第5章-基于稳态模型的异步电动机调速系统ppt课件.ppt

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1、电力拖动自动控制系统—运动控制系统第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统基于稳态模型的异步电动机调速在基于稳态模型的异步电动机调速系统中，采用稳态等值电路来分析异步电动机在不同电压和频率供电条件下的转矩与磁通的稳态关系和机械特性，并在此基础上设计异步电动机调速系统。基于稳态模型的调速方法常用的基于稳态模型的异步电动机调速方法有调压调速和变压变频调速两类。5.1异步电动机稳态数学模型和调速方法异步电动机稳态数学模型包括异步电动机稳态等值电路和机械特性，两者既有联系，又有区别。稳态等值电路描述了在一定的转差率下电动机的稳态电气特性。机

2、械特性则表征了转矩与转差率（或转速）的稳态关系。5.1.1异步电动机稳态数学模型转差率与转速的关系或电动机极对数供电电源频率同步转速根据电机学原理，在下述三个假定条件下：忽略空间和时间谐波；忽略磁饱和；忽略铁损；异步电机的稳态等效电路示于图5-1。一、异步电动机等效电路图5-1异步电动机的稳态等效电路Us1RsLlsL’lrLmR’r/sIsI0I’rLmRs、R’r——定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻；Lls、L’lr——定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感；Lm——定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感

3、；Us、1——定子相电压和供电角频率；s——转差率。二、异步电动机的机械特性异步电动机传递的电磁功率机械同步角速度异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式）上式表明，当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。对s求导，并令1、最大转矩，又称临界转矩：2、临界转差率：对应最大转矩的转差率假如将机械特性方程式分母展开当s很小时，忽略分母中含s各项转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线当s较大时，忽略分母中s的一次项和零次项转矩近似与s成反比，机械特性是一段双曲线异步电动机的机械特性异步电动机由额定电压、额定频率供电，且无外加

4、电阻和电抗时的机械特性方程式，称作固有特性。图5-3异步电动机的机械特性5.1.2异步电动机的调速方法与气隙磁通异步电动机的调速方法所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在人为机械特性上，以达到调速的目的。异步电动机的调速方法由异步电动机的机械特性方程式可知，改变的参数可分为3类：1、电动机参数；2、电源电压；3、电源频率（或角频率）。异步电动机的气隙磁通三相异步电动机定子每相电动势的有效值忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降气隙磁通为了保持气隙磁通恒定，应使或近似为5.2异步电动机调压调速保持电

5、源频率为额定频率，只改变定子电压的调速方法称作调压调速，又称作降压调速。5.2.1异步电动机调压调速的主电路图5-4晶闸管交流调压器调速TVC双向晶闸管交流调压器a)不可逆电路b)可逆电路5.2.2异步电动机调压调速的机械特性调压调速的机械特性表达式电磁转矩与定子电压的平方成正比不同电压下的机械特性便如图5-5所示，UsN表示额定定子电压。TeOnn0TemaxsmTLUsN0.7UsNABCFDE0.5UsN风机类负载特性恒转矩负载特性图5-5异步电动机不同电压下的机械特性为了能在恒转矩负载下扩大调速范围，并使电机能在较低转速下

6、运行而不致过热，就要求电机转子有较高的电阻值，这样的电机在变电压时的机械特性绘于图5-6。显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，堵转工作也不致烧坏电机，这种电机又称作交流力矩电机。交流力矩电机的机械特性TeOnn0UsN0.7UsNABCTL0.5UsN恒转矩负载特性图5-5高转子电阻电动机（交流力矩电动机）在不同电压下的机械特性返回目录5.2.3闭环控制的调压调速系统要求带恒转矩负载的调压系统具有较大的调速范围时，往往须采用带转速反馈的闭环控制系统。图5-7带转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统系统静特性eTOnn0TLUs

7、NAA’A’’Usmin恒转矩负载特性图5-8闭环控制变压调速系统的静特性U*n3U*n1U*n2*5.2.4降压控制应用（略）5.3异步电动机变压变频调速变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种调速方法，同步转速随频率而变化在进行电机调速时，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。5.3.1变压变频调速的基本原理异步电动机的实际转速稳态速降随负载大小而变化气隙磁通

8、控制只要控制由式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