交流调压调速.ppt

第 5 章 运动控制系统 本章提要 异步电动机变压调速电路 异步电动机改变电压时的机械特性 闭环控制的变压调速系统及其静特性 闭环变压调速系统的近似动态结构图 转差功率损耗分析 变压控制在软起动器和轻载降压节能运行中的应用 5.1 异步电动机变压调速电路 变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。 由电力拖动原理可知，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。 5.1 异步电动机变压调速电路 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。 Y形接法 △形接法 交流变压调速系统可控电源 控制方式 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。 5.1 异步电动机变压调速电路 反向运行方式 图5-2所示为采用晶闸管反并联的异步电动机可逆和制动电路，其中，晶闸管 1~6控制电动机正转运行，反转时，可由晶闸管 1，4 和 7~10 提供逆相序电源，同时也可用于反接制动。 5.1 异步电动机变压调速电路 制动运行方式 当需要能耗制动时，可以根据制动电路的要求选择某几个晶闸管不对称地工作，例如让 1，2，6 三个器件导通，其余均关断，就可使定子绕组中流过半波直流电流，对旋转着的电动机转子产生制动作用。必要时，还可以在制动电路中串入电阻以限制制动电流。 5.2 异步电动机改变电压时的机械特性 根据电机学原理，在下述三个假定条件下： 忽略空间和时间谐波 忽略磁饱和 忽略铁损 异步电机的稳态等效电路示于图5-3。 异步电动机等效电路 参数定义 Rs、Rr′ —定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻； Lls、Llr′ —定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感； Lm—定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感，即励磁电感； Us、?1 —定子相电压和供电角频率； s —转差率。 电流公式 由图可以导出 (5-1) 式中 电流公式 在一般情况下，Lm??Ll1，则，C1 ? 1 这相当于将上述假定条件的第③条改为忽略铁损和励磁电流。这样，电流公式可简化成 (5-2) 转矩公式 令电磁功率 Pm = 3Ir2 Rr /s 同步机械角转速 ?m1 = ?1 / np 式中 np —极对数，则异步电机的电磁转矩为 （5-3） 转矩公式 式（5 - 3）就是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5-4所示，图中，UsN表示额定定子电压。 异步电动机机械特性 最大转矩公式 将式（5-3）对s求导，并令dTe/ds=0，可求出对应于最大转矩时的静差率和最大转矩 （5-4） （5-5） 转矩公式 由图5-4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。 异步电动机机械特性 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5-5。 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 5.3 闭环控制的变压调速系统及其静特性 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5-5），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D大于2时，往往采用带转速反馈的闭环控制系统（见图5-6a）。 1. 系统组成 2. 系统静特性 2. 系统静特性