《电气传动和调速系统》课程思考题和习题解答四

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1、第四章交流调速系统1．为什么改变异步电动机定子供电频率，可以调节异步电动机的转速？由可知，当极对数不变时，同步转速和电源频率成正比。而异步电动机的转速，所以连续地改变供电电源频率，就可以平滑地调节电动机的转速。2．异步电动机变频调速时，如果只从调速角度出发，仅改变人是否可行？为什么？在实际应用中，同时还要调节，否则会出现什么问题？由电机学可知，异步电动机有如下关系式：式中，定于绕组匝数，定于绕组系数为常数。在电源频率一定时，定于绕组感应电压势与与产生它的气隙合成磁通电成正比。忽略定子阻抗压降时，定子电压U；与E；近似相等。由式（4-1）看出，若不变，成反成反比。如果人下降，则入增

2、加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升，铁损增加，电动机效率降低，也使功率因数减小。如果上升，则减小，电磁转矩减小，电动机的过载能力下降。可见调速时为维持恒磁通不变，在调节人的同时还要协调地调节，才可以使异步电动机具有较好的性能。3、异步电动机变频调速时，常用的控制方式有哪几种？它们的基本思想是什么？这几种控制方式得到的机械特性如何？常用的控制方式有三种：（1）保持=常数的控制方式一般生产机械的负载多为恒转矩负载。对恒转矩负载，希望在调速过程中保持最大转矩几。不变，即电动机的过载能力不变。由电机学可知，最大转矩为若忽略定子电阻rl，并考虑到,则所以在从额定频率（称为基频）向下调节时，

3、协调控制，使的比值保持不变，即可保证在调速过程中，电动机的最大转矩不变。称为压频比恒定的控制方式。在频率较高时，定子电阻马相对于短路电抗x。来说，可以忽略（因为），在调节同时，调节，并保持常数，即可使不变。但是在频率较低时，相对来说，不可忽略。此时既使仍保持压频比恒定，由也要减小，从而使最大转矩减小。电动机低速运行时，过载能力随转速的降低而降低。因此这种控制方式的变频调速只适用于风机类负载，或是能轻载起动，而又要求调速范围较小的场合。（2）保持=常数的控制方式对于要求调速范围大的恒转矩负载，希望在整个调速范围内，保持最大转矩不变，即不变，可以采用=的控制方式，也称为恒磁通控制方式

4、。由于异步电动机的感应电动势不好测量和控制，所以在实际应用中，是采取补偿的办法。随着的降低，适当提高，以补偿上的压降，等效地满足=常数，以达到维持最大转矩不变的目的。考虑到低频空载时，由于电阻压降减小，应减少补偿量，否则将使电动机磁通增大，导致磁路过饱和而带来的问题，具体如何做需根据生产工艺要求而定。（3）恒功率控制方式电动机在额定转速以上运行时，定子频率将大于额定频率，如按以上控制方式，定子电压则要相应地高于额定电压，这是不允许的。因此在基频以上应采取恒功率控制方式。这与直流电动机在额定转速以上，采用恒压弱磁调速相似。此时，由于定子电压限制在允许范围内，而频率升高，致使气隙磁通

5、减小，转矩减小，但因为转速上升了，所以属恒功率性质。只要满足=常数的条件，即可恒功率调速。实际在基频上以上调速时，是保持为额定值不变，而只升高频率，所以为近似恒功率调速。一般在基频以下采用=常数或=数的控制方式；基频以上采用恒功率控制方式。（4）机械特性由知，改变电源频率人，就有不同的，从而得到不同的机械特性。再得知最大转矩的变化规律和机械特性运行段的斜率，即可大致画出变频调速的机械特性。（a）最大转矩当从基频向下调，而数值较高时，可忽略，按压频比恒定的控制方式调速，最大转矩基本保持不变。当人数值较低时，不可忽略，由式（4－2）可见，最大转矩将减小。这是因为在上产生的压降使得定子

6、电动势进一步降低，气隙磁通减小，所以，既使保持=常数，也不能保持不变，致使最大转矩减小。下降越多，的影响越大，减小越多。为了提高低速时电动机的过载能力，必须适当地提高，采用=常数的控制方式。当从基频向上调时，保持额定值不变，增加，减小，随之减小。（b）运行段的斜率由电机学知，临界转差率为：在较高时忽略并用代人式中，得又因为转速则对应最大转矩时=常数可见与频率无关。因此，无论在基频以下还是基频以上调速时，机械特性都是平行上下移动的。到频率很低时，不可以忽略，减小，机械特性更硬些，根据以上分析，可以定性画出机械特性。4．请画出交一直一交变频器和交一交变频器的示意图，并指出各自的特点。

7、交一交变频系统的示意图。如果使左右两组晶闸管轮流向交流电动机供电，交流电动机的定子上即可得到交流电压，两组晶闸管切换得快，则电压频率高，反之则频率低。这就是交＞交变频器的工作原理。交一变变频器的主要优点是只进行一次能量变换，所以效率较高，而且晶闸管靠电源电压自然换流，不需要设置强迫换流装置。其缺点是所用开关元件多。另外，这种变频器输出电压的频率调节范围在电源频率的1/3以下，最高不超过1/2，因而限制了它的应用场合。一般是用于低速、大功率的调速系统中。交一直一交变频器向异步电动机