第4章交流异步电动机拖动系统调速 (1).ppt

1、第四章 交流异步电动机拖动系统,4.1 绕线异步电动机串电阻调速,4.2改变定子电压调速,4.3 改变定子级数调速,4.4 变频调速,4.5 绕线异步电动机串级调速,4.6 电磁转差离合器调速,返回主页,电机与拖动,4.1 绕线型异步电动机转子串联电阻调速,(1) 调速方向 n (2) 调速范围 D 较小。,m不变，,(3) 调速的平滑性 取决于 Rr 的调节方式。 (4) 调速的稳定性 稳定性差。,Rr 。 (5) 调速的经济性 初期投资不大，但运行效率较低。 (6) 调速时的允许负载 因为 调速前后 U1 、 f1 不变，,调速前, 恒转矩调速。,调速后 可见 调速前 调速后,可见，调速前

2、后 cos2 不变， 根据 T = CTm I2 cos2 可知调速时允许的转矩不变，为恒 T 调速。,【例 4.1 】 一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩负载运行。已知 PN = 20 kW，nN = 1 420 r/min， U2N = 187 V， I2N = 68.5 A，MT = 2.3，TL = 100 Nm 。试求： (1) 转子电路未串电阻时的转速； (2) 转子电路串联电阻 Rr = 0.015 9 时的转速。,解： (1) 转子电路未串联电阻时,TM = MT TN = 2.3134.57 Nm = 309.5 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.038 7

3、 ) 1 500 r/min = 1 442 r/min (2) 转子串联电阻 Rr 时，TM 不变，sM(R2Rr),由于 TL 不变，因此 s (R2Rr) n = ( 1s) n0 = ( 10.046 ) 1 500 r/min = 1 431 r/min,(1) 调速方向 f1fN 时：n 。 (2) 调速范围 D 较大。 (3) 调速的平滑性 平滑性好（无级调速）。 (4) 调速的稳定性 稳定性好。 (5) 调速的经济性 初期投资大；运行费用不大。 (6) 调速时的允许负载,f1fN 时：n 。,因为,m 基本不变， 基本不变。,所以,T = CTm I2N cos2, f1fN

4、时, 恒转矩调速。,P2 = T2,T, f1 fN 时 因为 U1L = UN,所以 T = CTm I2N cos2,T n,= 常数, 恒功率调速。,第二节 改变定子电压调速,TL,(1) 调速方向 U1(UN) n (2) 调速范围 D 较小。,(3) 调速的平滑性 若能连续调节U1， n 可实现无级调速。,(4) 调速的稳定性 稳定性差。 (5) 调速的经济性 经济性较差。 需要可调交流电源。 cos1 和 均较低。 (6) 调速时的允许负载 既非恒转矩调速，又非恒功率调速。,因为,TU1p2,所以,U1 ,T (n) , P2,4.4 三相异步电动机的调速,【例 4.2 】 三相笼

5、型异步电动机，PN = 15 kW， UN = 380 V，nN = 960 r/min，MT = 2。试求： (1) U1 = 380V，TL = 120 Nm 时的转速； (2) U1 = 300V，TL = 100 Nm 时的转速。,解： (1) U1 = 380V，TL = 120 Nm 时,TM = MT TN = 2149.28 Nm = 298.56 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.031 ) 1 000 r/min = 969 r/min,n = ( 1s ) n0 = ( 10.044 ) 1 000 r/min = 956 r/min,(2) U1 = 30

6、0V，TL = 100 Nm 时 sM 不变，Tm U12 ，故 sM = 0.149,横截面,流出,流入,第三节 变极调速,U V W,i1 = Imsin t i2 = Imsin( t120O) i3 = Imsin( t120O),i1 i2 i3, t = 0O 时 i1 = 0，i2 0， i3 0,N S,每相绕组由 一个线圈组成,每相绕组由两个 线圈串联组成,(1) 调速方向 YYY ()：n Y () YY ： n (2) 调速范围 D = 2 4,(3) 调速的平滑性 平滑性差。 (4) 调速的稳定性 稳定性好。,静差率： (5) 调速的经济性 经济性好。 (6) 调速时的

7、允许负载 YYY 满载输出功率： 满载输出转矩：,(基本不变）,因为, 恒转矩调速。,如果 cos1 、不变，则,（恒转矩调速）,(2) YY,因为,如果cos1 、 不变，则,1,（恒功率调速）,（近似）恒功率调速。,【例 4.3 】 某三相多速电动机，PN = 2.2/3.8 kW， nN = 1 440/2 880 r/min， MT = 2.0/2.0。拖动TL = 10 Nm 的 恒转矩负载。求在两种不同极对数时的转速。,解： (1) p = 2 时,TM = MT TN = 214.6 Nm = 29.2 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.026 3 ) 1 500

8、r/min = 1 460.55 r/min (2) p = 1 时,TM = MT TN = 212.61 Nm = 25.22 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.030 8 ) 3 000 r/min = 2 907.6 r/min,第四节 变频调速,U、f 可 变,整流电路,逆变电路,50 Hz,(1) 调速方向 f1fN 时：n 。 (2) 调速范围 D 较大。 (3) 调速的平滑性 平滑性好（无级调速）。 (4) 调速的稳定性 稳定性好。 (5) 调速的经济性 初期投资大；运行费用不大。 (6) 调速时的允许负载,f1fN 时：n 。,因为,m 基本不变， 基本不变。,

9、所以,T = CTm I2N cos2, f1fN 时, 恒转矩调速。,P2 = T2,T, f1 fN 时 因为 U1L = UN,所以 T = CTm I2N cos2,T n,= 常数, 恒功率调速。,变频器,4.4 三相异步电动机的调速,4.4 三相异步电动机的调速,优点： (1) 一体化的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率。 (2) 变速驱动，输出功率范围宽（如从 120 W到 7.5 kW）。 (3) 在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走。 (4) 高起动转矩。,电机变频器一体化产品,1、双馈调速的基本原理: 双馈是指绕线式异步电动机的定、转子三相绕组分别接到两个

10、独立的三相对称电源，其中定子绕组的电源为固定频率的工业电源，而转子电源电压的幅值、频率和相位则需按运行要求分别进行调节。随着电力电子技术的发展，绕线式异步电动机组成的双馈调速系统，得到了许多人的重视。,绕线式异步电动机双馈调速系统不仅能调节电动机的转速，还能改变电动机定子边的功率因数。,第五节 绕线型笼型异步电动机的串级调速,2、串级调速的基本原理： 前述的双馈调速要求加在电机转子绕组的电压频率与转子绕组感应电动势同频率。如果把异步电机转子感应电动势变为直流电动势，同时把转子外加电压也变为直流量，这就是串级调速的基本思路。,通过改变逆变角的大小，就能改变电动机的转差率S。这种调速方法适合于高电

11、压、大容量绕线式异步电动机拖动风机、泵类负载等要求调速不高的场合。,在转子电路中串联一个与 e2s 频率相等、相位 相同或相反的附加电动势 ead ，以代替 Rr 上的电压 降，从而使这部分能量不致损耗掉。 转子相电流：,e2s 与 ead 同相位时：,在引入 ead 的瞬间：,I2s,T ,n ,sE2,I2s ,T , T =TL ,在引入 ead 的瞬间： I2s,e2s与ead 相位相反时：,T ,n ,sE2 ,I2s ,T ,T =TL ,(2) 串级调速的机械特性,(3) 串级调速的调速性能, 调速方向 调速范围 D 较大。 调速的平滑性 平滑性好。 调速的稳定性 稳定性好。 调

12、速的经济性 初期投资大； 运行效率较高， 运行费用不大。, 调速时的允许负载 因为 调速前后 U1、f1 不变， m不变，且 cos2 也不变。 所以 T = CTm I2N cos2 不变。, 恒转矩调速。,第六节 电磁转差离合器调速,电磁调速异步电动机又叫“滑差电动机”，是一种交流无级调速电动机，可进行较广范围的平滑调速（调速比一般为 101）。它由三相笼型异步电动机、电磁转差离合器和测速发电机组成，如图 1 所示。,(1）电枢。形状是圆筒形，通常由铸钢加工而成。它是直接固定在异步电动机的轴伸上，随异步电动机旋转，属主动部分。 (2)磁极。形状为爪形，有励磁绕组，固定在输出轴上，属从动部分

13、。,YCT系列电磁调速机在加装控制器后，当负载在额定转矩的10100内变化时，控制根据测速发电机的信号自动调节激磁电流，使输出转速基本上不变，转速变化率小于3。,电磁调速电动机控制装置由主电路、给定电压环节、比较和放大环节、移相和触发环节,速度负反馈环节组成。,(1)主电路:是一个单相半波可控整流电路。电感性负载带续流二极管。晶闸管KZ对交流220V进行半波可控整流、输出可调的直流电压为)电磁离合器提供励磁电流,系统首先起动异步电动机。然后起动控制器,当增大转速给定U给时,U给UyaUan转速上升使U反增大,U给随之减小,当反馈达到平衡时,电机也在某一转速下相对稳定运行。,(2)给定电压环节:由BZD1桥式整流经阻容型滤波C1、C2、R1和稳压管WD输出一稳定直流电作为给定电压。电位器W1用以改变给定电压大小实现电机调速。 (3)比较和放大环节:给定电压与反馈信号比较 后输入给晶体管BG2进行放大,在BG2的负载电阻R6上得到放大了的控制信号输入触发器。,(4)移相和触发环节:同步电源:由同步变压器TC与