电机及拖动基础 第5版 课件 胡幸鸣 第5--7章 三相异步电动机的电力拖动、其他用途的电动机、控制电机.ppt

一、笼型异步电动机的变极调速变极调速具有操作简单、成本低、效率高、机械特性硬等优点，而且还有采用不同的接线方式既可适用于恒转矩调速也可适用于恒功率调速。但是，它是一种有级调速而且只能是有限的几档速度，因而适用于对调速要求不高且不需要平滑调速的场合。二、变频调速U1≈E1=4.44f1N1kN1Φ1结果：铁心严重饱和,I0急剧增大，其后果是导致功率因数降低、损耗增加，效率降低，从而使电动机的负载能力变小。改变电源频率，可以平滑调节同步速n1，从而使电动机获得平滑调速。由1．变频与调压的配合若f↓,U1不变,Φ1↑基频以下调速基频以上调速变频时Φ1保持不变U1≯UNf↑,Φ1↓二、变频调速2．变频调速时的机械特性三相异步电动机变频调速机械特性基频以下时,U/f=常数同步点n1?f1最大转矩点起动转矩点Tst?1/f1基频以上时Tmax↓，Tst↓二、变频调速变频调速平滑性好，效率高，机械特性硬，调速范围宽广，只要控制端电压随频率变化的规律，可以适应不同负载特性的要求。是异步电动机尤为笼型电动机调速的发展方向，随着电力电子技术、计算机控制技术的发展，使变频调速得到了广泛应用的保证（变频器实现）。三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速绕线转子异步电动机转子串电阻后同步速不变，最大转矩不变，但临界转差率增大，机械特性运行段的斜率变大。在同一负载转矩下所串电阻值越大，转速越低。绕线转子串电阻的机械特性调速过程：设电动机原来运行于固有机械特性的a点，串入Rp1后，I’2↓，T↓，TTL，n↓，s↑，sE2↑,I’2和T↑至T=TL时，电动机达到新的平衡状态，并在比na低的新转速nb下稳定运行。计算：（恒转矩负载）例5-6一台绕线转子异步电动机，转子每相电阻为0.16?，在额定负载时，转子电流为50A，转速为1440r/min，效率为85%。现保持负载转矩不变，将转速降低到1050r/min，求:1)转子每相应串入电阻值；2)降速后的效率。解1)转子每相应串入电阻值因调速前后的稳定运行时额定转矩不变，同步速不变，所以电磁功率不变，转子电流不变，定子电流也不变，则输入电功率不变，输出机械功率与转速成正比，因此降速后的效率为：2)降速后的效率三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速优点：调速方法简单方便，初投资少，容易实现，而且其调速电Rp还可以兼作起动与制动电阻使用。在起重机械的拖动系统中得到应用。缺点：调速的平滑性差；机特软，调速范围不大；空、轻载时调速不明显；由于转差功率sPem是转子回路的总铜耗，低速时，转差率大，则sPem大，效率?低(?=P2/P1=T2?/P1?n)而发热严重。四、绕线转子异步电动机的串级调速为了改善绕线转子异步电动机转子串电阻调速中低速时效率低的缺点，将消耗在外串电阻上的大部分sPem送回到电网，提高系统的运行效率。串级调速就是根据这一指导思想而设计出来的。1．串级调速原理串级调速是指在转子上串入一个和转子同频率的附加电动势Ef去代替原来转子所串的电阻。(1)Ef与E2s反相时(2)Ef与E2s同相时若平滑地调节Ef，则就能平滑地调低速度若平滑地调节Ef，则就能平滑地调高速度四、绕线转子异步电动机的串级调速晶闸管串级调速原理图2．串级调速的实现为获得一个大小、相位可调，其频率与异步电动机转子频率相等的附加电动势。在工程上是先将转子电动势通过整流装置变成直流电动势，然后串入一个可控的附加直流电动势去和它作用，从而避免了随时变频的麻烦。系统工作时将异步电动机M的转子电动势E2s经整流后变为直流电压Ud，再由晶闸管逆变器将U?逆变为工频交流，经变压器变压与电网电压相匹配而使转差功率sPem反馈回交流电网。这里的逆变电压可视为加在异步电动机转子回路中的附加电动势Ef，改变逆变角可以改变U?的值，从而达到调节M转速的目的。串级调速时的机械特性硬，调节范围大，平滑性好，效率高，是绕线转子异步电动机很有发展前途的调速方法。四、绕线转子异步电动机的串级调速2．串级调速的实现五、绕线转子异步电动机的斩波调速绕线转子异步电动机斩波调速原理图对绕线转子异步电动机的有级调速的改进，可采用斩波调速在三相桥式整流电路的一端接进绕线式异步电动机的转子绕组，另一端接入外部电阻Rp，在电阻Rp的两端并联一个斩波器，改变斩波器的导