《調(diào)壓調(diào)速》ppt課件

1、 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 調(diào)壓調(diào)速：即經(jīng)過調(diào)理通入異步電動機(jī)的三相交流電壓大小來調(diào)理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的方法。 實(shí)際根據(jù)：來自異步電動機(jī)的機(jī)械特性方程式： 因異步電動機(jī)的拖動轉(zhuǎn)矩與供電電壓的平方成正比，因此降低供電電壓，拖動轉(zhuǎn)矩就減小，電機(jī)就會降到較低的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 不同供電電壓對應(yīng)的機(jī)械特性曲線如下圖，圖中垂直虛線

2、為恒不同供電電壓對應(yīng)的機(jī)械特性曲線如下圖，圖中垂直虛線為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載線。轉(zhuǎn)矩負(fù)載線。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 問題與分析問題與分析1調(diào)壓調(diào)速對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍很小調(diào)壓調(diào)速對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍很小A-B-C， 而對于風(fēng)機(jī)類負(fù)載調(diào)速范圍那么較大而對于風(fēng)機(jī)類負(fù)載調(diào)速范圍那么較大F-E-D。2 隨著定子電壓的降低，隨著定子電壓的降低，Tmax與定子電壓的平方成與定子電壓的平方成正比地降低，而正比地降低，而sm與與U1無關(guān)，堅(jiān)持不變。無關(guān)，堅(jiān)持不變。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下

3、一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 w 方法一：方法一：w 由圖由圖2-2可知，應(yīng)設(shè)法增大可知，應(yīng)設(shè)法增大sm。而由下式。而由下式顯然：增大顯然：增大sm可經(jīng)過增大轉(zhuǎn)子電阻的方法來處理，即采可經(jīng)過增大轉(zhuǎn)子電阻的方法來處理，即采器具有較高轉(zhuǎn)子電阻的電動機(jī)，這種電動機(jī)又稱作交流器具有較高轉(zhuǎn)子電阻的電動機(jī)，這種電動機(jī)又稱作交流力矩電動機(jī)。力矩電動機(jī)。221212) (xxrrsm221211121(max) (23xxrrpUTe如何擴(kuò)展恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載的調(diào)速范圍？如何擴(kuò)展恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載的調(diào)速范圍？ 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回

4、目錄 高轉(zhuǎn)子電阻電動機(jī)高轉(zhuǎn)子電阻電動機(jī)調(diào)壓時(shí)的人為機(jī)械特性調(diào)壓時(shí)的人為機(jī)械特性w 益處：益處：w 其調(diào)速范圍擴(kuò)展了，且其調(diào)速范圍擴(kuò)展了，且堵轉(zhuǎn)時(shí)也不致燒壞電動機(jī)。堵轉(zhuǎn)時(shí)也不致燒壞電動機(jī)。w 弊端：弊端：w 機(jī)械特性變得很軟，機(jī)械特性變得很軟，w 負(fù)載變化時(shí)的靜差率很大；負(fù)載變化時(shí)的靜差率很大；低速時(shí)過載才干較低。低速時(shí)過載才干較低。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 w 方法二：方法二：w 根據(jù)自控原理知識，調(diào)壓調(diào)速要獲得較好調(diào)根據(jù)自控原理知識，調(diào)壓調(diào)速要獲得較好調(diào)速性能，應(yīng)引入速度負(fù)反響構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。速性能，應(yīng)引入速度負(fù)

5、反響構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。w 詳見詳見2.2速度負(fù)反響構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的引入速度負(fù)反響構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的引入 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 8 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 調(diào)壓調(diào)速的三種方法調(diào)壓調(diào)速的三種方法 1. 自耦調(diào)壓器自耦調(diào)壓器-對小容量電機(jī)對小容量電機(jī),體積分量大。體積分量大。 2. 飽和電抗器飽和電抗器-控制鐵心的飽和程度改動串聯(lián)阻抗，體積分量大?？刂畦F心的飽和程度改動串聯(lián)阻抗，體積分量大。 3. 晶閘管三相交流調(diào)壓器晶閘管三相交流調(diào)壓器-用電力

6、電子安裝調(diào)壓調(diào)速，體積小，輕便。用電力電子安裝調(diào)壓調(diào)速，體積小，輕便。 對電力電子電路中的晶閘管器件，有兩種控制方式對電力電子電路中的晶閘管器件，有兩種控制方式, ,現(xiàn)以晶閘管單現(xiàn)以晶閘管單相交流調(diào)壓器電路為例來加以闡明相交流調(diào)壓器電路為例來加以闡明: : 晶閘管調(diào)壓兩種控制方式晶閘管調(diào)壓兩種控制方式 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 * * 相位控制方式更適宜于電動機(jī)負(fù)載。相位控制方式更適宜于電動機(jī)負(fù)載。2.2.相位控制相位控制優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓較為準(zhǔn)確，調(diào)速精優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓較為準(zhǔn)確，調(diào)速精度較高，快速性好，低速時(shí)轉(zhuǎn)速度較高

7、，快速性好，低速時(shí)轉(zhuǎn)速脈動較小脈動較小缺陷：復(fù)雜的諧波，對電網(wǎng)呵斥諧缺陷：復(fù)雜的諧波，對電網(wǎng)呵斥諧波污染波污染優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：“零觸發(fā)控制方式，幾乎零觸發(fā)控制方式，幾乎不產(chǎn)生諧波污染。不產(chǎn)生諧波污染。缺陷：加在電動機(jī)上的電壓變化猛缺陷：加在電動機(jī)上的電壓變化猛烈，使轉(zhuǎn)速脈動大，在低速時(shí)影烈，使轉(zhuǎn)速脈動大，在低速時(shí)影響尤為嚴(yán)重響尤為嚴(yán)重 1.1.通斷控制通斷控制 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 由于異步電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性很軟由于異步電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性很軟, ,且開環(huán)調(diào)壓調(diào)速且開環(huán)調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍太小的調(diào)速范圍太小, ,

8、為提高機(jī)械特性硬度，擴(kuò)展調(diào)速范圍，為提高機(jī)械特性硬度，擴(kuò)展調(diào)速范圍，減少靜差率，必需采用閉環(huán)系統(tǒng)取代開環(huán)系統(tǒng)。減少靜差率，必需采用閉環(huán)系統(tǒng)取代開環(huán)系統(tǒng)。 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反響的閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖見圖所帶轉(zhuǎn)速負(fù)反響的閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖見圖所示，在要求不高時(shí)也可采用定子電壓反響控制。示，在要求不高時(shí)也可采用定子電壓反響控制。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 靜態(tài)構(gòu)造圖

9、：靜態(tài)構(gòu)造圖：各控制環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系為：各控制環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系為： 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 聯(lián)立推得：聯(lián)立推得：將臨界轉(zhuǎn)矩將臨界轉(zhuǎn)矩TcrTcr和和U1U1代入代入TeTe表達(dá)式，得靜特性表達(dá)式：表達(dá)式，得靜特性表達(dá)式：ssTssssTTcrcrcrcrcre2/2)2/(3121kcrXpUT 根據(jù)異步電動機(jī)機(jī)械特性的適用表達(dá)式，當(dāng)電動機(jī)在額定負(fù)載根據(jù)異步電動機(jī)機(jī)械特性的適用表達(dá)式，當(dāng)電動機(jī)在額定負(fù)載以下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)差率以下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，很小，s/scr scr/s，故，故在忽略定子電阻在忽略定子電阻

10、R1的條件下，可得到電動機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩為：的條件下，可得到電動機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩為：式中，式中，Xk-異步電動機(jī)的短路電抗異步電動機(jī)的短路電抗 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表達(dá)式：閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表達(dá)式：調(diào)速系統(tǒng)的靜特性曲線調(diào)速系統(tǒng)的靜特性曲線圖中特性圖中特性1、2、3、4、5為開環(huán)機(jī)為開環(huán)機(jī)械特性。引入轉(zhuǎn)速負(fù)反響顯然械特性。引入轉(zhuǎn)速負(fù)反響顯然使系統(tǒng)靜特性硬度大大提高了。使系統(tǒng)靜特性硬度大大提高了。而影響調(diào)速精度的主要要素是而影響調(diào)速精度的主要要素是放大系數(shù)放大系數(shù)K、Kp、Ks 、

11、，它，它們的選擇和直流調(diào)速系統(tǒng)是類們的選擇和直流調(diào)速系統(tǒng)是類似的。似的。 設(shè)開場時(shí)系統(tǒng)任務(wù)在特性設(shè)開場時(shí)系統(tǒng)任務(wù)在特性2的的a點(diǎn)上：給定電壓為點(diǎn)上：給定電壓為Un*，負(fù)載轉(zhuǎn)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為矩為TL 。 如負(fù)載轉(zhuǎn)矩增為如負(fù)載轉(zhuǎn)矩增為TL，那么，那么系統(tǒng)過渡到特性系統(tǒng)過渡到特性4運(yùn)轉(zhuǎn)于運(yùn)轉(zhuǎn)于b點(diǎn)：電點(diǎn)：電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為TL。 同理，負(fù)載降低至同理，負(fù)載降低至TL“時(shí)，時(shí)，系統(tǒng)過渡到特性系統(tǒng)過渡到特性1運(yùn)轉(zhuǎn)于運(yùn)轉(zhuǎn)于c點(diǎn)。點(diǎn)。按照反響控制規(guī)律，將任務(wù)點(diǎn)按照反響控制規(guī)律，將任務(wù)點(diǎn)c、a、b連起來，便是閉環(huán)靜特性了。連起來，便是閉環(huán)靜特性了。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上

12、一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 本質(zhì)：本質(zhì)： 系統(tǒng)的閉環(huán)靜特性實(shí)踐上是在幾個(gè)不同系統(tǒng)的閉環(huán)靜特性實(shí)踐上是在幾個(gè)不同的電壓所對應(yīng)的機(jī)械特性上各取一點(diǎn)，組成的電壓所對應(yīng)的機(jī)械特性上各取一點(diǎn)，組成一條新的、較硬的特性。一條新的、較硬的特性。結(jié)論：結(jié)論： 雖然異步電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性和直流雖然異步電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性和直流電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性差別很大，但在不同電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性差別很大，但在不同開環(huán)機(jī)械特性上各取一相應(yīng)的任務(wù)點(diǎn)，銜接開環(huán)機(jī)械特性上各取一相應(yīng)的任務(wù)點(diǎn)，銜接起來得到閉環(huán)靜特性這樣的分析方法是完全起來得到閉環(huán)靜特性這樣的分析方法是完全一致的。一致的。 第第 2 章章

13、返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 失控區(qū)失控區(qū)w 需求指出，這種系統(tǒng)存在失控區(qū)需求指出，這種系統(tǒng)存在失控區(qū)(見圖見圖2-7陰影線部分陰影線部分)。w 右邊極限：在額定電壓右邊極限：在額定電壓U1N下的機(jī)械特性；下的機(jī)械特性；w 左邊極限：最小輸出電壓左邊極限：最小輸出電壓U1(min)下的機(jī)械特性；下的機(jī)械特性；w 當(dāng)負(fù)載變化到達(dá)兩側(cè)極限時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制才干，當(dāng)負(fù)載變化到達(dá)兩側(cè)極限時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制才干，回到開環(huán)機(jī)械特性上任務(wù)?；氐介_環(huán)機(jī)械特性上任務(wù)。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下

14、一張幻燈片 返回目錄返回目錄 能量流程圖能量流程圖2222223RIPPsPPPPPPPPcucudMdsMMM輸出功率：輸出功率：機(jī)械損耗：機(jī)械損耗：轉(zhuǎn)差功率：轉(zhuǎn)差功率：轉(zhuǎn)子銅耗：轉(zhuǎn)子銅耗：deMedmmFecuPsTPsRITPrIPRIPP)1 (.)/ (3.332220212111輸入功率：輸入功率：定子銅耗：定子銅耗：勵磁鐵耗：勵磁鐵耗：電磁功率：電磁功率：機(jī)械功率：機(jī)械功率： 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)差功率計(jì)算異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)差功率計(jì)算效率：效率：轉(zhuǎn)差功率與負(fù)載類型關(guān)

15、系推導(dǎo)：轉(zhuǎn)差功率與負(fù)載類型關(guān)系推導(dǎo)： 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 異步電動機(jī)的負(fù)載特性：異步電動機(jī)的負(fù)載特性：將負(fù)載表達(dá)式代入轉(zhuǎn)差率算式，得：將負(fù)載表達(dá)式代入轉(zhuǎn)差率算式，得：1恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載210恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；負(fù)載與轉(zhuǎn)速成正比；負(fù)載與轉(zhuǎn)速成正比；負(fù)載與轉(zhuǎn)速平方成比例，為風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載；負(fù)載與轉(zhuǎn)速平方成比例，為風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載； 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 取參考基準(zhǔn)取參考基準(zhǔn)求轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)：求轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)：不同負(fù)載的轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)曲

16、線不同負(fù)載的轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)曲線 不同負(fù)載的轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)曲線不同負(fù)載的轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)曲線分析結(jié)論：分析結(jié)論： 對風(fēng)機(jī)泵負(fù)載，調(diào)壓調(diào)對風(fēng)機(jī)泵負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速引起的轉(zhuǎn)差損耗最小，因速引起的轉(zhuǎn)差損耗最小，因此：此： 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)適宜于對調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)適宜于對風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的調(diào)速。風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的調(diào)速。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 滑差電機(jī)又稱為電磁離合器電機(jī)?；铍姍C(jī)又稱為電磁離合器電機(jī)?；铍姍C(jī)調(diào)速系統(tǒng)滑差電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) = =電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)= =籠型異步機(jī)籠型異步機(jī)+ +電磁轉(zhuǎn)差離合器電磁轉(zhuǎn)差離合器+ +

17、控制安裝控制安裝調(diào)速性能：與調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)相當(dāng)。調(diào)速性能：與調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)相當(dāng)。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 電磁轉(zhuǎn)差離合器構(gòu)造原理圖電磁轉(zhuǎn)差離合器構(gòu)造原理圖 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 任務(wù)原理任務(wù)原理 異步電動機(jī)帶著自動異步電動機(jī)帶著自動軸及電樞以軸及電樞以n1n1的速度旋轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn) 當(dāng)勵磁繞組有勵磁時(shí)，當(dāng)勵磁繞組有勵磁時(shí)，磁極與電樞之間出現(xiàn)磁場磁極與電樞之間出現(xiàn)磁場 電樞運(yùn)動切割磁力線，電樞運(yùn)動切割磁力線，電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流電磁感應(yīng)

18、產(chǎn)生渦流，渦流的磁場與磁極相互吸引，的磁場與磁極相互吸引，使得磁極沿著電樞的旋轉(zhuǎn)使得磁極沿著電樞的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動 磁極帶著從動軸磁極帶著從動軸 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 因此，從動軸隨自動軸運(yùn)動，速度為因此，從動軸隨自動軸運(yùn)動，速度為n且從動軸速度且從動軸速度n必然小于必然小于自動軸自動軸n1。* 調(diào)理勵磁繞組勵磁，就可以改動從動軸的速度相當(dāng)于調(diào)理調(diào)理勵磁繞組勵磁，就可以改動從動軸的速度相當(dāng)于調(diào)理離合形狀離合形狀* 假設(shè)勵磁繞組不勵磁，從動軸將停頓旋轉(zhuǎn)。假設(shè)勵磁繞組不勵磁，從動軸將停頓旋轉(zhuǎn)。 第第 2 章章 返回第一張返回第一張 上一張幻燈片上一張幻燈片下一張幻燈片下一張幻燈片 返回目錄返回目錄 電磁轉(zhuǎn)差離合器本身