交流異步電動機的調(diào)速

1、交流異步電動機的調(diào)速第1頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日第一節(jié) 繞線轉子異步電動機轉子串電阻調(diào)速轉子電路串接不同電阻時的人為特性2第2頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日轉子回路串入電阻越大，電機轉差率越大，電機轉速越低；低速時人為機械特性軟；損耗大，效率下降，屬于恒轉矩調(diào)速有級調(diào)速，設備簡單，只適合有載調(diào)速；在調(diào)速要求不要和拖動容量不大的生產(chǎn)機械上應用十分普遍。轉子電路串接不同電阻時的人為特性3第3頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日在額定電壓時，磁通恒定值，調(diào)速時 4第4頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日

2、 當轉速降低（s 增高）時，效率下降，轉子損耗功率增高，故經(jīng)濟性不高。 轉子損耗功率為 輸出功率為 調(diào)速時轉子電路的效率為 5第5頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日第二節(jié) 改變定子電壓調(diào)速改變異步電動機定子電壓的人為特性對恒轉矩負載，調(diào)速范圍很小，適用價值不高；對于風機類負載，調(diào)速范圍較大，但是低速時功率因數(shù)低，電流大；為了擴大在恒轉矩負載時的調(diào)速范圍，需要采用轉子電阻較大的高轉差率電動機。一、調(diào)速原理和調(diào)速性能6第6頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日對于恒轉矩負載，擴大了調(diào)速范圍；缺點：機械特性太軟。轉子電路電阻較高時改變定子電壓的人為特性7第7頁

3、，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日開環(huán)系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速，機械特性較軟，調(diào)速范圍不大；為了克服這個缺點，現(xiàn)代的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)廣泛采用測速反饋的閉環(huán)控制。8第8頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日二、調(diào)壓調(diào)速的閉環(huán)控制原理1.電壓環(huán)2.電流環(huán)9第9頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日三、調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制的靜態(tài)特性閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性的硬度比開環(huán)系統(tǒng)大大提高；可將變極調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速相結合，進一步擴大調(diào)速范圍變極調(diào)速：粗調(diào)調(diào)壓調(diào)速：細調(diào)，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速10第10頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日四、調(diào)壓調(diào)速電動機的容許輸出1

4、.保證電動機轉子電流為額定值時，轉速越低，轉差率S越大，電動機輸出的轉矩越??；2.忽略空載損耗，輸出功率和內(nèi)生機械功率相等，轉速越低，電動機容許輸出的功率越小；所以，調(diào)壓調(diào)速既非恒轉矩，又非恒功率調(diào)速；比較適合用于通風機負載，也可用于恒轉速負載，不適合恒功率負載。11第11頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日五、定子調(diào)壓調(diào)速的特點優(yōu)點：調(diào)速平滑，采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時，機械特性很硬，調(diào)速范圍可達到10；缺點：變轉差率調(diào)速，低速時功率損耗大，效率低適用：中小容量的交流電動機。12第12頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日改變定子極對數(shù)的同時，必須相應改變轉子的

5、級數(shù)。繞線式電機要滿足這個要求很困難；而籠形異步電動機轉子的極對數(shù)能自動隨定子磁場的極對數(shù)的變化而變化，所以變極調(diào)速適用于籠形異步電動機。單繞組雙速電動機：一套定子繞組，具備兩種極對數(shù)，根據(jù)接法不同，得到兩個不同的同步轉速；三速或四速電動機：定子中放兩套獨立的繞組。第三節(jié) 改變定子極數(shù)調(diào)速13第13頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日一、變極方法改變定子磁極對數(shù)，通過改變定子繞組接線來實現(xiàn)；使得定子每相繞組中一半繞組的電流改變方向。14第14頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日二、三種常用的變極接線方式1、單星形并聯(lián)的雙星形2、單星形反向串聯(lián)的單星形3、

6、三角形雙星形15第15頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日星形聯(lián)結改變成兩個并聯(lián)的星形聯(lián)結三角形聯(lián)結改變成兩個并聯(lián)的星形聯(lián)結16第16頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日變極調(diào)速時，電動機的容許輸出功率或轉矩在變速前后的關系。輸出功率為 在高、低速運行時，電動機繞組內(nèi)均流過額定電流，這樣在兩種聯(lián)結法下的轉矩之比為1. YYY聯(lián)接變極調(diào)速功率增加一倍，轉速增加一倍，轉矩保持不便；屬于恒轉矩調(diào)速適用于：恒轉矩負載，如起重機、運輸帶等17第17頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日YYY聯(lián)接變極調(diào)速的機械特性：18第18頁，共36頁，2022

7、年，5月20日，8點59分，星期日當定子繞組從一個三角形聯(lián)結改成二個星形聯(lián)結的并聯(lián)時，極對數(shù)也減小一倍， 也增加一倍。兩種聯(lián)結法的功率比為2. YY聯(lián)接變極調(diào)速 輸出的功率只增加了近似15%，故可以認為是恒功率調(diào)速； 轉速增加一倍，功率近似不變，轉矩近似下降一半；應用于各種機床切削等恒功率負載。19第19頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日YY聯(lián)接變極調(diào)速的機械特性：20第20頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日變極調(diào)速的特點：操作簡單，機械特性硬，效率高，可以獲得恒轉矩或恒功率調(diào)速特性；變極調(diào)速是一個有級調(diào)速，調(diào)速級數(shù)少，不是平滑調(diào)速；一般用于機床設備

8、上作為粗調(diào)。21第21頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日第四節(jié) 變頻調(diào)速一、概念1. 改變供電電源的頻率可以使旋轉磁場的轉速隨之變化，電動機的轉速也跟著改變，這種調(diào)速稱為變頻調(diào)速；2. 以電源頻率50Hz為基本頻率。22第22頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日一般認為，在任何類型負載下變頻調(diào)速時，若能保持電動機的過載能力不變，即過載倍數(shù)等于額定條件下過載倍數(shù)，此時，電動機的運行性能較為理想。當定子頻率較高時（式中 為常數(shù)）23第23頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日24第24頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期

9、日二、恒轉矩變頻調(diào)速變頻后的轉矩等于額定轉矩，屬于恒轉矩調(diào)速25第25頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日當頻率很低時，r1不可忽略，相當于定子電路串入一個降壓電阻，使定子感應電動勢降低，氣隙磁通減小，Tm較小為了使低頻時Tm下降不太大，則要提高定子電壓，來補償r1的壓降，維持氣隙磁通不變。但這樣電動機的勵磁電流就增大，功率因數(shù)下降，所以基頻向下調(diào)是有限度的，頻率不能過小。26第26頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日從基頻50Hz往上調(diào)速時，如果也按比例升高電壓，則電壓會超過電動機的額定電壓，這是不允許的；因此，保持電壓不變，頻率往上調(diào)，磁通就減小，所

10、以是一種弱磁的調(diào)速方法；對于恒功率負載，變頻時，要求電機的輸出功率保持不變。三、恒功率的變頻調(diào)速27第27頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日機械特性： 與直流電動機類似，在nN轉速以上，用弱磁調(diào)速來升速。28第28頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日變頻調(diào)速的特點：機械特性基本平行，機械特性硬；調(diào)速范圍較大，轉速穩(wěn)定性好；運行時轉差率小，效率高頻率連續(xù)可調(diào)，是無級調(diào)速變頻時按不同規(guī)律變化可實現(xiàn)恒轉矩或恒功率調(diào)速，以適應不同負載的要求；是異步電動機調(diào)速最有發(fā)展前途的一種方法。29第29頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日30第30頁，

11、共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日四、串級調(diào)速（一）串級調(diào)速的一般原理中等以上功率的繞線轉子異步電動機與其他電動機或電子設備串級聯(lián)接以實現(xiàn)平滑調(diào)速，稱為串級調(diào)速。異步電動機的串級調(diào)速，就是在異步電動機轉子電路內(nèi)引入感應電動勢 ，以調(diào)節(jié)異步電動機的轉速。引入電動勢的方向，可與轉子電動勢 方向相同或相反，其頻率則與轉子頻率相同。 1 與 同相 未引入 時引入 后31第31頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日 未引入 時 超前 90 32第32頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日 2 與 反相 顯然，對于右圖所示 超前 某一角度的一般情況，可將 分解為二個分量，即與 同相的分量 ，和超前 90的分量 ，它們既能使電動機調(diào)速，又能提高定子的功率因數(shù) sE2sE2sE2 超前 某一角度轉子電路電壓相量圖 33第33頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日（二）串級調(diào)速的機械特性根據(jù)相量圖異步電動機的轉矩為轉子電流的有功分量 34第34頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日 1 時轉矩為 2 時轉矩為 或35第35頁，共36頁，2022年，5月20日，8點59分，星期日（三）晶閘管串級調(diào)速的基本原理 晶閘管串級調(diào)速具