变频及伺服应用技术（西门子）1、变频调速原理.pptx

变频调速原理《变频及伺服应用技术（西门子）》 CONTENTS 目录课堂导入01变频调速的条件02基频以下恒转矩调速03基频以上恒功率调速04变频调速特性的特点05课堂小结06 学习目标能说出变频调速的条件；能列举基频以上调速和基频以下调速的机械特性； 掌握变频调速特性的特点；厚植爱国精神和民族自豪感。 2023/10/27数字400、300、200是指速度等级，“复兴号”已经形成时速160公里至350公里的全系列动车组CR是China railway的缩写，即“中国铁路”的英文简写命名方式数字说明变频调速原理1、课堂导入 由异步电动机的转速公式：改变频率改变速度2、变频调速的条件式中 f 1———异步电动机定子绕组上交流电源的频率 (Hz) ; p———异步电动机的磁极对数; s———异步电动机的转差率; n———异步电动机的转速 ( r / min) ;n1———异步电动机的同步转速 ( r / min) 。 式中: Φm ——主磁通 E1——气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（V）； N1 ——每相定子绕组的匝数；? KN1 ——定子绕组基波系数；? U1 ——定子绕组电压； ?U ——漏阻抗压降； ?1 ——定子绕组的电源频率。2、变频调速的条件三相异步电动机的主磁通Φm的表达式为 : 根据三相异步电机的等效电路可知：E1=U1+△U2、变频调速的条件U1 ≈ E1式中: E1——气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（V）； U1 ——定子绕组电压； ?U ——漏阻抗压降。 2、变频调速的条件 当U1 ≈ E1=const时，由E1≈U1∝?1Φm 知，?1↓→Φm↑→电动机磁路过饱和，导致过大的励磁电流，电动机因绕组过热而损坏。 当U1 ≈ E1=const时，由E1≈U1∝?1Φm 知，?1 ↑ →Φm↓，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩T ↓ ，电动机的负载能力下降，电动机的容量得不到充分利用。 为维持电动机的输出转矩不变，必须使主磁通Φm =const，即U1?1= constE1?1≈结论:变频调速的条件是主磁通Φm保持不变2、变频调速的条件 Φm ∝U1?1= constE1?1=因为变频的同时还要改变电压，所以称为v/f控制，也称为VVVF（ Variable Voltage Variable Frequency ）。3、基频以下恒转矩调速 解决方法： 可通过提高U1的方式来补偿?U的影响，使E1/?1不变，即Φm不变，这种控制方法称为电压补偿，也称为转矩提升。 3、基频以下恒转矩调速电压补偿示意图 ?此方法通过提高U1来保持Tm不变。定子电源频率f1越低，定子绕组电压补偿得越大。 基频以下调速时的机械特性11●理想空载转速：n1↓∝f1↓U1f1●频率在额定频率附近下调时，最大转矩可以近似认为不变。最大转矩：Tm ∝ 不变Tm●频率不同时，最大转矩点对应的转差?n=const，所以稳定工作区的机械特性基本是平行的。 ?n?n当f 较低时， ?U 不能忽略，需要U1 ↑ → Φm ↑ →Tm ↑3、基频以下恒转矩调速 3、基频以下恒转矩调速结论： 从基频以下调速时，电磁转矩T恒定，电动机带负载的能力不变，属于恒转矩调速。 基频以下调速时的机械特性 4、基频以上恒功率调速结论： 从基频以上调速时，只能保持U1=U1N不变，?1 ↑→Φm ↓→ T↓ ，但是P=T（↓）ω（↑）=const，所以基频以上调速属于弱磁恒功率调速。 基频以上调速时的机械特性 ●最大转矩点对应的转差?n几乎不变，但由于最大转矩减小很多，所以机械特性斜度加大，曲线特性变软。4、基频以上恒功率调速●从额定频率向上调频时，理想空载转速增大，最大转矩大幅减小，机械特性上移。 基频以上调速时的机械特性 ◆f1＜f1N U1?1= const Φm不变，属于恒转矩调速。◆ f1＞f1N U1 =constΦm变小，电动机的功率不变，属于恒功率调速当f 较低时， ?U不能忽略通常 U1 以保持Tm不变（电压补偿）P=T（↓）ω（↑）=const5、变频调速特性的特点异步电动机变频调速控制特性 ●基频以上属于恒功率调速6、课堂小结●基频以下属于恒转矩调速异步电动机变频调速控制特性