三相异步电机的电力拖动(启动调速).pptVIP

第2章 三相异步电机的电力拖动 内容简介 三相异步电动机的各种起动、调速和制动反转方法，各种方法的工作原理与相应的机械特性。 2.1 三相异步电动机的起动 2.2 三相异步电动机的调速 2.3 三相异步电动机的制动 2.4 三相异步电动机的四象限运行状态  分析 调速性质的分析： 假定变频调速过程中电机的功率因数 、效率 均不变，为了充分利用电动机，每相绕组中的电流应保持额定值 不变。此时，三相异步电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系： （7-20） （7-21） 结论： 由于基频以下的调速过程中保持 =常数，基频以下的变频调速属于恒转矩调速，其输出功率正比于定子频率（或转速）（见图7.19）。 图7.19 三相异步电动机变频调速时所容许的输出转矩、输出功率与频率之间的关系 b、基频以上的变频调速 当定子频率超过基频时，受电机绕组绝缘耐压的限制，定子电压 无法进一步提高，只能保持 。 此时，三相异步电动机变频调速时的机械特性仍由式（2-121）得出： （7-22） 最大电磁转矩由式（2-125）给出： （7-23） 临界转差率由式（2-124）给出： （7-24） 由上式得对应于最大转矩 时的转速为： （7-25） 结论： 最大转矩 处的转速降 与频率无关，即机械特性的硬度保持不变。 图7.20给出了三相异步电动机变频调速时的典型机械特性。 图7.20 三相异步电动机基频以上变频调速时的机械特性( ) 调速性质的分析： 假定基频以上变频调速过程中电机的功率因数 、效率 均不变，每相绕组中的电流仍保持额定值 不变。此时，三相异步电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系： （7-20） （7-21） 结论： 由于基频以上的调速过程中保持 ，基频以上的变频调速属于恒功率调速，其输出转矩反比于定子绕组的供电频率（或转速）（见图7.19中的虚线所示）。 一般结论： 基频以下为恒转矩调速；基频以上为恒功率调速； 变频调速过程中，异步电动机机械特性的硬度保持不变，调速范围宽； 频率连续可调，可以实现无级调速。 C、改变转差率的调速 对于改变转差实现调速的方案，其效率可由下式给出： （7-22） 上式表明，转子转速越低，效率越低。因此，一般来说，改变转差率的调速方案的经济性较差。 下面针对目前常用的调速方法（改变定子电压的调压调速、转子绕组串电阻调速、利用滑差离合器调节转速以及双馈调速与串级调速）介绍如下： a、改变定子电压调速 一般三相异步电动机调压调速的人工机械特性如图7.22a所示。 图7.22 三相异步电动机的降压调速 由图7.22a可见，对风机、泵类负载，其调速范围较宽，故调压调速特别适用于风机、泵类负载。对恒转矩负载，调压调速的范围较小，而对于高转差率电机（如双鼠笼式或深槽式鼠笼异步电机），则可得到较宽的调速范围，如图7.22b所示。 为了提高调压调速机械特性的硬度，增大鼠笼式异步电动机的调速范围，可采用如下两种方案： 采用转速闭环的方案（见图7.23）； 将调压调速与变极调速结合。 图7.23 具有速度反馈的异步电动机调压调速系统 调速性质的分析： 根据 可见，调压调速时电磁转矩 与转差率成反比。 结论： 调压调速既不属于恒转矩调速也非恒功率调速。 b、绕线式异步电动机的转子串电阻调速 三相绕线式异步电动机转子串电阻的人工机械特性如图7.24所示。 图7.24 绕线式异步电动机转子串电阻的人工机械特性 结论： 外加转子电阻 越大，则转子转差率越大，转速越低。 调速性质的分析： 考虑到 ，由于电源电压保持不变，故主磁通 为定值。调速过程中，为了充分利用电动机的绕组，要求保持 ，于是有： 由上式可得： （7-27） 根据式（7-27）得转子回路的功率因数为： 因此，电磁转矩为： 结论： 转子串电阻调速属于恒转矩调速。 c、电磁转差离合器调速 转差离合器电动机又称为“电磁调速电动机”， 其基本结构如图2.11所示。 图2.11 滑差离合器电机的基本结构图 滑差离合器的工作原理： 当鼠笼式异步电动机旋转时，滑差离合器的电枢则一同以角速度