5.2 异步电动机的调压调速.ppt

5.2 异步电动机的调压调速 保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调速方法称为调压调速。由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压只能降低，不能升高，故又称做降压调速。 调压调速的基本特征是电动机同步转速保持为额定值不变，即 气隙磁通随 U的降低而减小，属于弱磁调速。 5.2.1 异步电动机变压调速的主电路 过去改变交流电压的方法多用自耦变压器或带直流磁化绕组的饱和电抗器，自从电力电子技术兴起以后，这类比较笨重的电磁装置就被晶闸管交流调压器取代了。 目前，交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串接在三相电路中，主电路接法有多种方案，用相位控制改变输出电压。 交流变压调速系统可控电源 电路结构：采用晶闸管反并联供电方式，实现异步电动机可逆和制动。 5.2.2 异步电动机调压调速的机械特性 式（5 - 5）为异步电机的机械特性方程式。它表明，当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。 这样，不同电压下的机械特性便如图5-5所示，图中，UsN表示额定定子电压。 异步电动机机械特性 由图5-5可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类负载运行，则工作点为D、E、F，调速范围可以大一些。 带恒转矩负载工作时，定子侧输入的电磁功率为 转差功率随着转差率的增大而增大，转速越低，转差功率越大。 带恒转矩负载的降压调速就是靠增大转差功率、减小输出功率来换取转速的降低。所增加的转差功率全部消耗在转子电阻上，这就是转差功率消耗型的由来。 为了能在恒转矩负载下扩大调速范围，并使电机能在较低转速下运行而不致过热，就要求电机转子有较高的电阻值，这样的电机在变电压时的机械特性绘于图5-6。 显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，堵转工作也不致烧坏电机，这种电机又称作交流力矩电机。 交流力矩电机的机械特性 5.2.3 闭环控制的变压调速系统 采用普通异步电机的变电压调速时，调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可以增大调速范围，但机械特性又变软，因而当负载变化时静差率很大（见图5-6），开环控制很难解决这个矛盾。 为此，对于恒转矩性质的负载，要求调速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈的闭环控制系统（见图5-7）。 1. 系统组成 2. 系统静特性 图5-8所示的是闭环控制变压调速系统的静特性。当系统带负载在 A 点运行时，如果负载增大引起转速下降，反馈控制作用能提高定子电压，从而在右边一条机械特性上找到新的工作点 A’。同理，当负载降低时，会在左边一条特性上得到定子电压低一些的工作点 A’’。 按照反馈控制规律，将A’’、A、A’ 连接起来便是闭环系统的静特性。尽管异步电机的开环机械特性和直流电机的开环特性差别很大，但是在不同电压的开环机械特性上各取一个相应的工作点，连接起来便得到闭环系统静特性，这样的分析方法对两种电机是完全一致的。 尽管异步力矩电机的机械特性很软，但由系统放大系数决定的闭环系统静特性却可以很硬。 如果采用PI调节器，照样可以做到无静差。改变给定信号，则静特性平行地上下移动，达到调速的目的。 变压调速系统的特点 异步电机闭环变压调速系统不同于直流电机闭环变压调速系统的地方是：静特性左右两边都有极限，不能无限延长，它们是额定电压 UsN 下的机械特性和最小输出电压Usmin下的机械特性。 当负载变化时，如果电压调节到极限值，闭环系统便失去控制能力，系统的工作点只能沿着极限开环特性变化。 * * M 3~ ~ TVC 利用晶闸管交流调压器变压调速 TVC——双向晶闸管交流调压器 图5-4 利用晶闸管交流调压器变压调速 图5-2 采用晶闸管反并联的异步电动机可逆和制动电路 可逆和制动控制 Te O n n0 Temax sm TL UsN 0.7UsN A B C F D E 0.5UsN 风机类负载特性 恒转矩负载特性 图5-5 异步电动机不同电压下的机械特性 Te O n n0 UsN 0.7UsN A B C TL 0.5UsN 恒转矩负载特性 图5-6 高转子电阻电动机（交流力矩电动机） 在不同电压下的机械特性 返回目录 图5-7 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统 ASR U*n + - Un GT + M 3~ TG a)原理图 -- ~ Uc n e T O n n0 TL UsN A A’ A’’ Us min 恒转矩负