變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)

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1、第7章變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)7.1異步電動機(jī)變頻調(diào)速的原理7.1.1異步電動機(jī)變頻調(diào)速工作原理磁場旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速(即同步轉(zhuǎn)速)n0可用下式表示：(7-1)式中fI——電流的頻率；p——旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。如果頻率調(diào)節(jié)成fx，則同步轉(zhuǎn)速n0x也隨之調(diào)節(jié)成(7-2)這就是變頻調(diào)速的理論依據(jù)?！蹲冾l器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.1.2三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性是指電動機(jī)在運(yùn)行時，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即n＝f(T)。三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖7-1所示。圖7-1三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章1．起動轉(zhuǎn)矩Tst在n=0(s=1)，T=Ts

2、t點(diǎn)，這點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩Tst，也稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于Tst時，電動機(jī)將不能起動。2．額定轉(zhuǎn)矩TN在n=nN(s=sN)，T=TN點(diǎn)，這點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩TN。當(dāng)電動機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)矩TN時，sN通常在0.02～0.06之間，轉(zhuǎn)速在很小的范圍內(nèi)變化時，轉(zhuǎn)矩即可在很大的范圍內(nèi)變化，即工作于額定轉(zhuǎn)矩TN時，電動機(jī)具有很硬的機(jī)械特性?！蹲冾l器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章3．最大轉(zhuǎn)矩TM在n=nL(s=sL)，T=TM點(diǎn)，這點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩稱為最大轉(zhuǎn)矩TM。TM的大小象征著電動機(jī)的過載能力，用過載倍數(shù)λ表示，λ＝TM／TN。在任何情況下，電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不能大于TM，否

3、則電動機(jī)轉(zhuǎn)速將急劇下降，致使電動機(jī)堵轉(zhuǎn)停止，因此，這一點(diǎn)稱為臨界轉(zhuǎn)速點(diǎn)。臨界轉(zhuǎn)速nL的大小決定了L點(diǎn)的上下位置，從而反映了機(jī)械特性的硬度。《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.1.3三相異步電動機(jī)的起動起動時定子電流Ist也很大，一般會達(dá)到額定電流IN的4～7倍，除了小容量的三相異步電動機(jī)能直接起動外，一般要采取不同的方法起動，變頻器用降低頻率f1從而也降低了U1的方法來起動電動機(jī)。如圖7-2所示為低頻起動時電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。圖7-2低頻起動時電動機(jī)的機(jī)械特性曲線《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.1.4三相異步電動機(jī)的制動電動機(jī)的制動狀態(tài)是指電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向

4、相反的狀態(tài)。1．直流制動電動機(jī)制動時，切斷電動機(jī)的三相電源，在定子繞組中通入直流電，產(chǎn)生一恒定磁場，如圖7-3所示。a)直流制動的原理b)直流制動的機(jī)械特性曲線圖7-3直流制動的原理與機(jī)械特性《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章2．回饋制動由于某些原因，當(dāng)n＞n1時，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向和電動運(yùn)行狀態(tài)n＜n1正好相反，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢和電流的方向也相反，電磁轉(zhuǎn)矩T也就和n反向，為制動轉(zhuǎn)矩?；仞佒苿邮菍⑤S上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，回饋給電源。圖7-4回饋制動的機(jī)械特性曲線《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.2異步電動機(jī)的調(diào)速方式7.2.1異步電動機(jī)的調(diào)速1．調(diào)速與速度改變1）

5、調(diào)速是在負(fù)載沒有改變的情況下，根據(jù)生產(chǎn)過程需要人為地強(qiáng)制性地改變拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。2）速度改變速度改變是由于負(fù)載的變化而引起拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速改變。《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章2.調(diào)速指標(biāo)1）調(diào)速范圍指電動機(jī)在額定負(fù)載時所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nLmax與最低轉(zhuǎn)速nLmin之比，即(7-4)2)調(diào)速的平滑性是指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度。3）調(diào)速特性①靜態(tài)特性主要是指調(diào)速后機(jī)械特性的硬度。工程上常用靜差度δ來表示(7-5)②動態(tài)特性指過渡過程中的性能?！蹲冾l器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.2.2異步電動機(jī)的調(diào)速方式1.變極調(diào)速三相異步電動機(jī)的變極調(diào)速屬于有級調(diào)速，通過改變磁極對數(shù)p

6、得到。2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速一般適用于繞線型異步電動機(jī)或轉(zhuǎn)差電動機(jī)。具體的實(shí)現(xiàn)方法很多，比如：轉(zhuǎn)子串電阻的串級調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等。變頻率調(diào)速《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.3對不同負(fù)載類型變頻器的選擇在電力拖動系統(tǒng)中，存在著兩個主要轉(zhuǎn)矩，一個是生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，一個是電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T。這兩個轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系分別叫做負(fù)載的機(jī)械特性n＝f(TL)和電動機(jī)的機(jī)械特性n＝f(T)。由于電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械是緊密相連的，它們的機(jī)械特性必須適當(dāng)配合，才能得到良好的工作狀態(tài)。《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章7.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻器的選擇1.恒轉(zhuǎn)

7、矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指那些負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負(fù)載的輕重，而和轉(zhuǎn)速大小無關(guān)的負(fù)載。帶式輸送機(jī)和起重機(jī)械都是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的典型例子。a)b)圖7-8恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的機(jī)械特性和功率特性a)機(jī)械特性b)功率特性《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第7章2.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的基本特點(diǎn)1)恒轉(zhuǎn)矩由于F和r都和轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)，所以在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速nL的過程中負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL保持不變，即具有恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)：TL＝常數(shù)2)負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成正比根據(jù)負(fù)載的機(jī)械功率PL和轉(zhuǎn)矩TL、轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系，有：(7-12)3.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下變頻器的選