交流调速系统与变频器应用 教学课件 作者 田效伍 第3章 串级调速2.ppt

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1、第一节串级调速的原理与基本类型第二节绕线转子异步电动机串级调速时的机械特性第三节串级调速系统的效率和功率因数第四节双闭环控制的串级调速系统第五节串级调速系统的应用第三章绕线转子异步电动机串级调速系统10/17/2021第一节串级调速的原理与基本类型一.串级调速的原理二.串级调速的基本运行状态及功率关系三.串级调速系统的基本类型10/17/2021绕线型异步电动机的转子10/17/2021绕线型异步电动机的转子集电环10/17/2021三相绕线型异步电动机示意图转子三相绕组接成Y形短接或外接对称电阻等10/17/2021一.串级调

2、速的原理问题的引入:转子串电阻调速分析我们知道，对于绕线转子异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来减小电流，增大转差率，从而改变转速。这种方法就是转子串电阻调速方法。优点:简单方便主要缺点：1.低效率R2F↑→I2↓→Te↓→n↓实现调速；但n↓→s↑→转差功率Ps=s.Pem↑，大量转差功率将在转子所串电阻上变成热量被消耗掉，因此不适合对大容量电机降速，对小容量电机也因效率太低而不适宜长期运行。转子串电阻调速方法的能量关系如图所示。10/17/2021*转速越低，转差越大，电阻发热越多，效率越低。10/17/2021基本结论：

3、串入电阻越大，转速越低，转差就越大，机械功率在电磁功率中所占的比率就越低，效率越低。问题：如何在改变转子电流的基础上，提高技术性能和经济性能？2.调速时，其机械特性随着转子回路附加电阻增加而变软，大大降低了调速精度。3.实际应用中，由于串入转子回路的附加电阻级数有限，无法实现平滑调速。10/17/2021―s=1时转子开路相电动势―s=1时转子绕组的相漏抗串级调速的基本原理是什么？基本思路：1.转子串电阻调速是通过改变转子电流改变电磁转矩实现调速；2.转子不串入附加电阻-----改为串入附加电动势同样可实现调速；3.将调速引起的

4、转差功率损耗，回馈回电网或电动机本身，既提高效率、又实现变转差率调速。4.该方法被称为绕线转子异步电动机的串级调速控制方案。工作原理：三相异步电动机的转子感应电压为：式中：转子电流为：10/17/2021将绕线异步电动机的转子电路中串入交流附加电势a.如串入的附加电势与转子感生电势方向相反，频率相同*这种向下调速的情况成为向低于同步速方向的串级调速。b.如串入的附加电势与转子感生电势方向相同，频率相同*这种向上调速的情况称为向高于同步速方向的串级调速。10/17/2021向低于同步速方向的串级调速串附加电动势之前：电机匀速转动，

5、I2，Te=Tl；串附加电动势之后：电机在转速n′处实现平衡，转速调为n′。10/17/2021向高于同步速方向的串级调速串附加电动势之前：电机匀速转动，I2，Te=Tl；串附加电动势之后：电机在转速n′处实现平衡，转速调为n′。10/17/2021二.串级调速的基本运行状态及功率关系串级调速系统基本运行状态：四种在转子侧引入一个可控的附加电动势，就可实现调速，这个调速过程必然在转子侧形成功率的传递。在调节前后，转子电阻消耗功率不变，但转差率s改变，即转差功率改变；功率的流向要么是从转子侧传输到与之相连的交流网或外电路中，要么是

6、从外面吸收功率到转子中来。10/17/2021说明电网向电动机定子输入的电磁功率Pem一部分变为机械功率PM从电动机轴输出；另一部分变为转差功率Ps通过产生0＜s

7、入电磁功率Pem，同时从电网通过产生装置向电动机转子输入转差功率Ps。电动机把定子和转子同时吸收的电功率变为机械功率PM从轴上输出。10/17/20214.高于同步转速的回馈制动运行状态s＜0，Te＜0。则说明电动机从轴上吸收机械功率PM，一部分变为电磁功率Pem，通过定子回馈给电网；另一部分变为转差功率Ps，通过产生装置回馈给电网。10/17/2021三.串级调速系统的基本类型要实现前面所述的绕线异步电动机转子串联交流附加电势完成调速的基本思想，则所串入的交流附加电势应该满足如下条件：1.首先，转子是三相交流电路，因此交流附加

8、电势应为三相对称交流电。3.附加的三相交流电势2.转子感应的三相交流电势的频率、大小都是随转差率变化的，也应随之变频变压。在控制过程中，要始终保持与转子感应的相位相同或相反，即相位要同步。三相交流电势两类：超同步串级调速系统低同步串级调速系统（一）超同步串级调速