计算机硬件及网络e西门子同步电机.pptx

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1、第5节同步电动机的内部电路第6节同步电动机的变频起动、停止、运行。第3节同步电动机各部分的功能第4节同步电动机的工作原理第1页/共95页第一节、同步电机的分类1.有刷可调励磁的同步电机 有刷可调励磁的同步电机，是最常见一种，容量比较大，转子直流励磁可由静止励磁装置通过集流环和电刷送到组中，由于电刷集流环的存在，增加了维修工作量并限制了其在劣势环境下工作。第2页/共95页第3页/共95页 2、无刷可调励磁的同步电机无刷励磁同步电动机的目前同步电动机流行的无刷励磁系统。一般选用绕线转子异步发电机作为交流励磁机(电源)，交流励磁机的定子三相绕组接由双向晶闸管组成的固态三相交流调压器，交流励磁机的转子

2、与同步电动机的转子同轴。当同步电动机旋转时，交流励磁机的转子绕组就感应出交流三相电动势，经过固定在同步电动机转子轴上的二极管整流器变换成直流电流，供给同步电动机的励磁绕组。这样就省掉了电刷和集电环。第4页/共95页第5页/共95页第6页/共95页3、永磁铁励磁的同步电机 永磁同步电动机伺服系统 用于小功率(小于I0kW)、要求有良好的静态性能和高动态响应的伺服驱动中，如数控机床、机器人等。在性能上已达到甚至超过了直流伺服装置的性能，而且坚固性、可靠性方面比直流伺服装置优越。与异步电动机相比，它的主要优点是消除了转子损耗，但另一方面，减弱励磁保持恒功率调这比较困难；目前这种系统正向智能化、高精度

3、化的方向发展第7页/共95页第8页/共95页4、开关磁电阻电动机 开关磁阻电动机控制系统 此系统是机电一体化的典型产品，坚固耐用，适于较恶劣环境，容量能做到，200kw，为中等容量的同步电动机变频传动，可用于轻工、化工、机床、冶金等行业，取代直流调速系统。由于开关磁阻电动机的特殊性，本书将不做重点阐述第9页/共95页第2节、无刷可调励磁的同步电机的结构 1、外形如图1-1所示。第10页/共95页2、西门子同步电动机主要参数额定功率：22000KW额定电压：24800V额定电流：21470A转速范围：31205040r/min额定转速：4800r/min最高转速：5545r/min频率范围：52

4、 84HZ额定转矩：43.8KNm第11页/共95页3、西门子同步机剖面图如图1-2所示。第12页/共95页4、同步电动机的结构由以下部分组成:分为电动机和主励磁发电机两大部分电动机由定子和转子组成主励磁发电机由主励磁发电机定子和转子组成主励磁发电机转子和电动机转子共轴主励磁发电机转子上装旋转整流器,为电动机转子提供励磁电流.第13页/共95页5、同步电动机的定子转子磁场结构第14页/共95页第15页/共95页6、主励磁发电机的结构图第16页/共95页（1）、主励磁发电机定子第17页/共95页（2）主励磁发电机定子无线圈第18页/共95页7、主励磁发电机转子结构图第19页/共95页第20页/共

5、95页第21页/共95页第三节同步电动机各部分功能第22页/共95页1定子 同步电机定子与异步电机定子结构基本相同，由铁芯、电枢绕组、机座以及端盖等结构部件组成。定子铁芯是构成磁路的部件，一般采用硅钢片叠装而成，以减少磁滞和涡流损耗。定子冲片分段叠装，每段之间有通风槽片，以构成径向通风。大型同步电机由于尺寸太大，硅钢片常被制成扇形冲片，然后组装成圆形。电枢绕组为三相对称交流绕组，多为双层绕组，嵌装在定子槽内。定子机座是文承部件，用于安放定子铁芯和电枢绕组，并构成所需的通风路径，因此要求它有足够的刚度和强度。大型同步电机的机座都采用钢板焊接结构。端盖的作用与异步电机相同，将电机本体的两端封盖起来

6、，并与机座、定子铁芯和转子一起构成电机内部完整的通风系统第23页/共95页 2转子 同步电机转子与异步电机转子结构不同，通常由转子铁芯、转轴、绕组和滑环等组成。同步电机的转子结构有两种类型，可分为隐极式和凸极式两种。隐极式转子如图所示，转子呈圆柱形，无明显的磁极。隐极式转子的圆周上开槽，槽中嵌放分布式直流励磁绕组。隐极式转子的机械强度高，故多用于高速同步电机，例如汽轮发电机。在同步电机运行过程中，转子由于高速旋转而承受很大的机械应力，所以隐极式转子大多由整块强度高和导磁性能好的铸钢或锻钢加工而成。隐极电机的气隙是均匀的，圆周上各处的磁阻相同第24页/共95页 凸极式转子如图所示，结构比较简单，

7、磁极形状与直流机相似，磁极上装有集中式直流励磁绕阻。凸极式转子制造方便，容易制成多极，但是机械强度低，多用于中速或低速的场合，例如，水轮发电机或者柴油发电机。凸极电机的气隙是不均匀的，圆周上各处的磁阻各不相同，在转子磁极的几何中线处气隙最大，磁阻也大。习惯上我们称转子绕组的轴线为直轴，用符号d表示，两极之间的中线称为交轴，用符号q表示。第25页/共95页第26页/共95页 此外，同步电机转子磁极表面都装有类似笼型异步电机转子的短路绕组，由嵌入磁极表面的若干铜条组成，这些铜条的两端用短路环联结起来。此绕组在同步发电机中起到了抑制转子机械振荡的作用，称为阻尼绕组；在同步电动机中主要作起动绕组使用，

8、同步运行时也起稳定作用。滑环装在转子轴上，经引线接至励磁绕组，并由电刷接到励磁装置。第27页/共95页第4节、同步电机的励磁方式 同步电机的直流励磁电流需要从外部提供，供给同步电机励磁电流的装置称为励磁系统，获得励磁电流的方法称为励磁方式。按照所采用的整流装置不同，励磁系统可以分为以下几种。(1)直流发电机励磁系统。这是传统的励磁系统，由装在同步电机转轴上的小型直流发电机供电。这种专供励磁的直流发电机称为励磁机。(2)静止整流器励磁系统。这种励磁方式是将同轴的交流励磁机(小容量同步发电机)或者主发电机发出的交流电经过静止的整流装置变换成直流电后，由集电环引入主发第28页/共95页电机励磁绕组供

9、给所需的直流励磁。(3)旋转整流器励磁系统。这种励滋方式是将同轴交流励磁机做成旋转电枢式，并将整流器装置固定在此电枢上一起旋转，组成了旋转整流器励磁系统，将交流励磁发电机输出的交流电整流后，直接供给励磁绕组。这种励磁方式完全省去集电环、电刷等滑动接触装置，成为无刷励磁系统，在大容量发电机中得到广泛应用。第29页/共95页第5节 同步电动机的工作原理第30页/共95页同步电机的工作原理：图4l是具有一对磁极的三相同步电机的工作原理图。根据电机可逆原理，同步电机与其他电机一样，既可以作发电机运行，也可以作电动机运行。下面介绍同步电机的工作原理。三相同步电机运行时存在两个旋转磁场：定子旋转磁场和转子

10、旋转磁场。当对称三相电流流过定子对称三相绕组时，将在空气隙中产生旋转磁动势。它的旋转速度为同步速度，即nl60f1p；它的旋转方向是从超前电流相转向滞后电流相；当某相电流达到最大值的瞬间，旋转磁动势恰好转到该相绕组轴线处。这个旋转磁动势是以电气方式形成的。第31页/共95页第32页/共95页 同步电机不论作为发电机运行还是作为电动机运行，只要其定子三相绕组中流过对称三相电流，都将在空气隙中产生上述旋转磁动势，建立旋转磁场。同步电机的定子绕组通常被称为电枢绕组，因此，上述磁动势又称为电枢磁动势，而相应的磁场称为电枢磁场。在同步电机的转子上装有由直流励磁产生的磁极，磁极与转子无相对运动。当轮子旋转

11、时，以机械方式形成旋转磁动势，并在气隙中形成另一种旋转磁场。由于此磁场随转子一同旋转，所以又被称为直流励磁的旋转磁场。同步电机的空气隙间存在着两种不同方式产生的旋转磁场。当这两个磁场的空间位位置不同时，第33页/共95页 同步电机的空气隙之间存在着两种不同方式产生的旋转磁场。当这两个磁场的空间位置不同时，由于磁极问同性相斥、异性相吸的原理，它们之间便会产生相互作用的电磁力。同步电机的定子磁场和转子磁场均以同步转速旋转，但空间相位不同。当切割静止的定子绕组时，两旋转磁场在定子三相绕组中感应出频率相同、时间相位不同的感应电动势。绕组中的感应电动势的时间相位差与旋转磁场问的空间相位差相等。第34页/

12、共95页在稳态对称运行时，无论是定子磁场或是转子磁场都以同步转速旋转，与转子绕组没有相对运动，因而不会在转子绕组中产生感应电动势。如果不考虑饱和现象，可以采用叠加原理，将转子磁场与定子磁场在定子三相绕组中感应的电动势分别计算后再叠加。实际上，当电机正常运行时，其磁路总是饱和的。如果考虑饱和现象，叠加原理不再适用，必须把电枢磁动势与转子磁动势合并成合成磁动势，再由合成磁动势确定合成磁场及所感应的合成电动势。同步电机的定子磁场和转子磁场之间没有相对运动。但是由于负载的影响，两个磁场之间的相对位置却是不同的。第35页/共95页 这个相对位置决定了同步电机的运行方式。当同步电机的转子在原动机的拖动下，

13、转子磁场顺着旋转方向超前于电枢磁场运行时，定子磁场作用到转子上的转矩是制动转矩，原动机只有克服电磁转矩才能拖动转子旋转。这时，电机转子从原动机输入机械功率，从定子输出电功率，则同步电机工作于发电机运行方式。反之，当转子磁剧顷着旋转方向滞后于定子磁场运行时，转子会受到与其转向相同的电磁转矩的作用。这时，电抠磁场作用到转子上的转矩是拖动转矩，转子拖动外部机械负载旋转，则同步电机工作于电动机运行方式。第36页/共95页第6节、同步电动机内部电路（主副励磁电路）第37页/共95页6.1、同步电动机内部电路在机内的分布位置如下3个图可知：它有定子线圈，转子励磁整流电路，有灭磁电路、励磁发电机的励磁电路等

14、。第38页/共95页第39页/共95页6.2、内部电路总图定子线圈：是接变频器的输出，是驱动电动机的功率来源。并产生转磁场，拖动转子运动，转子励磁整流电路为转子励磁有灭磁电路为保护转子电路正常工作励磁发电机的励磁电路为励磁发电机提供励磁电源内部电路总图如下第40页/共95页第41页/共95页第42页/共95页、灭磁电阻电路及电阻外观图（灭磁电阻参数，电阻结构）第43页/共95页1、灭磁电阻电路第44页/共95页1）灭磁电阻电路工作原理该无刷励磁系统的工作原理是：旋转整流器采用三相桥式整流电路，并具有灭磁保护控。无刷励磁同步电动机在起动过程中，当转子励磁绕组两端1Fl、1F2所感应的超高交流过电

15、压，在励磁绕组两端1F2对1F1而言为正时，励磁绕组正半周感应电流由1F2经灭磁电阻Rf1、Rf2三相桥式整流器二极整流管VDlVD4、VD2VD5、VD3VD6导通至1Fl。此导通电流，在灭磁保护控制电路的双串联晶闸管VTl、VT2的G极施加的是一个反向偏压，因此它处于阻断状态。第45页/共95页当转子励磁绕组两端1Fl、对1F2而言为正时，灭磁保护控制电路双串联半导体晶闸管T3、VT4的G极是由双串联稳压二极管VSl和VS2、VS3和VS4组成，当施加的电压达到设计的规定值时，就立即处于反向击穿的导通状态，励磁绕组负半周感应电流经稳压二极管VSl和VS2、VS3和VS4流入双串联晶闸管VT

16、3、VT4的G极并将其触发导通，即励磁绕组负半周感应电流由1Fl经晶闸管VT3、VT4、灭磁电阻器Rf1、Rf2流至1F2。第46页/共95页在此电流流向下，灭磁保护控制电路的双串联晶闸管VTl、VT2被反向偏压且仍处于阻断状态。因此无刷励磁同步电动机在起动加速过程中，无刷励磁系统的灭磁保护控制电路的灭磁电阻器固接在旋转整流器输出端并与转子励磁绕组两端并联连续工作。2）灭磁电阻的外形和结构第47页/共95页第48页/共95页第49页/共95页2、转子励磁电路第50页/共95页3、励磁发电机励磁电路第51页/共95页 4、励磁发电机参数4、励磁发电机参数3、同步电机参数第52页/共95页6、2、

17、2无刷励磁内部基础电路整体工作原理 随着电力电子半导体器件的发展，无刷励磁技术才得到突破性的创新并飞速发展，逐渐形成了以电力电子自动控制为主体的新型无刷励磁系统。在这里还必须向读者介绍的无刷励磁同步电动机和目前广泛应用的典型无刷励磁系统。前面已特别强调并指出了现代无刷励磁系统是在传统的集电环型同步电动机励磁系统基础上，应用电力半导体器件实现了无触点自动控制的典型电路。如上图所示，是无刷励磁系统的两种形式。第53页/共95页第54页/共95页 在高压、大功率、低速多极、凸极式同步电动机上，应用无刷励磁技术就必须首先考虑到转子励磁绕组在堵转起动的瞬间和起动过程中所感应的超高过电压危害；无刷励磁系统

18、器件技术性能所能承受的正向和反向峰值电压的最大能力和最小安全系数；灭磁保护电路高电阻灭磁电阻器的结构设计及安全运行c 该无刷励磁系统的特点是：由于灭磁保护电路采用了双串联晶闸管VTl、T2与双串联灭磁电阻器Rf1、Rf2并联的特殊均压电路的无刷励磁系统，不仅具有灭磁功能，而且能获得最佳的起动特性。第55页/共95页从所设计的电路可知：为了确保励滋绕组在绪转起动瞬间和起动过程中所产生的交流感电压均匀地分配在晶闸管VTl、VT2，所以采用特殊均压措施，而且将VTl、VT2的阳极、阴极连接点接在双灭磁电阻器Rf1、Rf2串联接点al。由于双灭磁电阻器Rf1、Rf2阻值相等，即Rf1=Rf2，并在每个

19、晶闸管VTl、VT2并接电阻、电容RC阻容保护装置如图1所示，以确保瞬态干扰尖峰电压的吸收和均匀分布。设计同时考虑无刷励磁同步电动机在起动瞬间，尤其是转子励磁绕组所感应超高交流过电压，当1F2对1Fl而言为正时，将会在双灭磁电阻Rf1、Rf2串联接点al出现超高过电压而反向击穿晶闸管VTl的G极与阴极间接点，所以设计在串联接点al与晶闸管的G极间并接一只二极开关管VD7以消除超高过电压对晶闸管VTl的危害。第56页/共95页该无刷励磁系统的工作原理是：旋转整流器采用三相桥式整流电路，并具有灭磁保护控。无刷励磁同步电动机在起动过程中，当转子励磁绕组两端1Fl、1F2所感应的超高交流过电压，在励磁

20、绕组两端1F2对1F1而言为正时，励磁绕组正半周感应电流由1F2经灭磁电阻Rf1、Rf2三相桥式整流器二极整流管VDlVD4、VD2VD5、VD3VD6导通至1Fl。此导通电流，在灭磁保护控制电路的双串联晶闸管VTl、VT2的G极施加的是一个反向偏压，因此它处于阻断状态。第57页/共95页当转子励磁绕组两端1Fl、对1F2而言为正时，灭磁保护控制电路双串联半导体晶闸管T3、VT4的G极是由双串联稳压二极管VSl和VS2、VS3和VS4组成，当施加的电压达到设计的规定值时，就立即处于反向击穿的导通状态，励磁绕组负半周感应电流经稳压二极管VSl和VS2、VS3和VS4流入双串联晶闸管VT3、VT4

21、的G极并将其触发导通，即励磁绕组负半周感应电流由1Fl经晶闸管VT3、VT4、灭磁电阻器Rf1、Rf2流至1F2。第58页/共95页在此电流流向下，灭磁保护控制电路的双串联晶闸管VTl、VT2被反向偏压且仍处于阻断状态。因此无刷励磁同步电动机在起动加速过程中，无刷励磁系统的灭磁保护控制电路的灭磁电阻器固接在旋转整流器输出端并与转子励磁绕组两端并联连续工作。该无刷励磁系统当同步电动机起动加速在转子转差率为0.050.03时，由无刷励磁控制系统的外部信号控制交流主励磁机投励励磁，即交流主励磁机交流电源施加在旋转整流器三相桥式整流电路上，整流励磁电源施加在同步电动机转子励磁绕组两端，1Fl为正，1F

22、2为负，并使同步电动机牵入同步运行。在投励励磁的同时，正向励磁电压施加在双串联晶闸管VT3、VT4上，第59页/共95页 而此时施加在双串联晶闸管VTl、VT2上，正向励磁电压经限流电阻R1、R2流入双串联晶闸管VTl、VT2的G极并将其触发导通。所以并联在双串联灭磁电阻器Rf1、Rf2上的双串联晶闸管的导通即将自动切除双串联灭磁电阻器。采用该无刷励磁系统只能凭借转差率继电器实现投励，使同步电动机牵入同步运行。但由于G极双串联稳压二极管VSl和VS2、VS3和VS4所施加励磁电压均低于设计的规定值而不能反向击穿，所以在投励励磁电压下，双串联晶闸管VT3、VT4所组成的灭磁保护电路处于阻断状态。

23、第60页/共95页6。2。3无刷励磁系统与无刷励磁控制系统的特点 无刷励磁同步电动机由于取消了传统的集电环和电刷等装置进而实现了同步电动机励磁系统一体化的同步电动机无刷励磁控制系统。由于无刷励磁系统具有系统简单、无电刷和电火花产生的危害，尤其是便于维护、安全可靠性高、响应快等特点，目前已应用于防爆的同步电动机。国内外的有刷型同步电动机和发电机在20世纪80年代初都已实现了无刷化，采用了现代化的无刷励磁控制系统。第61页/共95页 新行业防爆标准JBT 89731999中灭磁保护控制电路提出了四条非常严格规定，其中规定：“灭磁保护控制电路应保证在起动、失步和停机过程中可靠。在可预料的故障下不发生

24、火花、电弧和危险温度。”无刷励磁系统的灭磁方式很多，仅就励磁绕组与灭磁电阻所组成的放电电路的灭磁方式而言，基本上可分为励磁绕组与灭磁电阻并联电路；励磁绕组与灭磁电阻串联电路；励磁绕组与灭磁电阻串并联电路三种。第62页/共95页本案的无刷励磁同步电动机所采用的是并联典型电路，如上面的图所示。自动灭磁保护控制电路的设计和控制原理是按无刷励磁同步电动机异步起动及带载失步运行过程中的转差率与同步电动机转子的励磁绕组所感应的交流电压变化规律和设计所确定的自动控制程序，在灭磁保护的区间内自动准确无误和可靠地实现自动灭磁保护。第63页/共95页第7节 同步电动机内部电路功能总结如下1、定子上有三线圈，用于驱

25、动同步电动机的电源输入，它接高压变频器的输出电流电压。2、转子的励磁电源是靠同轴的发电机旋转整流电路提供的。称为主励磁电源。3、同轴的发电机的励磁是由外部三相交流电源提供的，称为辅助励磁电源。第64页/共95页第8节 同步电动机工作原理总结附录第65页/共95页第66页/共95页三三.额定值额定值额定容量额定容量SN N(或额定功率或额定功率P PN N)指额定运行时电机的输辅出功率 额定电压额定电压UN N 指额定运行时定子的线电压 额定电流额定电流IN N 指额定运行时定子的线电流 额定功率因数额定功率因数coscos 指额定运行时电机的功率因数 额定频率额定频率fN N 指额定运行时电枢

26、的频率。我国标准工频规定为50Hz额定转速额定转速nN N 指额定运行时电机的转速，对同步电机而言，即为同步转速 NoNSSon1 nn1 n第67页/共95页四四.空载运行时同步发电机的磁场空载运行时同步发电机的磁场 空载运行时，同步电机内仅有由励磁电流所建立的主极磁场。图（a）表示一台四极电机空载时的磁通示意图。从图可见，主极磁通分成主磁通0和漏磁通两部分，前者通过气隙并与定子绕组相交链，后者不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。主磁通所经过的主磁路包括空气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分。空载特性如图（b）所示，它是同步电动机的一条很重要的特性曲线。第68页/共95页第69页/共9

27、5页第70页/共95页(4)气隙合成磁场与主磁场的相对位置第71页/共95页5、同步电动机的额定参数1、额定值 同步电机的额定运行数据有以下几种。(1)额定容量SN或额定功率PN。同步电机的额定容量是指出线端的额定视在功率，单位为kVA或者MVA；额定功率是指电机输出的额定有功功率，或指电动机轴上输出的额定机械功率，单位为kW或者MW；对于补偿机则使用额定视在功率(或者无第72页/共95页功功率)来表示。(2)额定电压UN。额定电压指正常运行时定子三相绕组的线电压，单位为V或者kV。3)额定电流IN。额定电流指额定运行时流过定子绕组的线电流，单位为A。(4)额定功率因数cosN。额定功率因数指

28、额定运行时电机的功率因数。(5)额定频率fN。额定频率指额定运行时的频率，我国规定标难工频为50Hz。(6)额定转速nN。额定转速指额定运行时同步电机的转速。(7)额定效率N。额定效率指额定运行时的电机效率。此外，电机铭牌还常列出额定励磁电压UA、额定励磁电流IfN、额定温升等参数。第73页/共95页第9节 同步电动机的变频起动、停止、运行工作原理同步电动机变频调速的软起动、软停机与运行：同步电动机变频调速软起动、变频调速软停机与变频调速运行，从控制所要实现目标有三种：实现变频调速软起动，以防止对供电系统和所驱动的机械设备所产生冲击危害；第74页/共95页实现变频调速软停机，以防止对所驱动的特

29、殊地机械设备因突然停机所造成的危害；实现变频调速运行，使工艺流程高效、节能、降耗。而构成上述三种变频调速控制系统，就必须附设有工频供电电源的辅助回路，这样才能构成变频调速软起动控制系统、变频调速软停机控制系统与变频器单独运行的变频调速系统。实现软起动之后再进行工艺流程高效、节能、降耗的变频调速运行控制系统。第75页/共95页9.1变频调速软起动控制 同步电动机从起动控制指令发出到起动完毕牵入同步运行，控制系统的速度检测装置的,矢量运算控制Uf实现稳定而精密的升速控制。无刷励磁同步电动机的变频调速软起动控制系统的构成见变频器控制第76页/共95页第77页/共95页变频调速软起动过程：如上图：首先

30、将变频调速控制系统主控回路工频供电电源高压开关1GK关合，并调试变频调速装置输出电压、频率，为变频调速软起动控制做准备。变频调速软起动控制的另一项重要准备是由总控制室先发出变频调速软起动控制预备指令，即由同步电动机的盘车驱动电动机第78页/共95页将其拖动旋转，此时变频调速控制系统已投入运行，当同步电动机旋转转速达到额定转速的1时，同步电动机变频调速软起动控制系统依据设计程序，指令同步电动机的励磁控制系统在励磁控制投入励磁之后，变频调速控制系统历经检，测、调整之后，才能发出“准许投入”，即关合变频调速装置变频调速软起动的高压开关2GK信号指示。第79页/共95页 此时总控制室依据信号指示，立即

31、将同步电动机变频调速软起动控制系统的主控制回路变频调速装置输出的高压开关，2GK关合使同步电动机处于变频调速控制的软起动的运行状态。同步电动机投入变频调速软起动控制之后，在软起动控制过程中，同步电动机的转子磁极的极性不变，随变频调速的频率而加速旋转，同时在加速旋转过程中定子旋转磁场与转子磁极的极性相互吻合，而此时控制系统逐渐升压变频升速，即变频调速控制系统所附设的速度检测器实现矢量运算控制Uf按比例控制改变输出的供电电压和频率。第80页/共95页所以在起动过程中就不会产生过电流的情况，起动力矩是恒力矩，从而实现精密的稳定的速度控制的软起动同步并网，即同步电动机的起动加速到额定转速的9097时变

32、频调速系统进入额定频：50Hz的自动整步的高精度整步控制。变频调速控制系统自动整步的高精度整步控制，是根据供电电网电压的工频频率与同电动机受电端电压的频率之差f所产生的附加转速微调信号，自动地调节变频调速装的频率以使两者之差为零。与此同时控制系统的永磁式副励磁机自动调节器，自动调节控交流励磁机的转子电枢输出电压使旋转整流器的整流输出电压为额定励磁电压。此时，变调速装置的输出电压为额定电压，以使同步电动机受电端电压与供电电网电压保持相等和定平衡。第81页/共95页在系统并网前通过对同步频率之差达到：U5UN；f0.25%,=0流下降到零，并封锁变频调速否则变频调速软起动装置会因击而损坏。同时必须

33、强调指出不论实际运行所设定的频率为所提供的工频电网投入频率，总控制室依据指令，首先将变电动机受电端电压的幅值、频率的微调使得与供电电网电压、第82页/共95页f025Hz；=0时，变频调速软起动装置自动使输出电软起动装置全部触发脉冲之后才能给出“工频投入”指令。为突然切断负载而导致功率器件因承受过大的电流与过电压冲击而 坏东西，变频调速控制系统在同步电动机变频调速软起动控制之后，不论实际设定的频率是多少，变频调速控制系统设计程序都将直接升速到系统参数中所提供的工频网投入频率，然后变频调速控制装置封锁输出，并给出“工频投入”指令，频调速控制系统主控制回路变频调速装置输出的电机侧高压开第83页/共

34、95页关2GK开断，并电气切换联锁电路自动关合高压开关3GK，将软起动的同步电动机由变频调速驱动运行切换至工频供电电网运行。但其先决条件是在切换前必须保证变频调速装置的输出电压与电网供电电压相等而且是同相序。所以变频调速控制系统设置有电压幅值、频率及其相位的跟踪保护控制环节，使其与供电电网保持一致，这就是我们通常所说的微调功能，否则必然引起严重地后果。操作规程也明确地规定：在开断变频调速装置的主控制第84页/共95页回路电机侧的高压开关2GK的同时电控联锁关合所附设的工频供电电源的辅助回路的高压开关3GK，而使同步电动机投入工频供电电网的同步运行，即并人电网运行。随后开断变频调速软起动控制装置

35、的主控制回路的电源侧高压开关1GK，而结束软起动控制过程。变频调速控制系统可作为控制多台大惯量GD2大的负载机械设备电动机的软起动控制的变频调速装置。第85页/共95页9、2 变频调速软停机控制 同步电动机所驱动机械设备在控制一些特殊机械设备情况下要求必须逐步减速停机，即软停机控制。同步电动机在正常运行中，从停机控制“预备工频切除”指令发出之后到软停机完毕切除供电电源，变频调速控制系统的速度检测装置的矢量运算控制Uf，实现稳定精密的降速控制。同步电动机的变频调速软停机控制系统的构成，如上图所示。总控制室在发出软停机控制“预备工频切除”指令之前需进行软停机控制准备工作第86页/共95页即首先必须

36、在将变频调速控制系统主控制回路的工频供电电源高压开关1GK关合，并调试变频调速装置输出电压、频率使其与附设的工频供电电源的辅助回路同步运行中的同步电动机供电电压、频率相同。总控制室发出软停机控制“预备工频切除”指令之后，变频调速控制系统投入自动整步的高精度整步运算控制。是根据变频调速装置所输出电压的频率与同步电动机受电端电压第87页/共95页的频率之差f，所产生的附加转速微调信号，变频器自动地调节变频器输出电压的频率以使两者之差为零而且相序相同，此时变频调速控制系统才能发出准许投入变频器变频调速软停机运行控制的“变频换切”指令指示。同时总控制室依据信号指示发出“工频切除”指令，立即开断同步电动

37、机附设的工频供电电源的高压开关3GK，同时电气切换联锁电路自动并将变频调速控制系统的主控制回路高压开关2GK关合，使同步电动机处于变频调速控制的软停机的运行预备状态。第88页/共95页总控制室在发出变频调速控制的软停机控制指令之后，变频调速控制系统按设计程序发出指令自动缓慢降速，同时同步电动机在降速旋转过程中定子旋转磁场与转子磁极的极性相吻合，而此时变频调速控制系统逐渐降低变频调速装置的输出的电压、频率，即降压变频减速。变频调速控制系统所附设的速度检测器，实现矢量运算控制Uf按比例控制，而改变输出的供电电压和频率。在变频调速控制的软停机的运行过程中，同步电动机励磁控制系统自动进行调整。所以，在

38、变频调速控制的软停机过程中，不会对所驱动的机械设备产生绩伤阅冲击破坏.当同步电动机减速为额定转速的1时，变频调速软停机控制装置，即变频调速装置自动第89页/共95页动使输出电流降到零，并封锁变频调速装置全部触发脉冲。同步电动机变频调速控制系统立即发出“准许总停机”信号显示，总控制室依据显示信号指示，立即开断变频调速软停机控制装置的主控制回路电机侧高压开关2GK和工频电源侧高压开关1GK，而结束软停机控制过程。第90页/共95页9、3 变频调速运行的高效、节能、降耗控制 同步电动机运行调速是交流电动机变频调速驱动风机、泵类等平方转矩负载机械在生产工艺过程中的变频调速控制。变频调速控制可获得最佳工

39、艺效果和相当大的节能、降耗效果。传统的无刷励磁同步电动机所驱动的机械设备如风机、泵类、压缩机负载是工作在工频下功率输出是恒定不变的，当工艺调整其流量和压力时将会产生严重能源浪费，因为负载变化其流量与转速成正比，而所需要的功率与转速的三次方成正比。第91页/共95页因此，如果需要的流量为额定流量的80，在这种现实情况下采用现代变频调速自动控制就比传统的调节方法节约45以上的电能。全年统计节约能源是非常可观的。无刷励磁同步电动机的变频调速运行控制系统的构成，如s上图所示。变频调速运行是单机控制系统，变频调速运行过程与变频调速软起动过程基本相同但有区别，其所不同的是在总控制室发出同步电动机变频调速运

40、行控制预备指令之后，同步电动机的盘车驱动电动机将其拖动旋转，当同步电动机旋转转速达到额定转速的1时，同步电动机依据设计的程序，指令控制系统在励磁控制投入励磁之后，总控制室发出“准许投入”第92页/共95页即关合变频调速运行的软起动高压开关1GK信号指示。同时总控制室依据信号指示，立即将同步电动机变频调速运行的软起动控制系统的主控制回路高压开关lGK关合，使同步电动机处于变频调速控制的软起动的运行状态。同步电动机在变频调频软起动控制过程中，同步电动机的转子磁极的极性不变，随着变频调速的频率而加速旋转，逐渐升压变频升速，使同步电动机运行在额定转速，而完成变频调速软起动控制。第93页/共95页同步电动机在变频调速运行过程中，按照实际负载的变化由变频调速控制系统，微型工业控制电子计算机控制系统、实现矢量运算控制Uf的稳定而精密的速度控制。同步电动机在变频调速运行的停机前，必须使变频调速运行装置自动使输出电流下降到0,并封锁变频调速运行装置全部触发脉冲之后，才能给出“准许停机”信号显示。总控制定依据显示信号指令，立即开断变频调速运行控制装置的主控制回路高压开关1GK工频电源，而结束变频调速运行控制过程第94页/共95页感谢您的观看。第95页/共95页