金陵科技学院运动控制系统课件第2篇第5章 基于稳态模型的异步电动机调速系统（1）.ppt

变压变频调速 在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式。 在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，由于转速上升，允许输出功率基本恒定，属于“近似的恒功率调速”方式。 5.3.3 基频以下电压补偿控制 在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点。 但负载的变化时定子压降不同，将导致磁通改变，须采用定子电压补偿控制。 根据定子电流的大小改变定子电压，以保持磁通恒定。 5.3.3 基频以下电压补偿控制 为了使参考极性与电动状态下的实际极性相吻合，感应电动势采用电压降的表示方法，由高电位指向低电位。 图5-12 异步电动机等值电路和感应电动势 三种磁通 气隙磁通在定子每相绕组中的感应电动势 定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势 转子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势 恒定子磁通控制 保持定子磁通恒定： 定子电动势不好直接控制，能够直接控制的只有定子电压，按 补偿定子电阻压降，就能够得到恒定子磁通。 常值 恒定子磁通控制 忽略励磁电流，转子电流 电磁转矩 恒定子磁通控制 恒压频比控制时的转矩式 两式相比可知，恒定子磁通控制时转矩表达式的分母小于恒压频比控制特性中的同类项。 当转差率s相同时，采用恒定子磁通控制方式的电磁转矩大于恒压频比控制方式。 恒定子磁通控制 临界转差率 临界转矩 频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变 。 恒定子磁通控制 比较可知 恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方式。 恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。 恒气隙磁通控制 保持气隙磁通恒定： 定子电压 除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子漏抗压降。 常值 恒气隙磁通控制 转子电流 电磁转矩 5.2.2 异步电动机调压调速的机械特性 带恒转矩负载时，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为 调速范围有限，图中A、B、C为恒转矩负载在不同电压时的稳定工作点。 带风机类负载运行，调速范围可以稍大一些，图中D、E、F为风机类负载在不同电压时的稳定工作点。 5.2.2 异步电动机调压调速的机械特性 带恒转矩负载工作时，定子侧输入的电磁功率 故电磁功率恒定不变，与转速无关。 均为常数 5.2.2 异步电动机调压调速的机械特性 转差功率 随着转差率的加大而增加。 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。 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。 5.2.2 异步电动机调压调速的机械特性 增加转子电阻值，临界转差率加大，可以扩大恒转矩负载下的调速范围，这种高转子电阻电动机又称作交流力矩电动机。 缺点是机械特性 较软。 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 5.2.3 闭环控制的调压调速系统 要求带恒转矩负载的调压系统具有较大的调速范围时，往往须采用带转速反馈的闭环控制系统。 图5-7 带转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统 5.2.3 闭环控制的调压调速系统 当系统带负载稳定时，如果负载增大或减小，引起转速下降或上升，反馈控制作用会自动调整定子电压，使闭环系统工作在新的稳定工作点。 按照反馈控制规律，将稳定工作点连接起来便是闭环系统的静特性。 5.2.3 闭环控制的调压调速系统 静特性左右两边都有极限，它们是额定电压下的机械特性和最小输出电压下的机械特性。 图5-8 转速闭环控制的交流调压调速系统静特性 *5.2.4降压控制应用 三相异步电动机直接接电网起动时，起动电流比较大，而起动转矩并不大。 *5.2.4降压控制应用 中、大容量电动机的起动电流大，会使电网压降过大，影响其它用电设备的正常运行，甚至使该电动机本身根本起动不起来。 必须采取措施来降低其起动电流，常用的办法是降压起动。 *软起动器 当电压降低时，起动电流将随电压成正比地降低，从而可以避开起动电流冲击的高峰。 起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩的减小将比起动电流的降低更多，降压起动时又会出现起动转矩不够的问题。 降压起动只适用于中、大容量电动机空载（或轻载）起动的场合。 *5.2.4降压控制应用 三相异步电动机运行时的总损耗 电机的运行效率 *轻载降压运行 为了减少轻载时的能量损耗，降低定子电压可以降低气隙磁通，这样可以同时降低铁损和励磁电流。 过分降低电压和磁通，转子电流必然增大，定子电流反而可能增加，铁损的降低将被铜损的增加填补，效率反而更差了。 当负载转矩一定时，轻载降压运行有一个最佳电压值，此时效率最高。 5.3 异步电动机变压变频调速 变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种调速方法，同步转速随频率而变化 5.3.1 变压变频调速的