交流调速系统讲义

1、交流调速系统讲义 课程名称：调速系统 班级：电气 095 班 时间：2021.9.25 三、四节 第一章 交流调压调速系统 定义：改变异步电动机定子供电电压的大小以调节电动机运行速度的系统，称为交流调压调速系统，这属于转差功率消耗型调速系统。 1.1 异步电动机调压调速的原理 1.1.1 调压调速的原理 根据异步电动机的电磁转矩公式：（也可以叫机械特性方程） ) ( ) / ( 2/ 32 "20 12 "2 1 1"221x x s r r fs r u ntpe+ + +=p （11） 式中可变的参数只有转差率 s 和定子电压 u 1 ，当 s 一定时，电磁转

2、矩 t e 与定子电压 u 1正比。一般在一工况下负载转矩不变，改变 u 1 ，s 随之变化，而同步转速pnfn1160= 是不变的，则电动机的转速 n 发生了变化。这就是调压调速的原理。 1.1.2 调压调速的机械特性 根据式（11）可得调压调速的机械特性如图 11 图 11 异步电动机在不同电压下的机械特性 根据图 11 曲线可得出异步电动机调压调速机械特性的特点： 1、 不同电压时，空载转速 n 0 不变；pnfn n11 060= = 2、 不同电压时，临界转差率 s m 不变；2 "20 121"2) ( x x rrs m+ += 3、 调压调速属于一种弱磁调速

3、;根据公式n smk n fu1144 . 4» f 0风机类负载特性011n7 . 0 u1nu1n5 . 0 u0necabdsnmsfetmax et图5-1 异步电动机在不同电压下的机械特性 4、 调压调速的稳定工作范围为 0ss m 。调速范围小。风机泵类负载调速范围可以大一些。 1.1.3 力矩电机调压调速的机械特性 如何解决异步电机调速范围小的问题：只有增大 s m 。根据2 "20 121"2) ( x x rrs m+ += 可得，只有增大电动机转子电阻，才能使 s m 增大。这种转子电阻很大的电动机称为力矩电动机。它的调压调速的机械特性如图 1

4、2 所示。 图 12 力矩电动机调压调速的机械特性 力矩电机高压调速机械特性很软,调速范围较大,开环应用不多。 1.1.4 调压调速的方法 n 1、自耦变压器调压（tu）；对小容量电机,体积重量大。 n 2、带直流磁化绕组的饱和电抗器调压（ls）；控制铁心电感的饱和程度改变串联阻抗，体积重量大。 n 3、晶闸管交流调压（tvc）。用电力电子装置调压调速，体积小，轻便。 图 13 调压器调压 饱和电抗器调压 晶闸管交流调压 1.1.5 晶闸管交流调压电路的控制方式 对电力电子电路中的晶闸管器件，有两种控制方式,现以晶闸管单相交流调压器电路如图 14 为例来加以说明: 图 14 晶闸管单相调压电路

5、 1、相位控制方式 通过改变晶闸管的导通角来改变输出交流电压。电压输出波形如图 1-5 所示。 特点：输出电压较为精确、快速性好；但有谐波污染。 图 15 单相交流调压电路相位控制方式时输出电压波形 2、 开关控制方式 把晶闸管作为开关，将负载与电源完全接通几个半波，然后再完全断开几个半波。交流电压的大小靠改变通断时间比 t 0 / tp 来调节。输出电压波形如图 1-6 所示。 图 16 单相交流调压电路开关控制方式时输出电压波形 特点：是有级调速，转矩脉动较大，不产生谐波污染，通常用于电加热设备中。 ru1u1vt2vt图5-3 晶闸管单相调压电路u0ap a +p a 2 + t w图5

6、-4 晶闸管相位控制下的负载电压波形u00t 通 pt 断t w图5-5 晶闸管开关控制下的负载电压波形 1.2 晶闸管三相交流调压电路 1.2.1 三相交流调压电路的接线形式 晶闸管三相交流调压器有多种接线形式，这里列举五种： 图 17 三相全波星形联接的调压电路 图 18 带零线的三相全波星形联接调压电路 图 19 三相半控星形联接的调压电路 图 110 晶闸管三角形联接的调压电路 图 111 晶闸管与负载接成内三角形的调压电路 1、三相半控星形联接的调压电路 三相半控星形联接的调压电路如图 17 所示。 特点：每相电压和电流波形正、负不对称，负载电路中有偶次谐波，不存在直流分量，输出转矩小，效率低。 应用：要求不高的小容量场合。 2、晶闸管三角形联接的调压电路 晶闸管三角形联接的调压电路如图 110 所示 特点：电路结构简单，谐