变频器与拖动基础update.ppt

变频器基础 内容 电力拖动的基本概念 变频器原理 变频器的主要应用 变频器选型注意事项 变频器安装使用注意事项 电力拖动的基本概念 异步电机的结构和原理 异步电机的调速 异步电机的起动和制动 其它形式的电动机 异步电动机的结构和原理 异步电动机的结构 异步电动机的结构 定子 转子 风扇 机壳 接线盒 轴伸 定子铁心与绕组 定子铁心均布的槽中嵌有三相对称绕组。 转子铁心和绕组 旋转磁场的产生 同步转速 定子旋转磁场的转速记为n1，又称为同步速: 式中： n1的单位为每分钟的转数（rpm） f为电源的频率 p为绕组磁场的极数 例如，对工频50Hz电源，2极，4极，6极，8极电机的同步转速分别为： 3000rpm,1500rpm,1000rpm,750rpm,等等 转子是怎样转起来的？ 转子导体横切气隙旋转磁场产生感应电势（右手定则） 感应电势在闭合的转子绕组中产生感应电流 转子导体中的电流与气隙旋转磁场作用产生电磁力（左手定则） 电磁转矩驱动转子转动，与气隙旋转磁场的方向相同 异步电动机的转速 异步电动机的转速可表示为： 式中S称为滑差率； 当电机刚刚开始起动时，n=0，s=1； 若电机处于理想空载，n=n1, s=0，转子与定子旋转磁场同步，故n1称为同步转速； 额定负载情况下，s为2—5%，所以异步电机的额定转速nN总是接近同步速，如2890rpm,1450rpm,975rpm,741rpm等等。 滑差率的大小反映了电机的不同运行状态。 异步电机的等值电路模型 要精确地控制电机需要尽量了解电机的定子、转子绕组电阻R1,R2，定子、转子漏抗X1,X2以及激磁阻抗Rm,Xm等； 这些参数需要通过根据铭牌参数如电机额定电压UN，额定电流 IN，额定转速nN，功率因数COSPHi计算得到。 异步电机的转矩特性 蓝色为转矩特性， 红色为负载特性， (nN,TN)为额定工作点 Tm为可能产生的最大转矩 Tst为起动转矩 异步电机机械特性与电源电压的关系 输出转矩与电压的平方成正比； 起动转矩与电压的平方成正比； 随着电压的降低，最大转矩，起动转矩以及转速都会降低； 降低电源电压，可以降低起动电流，但起动转矩成平方倍地下降； 星三角起动，自耦变压器起动以及软起动器起动都属于这类应用； 这种方法不适于调速，因为调速范围很窄而且效率很低。 异步电机机械特性与转子电阻的关系 最大输出转矩Tm的大小与转子电阻R2的大小没有关系。 对应Tm的转速与R2的值有关，转子电阻越大，对应Tm的转速越低。 对绕线转子电机，若在转子绕组中串联电阻，则能够增大起动转矩，在起动过程中，连续减小或逐级切除串联的电阻，则能够在起动过程中增大起动转矩，加速起动过程； 对绕线转子电机，若在转子绕组中串联大小可调的电阻，则能够调节稳定运行的转速； 通过改变转子电阻的起动和调速方法仅仅适用于绕线电机，曾经获得广泛的应用。 存在效率低下，起动装置笨重，电机和起动装置造价高维护率高且困难等缺点。 异步电机机械特性与电源频率的关系 在其它变量满足特定要求的情况下，改变电源频率可以有效地改变机械特性，而最大转矩基本不变； 在负载特性为恒定转矩的情况下，稳定的转速可以与频率有较好的线性关系。 在频率很低的情况下，机械特性变差。 复习转速的公式 电机和负载的转速与频率，电机的极数和滑差率有关。 改变滑差调速 调节电源电压： 在电源与电机之间串电抗 通过调压变压器或自耦变压器 效率低下，功率因数低 成本高 调速效果不明显 改变转子电阻 可连续调速，甚至可以控制电机反转，适用于提升应用 可以获得较好的起动特性 逐级切换电阻和频敏电阻 仅仅适用于绕线转子电机，不能用于更加普遍的鼠笼转子电机 效率低下，调速范围在额定转速以下 装置复杂，体积大，电机和起动装置成本高 维护频度高且维修成本高。 逐渐淘汰 变极调速 对恒定转矩的负载，转速与电机绕组的极数成反比； 这种方法在过去的机床行业和风机中获得广泛的应用； 为有级调速，能获得的转速数目只有两种或三种； 不能连续调速； 需要电机定子有多套绕组或绕组有多种接法； 电机造价高，效率低； 逐渐淘汰 变频调速 转速与频率成正比 能够连续调速 操作方便，噪声低 调速范围宽，调速精度高 效率高，功率因数高（采取措施） 可以控制起动，运行，停止（锁定输出，线性制动或软停止） 可靠性高，易于维护 起动电流和运行电流小，过载能力大 传统调速方法的优缺点 机械调速(制动器, 离合器,齿轮箱,皮带轮,链条等) 有极调速, 效率低下 液力耦合器 可实现无级跳速 成本适中 装置复杂, 维护量大 机电式滑差调速(绕线转子电机) 实现简单,成本适中 绕线电机结构复杂, 维护量大 效率低下 涡流调速 简单可行 连续调速 效率低下