变转差率调速
三相异步电动机的变极调速控制
SB3常闭触头 先断开,切断 KM1线圈电路
SB2常开触头 后闭合
KM1自锁触头复位断开
KM1主触 头断开
电动机因惯 性继续旋转
KM1互锁触头复位闭合
KM2、KM3 线圈都得电
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
2)高速运转
需要高速运转时,也需要先按下低速启动按钮SB2,把定子 绕组接成△,让电动机低速启动。 启动结束,再按下高速启动按钮SB3,把定子绕组换接成YY, 实现电动机高速运行。
KT常开延时闭合
KM1失电 拆除△接线,切除电动机正序电源
定子绕组尾端接反序电源
KM2得电 KM3得电
电动机YY连接, 定子绕组首端 高速运转 短接于一点
变极调速安装接线注意事项: 1)正确识别电动机定子绕组的9个接线端子。 2)交换任意两相电源的相序。
2)按钮控制的双速电动机变极调速
注意控制电路的线号
三、变极调速原理
把定子每相绕组都看成两个完全对称的“半相绕组”。
以U相为例,设相电流从绕组的头部U1流进,尾部U2流出。 当U相两个“半相绕组”头尾相串联时(顺串),根据右手 螺旋法则,可判断出定子绕组产生4极磁场。 若U相两个“半相绕组” 尾尾相串联(反串)或者头尾相并 联(反并),定子绕组产生2极磁场。
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
1)低速运转
需要低速运转时,按下低速启动按钮SB2,把定子绕组接成 △,让电动机低速启动,并连续运转。
合上QS,M3线圈电路
SB2常开触头后 闭合,KM1线圈
通电
KM1电气互锁触头断开, 对KM2、KM3互锁
KM1主触 头闭合
相关知识——三相异步电动机的电气调速
• 什么叫恒转矩调速?
西南大学运动控制系统作业附答案
第一批次单选题题目说明:(10.0分)1. 2•对于变电阻调速,当总电阻R越大,机械特性越()。
aA :软B :硬C :大D :小ff808081504704da015(10.0分)2.交流电动机变压调速方法属于转差功率()调速。
A:消耗型B:回馈型C :不变型D :不存在型ff808081504704da015(10.0分)3. 4.调速系统的静差率指标应以()所能达到的数值为准。
rA :最高速时B :最低速时C :额定转速D :理想空载转速ff808081504704da015(10.0分)4. 17.在交一直一交变频装置中,若采用不控整流,则PWM逆变器的作用是O oA :调压B :调频C :调压调频D :调频与逆变ff808081504704da015(10.0分)5.转速、电流双闭环系统,采用PI调节器,稳态运行时,ASR的输出量取决于()。
A :负载电流B :给定电压C :速度反馈D :电流反馈系数ff808081504704da015(10.0分)6.在单闭环调速系统中,为了实施限流保护,可以引进()环节。
A :电流截止正反馈B :电流截止负反馈C :电压截止正反馈D :电压截止负反馈ff808081504704da015(10.0分)7.采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于()。
aA :无静差调速系统B :有静差调速系统C :双闭环调速系统D. D :交流调速系统ff808081504704daO15(10.0分)8.在电机调速控制系统屮,对于()的扰动,系统是无能为力的。
A :运算放大器的参数的变化B:电机励磁电压的变化C:转速反馈参数的变化D :电网电压的变化ff808081504704da015(10.0分)9.下列交流异步电动机的调速方法中,应用最广的是()oA :降电压调速B:变极对数调速C :变压变频调速D :转子串电阻调速ff808081504704da015(10.0分)10.目前直流调速系统采用的主要方案是()。
交流与直流电机-调速方法-分类-原理-优缺点-应用
交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速。
2变频调速。
3变转差率调速.。
三相交流电机有很多种。
1。
普通三相鼠笼式。
这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速(F/U)。
2.三相绕线式电机,可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。
这种方式常用在吊车上。
长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接,因为电阻会消耗大量的电能。
通常是串可控硅,通过控制可控硅的导通角控制电流。
相当于改变回路中的电阻达到同上效果。
转子的电能经可控硅组整流后,再逆变送回电网。
这种方式称为串级调速。
配上好的调速控制柜,据说可以和直流电机调速相比美。
3.多极电机.这种电机有一组或多组绕组.通过改变接在接线合中的绕组引线接法,改变电机极数调速.最常见的4/2极电机用(角/双Y)接。
4.三相整流子电机。
这是一种很老式的调速电机,现在很用了。
这种电机结构复杂,它的转子和直流电机转子差不多,也有换向器,和电刷.通过机械机构改变电刷相对位置,改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。
这种电机用的是三相流电,但是,严格上来说,其实它是直流机.原理是有点象串砺直流机。
5.滑差调速器。
这种方式其实不是改变电机转速。
而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度,改变离合器输出轴的转速来调速的.还有如,硅油离合器,磁粉离合器,等等,一此离合机械装置和三相电机配套,用来调速的方式。
严格上来说不算是三相电机的调还方式.但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。
直流电机的调速方法一是调节电枢电压,二是调节励磁电流,而常见的微型直流电机,其磁场都是固定的,不可调的永磁体,所以只好调节电枢电压,要说有那几种调节电枢电压方法,常用的一是可控硅调压法,再就是脉宽调制法(PWM)。
PWM的H型属于调压调速。
PWM的H桥只能实现大功率调速。
国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。
改变转差率的调速
改变转差率的调速
改变转差率的调速是指通过调整发电机的励磁电流或转矩,使
发电机的转速与电网频率之间的差值保持在一个合适的范围内,从
而实现发电机的稳定运行和电网负荷的平衡。
具体来说,改变转差率的调速可以通过以下几个步骤实现:
1. 监测转差率:通过测量发电机的转速和电网频率,计算出转
差率。
转差率是指发电机转速与电网频率之间的差值,通常以百分
比表示。
2. 分析转差率:根据转差率的变化趋势和幅度,判断当前的调
速需求。
如果转差率偏大,说明发电机的输出功率过大,需要减小
励磁电流或增加负载;如果转差率偏小,说明发电机的输出功率不足,需要增加励磁电流或减小负载。
3. 调整励磁电流:根据分析结果,通过调整发电机的励磁电流
来改变转差率。
如果转差率偏大,可以减小励磁电流,使发电机输
出功率减小;如果转差率偏小,可以增加励磁电流,使发电机输出
功率增加。
4. 监测调速效果:在调整励磁电流后,再次监测转差率的变化,判断调速效果是否达到要求。
如果转差率仍然偏大或偏小,可以继
续调整励磁电流,直到转差率达到合适的范围。
需要注意的是,在进行改变转差率的调速时,需要根据发电机
的负载特性和电网的负荷需求进行合理的调整,以保证发电机的稳
定运行和电网的稳定供电。
此外,还需要考虑到发电机的保护和稳
定性等因素,确保调速过程的安全性和可靠性。
改变转差率的调速方法
改变转差率(Slip)的调速方法通常是针对感应电动机的调速。
感应电动机的转差率可以通过改变电动机的输入电压、频率或者转矩来实现调速。
以下是常见的几种调速方法:
1. 调节输入电压:通过改变感应电动机的输入电压来实现调速。
降低电压会导致电动机的转速下降,增加电压则会提高电动机的转速。
这种方法简单直接,但需要考虑电动机的额定电压范围,以免损坏电动机。
2. 调节输入频率:通过改变感应电动机的输入频率来实现调速。
通常情况下,随着输入频率的增加,电动机的转速也会增加。
在一些特殊的调速系统中,可采用变频器来实现频率调节,从而实现电动机的调速。
3. 转矩控制:通过控制电动机的输出转矩来实现调速。
当负载增大时,降低电动机的输出转矩可以使其保持稳定的转速。
这通常通过某些专门的控制系统来实现。
4. 级联控制:将多个电动机连接在一起,通过主从电动机之间的协调工作来调整主电动机的转速,从而实现调速。
这些方法可以单独应用,也可以结合使用,具体选用哪种调速方法取
决于具体的应用场景和要求。
在实际应用中,还需要考虑到电动机的类型、控制系统的性能和成本等因素。
变转差率调速
三相异步电动机的变转差率S调速三相交流异步电动机的变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串电阻调速、串级调速和三相交流异步电动机的定子调压调速等。
1.定子调压调速该调速方法主要用于笼型异步电动机。
由于最大转矩和启动转矩与电压的平方成正比,如当电压降到额定电压的50%时,最大转矩和启动转矩则降到了降压之前的25%。
所以这种调速方式的启动能力与带负载能力都是较低的,其调速的机械特性曲线如图2.90所示由以上调速机械特性曲线可知,随着加在定子绕组上电压的降低,最大转矩、启动转矩都会减小,电动机的带负载能力因此渐弱,所以调压调速适用于转矩随转速降低而减小的负载(如通风机负载)。
2.绕线转子异步电动机转子串电阻调速绕线转子异步电动机的转子回路串接对称电阻调速时的机械特性曲线,由机械特性曲线可知,当负载转矩一定时,转子串入附加电阻时,n、T不变,但s增大,机械特性曲线的斜率增大,工作点的转差率随着转子串接电阻阻值的增大而增大,电动机的转速随转子串接电阻值的增大而减小。
3.串级调速串级调速就是指在转子回路串接与转子电动势同频率的附加电动势,通过改变附加电动势的幅值或相位来实现调速的方式。
串级调速完全克服了转子串电阻调速的缺点,它具有高效率、无级平滑调速及低速时机械特性较硬等优点。
当调节串接在转子回路中附加电动势的幅值或相位时,转子回路的电流发生了变化,从而改变了电动机的电磁转矩,最终使电动机的转速发生变化。
因为输入功率P基本不变,当要降低转速时,则将较大的转差功率sP通过晶闸管逆变回送电网,使输出机械功率降低,从而使转速下降。
当要升高转速时,则将回送的转差功率Sp:减小,使输出机械功率变大,转速增加。
若通过转子变流器将电功率从转子输入,则可使转速超过同步速度,实现超同步调速。
三相异步电机的调速
一.基频以下变频调速 A),保持 为常数
上式对s求导,即 有最大转矩和临界转差率为
一.基频以下变频调速 B),保持 为常数 为防止磁路的饱和,当降低定子电源频率时,保持 为常数,使气 隙每极磁通 为常数,应使电压和频率按比例的配合调节。这时,电动 机的电磁转矩为 上式对s求导,即 有最大转矩和临界转差率为
当某一瞬间电势的极性 与 或同相时,有转子回路电流为
反相
式中“–”号表示 与 反相,“+”号表示 与 同相。异步电动机的电磁 转矩为
当电动机定子电压及负载转矩都保持不变时,转子电流可看成常数;同时考虑到电 动机正常运行时s很小,sx2《 r2 忽略sx2 则: 在负载转矩 一定的条件下,若 转子串入 与 反相,则
变频调速原理及其机械特性
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 ,可以改变同步 转速n 1 ,从而改变转速。如果频率 连续可调,则可平滑的调 节转速,此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时,忽略定子阻抗压降时,定子每相电 压为 如果降低频率 ,且保持定子电源电压 不变,则气隙每 极磁通 将增大,会引起电动机铁芯磁路饱和,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,这是不允许的。 因此,降低电源频率 时,必须同时降低电源电压 ,以达到控 制磁通 的目的。对此,需要考虑基频(额定频率)以下的调 速和基频以上调速两种情况
三相异步电动机的调速
根据三相异步电动机的转速公式为
通过上式可知,改变交流电机转速的方 法有三种 1.变转差率调速:改变s实现调速; 2.变极调速:改变p来实现调速 3.变频调速:改变f1实现调速
三相异步电动机的调速
改变转差率的方法很多,常用的方案有改变异步电动机的定子 电压调速,采用电磁转差(或滑差)离合器调速,转子回路串电 阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机,后 者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平 滑调速,但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗,即在调节 过程中转子绕组均产生大量的钢损耗( )(又称转差功 率),使转子发热,系统效率降低;主要存在调速范围窄、效率低, 对电网污染较大,不能满足交流调速应用的广泛需求; 改变电机的极数的调速,无法实现连续调速,并且接线麻烦, 应用的场合少;但价格便宜; 改变频率进行调速是最理想的,但这个梦想经历了百年之久, 直至20世纪70年代,大功率晶体管(GTR)的开发成功,才实现 变频调速,随着电子技术和计算机技术的日益发展变频调速技术 日益成熟,应用得越来越广泛了
变频调速技术及应用复习提纲
复习提纲1、根据公式,说明交流异步电动机和同步电动机调速的方法各有哪些?交流电机同步转速交流感应电机转速交流异步电动机调速的方法:(1)变频调速(2)变极调速(3)变转差率调速第一:改变感应电机的极对数p ,从而改变电动机的转速。
这种方法只能一级一级地调速,不能平滑调节,而且电机体积较大,接线复杂,电机运行性能较差; 第二:改变感应电机转差率s 。
绕线式感应电动机通过在转子中外加调速电阻,实现改变转差率,使得转速改变。
缺点是调速电阻需要消耗一定能量,绕线式电动机结构较复杂,适用于中小容量电动机;第三:改变电源频率f1。
通过改变电源频率来改变交流电动机转速。
是当前应用最广泛的交流调速技术。
既适用于同步电机,也适用于感应电机。
交流同步电机转速 只有变频调速根据交流异步电机的转速公式n=n1(1-s)=60f1/p(1-s)可知:交流异步电动机有以下三种基本调速方法:(1)改变定子极对数p 调速。
(2)改变电源频率f1调速。
(3)改变转差率s 调速。
()()116011=-=-f n n s s p1160=f n p 1160=f n p2、按电动机能量类型可将异步电机调速分为几种类型?(1)转差功率消耗型调速系统(2)转差功率馈送型调速系统(3)转差功率不变型调速系统3、现代交流调速系统由哪些部分组成?现代交流调速系统的组成4、目前应用最多、最广泛的交流调速方法是哪种?主要应用于哪些场合?变频调速:改变电源频率f1。
通过改变电源频率来改变交流电动机转速。
是当前应用最广泛的交流调速技术。
既适用于同步电机,也适用于感应电机。
5、叙述异步电动机工作原理、铭牌的意义、旋转方向等工作原理:三相交流异步电动机工作原理:(1)当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。
(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。
电机学变转差率调速
变转差率调速由式(4-11-1)可知,保持同步转速不变,改变转差率s 可以改变电动机转速。
如前所述,感应电动机的电磁功率可分为两部分:一部分为机械功率,另一部分则为转差功率。
前述变极调速、变频调速都是设法改变同步转速以达到调速目的。
它们的共同特点是,无论调到高速或低速,转差功率仅由转子铜损耗构成,基本不变,故又称为转差功率不变型,其效率最高。
变转差率调速则不同,转差功率与转差率成正比地改变,根据转差功率是全部消耗掉了,还是能够回馈到电网,又可将其分成转差功率消耗型和转差功率回馈型。
转差功率消耗型有定子调压调速、绕线转子串电阻调速,由于全部转差功率都转换为热能消耗掉,故而效率最低;转差功率回馈型有串级调速与双馈调速,由于转差功率大部分能够回馈到电网,效率界于消耗型与不变型之间。
1.定子调压调速从式(4-9-1)可知,在其它参数不变时,电动机的电磁转矩与定子电压平方成正比,故此改变电压时,感应电动机的e T —s 曲线将如图4-11-4所示。
由图4-11-4可知,若电机端电压从N 1U 降到N 17.0U ,则转速将从1n 降到2n ,从而实现调速。
这种调速方法适用于转子电阻比较大的笼型转子感应电动机,调速范围比较小,效率也比较低,但调压设备比变频设备便宜得多,因而在小功率的风机、水泵负载下也有应用。
2.转子串电阻调速当转子串入电阻时,绕线型感应电动机的e T —s 曲线如图4-11-5线1变为2,临界转差率m s 向左移,对于图示的负载转矩,电动机的稳定运行点将从A 点变为B 点,相应的转差率从1s 增加到2s ,转速则从)1(1s s n -变为)1(2s s n -。
外串电阻的阻值越大,e T —s 曲线越向左移,转速越低。
这种调速方法的缺点是转子回路串入电阻后转差损耗增大,效率下降。
但这种调速法设备简单,可以平滑调速,而且转子电流可保持基本不变,因此在中小型绕线电动机中仍有应用。
图4-11-4感应电动机定子调压调速图4-11-5绕线转子串电阻调速3.双馈调速如前所述,虽然可用转子串电阻的方法调节绕线型感应电动机的转速,但有大量的能量消耗在转子电阻和外串电阻上,二者损耗功率之和为转差功率e sP ,电动机转速越低,s 越大,损耗越大,因此,速度较低时,效率很低。
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法
一、改变电源频率调速法
改变电源频率调速法是通过改变电源频率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和电源频率成正比,因此可以通过改变电源频率来调节电机的转速。
在工业应用中,变频器是最常用的改变电源频率的设备。
通过改变变频器的输出频率,可以实现对电机速度的精确控制。
二、改变极对数调速法
改变极对数调速法是通过改变电机的极对数来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和极对数成反比,因此可以通过增加或减少电机的极对数来调节电机的转速。
在工业应用中,可以通过改变电机的接线方式或使用专门的极数转换器来实现极对数的改变。
三、改变转差率调速法
改变转差率调速法是通过改变电机的转差率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转差率可以通过改变电机的工作环境和内部结构来调整,因此可以通过改变转差率来调节电机的转速。
在工业应用中,可以通过改变电机的负载或使用专门的转差率控制器来实现转差率的调整。
四、调压调速法
调压调速法是通过改变电机的输入电压来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和输入电压成正比,因此
可以通过改变输入电压来调节电机的转速。
在工业应用中,可以使用专门的调压器或变频器来实现电压的调整。
五、串级调速法
串级调速法是通过在电机转子回路中串入一个附加的电动势来改变电机的转差率,从而实现电机速度调节的一种方法。
在工业应用中,可以使用专门的串级调速装置来实现串级调速。
交流与直流电机 调速方法 分类 原理 优缺点
交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用2010-02-24 17:46三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速.2变频调速.3变转差率调速...三相交流电机有很多种。
1.普通三相鼠笼式。
这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速(F/U)。
2.三相绕线式电机,可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。
这种方式常用在吊车上。
长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接,因为电阻会消耗大量的电能。
通常是串可控硅,通过控制可控硅的导通角控制电流。
相当于改变回路中的电阻达到同上效果。
转子的电能经可控硅组整流后,再逆变送回电网。
这种方式称为串级调速。
配上好的调速控制柜,据说可以和直流电机调速相比美。
3.多极电机。
这种电机有一组或多组绕组。
通过改变接在接线合中的绕组引线接法,改变电机极数调速。
最常见的4/2极电机用(角/双Y)接。
4.三相整流子电机。
这是一种很老式的调速电机,现在很用了。
这种电机结构复杂,它的转子和直流电机转子差不多,也有换向器,和电刷。
通过机械机构改变电刷相对位置,改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。
这种电机用的是三相流电,但是,严格上来说,其实它是直流机。
原理是有点象串砺直流机。
5.滑差调速器。
这种方式其实不是改变电机转速。
而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度,改变离合器输出轴的转速来调速的。
还有如,硅油离合器,磁粉离合器,等等,一此离合机械装置和三相电机配套,用来调速的方式。
严格上来说不算是三相电机的调还方式。
但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。
直流电机的调速方法一是调节电枢电压,二是调节励磁电流,而常见的微型直流电机,其磁场都是固定的,不可调的永磁体,所以只好调节电枢电压,要说有那几种调节电枢电压方法,常用的一是可控硅调压法,再就是脉宽调制法(PWM)。
PWM的H型属于调压调速。
PWM的H桥只能实现大功率调速。
国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。
三相异步电动机改变转差率的调速
三相异步电动机改变转差率的调速
电动机运行时,在同步转速以及负载转矩均不变的情况下,当电动机机械特性曲线硬度变化时,其转速也将随之改变,因而转差率也就不同。
由此可见,改变转差率的调速,其实质就是通过改变电动机机械特性曲线硬度进行调速。
具体的方法为:
(1)转子串电阻调速
这种方法只适用于绕线式异步电动机。
当转子串电阻后,电动机的最大转矩T…不变,而临界转差率sm增大,因而特性曲线变软。
在同样的负载转矩T下,转子电路串人电阻值不同,电动机的转速也就不同,由此达到调速的目的。
转子串电阻调速方法简单,可实现多级调速;但在轻载或空载时调速范围小,调速效果不明显。
(2)改变定子电压的调速
当改变电动机定子电压时(从额定电压往下调),机械特性如图2-47(b)所示。
对于通风机性质负载,调速范围较大;而对于恒转矩性质的负载,变压调速所得到的调速范围很小。
(3)转子串电阻异步电动机调压调整
如果对恒转矩负载进行变压调速时,同时增加异步电动机的转子电阻(绕线式异步电动机串电阻;或采用转子电阻较大的高转差率笼型转子异步电动机),以便使改变定子电压可得到较宽的调速范围。
但是此时机械特性太软,而且低压时的过载能力较低,负载的波动稍大,电动机就有可能停转,即转速的稳定性较差。
4.6.3 变转差率调速
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3 电磁转差离合器调节
电磁转差离合器工作原理:
n2<n1 称这种电磁离合器为电磁转差离合器。
由于电磁转差离合器本身不产生转矩与功率,只 能与异步电动机配合使用,起着传递转矩的作用, 通常异步电动机和电磁转差离合器装为一体,故 又统称为转差电动机或电磁调速异步电动机。
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2 按动作原理分类
电磁转差离合器调速系统的结构原理框图,主要包括异步电动机、电磁 转差离合器、直流电源、负载等。
两部分间没有机械的连接,都能自由地围绕同一 轴心转动,彼此间的圆周气隙为0.5mm。
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3 电磁转差离合器调节
电磁转差离合器工作原理:
当感应子上的励磁线圈没有电流通过时,由于主 动与从动之间无任何的联系,显然主动轴以转速 n1旋转,但从动轴却不动,相当于离合器脱开。
当通入励磁电流以后,建立了磁场,形成如图所 示的磁极,电枢与感应子之间有了电磁联系,当 二者之间有相对运动时,便在电枢铁心中产生涡 流,继而产生电磁力;该电磁力形成的转矩T要迫 使感应子连同负载沿着电枢同方向旋转,将异步 电动机的转矩传给生产机械(负载)。
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目录
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
改变电压U1调速
2 改变转子电阻调速
3 电磁转差离合器调节
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2 改变转子电阻调速
如图所示,改变绕线转子异步电动机转子电路(在转子电路中接入一变阻器), 电阻越大,曲线越偏向下方,转速越低。
这种调速方法损耗较大,调整范围有限,主要应用于小型电动机调速中。
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改变转差率的调速方法
改变传动装置的转差率可以通过多种方式实现,具体方法取决于所使用的传动系统类型。
以下是一些常见的调速方法:
1. 机械传动系统:
-换档:对于手动变速箱或某些自动变速箱,可以通过更换不同的齿轮组合来改变转差率,实现不同的速度比。
-差速锁:某些车辆配备了可锁定的差速器,通过手动或自动控制差速锁,改变传动系统的转差率,提高通过性能。
-曲轴偏心轮:在某些机械传动系统中,可以通过调整曲轴偏心轮的位置来改变转差率。
2. 液压传动系统:
-液力变矩器:通过调节液力变矩器的液压阀门或其他控制元件,可以改变液力传动系统的转差率。
-液压变速箱:某些工程机械和车辆采用液压变速箱,可以通过调节液压系统的工作压力和流量来改变转差率。
3. 电子传动系统:
-电子控制单元(ECU):对于现代车辆,传动系统通常由电子控制单元管理。
通过重新编程ECU,可以改变传动系统的工作参数,包括转差率。
-电子差速器:某些高端车辆配备了电子控制的差速器,可以通过车
辆内部的控制系统来精确地调节差速器的工作状态,以改变转差率。
除了上述方法,还有一些其他专门针对特定传动系统的调速方法,例如调整齿轮比、改变液体黏度等。
在实际操作时,应当根据具体的传动系统类型和车辆/设备的技术要求,选择合适的调速方法,并在专业人士的指导下进行调整。
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9.1.3 变转差率调速
1. 定子调压调速
由异步电动机电磁转矩和机械特性方程可知,异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比。
因此,改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械特性,从而实现调速,这是一种比较简单的方法。
尤其是晶闸管技术的发展,以及晶闸管“交流开关”元件的广泛运用。
(1)交流调压电路
图9.4(a)所示为单相交流反并联电路,图9.4(b)所示为采用双向晶闸管的交流调压电路,图9.4(c)所示为其带电阻性负载时的电压电流波形图。
由图可知,当电源电压为正半周时,在控制角为α的时刻触发VS1使之导通,电压过零时,VS1自行关断。
负半周时,在同一控制角α下触发VS2,如此不断重复,负载上便得到正负对称的交流电压。
改变晶闸管控制角α的大小就可以改变交流电压的大小。
对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相的。
晶闸管交流调压的触发电路在原理上与晶闸管整流所用的触发电路是相同的,只是要使每周期输出的两个脉冲彼此没有公共点且要有良好的绝缘。
若晶闸管调压电路带电感性负载,其电流波形由于电感上的电流不能突变而有滞后现象,其波形如图9.4(d)所示。
图9.4 晶闸管交流调压电路
由于电感性负载中的电流的波形滞后于电压的波形,因此,当电压过零变为负的时候电流经过一个延迟角才能降到零,从而晶闸管也要经过一个延迟角才能关断。
延迟角的大小与控制角α、负载功率因数角φ都有关系,这一点与单相整流电路带电感性负载十分相似。
将三对反并联的晶闸管分别接至三相负载即构成了一个典型的三相交流调压电路。
负载可以是Y形连接,也可以是三角形连接,Y形连接的三相异步电机负载交流调压调速电路9.4(e)所示。
(2)异步电动机的调压特性
一般而言,异步电动机在轻载时,即使外加电压变化很大,转速变化也很小。
而在重载时,若降低供电电压,则转速下降,同时最大转矩也迅速下降,可能会出现过载甚至停转现象,从而引起电动机过热甚至烧坏。
因此,了解异步电动机调压时的机械特性,对于了解如何改变供电电压来实现均匀调速是十分有益的。
如图9.5所示,对于普通异步电动机,当改变定子电压时,得到一组不同的机械特性。
在图9.5中,同时画出了恒转矩负载(直线1)和风机水泵类负载(曲线2)的特性。
对于恒转矩
负载,电动机只能在机械特性的直线段(到段)稳定运行,在不同电压下,
稳定运行点为,改变电压时速度变化不大,而最大转矩却迅速减小,所以调速范围非常有限。
对于笼型异步电动机,可以将电动机转子的鼠笼由铸铝材料改为电阻率较大的黄铜条,使之具有较倾斜的机械特性。
即使这样,恒转矩调速范围仍然不大,而且低速运行稳定不好,不能满足生产机械的要求。
而对于风机水泵类负载,电动机可以稳定运行在机械特性的任何一点,调压调速范围宽。
图9.5异步电机调压调速时的机械特性
根据异步电动机的运行原理,当电动机定子接入三相电源后,定子绕组中建立的旋转磁场在转子绕组中感应出电流,两者相互作用产生转矩T。
这个转矩将使转子加速直到最后稳
定运行于低于同步转速的某一速度为止。
由于旋转磁场和转子具有不同的速度,因此,传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之间存在功率差,这个功率差称为转差功率,它将通过转子发热而消耗掉。
在较低速时,转差功率将很大,所以,这种调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械,如要用于这种机械,电动机容量就要适当选择大一些。
如果负载具有转矩随转速降低而减小的特性,如图所示曲线2,则当向低速方向调速时转矩减小,电磁功率及输入功率也减小,从而使转差功率较恒转矩负载时小得多。
因此,调压调速方法更适合于风机水泵类的负载,调速范围较宽。
这类产品很多,例如:美国A-B 公司的智能马达控制器SMC(smart motor controller),就是在交流电源与电动机之间接入六个晶闸管元件进行交流调压,每相串接两个反并联的晶闸管,使电流可以正、反向流动。
智能马达控制器具有斜波起动、限流起动、全压起动、双斜波起动、泵控制、预制低速运行、智能制动、带制动的低速运行、软停止、准确停车、相平衡等控制和故障诊断功能,它还能与RS-232、RS-485、柔性I/O、Device Net通信,这样就可以方便地集成到现有的自动控制系统中去,特别是它的价格比变频器低得多,因此在调速精度要求不太高的场合使用较多,如通风机、切碎机、搅拌机、离心泵等。
2. 绕线式异步电机转子串电阻调速
绕组式异步机转子串电阻时的机械特性如图9.6所示,其中为转子固有电阻,为串接电阻,且。
图9.6 绕组式异步电机转子串电阻时的机械特性
从特性曲线中可以看到,当负载较大时,调速效果比较明显,但此时负载电流也较大,所以,串接电阻上的功耗也一定很大,而且,低速时特性较软,抗负载扰动能力差。
而当负载较小时,调速效果就很差。
该机械特性具有以下特点:
(1)转子串电阻时,同步转速不变,最大转矩也不变;
(2)转子串接电阻越大,机械特性越软,速度变化也越大;
(3)调速时定子电压不变,所以电机的主磁通不变;
(4)当保持转子电流额定值时,调速前后转矩不变,属恒转矩调速。
显然,这种调速方法也是靠增加转差功率来降低转速的。
由于转子中电流很大,在串接电阻上产生很大损耗,所以电动机的效率很低。
同时,这种调速方法只能是有级的和有触点的。
由于机械特性很软,低速运行时负载稍有变化,转速波动就很大,调速精度差。
3. 绕线式异步电机串级调速
前面介绍的改变转差率的调速方法(调压调速、串电阻调速等),都是以转差功率损耗为代价的,效率较低,浪费大。
如何将消耗于转子电阻的功率利用起来,同时又能提高调速性能,这就是串级调速方法的指导思想。
对于绕线式异步电机,在其转子上不是串入电阻,而是串入与转子电势同频率的附加电势,这时转子电流I2变为
(9.2)
可见,在转子回路中,串入与E2同相频率的交流附加电势后,如果与E2同相位则转子电流增大,从而使>,电机转速升高。
同理,若与E2反相,则转子电
流减小,使电机的转速下降。
通过改变的幅值和相位来实现调速,同时通过产生的
电路将转差功率返回到电源去。
因此,即使电动机运行在低速,也只有少量功率消耗在转子电阻上,仍具有较高的效率。
串极调速要求有一个与转子电势同频率的附加电势,真正实现起来非常困难。
因为,转子电势的频率是随转速调节和转差率的变化而变化的。
但是,串级的目的是利用附加电势和转子电流的相互作用来吸收或提供转差功率,为此,我们可以通过变换的方法,将转子的交流电压变成直流电压,再串入直流的附加电势,直流附加电势由晶闸管逆变
装置提供,这样就避免了需要随时改变附加电势频率的复杂问题。
串级调速的原理如图9.7所示。
图9.7 绕组式异步电机转子串电阻时的机械特性
串级调速的特点是效率较高(),可实现无级平滑调速,闭环控制较简单(与变频调速相比)。
但也存在功率因数较低的缺点,满载运行时也只有0.6左右。