。

由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。

绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。

转子在不同的转速下感应出转差频率的电压，经一组不控的三
相桥式变流器变成直流电压，此电压再经一组全控桥式变流器实现有源逆变，把电能（转差功率）馈送回电网中去。

改变逆变角的大小，即可改变馈送回电网电能的多少，从而达到改变电机转速的目的。

1 绕线型异步电动机的基本结构和工作原理1.1 绕线型异步电动机的基本结构三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。

此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。

图1-1 绕线型异步电动机的结构1.1.1 定子部分定子是用来产生旋转磁场的。

三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。

a 外壳三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。

机座：铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。

中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。

通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。

端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。

轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。

接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。

吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。

b 定子铁心异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm ～0.5mm 厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图1-2所示。

由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。

铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。

定子铁心 定子冲片图 1-2c 定子绕组定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。

三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。

每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120°电角度。

线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。

中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。