三相交流電動機調速

三相交流電動機調速第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/251電機與拖動交流調速應用的領域1.凡是能用直流調速的場合,都能用交流調速;2.直流調速達不到的,如大容量,高轉速,高電壓等,都能用交流調速;3.原來不調速的風機,泵類拖動,采用交流調速,可以大幅度節(jié)能.第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/252電機與拖動一、繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速所串電阻越大，轉速越低.拖動恒轉矩負載調速過程:第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/253電機與拖動當電源電壓一定時，主磁通

基本是定值，設轉子電流I2維持在它的額定值工作，則：轉子串電阻調速，保持電機轉子電流為額定值，則:a.轉子回路串電阻屬恒轉矩調速方法第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/254電機與拖動當電機轉子回路串電阻后，轉子回路的功率因數(shù)為：

常數(shù)T不變第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/255電機與拖動當負載為恒轉矩時，則：多用于斷續(xù)工作的生產(chǎn)機械上，在低速運行的時間不長，且要求調速性能不高的場合，如起重機。b.轉子回路串電阻屬有級調速第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/256電機與拖動C、轉子回路串電阻調速經(jīng)濟性差隨著s的增加，損耗增加，但對電機無影響第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/257電機與拖動二、異步電動機改變定子電壓調速(調壓調速)snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax對普通異步電機如果采用調壓調速拖動恒轉矩負載,調速范圍窄(S<Sm).一般用于風機,泵類負載

a.整個范圍能運行;b.性價比好。高轉差電機第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/258電機與拖動交流調壓調速電路第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/259電機與拖動異步電機調壓調速的閉環(huán)系統(tǒng)TL2Bsnsm10TL10ATC如何調速?第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2510電機與拖動三、變頻調速變頻調速的條件：如何獲得變頻電源？機組變頻靜止變頻第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2511電機與拖動機組變頻+-UMTFYD

f=np/60第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2512電機與拖動靜止變頻變頻:ACDCACACACABCtU,iTT1T2T3T4第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2513電機與拖動1.從基頻向下變頻調速（機械特性）⑴保持=常數(shù)

（恒磁通控制方式）第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2514電機與拖動最大轉矩處的轉速降落為：第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2515電機與拖動恒磁通變頻調速是屬于恒轉矩調速方式。即當：時，計算第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2516電機與拖動⑵保持=常數(shù)（近似恒磁通控制方式）第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2517電機與拖動第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2518電機與拖動當f下降不多時:當f下降較多時:第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2519電機與拖動低頻補償(15Hz以下)第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2520電機與拖動第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2521電機與拖動2.從基頻向上變頻調速

只能保持電壓為UN不變，頻率越高，磁通Φm越低，類似他勵直流電動機弱磁升速情況。第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2522電機與拖動第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2523電機與拖動頻率越高時，越小，也減小，第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2524電機與拖動變頻調速的特點：①從基頻向下調速，為恒轉矩調速方式；從基頻向上調速，近似為恒功率調速方式；②調速范圍大；③轉速穩(wěn)定性好；④運行時，效率高；⑤變頻調速為無級調速。第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2525電機與拖動3.變極繞組的連接方法：

Y→YY(2p→p)Δ→YY(2p→p)

接線圖四、鼠籠式異步電機的變極調速(多速電機)1.可以采用兩套繞組，但為了提高材料的利用率，一般采用單繞組變極，即通過改變一套繞組的連接方式而得到不同極對數(shù)的磁動勢，以實現(xiàn)變極調速。4.說明：變極前后，三相繞組的相序發(fā)生改變，為保證電動機的轉向不變，須對調定子兩相繞組的出線端。

2.工作原理5.繞線式異步電機第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2526電機與拖動Y→YY(2p→p)第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2527電機與拖動Δ→YY(2p→p)第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2528電機與拖動小結:三相交流電動機調速的分類:調速的機械特性(U,R2,f)及特點:變頻調速的條件,低頻補償?shù)?9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2529電機與拖動

雙饋調速的基本原理

繞線式異步電動機多用在要求起動轉矩大或要求調速的負載場合,在這兩種場合下傳統(tǒng)的方法是在轉子回路中串聯(lián)電阻.但這種調速方法的效率是比較低的,而且調速性能也不理想.而如果采用了雙饋調速法,則效果要好一些.

雙饋

是指繞線式異步電動機的定、轉子三相繞組分別接到兩個獨立的三相對稱電源，其中定于繞組的電源為固定頻率的工業(yè)電源，而轉子電源電壓的幅值、頻率和相位則需按運行要求分別進行調節(jié)。

五、繞線式異步電動機雙饋調速及串級調速原理第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2530電機與拖動隨著電力電子技術的發(fā)展，繞線式異步電動機組成的雙饋調速系統(tǒng)，得到了許多人的重視。一、雙饋調速法：繞線式異步電動機雙饋調速系統(tǒng)不僅能調節(jié)電動機的轉速，還能改變電動機定子邊的功率因數(shù)。我們知道，當普通異步電動機定子邊加額定電壓且?guī)蠙C械負載時，轉子有功電流的有效值為：第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2531電機與拖動為了簡化分析和突出主要的概念，暫時忽略轉子漏電抗的影響。當定子電源電壓及負載轉矩保持不變的條件下，應為常數(shù)，即

=常數(shù)第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2532電機與拖動現(xiàn)在分析繞線式異步電動機轉子回路接有外電源的情況。為了簡單起見，在下面的分析中，凡是轉子的各物理量都應理解為已經(jīng)進行過折合，不再用帶撇的符號表示了。定、轉子電壓、電動勢和電流的正方向如圖所示。其中Ｕ2是轉子外加三相對稱電源相電壓的有效值。下面分幾種情況討論。第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2533電機與拖動⑴轉子外接電壓與轉子電動勢反相：這種情況的相量圖如圖（a）所示。第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2534電機與拖動在這種情況下，由于轉子回路合成電動勢的減小，使電流減小，于是電磁轉矩隨之減小，因負載轉矩不變，轉子便減速。隨著轉速的降低，轉子回路感應電動勢增大，當轉差率增大到時，轉子感應電動勢為。等于原先的，就能保持電子電流不變。電磁轉矩與負載轉短達到了新的平衡，電機在新的轉差率下運行，即＞s，轉速降低了。注意，這里的轉差率s不再是電動機實際運行的轉差率，它的含義是在同樣負載轉矩下，轉子回路未接電壓時的轉差率，是個固定的數(shù)值。第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2535電機與拖動這種情況下轉子電流為：或所以電機實際運行的轉差率為：第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2536電機與拖動⑵轉子外接電壓與轉子電動勢同相這種情況要分幾種情況討論：1）當如圖b所示：剛開始時，由于轉子回路合成電動勢增大，使增大，電磁轉矩增大，在負載轉矩不變的條件下，轉子加速。隨著轉速的增加（轉差率減小為），轉子回路感應電動勢減小，直到等于原先的，才能保持不變，電磁轉矩與負載轉矩達到新的平衡，電機在新的轉差率下運行。這時，<S,即電機的轉速升高了。第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2537電機與拖動

2）當僅由的作用就能產(chǎn)生，電機的轉速達同步速，為零，見圖（c）。第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2538電機與拖動3）當在負載轉矩不變的條件下，電機的轉速可以超過同步速，轉差率＜0，如圖d）所示。這種情況下，轉子電流為：或第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2539電機與拖動電機實際運行的轉差率為：⑶轉子外接電壓與轉子電動勢相位差90°：1）當領先：這種情況轉子回路的合成電動勢產(chǎn)生的轉子電流入者同相（僅考慮的作用），其中有功電流為，無功電流為。由于無功電流與氣隙磁密同相，起了勵磁電流的作用，以知電機定子電流為：第40頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2540電機與拖動可見，定子邊的功率因數(shù)得到了改善。在調速范圍較大時，不能忽略轉子漏阻抗的影響，因為它對轉子電流的大小和相位都有影響。第41頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2541電機與拖動（2）串級調速的基本要求：前述的雙饋調速要求加在電機轉子繞組的電壓頻率與轉子繞組感應電動勢同頻率。如果把異步電機轉子感應電動勢變?yōu)橹绷麟妱觿?，同時把轉子外加電壓也變?yōu)橹绷髁?，這就是串級調速的基本思路。如圖所示：第42頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2542電機與拖動圖中的整流橋把異步電動機轉子的轉差電動勢、電流變成直流，逆變器的作用是給電機轉子回路提供直流電動勢，同時給轉子電流提供通路，并把轉差功率（扣除轉子繞組銅損耗）大部分反送回交流電源。異步電動機轉子相電動勢為：經(jīng)三相整流器后變?yōu)橹绷麟妱觿荩?/p>

第43頁，共46頁，2023年，2月20日，星期日2023/4/2543電機與拖動式中是整流系數(shù)。逆變器直流側直流電動勢為：式中是逆變器的系數(shù)；是變壓器副邊相電壓；是逆變角。于是直流回