chapter2_异步电动机的恒频变压调速系统试题.ppt

2.3解决的关键问题 电压调节的技术 异步电动机的稳态数学模型 控制器参数的设计 效率和功率因数优化控制 本章提要 2.1 基本控制原理 2.2 变压调速系统基本结构 2.3 解决的关键问题 2.4 仿真（模型，仿真内容和仿真结果） 2.5 应用问题（应用场合，优缺点，注意事项） 2.6 可能的研究方向 2.7 必威体育精装版的研究成果 2.4 仿真研究 本章提要 2.1 基本控制原理 2.2 变压调速系统基本结构 2.3 解决的关键问题 2.4 仿真（模型，仿真内容和仿真结果） 2.5 应用问题（应用场合，优缺点，注意事项） 2.6 可能的研究方向 2.7 必威体育精装版的研究成果 2.5 应用问题 应用的优缺点 优点：系统简单、成本较低、控制容易、可靠性高、调速的平滑性较好、电气和机械冲击均较小、可四象限运行。 缺点：低速功耗较大、发热量较大、制动运行方式性能差、调速范围小。 2.5 应用问题 应用场合 软起动器：解决异步电动机启动电流过大的问题。 轻载降压节能运行：降低轻载时的功率损耗，实现节能运行。 2.5.1 软起动器 起动电流和转矩分析 起动时，s =1，因此起动电流和起动转矩分别为 （2-19） （2-20） 在一般情况下，三相异步电动机的起动电流比较大，而起动转矩并不大。 对于一般的笼型电动机，起动电流和起动转矩对其额定值的倍数大约为 起动电流倍数 起动转矩倍数 2.5.1 软起动器 起动电流和转矩分析 起动电流和转矩分析（续） 中、大容量电动机的起动电流大，会使电网压降过大，影响其他用电设备的正常运行，甚至使该电动机本身根本起动不起来。这时，必须采取措施来降低其起动电流，常用的办法是降压起动。 降压起动的矛盾 由式（2-19）可知，当电压降低时，起动电流将随电压成正比地降低，从而可以避开起动电流冲击的高峰。 但是，式（2-20）又表明，起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩的减小将比起动电流的降低更快，降压起动时又会出现起动转矩够不够的问题。 为了避免这个麻烦，降压起动只适用于中、大容量电动机空载（或轻载）起动的场合。 三种起动过程的电流比较 图2-12 异步电动机的起动过程与电流冲击 一级降压起动 软起动器 直接起动 2.5.2 轻载降压节能运行 电机功率损耗 三相异步电动机运行时的总损耗可用下式表达 （2-21） — 定子铜损； — 铁损； — 转子铜损； — 机械损耗； — 杂散损耗。 式中 PCus PFe PCur Pmech Ps 电机运行效率 电动机的运行效率为 （2-22） 式中 — 效率； — 输入电功率； — 轴上输出功率。 当电动机在额定工况下运行时，由于输出功率大，总损耗只占很小的成分，所以额定效率 ? N 较高，一般可达 75% ~ 95% ，最大效率发生在 ( 0.7 ~ 1.1 ) P2N 的范围内。电动机容量越大时， ? N 越高。 完全空载时，理论上 P2 = 0 ，则 ? = 0。但实际上生产机械总有一些摩擦负载，只能算作轻载，这时，电磁转矩很小。电磁转矩可表示成 Te = KT ?m Ir cos?r （2-23） 电动机在正常运行时，气隙磁通 ?m 基本不变，因此轻载时转子电流 Ir’ 很小，PCur 很小，但 PFe、 Pmech、 Ps 基本不变，而定子电流为 （2-24） 受励磁电流的牵制，定子电流并没有转子电流降低得那么多。总之，轻载时在式（2-22）的分母中所占的成分较大，效率将急剧降低。如果电动机长期轻载运行，将无谓地消耗许多电能。 由上述分析可知，为了减少轻载时的能量损耗，关键是降低气隙磁通 ?m ，这样可以同时降低铁损 PFe 和励磁电流 I0 ，降低定子电压可以达到这一目的。 但是，如果过份降低电压和磁通，由式（2-23）可知，转子电流 Ir’必然增大，则定子电流 Is 反而可能增加，铁损的降低将被铜损的增加填补，效率反而更差了。 ? 如图2-13所示，当负载转矩一定时，轻载降压节能有一个最佳电压值，此时效率最高，这样，? = f ( Us ) 的曲线可由试验取得。 图2-13 轻载降压节能的效率曲线与最佳电压值 ?max Us* 最佳电压 2.5 应用问题 注意事项 平衡电压和效率的之间的关系； 避免中、大容量电动机在起动过程中产生的大冲击电流。 本章提要 2.1 基本控制原理 2.2 变压调速系统基本结构 2.3 解决的关键问题 2.4 仿真（模型，仿真内容和仿真结果） 2.5 应用问题（应用场合，优缺点，注意事项） 2.6 可能的研究