异步电动机的变压变频调速解析课件.ppt

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1、5.3异步电动机的变压变频调速5.3.1变压变频调速的基本原理变压变频调速：改变异步电动机同步转速的方法5.3.1变压变频调速的基本控制方式1.基频以下调速在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿，m保持不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通m由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。定子每相电动势（5-11）式

2、中：Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；—定子频率，单位为Hz；—定子每相绕组串联匝数；—基波绕组系数；—每极气隙磁通量，单位为Wb。f1NskNsm由式（5-11）可知，只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通m的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。1.基频以下调速由式（5-11）可知，要保持m不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低Eg，使常值（5-26）即采用恒值电动势频率比的控制方式。恒压频比的控制方式然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电

3、压Us≈Eg，则得（5-27）这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时Us和Eg都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压Us抬高一些，以便近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的b线，无补偿的控制特性则为a线。OUsf1图5-9恒压频比控制特性带压降补偿的恒压频比控制特性UsNf1Na—无补偿b—带定子压降补偿2.基频以上调速在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，但定子电压Us却不可能超过额定电压UsN，最多只能保持Us=UsN，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两

4、种情况的控制特性画在一起，如下图所示。f1N变压变频控制特性图5-10异步电机变压变频调速的控制特性恒转矩调速UsUsNΦmNΦm恒功率调速ΦmUsf1O如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。返回目录5.3.2变压变频调速时的机械特性式（5-5）已给出异步电机在恒压恒频正弦波供电时的机械特性方程式Te=f(s)。当采用恒压频比控制时，可以改写成如下形式：（5-28）特性分析当s

5、很小时，可忽略上式分母中含s各项，则（5-29）由此可见，当Us/1为恒值时，对于同一转矩Te，s1是基本不变的，因而n也是基本不变的。这就是说，在恒压频比的条件下改变频率1时，机械特性基本上是平行下移。它们和直流他励电机变压调速时的情况基本相似。（5-32）可见最大转矩Temax是随着的1降低而减小的。频率很低时，Temax太小将限制电机的带载能力，采用定子压降补偿，适当地提高电压Us，可以增强带载能力。机械特性曲线On图5-11a恒压频比控制时变频调速的机械特性补偿定子压降后的特性基频以上在基频以上变频调速时，由于定子电压Us=UsN不变，式（5-5）的机械特性

6、方程式可写成当s很小时，由此可见，当角频率提高时，同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，而形状基本不变，如图所示。由于频率提高而电压不变，气隙磁通势必减弱，导致转矩的减小，但转速升高了，可以认为输出功率基本不变。所以基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。由公式5-38可知对于相同的电磁转矩，频率越大，转速落降越大，机械特性越软，与直流电动机弱磁升速相似。图5-11　异步电动机变压变频调速机械特性5.3.3基频以下的电压补偿控制在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载变化时定子压降不同，将导致磁通改变，因此需采用定子电压补偿控制。根据定子电流的大

7、小改变定子电压，以保持磁通恒定。下图再次绘出异步电机的稳态等效电路，图中几处感应电动势的意义如下：Eg—气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中的感应电动势；Es—定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势；Er—转子全磁通在转子绕组中的感应电动势（折合到定子边）。图5-12异步电动机稳态等效电路和感应电动势Us1RsLlsL’lrLmR’r/sIsI0I’r异步电动机等效电路EgEsEr1.恒定子磁通控制恰当地提高电压Us的数值，使它在克服定子阻抗压降，能维持Es/f1为恒值（基频以下），每极磁通m均为常值