机电传动控制12-交流调速

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1、第十二章、交流调速1、交流电动机和直流电动机相比的优势2、交流调速的方法改变转差率、极对数p和频率f改变定子电压、转子电阻、转子电压可以改变转差率S晶闸管交流调压调速系统由异步电动机电磁转矩和机械特性方程可知，异步电动机的输出转矩与定子电压的平方成正比，因此，改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩及机械特性，从而实现调速，这是一种比较简单而方便的方法。采用晶闸管的交流调压电路晶闸管交流调压电路与晶闸管整流电路一样，也有单相与三相之分。1.单相交流调压电路单相晶闸管交流调压电路的种类很多，但应用最广的是反并联电

2、路。带电感性负载的电路及波形图由于电感性负载中电流的波形滞后于电压的波形，因此，当电压过零变为负值后电流经过一个延迟角才能降到零，从而晶闸管也要经过一个延迟角才能关断。延迟角的大小与控制角、负载功率因数角都有关系，这一点和单相整流电路带电感性负载相似。三相交流调压电路三相交流调压电路的分析与单相电路的分析大同小异,但必须注意它的特殊性。1）为保证输出电压对称并有相应的控制范围，首先要求触发信号必须与交流电源有一致的相序和相位差。2） 其次是在感性负载或小导通角情况下，为了确保晶闸管可靠触发，如同三相全控桥式整流电路一

3、样，要求采用控制角大于60度的双脉冲或宽脉冲触发电路。异步电动机调压调速特性1）异步电动机在轻载时，即使外加电压变化很大，转速变化也很小。即电动机的转速变化范围不大；2）异步电动机在重载时，如果降低供电电压，则转速下降很快，甚至停转，从而引起电动机过热甚至烧坏；3）如果要使电动机能在低速段运行（如点d），一方面传动系统运行不稳定，另外，随着电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机。对于笼型异步电动机，可以将电动机转子的鼠笼由铸铝材料改为电阻率较大的黄铜条，使之具有如图(b)所示的机械特性。即使

4、这样，调速范围仍不大，且低速时运行稳定性不好，不能满足生产机械的要求。异步电动机调压调速系统–转速负反馈异步电动机调压调速时的损耗及容量限制转差功率：传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗功率，也叫转差功率。由于旋转磁场和转子具有不同的速度，因此，转差功率为：1)转差功率的大小由转差率S决定；2)这个转差功率,它将通过转子导体发热而消耗掉；3)在调压调速中，如果工作在低速状态，S将较大，即转差功率很大，所以，这种调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这种机械，电动机容量就要适当选择大

5、一些。4)如果负载具有转矩随转速降低而减小的特性（如通风机类型的工作机械），则当向低速方向调速时转矩减小，电磁功率及输入功率也减小，从而使转差功率较恒转矩负载时小得多。因此，定子调压调速的方法特别适合于通风机及泵类等机械。线绕式异步电动机调速系统转子电路串接电阻——电阻上消耗大量的能量，速度越低损耗越大转子电路串接电势——把电阻上的能量加以利用，从而获得比较经济的运行效果。为了利用这部分能量，在转子电路中增加了一套交流装置。这样，就构成了由异步电动机和交流装置共同组成的串级调速系统。串级调速的一般原理异步电动机的串级

6、调速，就是在异步电动机转子电路内引入附加电势Ead，以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可与转子电动势E2方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。系统框图电动机的转子绕组端接进一个不可控的整流器，这样，为实现调速而串入的附加电势Ead就可以采用可调直流电源。当Ead=0时，电动机在接近于额定转速下运转，若改变Ead的大小就可以改变电动机转速。串级调速时的机械特性串级调速时异步电动机的机械特性与直流电动机的特性很相似。由特性可知，若引入的附加电势愈大，则n0愈小，即电动机的转速愈低。如果Ead用负值代入，则可以得

7、到当附加电势与转子电势同相位时的机械特性。I2=0时S不等于0,所以其n0和定子同步转速不同。晶闸管串级调速的基本原理由于采用串级调速的电动机具有类似他励直流电动机的硬机械特性，因此，在调速精度要求不高的场合，可以直接采用开环控制。但是，如果想要得到高精度的调速，则应采用带速度负反馈的自动调速系统。其典型结构与VS-M自动调速系统相似，也包括有电流调节器、速度调节器及电流和速度反馈环节。线绕转子异步电动机M的转子电压经不可控整流电路转换为直流电压，经平波电抗器、再由晶闸管逆变器将该直流电压逆变为交流，有的经变压器，有

8、的直接反馈给交流电网。经逆变后的电压可视为加到电动机转子的电势。改变逆变器中晶闸管的逆变角β，就可以改变附加电势的大小，从而实现异步电动机的串级调速。晶闸管串级调速与直流电动机晶闸管整流调速相比异步电动机的晶闸管串级调速与直流电动机晶闸管整流调速相比，无论从机械特性上或者从动态特性上以及调速系统组成上都有很多相似之处。对于直流电动机，改变晶闸管