《电机技术》2.4.2 三相异步电动机的调速任务手册.docxVIP

3.4.2三相异步电动机的调速

【任务要求】

知识点

技能点

改变定子电压调速、转子回路串变阻器调速

变级调速、变频调速、串级调速

改变定子电压调速、转子回路串变阻器调速的分析和应用

变级调速、变频调速、串级调速的分析和应用

【任务清单】

任务1：调速的性能指标

1）调速范围D：电动机在额定负载转矩下，能达到的最高转速nmax与最低转速nmin之比:。

2）静差率δ：电动机由理想空载到额定负载的转速降nN与理想空载转速n0的百分比。静差率δ越小，转速的相对稳定性越好，负载波动时，转速的变化也越小。

3）调速的平滑性：指相邻两级转速的接近程度，用φ表示：

任务2：改变定子电压调速

优点：简单，易于实现。

缺点：对恒转矩负载而言，其调速范围很窄，实用价值不大；在电动机转速较低时，转子电阻上的损耗较大，所以一般不宜在低速下长时间运行。

适用范围：对于通风机负载而言，其负载转矩TL随转速的变化而变化，其调速范围宽，所以目前大多数的风扇采用此法。

?特性曲线分析：

任务3：转子回路串变阻器调速

优点：简单，易于实现。

缺点：调速电阻要消耗能量，有级调速，不平滑。

转子的铜损pCu2=sPM，转速越低，转差率越大，铜损就越多，效率越低。同时电动机的机械特性变“软”，负载变化时电动机的转速变化显著。

适用范围：主要用在中、小容量的绕线型异步电动机中，如交流供电的桥式起重机。调速前后cosφ2不变，因此调速时允许的转矩不变，为恒转矩调速。

?特性曲线分析：

任务4：变级调速

实现方法：双速电机定子绕组每相有两套绕组，改变其中一套绕组的接线，就可以改变定子磁场的极对数。

优点：设备简单、运行可靠，机械特性硬、效率高、损耗小、初期投资小，维护方便，为了满足需要采用不同的接线方式，可获得恒转矩或恒功率调速。

缺点：定子绕组抽头多，转速只能成倍变化，平滑性差，调速级数少，必要时需与齿轮箱配合，才能得到多极调速。多速电动机体积比同容量普通笼型电动机大，运行特性稍差，价格贵。

适用范围：只能用于鼠笼式电动机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床、金属切削机床、通风机、升降机等。

?特性曲线分析：

任务5：变频调速

优点：机械特性较硬，转速稳定性好，调速范围宽，频率可以连续调节，可实现无级调速。可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。

缺点：(1)恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低，甚至不能带动负载。(2)必须有专用的变频电源，初投资高，是应用于泵或风机调速节能中的主要障碍。

适用范围：(1)要无级调速，特别是在高速高于100%工频，低速低于20%工频的应用场合。(2)当负荷经常处于轻负荷下，允许转速在轻负荷下下降时，如水泵、自动扶梯、空调及供水系统的送风系统等。

?特性曲线分析：

（1）基频以下变频调速（2）基频以上变频调速

?任务6：串级调速

串级调速是指在绕线型异步电动机的转子电路中串入一个与转子同频率的附加电动势以实现调速，该附加电动势可与转子电动势的相位同相，也可反相。附加电动势引入之前，转子电流的有效值为：

附加电动势引入之后，转子电流的有效值为

优点：串级调速的机械特性较硬，具有优良的平滑无级调速性能，能将转子的转

差功率吸收后回馈电网，所以串级调速比转子串电阻调速效率高，损耗小。

缺点：串级调速的控制设备复杂，成本高，控制困难。低速时，转差功率损耗大，

功率因数较低，过载能力较弱。

适用范围：串级调速的调速范围一般为（2～4）：1，适用于调速范围不大的中型容量以上的电力拖动系统中，如大型水泵、风机、矿井提升机等。

【任务拓展】

请认真思考并回答下列问题

三相异步电机的调速方法一般有那些，且各有什么特点?

2、什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？

3、异步电动机变极调速的可能性和原理是什么？其接线图是怎样的？

4、试述三相异步电机的串极调速原理

答案请参考本节课件！