第3章 第1～2節(jié) 異步電動機的控制

三相交流異步電機的電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩、機械特性。第3章異步電動機的控制3.0復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識電磁轉(zhuǎn)矩幾種表示方式：1、物理表達式（電磁表達式）2、參數(shù)表達式3、實用表達式1電動機最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩時的臨界轉(zhuǎn)差率

4、電磁轉(zhuǎn)矩的功率表達式

機械功率

轉(zhuǎn)子銅耗5、轉(zhuǎn)速公式23.1異步電動機調(diào)速方法概述異步電動機的控制，主要是指調(diào)速調(diào)速方法：變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速、滑差離合器調(diào)速、變頻調(diào)速等按調(diào)速方法分為兩類：恒定，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s調(diào)速1、保持旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度調(diào)壓調(diào)速、繞線式轉(zhuǎn)子串電阻和串級調(diào)速和滑差離合器調(diào)速等2、調(diào)節(jié)電動機旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度ns調(diào)速變極調(diào)速和變頻調(diào)速變頻、調(diào)壓調(diào)速及串級調(diào)速與電力電子技術(shù)相結(jié)合改善調(diào)速性能3電磁功率PM－－從定子傳入轉(zhuǎn)子按能量轉(zhuǎn)換類型（轉(zhuǎn)差功率狀態(tài)）分三類機械功率Pmech－－傳給負載的有效功率轉(zhuǎn)差功率Ps－－傳輸給轉(zhuǎn)子電路與轉(zhuǎn)差率s成正比PM

=Pmech+PsPmech=(1–s)PMPs

=sPM1）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)2）轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)3）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)43.2異步電機調(diào)壓調(diào)速3.2.1調(diào)壓調(diào)速的理論基礎(chǔ)異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比改變異步電動機的端電壓改變電機機械特性與負載機械特性的交界點實現(xiàn)調(diào)速異步電機在不同電壓下的機械特性

電壓U1>U2>U3穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨定子電壓的降低而降低

調(diào)壓調(diào)速的效果與兩個因素有關(guān)5電機的轉(zhuǎn)子電阻小，機械特性硬，調(diào)速效果不明顯1、調(diào)壓調(diào)速的效果與電機機械特性的形狀有關(guān)轉(zhuǎn)子電阻大，臨界轉(zhuǎn)差率大，機械特性軟調(diào)壓時，轉(zhuǎn)速變化明顯，調(diào)速效果好采用轉(zhuǎn)子電阻大的電機設(shè)計2、調(diào)壓調(diào)速方法的效果與負載性質(zhì)有關(guān)適用于風機（包括風扇）、水泵類負載負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比電壓調(diào)低，電磁轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速降低電機的輸出功率顯著減小電磁功率也減小負載轉(zhuǎn)矩也減小6轉(zhuǎn)子損耗可能有增加例如：比恒轉(zhuǎn)矩負載時增加得少，電機效率不會變得太低設(shè)轉(zhuǎn)矩之比電磁功率之比轉(zhuǎn)子銅耗之比73.2.2調(diào)壓調(diào)速主回路接線方式晶閘管調(diào)壓調(diào)速，主電路的接法有不同的方案1、單相異步電動機主、副兩套繞組一套繞組中串接反并聯(lián)的兩個晶閘管（或一個雙向晶閘管）電源端串接反并聯(lián)的兩個晶閘管8Y接法，電動機三相電壓對稱，諧波較少，性能最優(yōu)。2、三相異步電動機Y接法：6個晶閘管兩兩反并聯(lián)或3個雙向晶閘管，分別串接在Y接法的三相繞組上。6個晶閘管兩兩反并聯(lián)或采用3個雙向晶閘管串入每線中。

?接法：?接法，由于3次諧波電壓引起的3次諧波電流可以在三相繞組中自由流通，使得繞組中電流增大，繞組銅耗增大。

比較：9對觸發(fā)脈沖的要求：①三相電路中，至少要有一相正向和另一相反向晶閘管同時導(dǎo)通；②觸發(fā)脈沖與相應(yīng)電源有一定的相序關(guān)系，即同步問題；③各晶閘管觸發(fā)脈沖間有一定的相位關(guān)系脈沖順序：VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2相差180°VT1－VT3－VT5及VT4－VT6－VT2互差120°④脈沖方式有要求，采用雙脈沖或?qū)捗}沖3.2.3調(diào)壓調(diào)速晶閘管的控制方式1、通斷控制方式――整周波通斷方式晶閘管作為開關(guān)與電源接通幾個周波，斷開幾個周波改變通斷時間比，改變定子電壓有效值102、相位控制方式改變晶閘管的觸發(fā)相位角α改變輸出電壓波形實現(xiàn)調(diào)速晶閘管在每個電源電壓周期中選定的時刻與電源接通改變移相角α，定子電壓的有效值隨著改變α增大，導(dǎo)通時間短，輸出電壓?、谥匦峦姇r，可能會出現(xiàn)電流沖擊整周波通斷方式缺點：①電源電壓的通斷，導(dǎo)致電機電流的變化，可能引起轉(zhuǎn)速的波動比較：11相位控制方式缺點：①輸出電壓中存在高次諧波，高次諧波電流產(chǎn)生附加損耗產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，噪聲增大②異步電動機相當于感性負載當晶閘管觸發(fā)角α大于電機功率因數(shù)角φ時改變α才能改變電壓若α<φ，電流導(dǎo)通時間為180°，相位控制不起作用123.2.4轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)提高機械特性的硬度，減小負載和電網(wǎng)電壓波動引起的速度波動1、系統(tǒng)組成2、靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖三相異步電動機轉(zhuǎn)速給定、轉(zhuǎn)速反饋觸發(fā)器、調(diào)壓主電路速度調(diào)節(jié)器ASRKp轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)Ks觸發(fā)調(diào)壓裝置放大倍數(shù)α為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)KD電動機傳遞系數(shù)中比例系數(shù)133、靜特性T=f(n)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖→轉(zhuǎn)速與給定的關(guān)系→電磁轉(zhuǎn)矩實用表達式→靜特性表達式畫出靜特性曲線根據(jù)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖電動機定子電壓為忽略定子電阻R1，電機的最大轉(zhuǎn)矩為電機機械特性的實用表達式

14令因轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表達式給定信號下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系－－靜特性154、系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖速度調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）晶閘管觸發(fā)調(diào)壓裝置轉(zhuǎn)速反饋電動機1）PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)：2）晶閘管調(diào)壓器傳遞函數(shù)：3）轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：4）異步電動機傳遞函數(shù)：WAM(s)表示電動機轉(zhuǎn)速與電壓U1之間的關(guān)系近似傳遞函數(shù)－－采用線性化方法求出小信號時電動機傳遞函數(shù)用于分析在某一工作點附近的動態(tài)特性在額定工作點附近的傳遞函數(shù)推導(dǎo)16根據(jù)異步電機電磁轉(zhuǎn)矩表達式調(diào)壓調(diào)速電機設(shè)計時sm≈1，忽略s2項，得到：

則

令電磁轉(zhuǎn)矩與電壓和轉(zhuǎn)速有關(guān)

小信號分析法，用增量代替微分上式兩邊求偏導(dǎo)數(shù)17額定點運行：