变频调速拖动系统

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1、第7章变频调速拖动系统7.1异步电动机变频调速的原理7.1.1异步电动机变频调速工作原理磁场旋转的转速(即同步转速)n0可用下式表示：(7-1)式中fI——电流的频率；p——旋转磁场的磁极对数。如果频率调节成fx，则同步转速n0x也随之调节成(7-2)这就是变频调速的理论依据。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.1.2三相异步电动机的机械特性机械特性是指电动机在运行时，其转速与电磁转矩之间的关系，即n＝f(T)。三相异步电动机的机械特性曲线如图7-1所示。图7-1三相异步电动机的机械特性曲线《变频器原理与应用（第2版）》第7章1．起动转矩Tst在n=0(s=1)，T=Ts

2、t点，这点的转矩称为起动转矩Tst，也称为堵转转矩。当电动机的负载转矩大于Tst时，电动机将不能起动。2．额定转矩TN在n=nN(s=sN)，T=TN点，这点的转矩称为额定转矩TN。当电动机工作在额定转矩TN时，sN通常在0.02～0.06之间，转速在很小的范围内变化时，转矩即可在很大的范围内变化，即工作于额定转矩TN时，电动机具有很硬的机械特性。《变频器原理与应用（第2版）》第7章3．最大转矩TM在n=nL(s=sL)，T=TM点，这点的转矩称为最大转矩TM。TM的大小象征着电动机的过载能力，用过载倍数λ表示，λ＝TM／TN。在任何情况下，电动机的负载转矩都不能大于TM，否

3、则电动机转速将急剧下降，致使电动机堵转停止，因此，这一点称为临界转速点。临界转速nL的大小决定了L点的上下位置，从而反映了机械特性的硬度。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.1.3三相异步电动机的起动起动时定子电流Ist也很大，一般会达到额定电流IN的4～7倍，除了小容量的三相异步电动机能直接起动外，一般要采取不同的方法起动，变频器用降低频率f1从而也降低了U1的方法来起动电动机。如图7-2所示为低频起动时电动机的机械特性曲线。图7-2低频起动时电动机的机械特性曲线《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.1.4三相异步电动机的制动电动机的制动状态是指电磁转矩T与转速n方向

4、相反的状态。1．直流制动电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场，如图7-3所示。a)直流制动的原理b)直流制动的机械特性曲线图7-3直流制动的原理与机械特性《变频器原理与应用（第2版）》第7章2．回馈制动由于某些原因，当n＞n1时，转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态n＜n1正好相反，转子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩T也就和n反向，为制动转矩。回馈制动是将轴上的机械能转换成电能，回馈给电源。图7-4回馈制动的机械特性曲线《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.2异步电动机的调速方式7.2.1异步电动机的调速1．调速与速度改变1）

5、调速是在负载没有改变的情况下，根据生产过程需要人为地强制性地改变拖动系统的转速。2）速度改变速度改变是由于负载的变化而引起拖动系统的转速改变。《变频器原理与应用（第2版）》第7章2.调速指标1）调速范围指电动机在额定负载时所能达到的最高转速nLmax与最低转速nLmin之比，即(7-4)2)调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度。3）调速特性①静态特性主要是指调速后机械特性的硬度。工程上常用静差度δ来表示(7-5)②动态特性指过渡过程中的性能。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.2.2异步电动机的调速方式1.变极调速三相异步电动机的变极调速属于有级调速，通过改变磁极对数p

6、得到。2.变转差率调速变转差率调速一般适用于绕线型异步电动机或转差电动机。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。变频率调速《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.3对不同负载类型变频器的选择在电力拖动系统中，存在着两个主要转矩，一个是生产机械的负载转矩TL，一个是电动机的电磁转矩T。这两个转矩与转速之间的关系分别叫做负载的机械特性n＝f(TL)和电动机的机械特性n＝f(T)。由于电动机和生产机械是紧密相连的，它们的机械特性必须适当配合，才能得到良好的工作状态。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.3.1恒转矩负载变频器的选择1.恒转

7、矩负载特性恒转矩负载是指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小无关的负载。带式输送机和起重机械都是恒转矩负载的典型例子。a)b)图7-8恒转矩负载的机械特性和功率特性a)机械特性b)功率特性《变频器原理与应用（第2版）》第7章2.恒转矩负载的基本特点1)恒转矩由于F和r都和转速的快慢无关，所以在调节转速nL的过程中负载的阻转矩TL保持不变，即具有恒转矩的特点：TL＝常数2)负载功率与转速成正比根据负载的机械功率PL和转矩TL、转速nL之间的关系，有：(7-12)3.恒转矩负载下变频器的选