电气自动控制原理与系统第2版 教学课件 作者 陈渝光 主编 第十章.ppt

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1、第十章转差功率消耗型调速系统——异步电动机调压调速系统第一节概述第二节调压调速系统基本概念第三节调压调速系统第四节利用电动机的自身结构调速本章小结主要内容第一节概述异步电动机拖动系统本身存在着很大的可挖掘的节电潜力。许多交流拖动装置及其所拖动的机械选用时往往都留有一定的富裕容量，而且也不总是在最大负荷情况下运行。如果能适时地改变电动机的速度，就可改变工作机械的工况（效率），从而达到节电的目的。交流异步电动机调速分类方法可根据下式进行分类。式中n为异步电动机的转子转速；n0为异步电动机的同步转速；pn为极对数；f1为定子的电源频率；s为转差率。基本的调速方法可分

2、为三大类，即调频f1、调转差率s、调极对数pn。1）异步电动机变极对数调速是一种有级调速方法，一般只有2～3档转速，但效率高，没有滑差损耗，结构简单。概述2）调压调速是一种简单、可靠、价格便宜的调速方案，适用于10kW以下的小功率异步电动机。对于功率较大的异步电动机，如采用调压调速，则在低压时，由于集肤效应引起转子深槽部位发热而无法运行。3）晶闸管串级调速是针对绕线式异步电动机的一种高效节能调速方法，它将电动机的滑差损耗通过一定方式反馈回电网，应用在数百至数千千瓦的大功率电动机上。4）变频调速是性能最好且最有发展前途的调速方法。按照交流异步电动机基本原理，从定

3、子传入转子的电磁功率P2可分为两部分：一部分是拖动负载的有效功率Pm，另一部分是转差功率PS。从能量转换的角度，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价交流调速系统效率高低的基本标志。从这一观点出发，异步电动机的调速系统可分为以下三类。概述1）转差功率消耗型调速系统──全部转差功率都转换成热能的形式消耗。传统分类的调压调速和绕线转子异步电动机转子串电阻调速都属于这一类，它是通过增加转差功率的消耗来换取转速的降低。这类调速系统结构简单，效率最低（对于恒转矩负载，转速愈低，效率也愈低）。2）转差功率回馈型调速系统──部分转差功率转换成热能的形式消耗，大部分则

4、通过变流装置回馈电网或转变成机械能予以利用，转速越低，回收的功率也越多。传统分类的绕线转子异步电动机串级调速属于这一类，其效率明显高于第一类。3）转差功率不变型调速系统──转差功率中的铜耗无论转速高低都基本不变，即转差功率的消耗基本不变，因此效率最高。传统分类的变极对数调速和变频调速属于这一类。第二节调压调速系统基本概念改变三相异步电动机定子端电压实现调速的方法称为交流调压调速。调压调速系统一般由三部分组成：三相交流调压器、调压调速电动机及控制单元。交流调压调速系统只是改变电动机定子端电压，而不改变供电频率，所以常称之为交流调压系统或变压恒频系统。由电机学原理

5、可知：调压调速系统基本概念式中I2′为折合到定子侧的转子电流；R1，L1为定子每相电阻和漏感；为折合到定子侧的转子每相电阻和漏感；U1，ω1为定子相电压和角频率，ω1=2πf1；为等效转矩系数：cosψ2为转子电路功率因数。改变U1可以改变转差率s，即可改变n。由转矩公式可知,输出转矩一定时，电动机转差率s与定子端电压U1的平方成反比；在转差率一定时，电磁转矩Td与端电压U1的平方成正比。调压调速时的机械特性带恒转矩负载时，普通笼型异步电动机的稳定工作点为A、B、C，转差率s的变化范围不会超过0～sm，调速范围很小。如带风机类负载，则工作点为D、E、F，调速范

6、围可以大一些。调压调速时的机械特性由调压调速机械特性图及电机学原理可知：1）电动机的同步转速n0与定子的端电压无关。2）最大转差率sm只与电动机参数有关,与定子端电压U1无关，而转差率s与定子端电压U1的平方成反比。3）在负载电流相同的条件下，降压后，电动机的最大电磁转矩Tdmax减小。调压调速时的机械特性4）降低定子端电压后，机械特性曲线的斜率加大，但速度变化范围只在s=0至sm之间变化，故调速范围不大。5）降低定子端电压后，电动机自身的效率和功率因数都降低了。不同负载转矩特性下交流调压调速效果1．恒转矩负载对于恒转矩负载，当转速低于临界转速时，电动机将不能

7、稳定运行，调速范围受到限制。如果采用专用的调压调速电动机，高转子阻抗或力矩电动机，调速范围可适当扩大。2．风机泵类负载对于风机和水泵类负载，TL∝n2。在低速时所需力矩小，正好与电动机降压后转矩也按平方规律减小相吻合，因此电动机的调速范围增大了许多。调压调速方法十分适用于风机泵类负载。3．恒功率负载调压调速方法不适用于恒功率负载。第三节调压调速系统系统构成调压调速系统一般由三部分构成：交流调压装置、异步电动机和控制器组成。Y系列电动机适用于风机、泵类负载，但对于恒转矩负载则不适用。专门为调压调速设计的高转差率三相异步电动机类似深槽、双鼠笼异步电动机，其转子由高

8、电阻率的黄铜条制成，具有起动力矩大，起