6.2.3 串级调速

  对于转子串电阻调速电路,如不串联电阻,而引入一频率和转子电势频率相同的外加电势,就得到串级调速。其中:与转子电势相位相反称为低同步(或称次同步、欠同步)串级调速;与转子电势相位相同则称为超同步串级调速。(参见原理)

1.晶闸管低同步串级调速

  要保证外加电势的频率与转子的转动频率同步在技术实现上是有一定困难的。若采用整流器将转子电势变为直流电势,再在直流回路中串入一个晶闸管直流电势,则可间接地解决这一问题。

  这种串级调速系统的组成如图6-21所示。

  系统中的附加反电势采用晶闸管元件组成的有源逆变电路来获得。改变b角的大小即可调节逆变电压值,也就改变了直流附加电势的值。转差功率只有小部分被转子绕组本身的消耗掉,大部分被串入的附加电势所吸收,回馈到电网中,因而效率较高。这种调速系统具有恒转矩特性。

2.晶闸管超同步串级调速

1.晶闸管低同步串级调速

2.晶闸管超同步串级调速

  如将上图(图6-21)中转子侧的6个整流二极管1UR改为晶闸管,就组成了晶闸管超同步串级调速电路。前面讨论的晶闸管低同步串级调速电路中,由于转子侧的6个整流二极管1UR只能吸收转差功率,而由直流侧将其回馈给电网。当转子侧采用可控的变流器后,如使1UR工作在逆变状态,2UR工作在整流状态,则可将电功率输出给电动机,此时,电动机轴上的输出功率为=+,满足这个表达式的转差率S必须为负值,即电动机在超过同步转速的速度下运行(参考图6-2的曲线),实现超同步串级调速。这种系统可实现以下四种工作状态:

  1) 高于同步转速的电动状态(超同步状态)——1UR工作在逆变状态、2UR工作在整流状态,转速高于同步转速,电动机定子和转子同时输入功率。

  2) 低于同步转速的电动状态——1UR工作在整流状态、2UR工作在逆变状态。转速低于同步转速,电动机的转动方向与转矩方向相同。电动机定子输入功率,转子功率回馈到电网中。

  3) 高于同步转速的再生制动状态——该工作状态转子功率传送方向与低同步串级调速的方向相同,1UR工作在整流状态、2UR工作在逆变状态。只是电动机的转动方向与转矩方向相反。它一般是由运行过程中状态转换而形成的。电动机定子和转子功率同时回馈到电网中。

  4) 低于同步转速的再生制动状态——该工作状态转子功率传送方向与超同步串级调速的方向相同,1UR工作在逆变状态、2UR工作在整流状态,只是电动机的转动方向与转矩的方向相反。它一般也是由运行过程中状态转换而形成。此时,由电动机的定子将电能回馈到电网中,转子向电动机输入功率。