绕线电机的串电阻调速与定子调压调速在起重机上的应用与比较

辽宁石油化工大学继续教育学院论文1绕线电机的串电阻调速与定子调压调速在起重机上的应用与比较摘要本篇论文主要讲述了交流异步电动机在起重机上的两种调速方式：转子串电阻调速和定子调压调速。介绍了两种方式在启动、调速的工作特性、工作原理和工作过程，以及两种方式的优缺点，着重说明了定子调压调速方式在起重机上的应用。关键词调速、转子串电阻、定子调压调速调速：根据生产工艺要求改变电力拖动系统的运行速度称为调速。起动：从转子静止S=1时开始，加速到某一转速稳定运行的过度过程。启动结束后电动机将以额定转速稳定运行。在起重机的运行中，经常采用的是绕线式异步电动机，它经常采用两种调速方式：转子串电阻调速、定子调压调速。辽宁石油化工大学继续教育学院论文2SeriesresistanceofthemotorwindingspeedandthestatorvoltageregulatingspeedcontrolintheapplicationonthecraneabstractThispapermainlytellsthestoryofacasynchronousmotorinthetwokindsofspeedregulationonthecrane:rotorspeedandstatorresistancevoltageregulatingspeed.Introducestwowaysofjobatthestart,speedcharacteristics,workingprincipleandprocess,aswellastheadvantagesanddisadvantagesoftwoways,focusingontheapplicationofcrane.Keywords:Controlofmotorspeed,Rotorresistance,Thestatorvoltageregulatingspeed,辽宁石油化工大学继续教育学院论文3目录1转子串电阻...................................................................................................................................41.1转子串阻............................................................................................................................41.2调速原理...........................................................................................................................51.3调速性能............................................................................................................................52定子调压调速...............................................................................................................................52.1调压调速...........................................................................................................................52.2调速原理...........................................................................................................................62.3调压调速闭环系统的介绍................................................................................................72.4定子调压调速系统在实际中的应用................................................................................72.5具体系统工作原理如下：.................................................................................................83起升运行：...................................................................................................................................84平移运行：...................................................................................................................................85QY1调压调速的特点....................................................................................................................9结论................................................................................................................................................10致谢.................................................................................................................错误!未定义书签。参考资料：....................................................................................................................................12附图1.............................................................................................................................................13辽宁石油化工大学继续教育学院论文41转子串电阻绕线式异步电动机在电机转子串入附加电阻，可以得到较好的启动特性，也可以调速，这就是转子串电阻调速。它广泛应用于起重机上。1.1转子串阻rst1rst2rst3图1.1图1.2在起动时，将起动电阻一次切除，势必引起较大的电流，起动电阻切除过晚，又影响起动的加速度。图1.1，图1.2是三相三级对称起动电阻的接线方式和人造机械特性。图1.2中4为自然机械特性，1是启动开始串入全部电阻rst1+rst2+rst3时的人造机械特性。在s=1时电机运行在a点上M=Mst1,Mst1（取为0.7—0.85Mmax）称为峰值启动转矩，即启动过程中电机具有的最大转矩。因为MstnnSd4kd3eb2cb1aMnMst2Mst1辽宁石油化工大学继续教育学院论文5ML,电动机将沿着特性一加速，启动电流与启动转矩随之下降，在b点处的M=Mst2,Mst2称为切换转矩。要求Mst2(1.1-1.2)ML，此时应切除一部分电阻rst3,使电动机进入特性2运行。切除rst3须使M=Mst1,电动机继续加速，依次类推，先后将rst2和rst1切除，电动机将进入自然特性运行，加速到M=ML时，起动结束，进入稳定状态。1.2调速原理转子串入电阻后，在转矩一定时，转差率与转子电阻成正比，转子串入电阻越大，电机转速越低。改变转子串入电阻的电阻值，即可调节转速。1.3调速性能1、机械特性变软，转速稳定性变差，通常调速范围不大于2。2、只能够从基速向下调速。3、空载时几乎不能调速。4、调速电阻分段不宜过细，调速平滑性较差。5、增大了转差率，从而增大了铜耗（Pcu=sp），转速越低铜耗越大。6、由于设备简单，投资少，调速电阻做起动电阻，故在起重机上广泛应用。2定子调压调速2.1调压调速：调压调速又称降压调速。因为电动机工作电压不允许超过额定值，降低定子绕组的端电压进行调速的方式称为调压调速。因其不改变同步转速而属于改变转差率的调速方法。辽宁石油化工大学继续教育学院论文62.2调速原理由电磁转矩参数表达式:M=3pu12r2/2∏f+[(r1+r2/s)2+(x1〥┼x2)2]s可知，改变定子端电压，同一转差率下的电磁转矩与电压平方成正比，由于调压不改变临界转差率，所以最大转矩也与电压平方成正比，其人造特性如图2.1nn10.5UN0.75UNUNMMLMN图2.1由图中可以看出，降压能使在同一转矩下的转速降低，因为降压使气隙中的主磁通近似与电压成正比减少，使电磁转矩随之减少，即M〈ML。电动机减速，转速降低使转子电动势和转子电流增大，电磁转矩也随之增大直到M=ML电动机在较低的速度下稳定运行。辽宁石油化工大学继续教育学院论文7采用这种调速，缺点是在负载较轻时，调速范围很小，重载时降压太多，会由于MmaxML使电动机不能够维持运行。即电压越低硬度越软，稳定性越坏。为了扩大调速范围又保持稳定性，就需要在系统中加入速度负反馈环节。2.3调压调速闭环系统的介绍速度给定PID控制移相触发晶闸管VF/V转换频率反馈图2.2如图示，晶闸管串接在电机定子回路中,其转子回路串接适当的电阻,通过调节三相反并联晶闸管导通角来改变定子电压。因电机转矩与电机定子电压平方成正比，从而达到控制电机的目的。具体调速原理如下：电机转速由人工通过主令控制器设定，由速度反馈实现闭环。△Vo=Vg–Vf。当△Vo0时，PID控制输出Vo增加，晶闸管导通角增加，定子电压升高，电机加速；当△Vo0时V0减小，晶闸管导通角减小，定子电压降低电机减速；当△Vo=0时，晶闸管导通角不变，定子电压不变，电机转速稳定。当电机刚启动时，转子频率高，Vf低，△Vo0，电机在较高的电压下启动，随着电机加速转子频率下降，Vf增加，逐渐接近Vg。当△Vo=0时，电机稳定运行，使电机转矩和负载转矩相平衡。2.4定子调压调速系统在实际中的应用V辽宁石油化工大学继续教育学院论文8在作者的单位，应用了定子调压系统。即QY1绕线电机调速控制器。其主回路和控制回路如附图1。2.5具体系统工作原理如下：1.在控制器工作前，安全电路对三相电源进行检测，如错相、缺相、严重相不平衡、严重欠电压等。2.电源的频率变化会引起电动机的转速变化，控制器系统设计时频率最大变化是2%。3.加到电机的所有电压的改变是等率变化的，保证恒定平稳的加速或减速。4.任何故障出现均会使控制器停止工作，故障排除后，主令必须回零位才能够重新启动。3起升运行：当主令控制器在某一档位时，上升接触器先接通，电机通电，随后制动器打开，电机启动。通过转子频率反馈和主令控制器的设定，系统进入闭环控制。主令为全速时，电机平稳至全速，如果主令控制器在全速档