異步電動機(jī)的調(diào)速.ppt

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1、第十章三相異步電動機(jī)的調(diào)速三相異步電動機(jī)的調(diào)速開始于上世紀(jì)50年代末。在電氣傳動領(lǐng)域中，原來只用于恒速傳動的交流電動機(jī)實現(xiàn)了調(diào)速控制，以取代制造復(fù)雜，價格昂貴，維護(hù)麻煩的直流電動機(jī)。以后，隨著電力電子技術(shù)和微型計算機(jī)的發(fā)展，再加上現(xiàn)代控制理論向電氣傳動領(lǐng)域的滲透，使得交流調(diào)速技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其設(shè)備容量不斷擴(kuò)大，性能指標(biāo)及可靠性不斷提高，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用的比例逐年上升，在各工業(yè)部門中，使得交流調(diào)速系統(tǒng)逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能、縮小體積、降低成本的目的。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)負(fù)載的要求，人為地或自

2、動地進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為調(diào)速。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式是因此，異步電動機(jī)的調(diào)速有以下幾種方法：（1）改變供電電源的頻率f；（2）改變電動機(jī)的極對數(shù)p；（3）改變轉(zhuǎn)差率s；改變轉(zhuǎn)差率可以由改變外施電壓、轉(zhuǎn)子回路串電阻或電動勢等。1.轉(zhuǎn)差率調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率的方法很多，常用的方案有改變異步電動機(jī)的定子電壓調(diào)速，采用電磁轉(zhuǎn)差（或滑差）離合器調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速以及串極調(diào)速。前兩種方法適用于鼠籠式異步電動機(jī)，后者適合于繞線式異步電動機(jī)。這些方案都能使異步電動機(jī)實現(xiàn)平滑調(diào)速，但共同的缺點是在調(diào)速過程中存在轉(zhuǎn)差損耗，即在調(diào)節(jié)過程中

3、轉(zhuǎn)子繞組均產(chǎn)生大量的鋼損耗（）(又稱轉(zhuǎn)差功率)，使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，系統(tǒng)效率降低。2.改變電動機(jī)的極對數(shù)通過改變定子繞組的連接方式來實現(xiàn)。變極調(diào)速是改變異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速所以一般稱變極調(diào)速的電動機(jī)為多速異步電動機(jī)。3.變頻調(diào)速通過改變定子繞組的電壓供電頻率f1來實現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)差率s一定時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本上正比于f1。很明顯，只要有輸出頻率可平滑調(diào)節(jié)的變頻電源，就能平滑、無極地調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。10.1三相異步電動機(jī)的降定子電壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速是一種比較簡單的調(diào)方法，控制電路價格較低。但是低速時轉(zhuǎn)子銅耗較大，效率較低

4、。其特點和性能為：1）三相異步電動機(jī)降壓調(diào)速方法比較簡單；2）對于一般的鼠籠式異步電動機(jī)，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，調(diào)速范圍很小，沒多大實用價值；3）若拖動泵類負(fù)載時，如通風(fēng)機(jī)，降壓調(diào)速有較好調(diào)速效果，但在低速運行時，由于轉(zhuǎn)差率s增大，消耗在轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率增大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重；4）低速時，機(jī)械性能太軟，其調(diào)速范圍和靜差率達(dá)不到生產(chǎn)工藝的要求；5）采用下述閉環(huán)控制系統(tǒng)的調(diào)速范圍一般為10:1。降壓調(diào)速方法的改進(jìn)若要求低速時機(jī)械特性較硬，即在一定靜差率下有較寬的調(diào)速范圍，又保證電機(jī)具有一定的過載能力，可采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋降

5、壓調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，其原理框圖及靜特性如圖示。10.2繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子回路中接入調(diào)速阻，增大轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)速下降。曲線1是固有機(jī)械特性曲線2、3、4是接入附加電阻轉(zhuǎn)子回路串電阻屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法，其特點和性為：1）繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速方法簡單，調(diào)速設(shè)備簡單，易于實現(xiàn);2）調(diào)速方法為分段多級調(diào)節(jié)，為有級調(diào)速系統(tǒng)，且調(diào)速的平滑性較差;3）不利于空載或輕載調(diào)速，表現(xiàn)于轉(zhuǎn)速變化很小;4）低速時轉(zhuǎn)差率s大。轉(zhuǎn)差功率大，轉(zhuǎn)子回路中的功率損耗大，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)性差;5）調(diào)速范圍不大

6、，一般為（2～3）︰1，負(fù)載小時，調(diào)速范圍更小。這種調(diào)速方法多用于起重機(jī)一類的對調(diào)速性能要求不高的場合，對泵類負(fù)載也能應(yīng)用。10.3鼠籠式三相異步電動機(jī)的變極調(diào)速電源頻率保持不變、改變定子繞組的極對數(shù)，也可能改變同步轉(zhuǎn)速，從而改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。變極調(diào)速中，當(dāng)定子繞組的接線方式改變的同時，還需要改變定子繞組的相序；即倒換定子電流的相序，以保證變極調(diào)速前后電動機(jī)的轉(zhuǎn)向不變，即要求磁通旋轉(zhuǎn)方向不變。變極電機(jī)定子繞組的繞制方法有：雙繞組變極；單繞組變極。1.變級原理由知：改變異步電動機(jī)的定子繞組的極對數(shù)p，可以改變磁通勢

7、的同步轉(zhuǎn)速n1，由于轉(zhuǎn)差率s不變，則轉(zhuǎn)速得到了調(diào)節(jié)。三相鼠籠式異步電動機(jī)定子繞組極對數(shù)的改變，是通過改變繞組的接線方式實現(xiàn)的。如圖(a)所示的一個四極電機(jī)A相定子繞組的兩個線圈頭尾相連時（正向串聯(lián)），具有四個磁極(2p=4)；如果將定子繞組的聯(lián)接方式改成如圖(b)或(c)的形式，根據(jù)每相繞組中，一半線圈的電流方向，用右手螺旋定則確定出磁通方向，此時定子繞組具有兩個磁極(2p=2)。由此可見，讓半相繞組的電流方向，就能使極對數(shù)減半，從而使同步轉(zhuǎn)速增加一倍，運行的轉(zhuǎn)速也接近成倍變化。(a)正向串聯(lián)(b)反向串聯(lián)(

8、c)反向并聯(lián)2.變極調(diào)速的特點和性能（1）變極調(diào)速設(shè)備簡單，體積小，重量輕，運行可靠，操作方便；（2）變極調(diào)速的機(jī)械特性較硬，可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和接近恒功率調(diào)速，且轉(zhuǎn)差功率損耗基本不變，效率較高；（3）變極調(diào)速方法為有級調(diào)速，且調(diào)速的級數(shù)不多，一般最多為四級。普遍應(yīng)用于各種機(jī)床、起重機(jī)和輸送機(jī)等設(shè)備上；（4）變極調(diào)速的平滑性較差。為了改進(jìn)調(diào)速的平滑性，可采用變極調(diào)速與降壓調(diào)速相結(jié)合的方法。從而擴(kuò)大了調(diào)