变频应用技术教案第一章基础知识(中职教育)

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1、第一章基础知识第一节三相异步电动机在变频调速拖动系统中，使用的电动机人多数是三相异步电动机。为了说明变频器的功能和应用，冇必要先了解三相异步电动机的相关知识。一、三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场与转差率（1）旋转磁场的转速（同步转速小）hi=60/i//?式中：⑦旋转磁场转速，乂称为同步转速，单位为r/min；办——电源的频率，单位为Hz；P—旋转磁场的磁极对数。皿的旋转方向由电源的相序决定：若电源为顺相序，同步转速"•为顺时针旋转方向，当将三相电源的任意两相对调（即电源为逆相序），小则为逆时针方向。（2）转差率s根据结构不同分转了J笼

2、型变频调速中采用1线绕型变频调速屮可以用，但较少采用①转速差△斤即=nm式中：转子的转速n旋转磁场的转速/71②转差率s即s二s是分析异步电动机运行状态的重要参数。起动瞬间，n二0,s二1；额定转速运行时，s很小，约为0.02—0.06；空载运行时，〃略小于“1,s（3）转子转速nw=（l-y）60/i/p转子转速刃与电源频率办、磁极对数卩、转差率$有关。三相异步电动机的调速方式有：变频（厶）调速、变极（Q）调速、变转差率（s）调速。2.三相异步电动机的电磁特性（1）感应电动势£鸟二4.44KN办血式中：E、——定子绕组的感应电动势有效值K

3、】——定子绕组的绕组系数，K.<1N.—定子每相绕组的匝数办一定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率①"——主磁通可见:E产fg将忽略，则E=U产f、％（2）UJf=常数异步电动机是根据具工作在额定电压、额定频率以及额定磁通卜•进行设计的，具磁通％选在了铁芯磁化曲线的接近饱和处。％的人小关系到电动机的电磁转矩，并与电动机的工作电流成正比。如八下降，3不变，则On上升。因为0m已设计在接近饱和处，％上升即进入磁化曲线的饱和区，引起工作电流大幅度增加，使电动机过热损坏。如齐上升，3不变，则0mK降，将使工作电流下降。山于电流的下降，电动机的

4、输出转矩不足。为了保持电动机的％不变，即电动机的转矩不变，在齐变化的同时，3必须同时变化，使3与办的比值保持恒定,即Ulf=常数变频器在工作时，冇时八调的很低，同时3也很低。此时定了绕组上的电压降△卩在电压3中所占的比例不能忽略。由于△（/所占比例增加，将使定子电流减小，从而使％减小，这将引起低速时的输岀转矩减小。此时，可提高3來补偿的影响，使得Q/办不变，即％不变，这种控制方法称为电压补偿，也称为转矩补偿。二、三相异步电动机的机械特性电动机的电磁转矩T与转子转速/vZ间的关系，称为电动机的机械特性，即冃5如图所示下面讨论曲线上几个特殊

5、的转矩:心、人、T、三、三相异步电动机的调速1.变极调速三相界步电动机的变极调速是有级调速，通过改变磁极对数可以得到2:1调速、3:2调速、4:3调速及三速电机等，调速的级数很少。由丁•磁极对数Q取决于定子绕组的结构，而H-笼型转子的极数能自动地保持与定子极数相等，所以此调速只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成木高。2.变转差率调速变转羌调速一般适用于线绕型界步电动机或滑羌电动机。具体的实现方法很多，比如：转子串电阻的串级调速、调压调速、电磁转差离合器调速等等。随着S的增大，电动机的机械特性变软，效率降低。1.变频率调速变频

6、调速具冇调速范围宽，调速平滑性好，调速前后的不改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。根据电动机理论，当办较高时，忽略定子绕组电阻，最人电磁转矩盂*（〃/办）临界转差率乩8〃办、对应临界转速的转速差=s.n.=Si60fi/p为常数、起动转矩Ts^l/1/f.3；当办较低时，定了绕纽电阻的影响不可忽略，最大电磁转矩久随着频率的减小而减小、转速差仍为常数、几随着频率减小而减小。按照上述分析，可以大致了解变频调速的机械特性，如图所示。下面分两种情况进行说明。⑴基频以下的恒磁通变频调速调速时，通常以电动机的额定频率为棊本频率，即皋频。在基频以

7、下调速时，须保持£//.恒定即保持主磁通4恒定。山于$难以直接控制，办较高时，保持以/办恒定，即可近似地保持主磁通血恒定。由于久*（«//；）保持〃;/办恒定时，7；恒定，电动机带动负载的能力不变；而且此过程屮，转速差△〃基本不变，所以调速后的机械特性Illi线平行地移动，电动机的输出转矩不变，属丁悄转矩调速。当办较低时，若仍由定來代替£/和恒定，会带來较人的谋差，兀和几随着频率的减小而减小，电动机带动负载的能力变小。此时，若仍山〃/办恒定来代替鸟/办恒定，可采用电压补偿方法，即适当提高电压弘目的是补偿定了阻抗压降，近似保持$/办恒定，提高

8、电动机带动负载的能丿J,其机械特性曲线如图虚线所示。⑵基频以上的弱磁变频调速由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值向上升高时，定子电压不可能随Z升高，只能保持在额定值不