第4章 交流调压调速系统和串级调速系统(1~3节).ppt

第4章 交流调压调速系统和串级调速系统 第一节 概 述 第二节 交流异步电动机调压调速系统 第三节 绕线式异步电动机串级调速系统 （3）第三工作状态： =30°不变，随Id增大 从60°继续增大。第三工作状态属于故障工作状态。 1.电气串级调速系统 系统中，直流附加电势Eβ由逆变器UI产生，改变逆变角就 改变了逆变电势，相当于改变了直流附加电动势Eβ，可实 现串级调速。在不考虑损耗的情况下，电机轴输出机械功 率为： ，角速度 ，则电机输出转矩为： ，恒转矩调速特性。 2、机械串级调速系统 机械串级调速系统的构成如下图所示。直流附加电势Eβ由直流电机产生，通过改变电机的励磁电流大小可改变电枢电势，相当于改变直流附加电势Eβ的值，实现串级调速。 在不考虑损耗的情况下，电机轴输出机械功率为： （1-s）P2+sP2=P2=常数。具有恒功率调速特性。 二、电气串级调速系统中电动机转子的工作状态 转子整流器与一般整流器的不同点： 1）转子三相感应电势的幅值和频率都是转差率s的函数。 2）折算到转子侧的漏抗值也是转差率s的函数。 3）电机折算到转子侧的漏抗值较大，换流重叠现象严重，转子整流器会出现“强迫延迟换流”现象，引起转子整流电路的特殊工作状态 。 （1）第一工作状态：转子整流器的换流重叠角0 ≤60°二极管元件在自然换流点换流。 （2）第二工作状态：换流重叠角保持 =60°不变，强迫延迟换流角在0 ≤30°间变化。 强迫延迟换流角 ：二极管元件的起始换流点从自然换流点向后延迟一段时间，这段时间所对应的 角。 图4-19 转子整流电路的 =f(Id)、 =f (Id) 一、交流调速系统的特点 （1）容量大。 （2）转速高且耐高压。 （3）交流电机的体积小，结构简单、经济可靠、惯性小。 （4）交流电机坚固耐用，可在恶劣环境下使用。 （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达到同直流 拖动系统一样的性能指标。 （6）交流调速系统能显著地节能。 从各方面来看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 二、交流调速系统的分类 从交流电机转速表达式： 可归纳出三类调速方法： 变极对数p的调速、变转差率s调速及变电源频率f1调速。 原始的分类方法有： 1）变极调速； 2）变s调速：调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调速、 绕线式异步电动机串级调速、电磁转差离合器调速； 3）变频调速。 科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类：（1）转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转化成热能而被消耗掉。 特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。 （2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用。 特点：效率高。串级调速属该类系统。 （3）转差功率不变型调速系统——调速过程中，转差功率基本不变。 特点：效率最高。变极调速、变频调速系统属于此类。 第二节 交流异步电动机调压调速系统 一、交流异步电动机调压调速原理和方法 1、调压调速原理 异步电动机的机械特性方程式 当s一定时， ，改变U1得到一组不同的人为特性如图4-1所示。在带恒转矩负载TL时，可得到不同的稳定转速，如图中的A、B、C点。 图4-1 异步电动机在不同电压下的机械特性 2、调压调速方法 获取交流调压电源的方法： （1）调压器调压 如图4-2（a）所示。 图4-2 异步电动机调压调速原理 （2）饱和电抗器调压 如图4-2（b）所示，饱和电抗器LS是带有直流励磁绕组的交流电抗器。 （3）晶闸管交流调压器调压 如图4-2（c）所示。单相调压电路如图4-3所示，其控制方法有两种： 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4-4所示。 特点：输出电压较为精确、快速性好；但有谐波污染。 图4-4 晶闸管相位控制下的负载电压波形 图4-3 晶闸管单相调压电路 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t0/ tp来调节。输出电压波形如图4-5所示。 图4-5 晶闸管开关控制下的负载电压波形 特点：采用“过零