注冊(cè)電氣工程師輔導(dǎo)-傳動(dòng)2

17.電動(dòng)機(jī)與電氣傳動(dòng)（考試大綱）17．1熟悉電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及分類17．2了解電動(dòng)機(jī)的選擇17．3掌握交、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式及起動(dòng)校驗(yàn)17．4掌握交、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)17．5掌握交、直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方式及計(jì)算方法17．6掌握電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置及計(jì)算方法17．7熟悉低壓電動(dòng)機(jī)控制電器的選擇17．8了解電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo)17．9了解傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的運(yùn)用17．10了解調(diào)節(jié)理論在電氣傳動(dòng)工程中的運(yùn)用17．11熟悉PLC的組成及工作原理異步電動(dòng)機(jī)原理圖同步速n0=60f/p(f-頻率,p-極對(duì)數(shù))轉(zhuǎn)差率s=(n0-n)/n0同步電動(dòng)機(jī)原理圖n=n0，轉(zhuǎn)差率s=017．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)

1.交流調(diào)速系統(tǒng)方案

交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為因此，交流電動(dòng)機(jī)有以下三種基本調(diào)速方式： ①改變極對(duì)數(shù)p； ②改變轉(zhuǎn)差率s； ③改變供電電源頻率f.17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)

1.交流調(diào)速系統(tǒng)方案

（1）變極調(diào)速

變換繞組極對(duì)數(shù)的方法有：

①將一套繞組中部分線圈按一定規(guī)律改接，以改變其電流方向或相號(hào)來改變極對(duì)數(shù)，常用于倍極比雙速或三速異步電動(dòng)機(jī)。

②在定子上設(shè)置兩套不同極對(duì)數(shù)的獨(dú)立繞組。

③在定子上設(shè)置不同極對(duì)數(shù)的獨(dú)立繞組，且每個(gè)獨(dú)立繞組又有不同的接線組合，適用于三速以上的多速電動(dòng)機(jī)。

17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)

1.交流調(diào)速系統(tǒng)方案

（1）變極調(diào)速

單繞組倍極比雙速電動(dòng)機(jī)工作特性序號(hào)極數(shù)（2p）Ⅰ聯(lián)結(jié)方法極數(shù)（2X2p）Ⅱ聯(lián)結(jié)方法轉(zhuǎn)矩比TⅡ／TI功率比PⅡ／PI特性l2丫丫l0.5恒轉(zhuǎn)矩22丫2丫21恒功率32丫△1.7320.866可變轉(zhuǎn)矩4△2丫2.31.15可變轉(zhuǎn)矩52△丫0.5770.288可變轉(zhuǎn)矩典型的倍極比調(diào)速原理：17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)

1.交流調(diào)速系統(tǒng)方案

（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)的機(jī)械特性

串入電阻，斜率變大，轉(zhuǎn)速下調(diào)，s增大最大轉(zhuǎn)矩大小不變，所對(duì)應(yīng)速度降低17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)

1.交流調(diào)速系統(tǒng)方案

（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

轉(zhuǎn)子電阻斬波調(diào)速的基本電路例題1繞線型異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子子串電阻阻調(diào)速，，串入電阻阻為額定定電阻的的40%。電機(jī)參數(shù)數(shù)：定子子額定電電壓380V，轉(zhuǎn)子額定電壓壓173V，額定轉(zhuǎn)差差率0.055，定子額定電電流11A，轉(zhuǎn)子額定定電流25A。請(qǐng)計(jì)算串串入電阻阻值。計(jì)算：轉(zhuǎn)子額定定電阻=173/1.732/25=4Ω串入電阻阻=4*40%=1.6Ω17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（3）串級(jí)調(diào)速機(jī)械回饋式電回饋式17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（3）串級(jí)調(diào)速低同步串級(jí)調(diào)調(diào)速超同步串級(jí)調(diào)調(diào)速17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（4）調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速原理理圖不不同U1時(shí)的機(jī)械特性性降低電壓，斜斜率變大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下調(diào)，s增大最大轉(zhuǎn)矩變小小，所對(duì)應(yīng)速速度不變17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（4）調(diào)壓調(diào)速(較高的內(nèi)阻時(shí)時(shí)）具有轉(zhuǎn)速閉環(huán)環(huán)的調(diào)壓調(diào)速速系統(tǒng)a）原理圖b）閉環(huán)控制特性性17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（5）電磁調(diào)速異異步電動(dòng)機(jī)電磁調(diào)速異步步電動(dòng)機(jī)由異異步電動(dòng)機(jī)、、電磁轉(zhuǎn)差離離合器和晶閘閘管勵(lì)磁電源源及其控制部部分組成。調(diào)節(jié)電磁耦合合器的勵(lì)磁勵(lì)磁↓→s↑→n↓電磁轉(zhuǎn)差調(diào)速速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)的組成17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（5）電磁調(diào)速異異步電動(dòng)機(jī)電磁調(diào)速電動(dòng)動(dòng)機(jī)開環(huán)和閉閉環(huán)調(diào)速機(jī)械械特性a）開環(huán)b）閉環(huán)相似有：液力耦合器調(diào)調(diào)速：在電機(jī)和負(fù)負(fù)載之間串接接液力耦合器，，調(diào)節(jié)液力耦耦合器的油量量來改變s17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（6）變頻調(diào)速它是利用電動(dòng)動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨外加電電源頻率而變變化的特性，，通過改變電電動(dòng)機(jī)供電頻頻率進(jìn)行調(diào)速速的方法。1）靜止變頻電源源的直接變頻方式式與間接變頻頻方式a）間接變頻方式式（交-直-交）b）直接變頻方式式（交-交）17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)1.交流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)方案（（6）變頻頻調(diào)速速（f↓→→n0↓→n↓）1）直接變變頻方方式與與間接接變頻頻方式式交一交交變頻頻與交交一直直一交交變頻頻的主主要特特點(diǎn)比較項(xiàng)目交一交變頻交一直一交變頻換能型式一次換能，效率較高兩次換能，效率略低換流方式電源電壓換流強(qiáng)迫換流或負(fù)載換流裝置器件數(shù)量器件較多，器件利用率較低器件較少，器件利用率較高調(diào)頻范圍最高頻率為電源頻率的1／3～l／2頻率調(diào)節(jié)范圍寬，不受電源頻率限制電網(wǎng)功率因數(shù)較低移相調(diào)壓、低頻低壓時(shí)功率因數(shù)低，用斬波或PWM調(diào)壓，則功率因數(shù)高17．4．2交流電電動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)速速技術(shù)術(shù)1.交流調(diào)調(diào)速系系統(tǒng)方方案（（6）變頻頻調(diào)速速2）電壓壓型變變頻調(diào)調(diào)速與與電流流型變變頻調(diào)調(diào)速在在交交-直-交變頻頻器中中，根根據(jù)直直流側(cè)側(cè)儲(chǔ)能能元件件的特特點(diǎn)劃劃分。。電壓型型變頻頻調(diào)速速（C為主濾濾波））電電流型型變頻頻調(diào)速速（（L為主濾濾波））17．4．2交流電電動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)速速技術(shù)術(shù)1.交流調(diào)調(diào)速系系統(tǒng)方方案（（6）變頻頻調(diào)速速2）電壓壓型變變頻調(diào)調(diào)速與與電流流型變變頻調(diào)調(diào)速電流型型變頻頻調(diào)速速與電電壓型型變頻頻調(diào)速速的主主要特特點(diǎn)比較項(xiàng)目電流型電壓型直流回路濾波環(huán)節(jié)電抗器電容器輸出電壓波形★決定于負(fù)載，當(dāng)負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，為近似正弦波矩形輸出電流波形★矩形決定于逆變器電壓與電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，具有較大的諧波分量輸出動(dòng)態(tài)阻抗大小再生制動(dòng)（發(fā)電制動(dòng)）方便，不需附加設(shè)備需要附加電源側(cè)反并聯(lián)逆變器過電流及短路保護(hù)容易困難動(dòng)態(tài)特性快較慢，用PWM則快對(duì)晶閘管要求耐壓高，對(duì)關(guān)斷時(shí)間無嚴(yán)格要求一般耐壓可較低，關(guān)斷時(shí)間要求短線路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單較復(fù)雜適用范圍單機(jī)，多機(jī)多機(jī)，變頻或穩(wěn)頻電源17．4．2交流電電動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)速速技術(shù)術(shù)1.交流調(diào)調(diào)速系系統(tǒng)方方案（（6）變頻頻調(diào)速速3）脈沖沖寬度度調(diào)制制（PWM））變頻調(diào)調(diào)速在在變頻頻調(diào)速速中，，整流流部分分用二二極管管橋。。常采采用PWM（PulseWidthModulation））方法來來改善善逆變變器輸輸出波波形，，該方方法需需要用用開關(guān)關(guān)頻率率較高高的大大功率率器件件。。PWM變頻調(diào)調(diào)速a）PWM變頻器器線路路b）PWM波形例題2變頻調(diào)調(diào)速的的原理理是：：A．改變同同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)調(diào)速速B．保持主主磁通通不變變，進(jìn)進(jìn)行調(diào)調(diào)速C．控制主主磁通通，實(shí)實(shí)現(xiàn)恒恒功率率調(diào)速速D．恒功率率調(diào)速速時(shí)，，頻率率增大大，主磁通通也增增大哪個(gè)是是不正正確答答案？？答案：：D例題3與直流流調(diào)速速比較較，交交流變變頻調(diào)調(diào)速的的特點(diǎn)點(diǎn)是：：A．不受換換向條條件的的限制制，沒沒有由由于換換向器器所帶來來的維維修工工作量量大、、事故故率高高的弊弊病B．容量、、電壓壓、電電流、、轉(zhuǎn)速速的上上限，，不象象直直流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)那那樣樣受受限限制制C．．交流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)體體積積小小、、重重量量輕輕、、飛飛輪輪矩矩小小、、單機(jī)機(jī)容容量量大大、、效效率率高高D．．交流流調(diào)調(diào)速速的的調(diào)調(diào)速速性性能能超超過過直直流流調(diào)調(diào)速速哪個(gè)個(gè)特特點(diǎn)點(diǎn)使使得得投投資資及及維維護(hù)護(hù)費(fèi)費(fèi)用用大大為為降降低低？？答案案：：A，，C17．4．2交流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)調(diào)速速技技術(shù)術(shù)1.交流流調(diào)調(diào)速速系系統(tǒng)統(tǒng)方方案案（（7）無無換換向向器器電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)調(diào)速速它是是用用與與電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頻頻率率同同步步的的交交流流電電源源來來驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)同同步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)，，改改變變交交流流電電源源的的頻頻率率和和電電壓壓實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)調(diào)調(diào)速速的的一一種種方方法法。。無換換向向器器電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)MS一同同步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)PS一位位置置檢檢測(cè)測(cè)器器17．4．2交流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)調(diào)速速技技術(shù)術(shù)2.變頻頻調(diào)調(diào)速速的的控控制制方方式式（l））基本本控控制制方方式式（（V/f協(xié)調(diào)調(diào)控控制制））1）當(dāng)當(dāng)f<f1N時(shí)U1／f1=常值值2）當(dāng)當(dāng)f>f1N時(shí)保保持持U1=U1N不變變這這就就是是恒恒壓/頻比的的控控制制方方式式，，是是變變頻頻調(diào)調(diào)速速必必須須遵遵循循的的控控制制原原則則，，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱為為VVVF（（VariableVoltageVariableFrequency））。。恒壓壓頻頻比比控控制制特特性性變頻頻調(diào)調(diào)速速控控制制特特性性ImΦ0I0變頻頻調(diào)調(diào)速速的的T~f特性性：：17．4．2交流電動(dòng)動(dòng)機(jī)調(diào)速速技術(shù)2.變頻調(diào)速速的控制制方式（2）異步電電動(dòng)機(jī)在在電壓、、頻率協(xié)協(xié)調(diào)控制制下的機(jī)機(jī)械特性性U／f恒定控制制時(shí)轉(zhuǎn)矩矩、E／f恒定控制制時(shí)轉(zhuǎn)矩矩、定子電流流一轉(zhuǎn)速速特性電流－轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速特性性異步機(jī)等等效電電路及其其簡(jiǎn)化E1=

E2'I1R1jX11－ssR2'I2'jX2'

R2'I0RmXm+U1－17．4．2交流電動(dòng)動(dòng)機(jī)調(diào)速速技術(shù)2.變頻調(diào)速速的控制制方式（2）異步電電動(dòng)機(jī)在在電壓、、頻率協(xié)協(xié)調(diào)控制制下的機(jī)機(jī)械特性性U／f、E／f恒定控制制機(jī)械特特性基本本上是平平行下移移的，穩(wěn)穩(wěn)態(tài)性能能尚可，，能滿足足一般要要求。但但因都沒沒考慮動(dòng)動(dòng)態(tài)過程程中Φm的變化，，動(dòng)態(tài)性性能較差差。E’／f恒定控制制是保證證全磁通通恒定的的控制，，其動(dòng)態(tài)態(tài)、靜態(tài)態(tài)性能可可與直流流傳動(dòng)的的一樣，，但線路路較復(fù)雜雜。E’／f恒定控制制時(shí)的三種不同同的電壓壓－頻率率協(xié)調(diào)機(jī)機(jī)械特特性控制時(shí)的的機(jī)械特特性I—恒U／fⅡ—恒E／fⅢ—恒E’/f控制nT017．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)2.變頻調(diào)速的控控制方式（3）脈沖寬度調(diào)調(diào)制（PWM）控制技術(shù)在變頻調(diào)速控控制系統(tǒng)中，，通常采用脈脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)來改善變變頻器的輸出出波形，減少少高次諧波。。1）單極性與雙極極性PWM模式雙極性PWM模式單極性PWM模式17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)2.變頻調(diào)速的控控制方式（3）脈沖寬度調(diào)調(diào)制（PWM）控制技術(shù)在變頻調(diào)速控控制系統(tǒng)中，，通常采用脈脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)來改善變變頻器的輸出出波形，減少少高次諧波。。2）PWM的調(diào)制方式分分同步式、異步步式和分段同同步式三種17．4．2交流電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)2.變頻調(diào)速的控控制方式（5）矢量控制與與坐標(biāo)變換前兩節(jié)論述的的變頻調(diào)速控控制方法，基基本上解決了了異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的平滑調(diào)速速問題，轉(zhuǎn)差差頻率控制已已起到了直流流電動(dòng)機(jī)雙閉