《电机调速技术》教案 第5课 认识调压调速系统和串联调速系统(2).docx

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课题

第五课认识调压调速系统和串联调速系统(2)

课时

2课时(90min)

教学目标

知识目标:

(1)掌握调压调速系统的工作原理,以及带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静、动态特性

(2)掌握串级调速系统的工作原理及特性

(3)了解双闭环串级调速系统的组成及数学模型

(4)了解双馈串级调速系统的工作原理及特点

技能目标:

(1)能够连接三相异步电动机的调速电路

(2)能够正确调试调压调速系统的电路

素质目标:

(1)培育崇尚技艺、求实创新的职业品质

(2)树立追求卓越、勇于拼搏的奋斗精神

(3)养成恪尽职守、事必躬亲、开拓进取的工作作风

教学重难点

教学重点:串级调速系统概述、双闭环串级调速系统、双馈串级调速系统等知识

教学难点:串联调速系统的机械特性、总效率、功率因数和调试调压调速系统的电路

教学方法

情景模拟法、问答法、讨论法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

问题导入

【教师】提出问题:

在日常生活中,串联调速系统经常应用于哪些场合中?

【学生】思考、讨论

【教师】组织发言

请小组组长总结全组结论,派代表进行发言。

【学生】发言

传授新知

【教师】通过大家的发言,引入新的知识点,讲解串级调速系统概述、双闭环串级调速系统、双馈串级调速系统等知识

2.2串级调速系统

串级调速是通过控制绕线转子异步电动机的转子电压,利用其转差功率调节转速的调速方法,这种调速方法具有良好的调速性能和效率。串级调速系统属于转差功率回馈型调速系统,部分转差功率以热能的形式消耗,其他大部分转差功率则通过变流装置回馈给电网或者转变成机械能予以利用,转速越低,回收的功率越多。

2.2.1串级调速系统概述

1.串级调速系统的工作原理

【教师】利用多媒体展示“串级调速的工作原理”图片(详见教材),并进行讲解

异步电动机运行时的转子感应电动势可用公式表示为

(2-6)

式中:

——电动机转子开路相电动势。

转子相电流的表达式为

式中:

??——转子绕组每相电阻;

——时的转子绕组每相漏抗。

在绕线转子异步电动机转子回路中串入一个附加电动势,附加电动势的频率与转子感应电动势的频率相同,可同相或反相串接,如图所示。由于可以抵消部分转子感应电动势,因此转子相电流减小,电动机的电磁转矩随之降低,电动机开始减速,从而达到调速的目的。当时,异步电动机处在其自然机械特性的运转状态上;当时,转子相电流可用公式表示为

?(2-7)

当附加电动势的相位与转子感应电动势的相位相反时,电动机从额定转速向下调速,则转子相电流减小,即

电动机稳定运行时的电磁转矩与负载转矩处于平衡状态。转子相电流的减小会使电动机的电磁转矩也减小,平衡状态被破坏,迫使电动机降速。随着转速的降低,转差率增大,由式(2-7)可知,转子相电流回升,电磁转矩也随之增大,直到电磁转矩恢复到与负载转矩平衡时,减速过程才结束。因此,串入与相位相反的附加电动势的幅值越大,电动机的稳定转速就越低。这种向下调速的情况称为低于同步转速的串级调速,又称为次同步串级调速。

同理,当的相位与转子感应电动势的相位相同时,电动机从额定转速向上调速,则转子相电流将增大,即

由于转子相电流的值变大,电动机的电磁转矩也增大,电磁转矩大于负载转矩,使电动机加速。随着转速上升,转差率减小,转子相电流亦减小,最后电动机稳定工作在新的平衡点上。当串入的附加电动势足够大时,电动机必定会加速并超过同步转速,使,,反相。只有式(2-7)的分子项变为,才能使减小,使电动机恢复到电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。此时,加速过程结束,电动机在高于同步转速的某一转速值下稳定运行。

因此,串入的同相位的幅值越大,电动机的稳定转速就越高。这种向上调速的情况称为高于同步转速的串级调速,又称为超同步串级调速。

2.串级调速系统的基本运行状态及功率关系

串级调速系统从能量关系来看,实质上就是利用附加电动势控制异步电动机转子中的转差能量以实现调速。因此,串级调速系统的各种基本运行状态可以通过能量的传递关系进行讨论。

异步电动机从电网获得的有功功率绝大部分(除定子中的铜耗和铁耗)经气隙传递到转子,转换为转子的有功功率,即电磁功率。的一部分转换成机械功率,另一部分为转差功率。它们之间的关系可用公式表示为

【教师】利用多媒体展示“串级调速系统的基本运行状态与功率传递关系”图片(详见教材),并进行讲解

为方便讨论,忽略电动机内部的各种损耗,即认为。由于转子侧串入附加电动势的极性和大小不同,和可正可负,因此串级调速系统有五种基本

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