合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第十二章ppt讲义

第十二章三相异步电动机的调速由异步电动机转速的表达式16011sfnnssp第一节变极调速机电系2星形联结改变成两个并联的星形联结三角形联结改变成两个并联的星形联结机电系3Y联结改成YY联结Δ联结改成YY联结变极调速时，电动机的容许输出功率或转矩在变速前后的关系。输出功率为21113cosPPUI在高、低速运行时，电动机绕组内均流过额定电流，这样在两种联结法下的转矩之比为NN212YYYUIpTTUIp当定子绕组从一个三角形联结改成二个星形联结的并联时，极对数也减小一倍，也增加一倍。两种联结法的功率比为snN2Δ2N330.86622YYUIPPUI机电系4第二节变频调速1f对于恒转矩调速，如果变频装置保证随成正比地变化，则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能力，在恒转矩调速下的变频装置一般就是根据这一要求设计的。xU21max2211212sUmTRXXR121RXX当定子频率较高时2max1UTCf2121π8/LLpmC（式中为常数）11UUff定值可见，恒转矩变频调速时，如能保持=定值，则可保证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通Φ基本不变的要求。1/Uf机电系5在恒功率调速时TNNNssPTT定值11UUff定值由此可见，在恒功率调速时，如能满足=定值的条件，调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变化了。如果此时按恒转矩调速满足=定值的条件，则磁通将基本不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。1/Uf1/Uf161514131211ffffff变频调速具有优异的性能，调速范围较大，平滑性较高，变频时按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。机电系6第三节能耗转差调速一、转子电路串联电阻调速在额定电压时，磁通定值，调速时定值2221Ω22222N22N22XsRREXsREII1Ω2N2sRRsR定值N2222N2N22221Ω21Ω22cos//cosXsRsRXsRRsRR机电系7当转速降低（s增高）时，效率下降，转子损耗功率增高，故经济性不高。转子电路串联电阻的数值愈大，人为机械特性愈软。1N2N2NNcosTTCIT定值转子损耗功率为22223ePsPIRR输出功率为21ePPs22211Δ1eeePsPsPPPssP调速时转子电路的效率为转子电路串接不同电阻时的人为特性机电系8二、改变定子电压调速改变异步电动机定子电压的人为特性转子电路电阻较高时改变定子电压的人为特性机电系9多速电动机在变极变压时的机械特性机电系10三、滑差电动机（一）电磁滑差离合器的调速原理滑差离合器的示意图滑差离合器电枢内涡流的方向与路径当绕组内有电流通过时，在电枢与感应子之间便有磁通相链，如图中虚线所示。当异步电动机带动电枢旋转时，电枢便以相应的转速在感应子所建立的磁场内旋转，于是电枢的各点上磁通处在不断重复的变化之中，根据电磁感应定律可知，电枢上将出现感应电动势。当感应子也旋转时，此感应电动势为21BlRE机电系11在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为21ppZBlRZEI涡流与感应子磁场相互作用力为BlIF转矩为212222pZRlBpFRT如主动与从动部分间没有相对运动，即，则。因此电枢与感应子间必须存在转速差，这点与异步电动机的工作原理极为相似。其区别仅在于异步电动机的旋转磁场由三相交流电流产生，而滑差离合器的旋转磁场则由直流电流产生，由于电枢的转动才起旋转磁场的作用。210T机电系12（二）电磁滑差离合器的几种结构类型1．双电枢无集电环滑差离合器2．杯形电枢滑差离合器机电系133．爪式无集电环滑差离合器4212BITKnn（三）电磁滑差离合器的调速性能21PPP滑差离合器的输入功率9550111nTP滑差离合器的输出功率9550222nTP机电系14TTT21如果955021nnTPTPnn955012调速时离合器效率为snsnnnPP111112122滑差离合器在实际应用中总是与异步电动机组合在一起的，因此滑差电动机的总效率为s1121可见，滑差电动机的效率随转速之下降而下降，而损耗功率则随转速之下降而增高。机电系15四、串级调速（一）串级调速的一般原理中等以上功率的绕线转子异步电动机与其他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调速，称为串级调速。异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内引入感应电动势，以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可与转子电动势方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。fEsE21．与同相fEsE2fE未引入时2222222XsRsEIfE引入后2222222XsREsEIf机电系16fE未引入时sE2fE超前90°机电系172．与反相fEsE22222222XsREsEIf1cossinfEcosfE显然，对于右图所示超前某一角度的一般情况，可将分解为二个分量，即与同相的分量，和超前90°的分量，它们既能使电动机调速，又能提高定子的功率因数fEsE2fEsE2sE2sE2fE超前某一角度转子电路电压相量图机电系18（二）串级调速的机械特性222222222222sincossXRsXjREjEsEsXjREsEIfff根据相量图异步电动机的转矩为1212cosTTaTCICI转子电流的有功分量2222222222cossinsXRREsXERsEIffacossin122222222222sEERXEEXsRRsEffcossin12222sEERXEETTffD机电系191．时转矩为9022212RXEEssssTTfmDmDmD2．时转矩为0312EEssssTTfmDmDmD21212222TTEEsssTssssTTmDmDmDmDmDmD或机电系20（三）晶闸管串级调速的基本原理晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施，功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很有前途的。晶闸管串级调速的原理线路图机电系21第十二章结束