第7章-变频调速拖动系统ppt课件.ppt

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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1．旋转磁场在异步电动机的三相定子绕组中通入三相交变电流后，它们合成的磁场是一个旋转磁场，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。.2．异步电动机的工作原理图5-1所示为异步电动机的工作原理。定子通入交流电电流后形成旋转磁场切割转子绕组，由右手定则可判断转子绕组中的感生电流方向。载流的转子绕组在磁场中受到电磁

2、力的作用就形成电磁转矩T，根据左手定则可判断T的方向。在T的作用下转子就跟随定子的旋转磁场旋转起来。图7-1异步电动机的工作原理.3．异步电动机的转速及转差率只有旋转磁场和转子绕组之间存在相对运动，转子绕组才能切割磁力线，进而产生感应电流和形成电磁转矩。因此转子转速n与旋转磁场转速n0之间一定存在着一个差值，我们称之为转差，用Δn表示，即(5-3)异步电动机的实际转速为n，n总是小于n0，异步电动机的“异步”正是来源于此。转差n0–n与同步转速n0的比值称为转差率，用s表示，即(5-4)由上式可推导出异步电动机的转速n的表达式为(5-5).7

3、.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.1．起动转矩Tst在n=0(s=1)，T=Tst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

4、TN时，电动机具有很硬的机械特性。.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。.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f

5、1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.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.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

6、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.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）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。.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)

7、②动态特性指过渡过程中的性能。.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。但是随着s的增大，电机的机械特性变软，效率变低。.(1)异步电动机的等效电路图5-2异步电动机定子转子等效电路在图5-2中，U1为定子的相电压；I1为定子的相电流；r1为定子每相绕组的电阻；x1为定子每相绕组的漏抗；E2s、I2s、x2s分别为转子电路中产生的电动

8、势、电流、漏电抗；E1为每相定子绕组的反电动势，它是定子绕组切割旋转磁场而产生的，其有效值计算如下：(7-6)式中kN1——与绕组结构有关有常数；N1——每相定子绕