交流调速

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第8章 交流调压调速系统

第8章 交流调压调速系统

调压调速的功率损耗
转速负反馈闭环控制交流调压调速系统
1.异步电动机传递函数 • 在机械特性近似线性段上的稳态工作点A附近,可以证明:
2 3 pn U1A Td (2U1A sA U1 ) ' 1R2 1
J G d ( ) Td TL pn dt
转速负反馈闭环控制交流调压调速系统
调压调速和变极调压调速效率曲线及 机械特性曲线
•低速时,多速电动机效率比4极单速电动机提高很多,定子 电流也减小许多。 •机械特性最上面为 4极,最下面为 10 极。中间部为 6 极。端 电压各为U1>U2>U3>U4,可见调速范围扩大了。
Δ-Y变换节电




采用由交流接触器和时间继电器等简单电器就可构成 ΔY切换降压装置。其显著的特点是:体积小、成本低、 寿命长、动作可靠。因此在工矿企业中某些轻载设备上 使用,可取得显著的节电效果。 当电动机定子绕组由 Δ 形联结改接成 Y 形联结后,电动 1 =3 机每相定子绕组电压降为原来的,即:UY/U 。 Δ 电动机线电流、电磁转矩均降为原来的 1/3 ,即: IY/IΔ =1/3,TY/TΔ =1/3。 由于 Y 接法与 Δ 接法虽然有电压变化,但是电动机的转 速变化不大,可近似的认为n近似为nN,所以Y接法时电 动机的功率降为原来的1/3,即: PY TY n 1 = P T nN 3
第8章 交流调压调速系统
8.1概述 8.1.1交流调压调速的发展 8.1.2交流调速系统的分类 8.2异步电动机调压调速系统工作原理 8.2.1调压调速的工作原理 8.2.2交流调压器原理 8.3异步电动机调压调速系统 8.3.1调压调速系统的组成 8.3.2调压调速系统的特性 8.3.3调压调速的功率损耗

交直流调速系统

交直流调速系统

交直流调速系统•引言•交直流调速系统基本原理•交直流调速系统组成与结构目录•交直流调速系统控制策略•交直流调速系统性能分析•交直流调速系统设计与实践•交直流调速系统应用与展望引言01CATALOGUE调速系统概述调速系统的定义调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统,通过调整电动机的输入电压、频率等参数,实现对电动机转速的精确控制。

调速系统的分类根据电动机类型不同,调速系统可分为直流调速系统和交流调速系统两大类。

其中,直流调速系统具有调速范围广、静差率小等优点,而交流调速系统则具有结构简单、维护方便等特点。

交直流调速系统的发展与应用发展历程交直流调速系统经历了从模拟控制到数字控制的发展历程。

早期的调速系统主要采用模拟控制技术,随着计算机技术的发展,数字控制技术逐渐取代了模拟控制技术,使得调速系统的性能得到了显著提升。

应用领域交直流调速系统广泛应用于工业生产的各个领域,如机械制造、冶金、化工、纺织等。

在现代化生产线中,交直流调速系统是实现自动化生产的关键技术之一,对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。

交直流调速系统基本原理02CATALOGUE直流电机通过电枢电流和磁通量的相互作用产生转矩,实现电机的旋转运动。

直流电机原理调速方式控制策略直流调速系统通过改变电枢电压、电枢电阻或磁通量来调节电机的转速。

直流调速系统常采用PID 控制、模糊控制等策略,实现电机转速的精确控制。

030201交流电机通过定子电流产生的旋转磁场与转子电流的相互作用,实现电机的旋转运动。

交流电机原理交流调速系统通过改变定子电压、频率或改变电机结构等方式来调节电机的转速。

调速方式交流调速系统常采用矢量控制、直接转矩控制等策略,实现电机转速的精确控制。

控制策略交直流混合调速系统原理混合调速原理交直流混合调速系统结合了直流和交流调速系统的优点,通过交直流变换器实现能量的双向流动和转速的精确控制。

能量转换交直流混合调速系统通过交直流变换器将直流电能转换为交流电能,或将交流电能转换为直流电能,以满足不同负载的需求。

第六章 交流调速系统

第六章 交流调速系统
华南理工大学
交流电机的同步转速表达式为:
n1

60 f1 p
异步电动机的转速表达式为:
n1=
60 f1 p
(1
s)
因此,异步电动机的调速方法有改变电动机
定子供电频率,改变转差率及改变极对数等三种。
其中改变转差率又可通过调定子电压、转子电阻、
转差电压及定、转子频率差等方法实现。同步电
动机的调速可用改变供电频率从而改变同步转速
Sm
R2
R12 12 (Ll1 Ll2 )2
Tm
21[R1
3 pU12
R12 12 (Ll1 L'l 2 ) 2 ]
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上式表明,当转速或转差率一定时,电磁转
矩与电压平方成正比。对应不同的定子电压,可 得到一组机械特性曲线,如图6—3 所示,图中
U1N表示定子额定电压。
右图分析: 带恒转矩负载时,普 通笼型异步电动机调 压时的稳定工作点为 A—B—C,转差率在 0—Sm范围内变化,调 速范围很小。如带风 机类负载运行,工作 点为D、E、F,调速范 围稍大些。
电路(e)只用三个晶闸管,它们位于三相绕 组后面可减少电网浪涌电压对它的冲击,即使 三相绕组发生相间短路也不致损坏晶闸管,它 的移相范围为2100。此电路要求定子绕组中性 点能拆开,且只能接成Y形。电路上有偶次谐 波,对电机不利。
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优胜电路:
综上所述,电路(b)、(e)性能 较好,在交流调压调速系统中多采 用这两个方案。
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6.2.2 异步电动机 在调压时的机械特性
根据电机学原理,异步电动机稳态时的简化 等值电络图如图6—2所示。
I1
R1
Ll1

交流电动机的调速方法

交流电动机的调速方法

交流电动机的调速方法一、电压调速法电压调速法是通过改变电动机的供电电压来实现调速。

在实际应用中,可以通过调节电源电压的大小来改变电动机的转速。

电压调速法简单、成本低,但是在低速调节和大功率调节方面不够灵活。

二、变频调速法变频调速法是通过改变供电电压的频率来实现调速。

通过使用变频器,可以将电源的固定频率电压转换为可调节频率的电压,并将其供给电动机。

变频调速法调节范围广,调速性能好,但是设备成本相对较高。

三、电流调速法电流调速法是通过调节电动机的电流来实现调速。

可以通过调节供电电压的大小,使电动机的工作点在不同的电流区域内变化,从而实现对电动机的调速。

电流调速法适用于一些负载要求变化范围较大的情况,但是调速性能较差。

四、定子电压调速法定子电压调速法是通过改变电动机的定子电压来实现调速。

可以通过变压器等设备,将电源电压按一定比例切割,从而改变电动机的输出电压和转速。

定子电压调速法调速性能较好,但是设备成本较高。

五、转子电阻调速法转子电阻调速法是通过改变电动机转子电路中的电阻来实现调速。

可以通过串联电阻的方式改变电动机的发电电动势和转矩之间的关系,从而实现对电动机的调速。

转子电阻调速法适用于一些负载启动和调速时的特殊要求。

六、磁阻调速法磁阻调速法是通过改变电动机励磁电路的磁阻来实现调速。

可以通过调节励磁电路的磁阻,改变电动机的励磁电流和励磁电动势之间的关系,从而实现对电动机的调速。

磁阻调速法适用于一些对调速性能要求较高的精密控制系统中。

以上是常见的交流电动机调速方法,每种调速方法在不同的应用场景中有其独特的优势和适用性。

在实际应用中,需要根据具体的工作需求和经济性考虑,选择合适的调速方法。

同时,需要注意调速系统的稳定性和可靠性,避免因调速方法选择不当而导致电动机的故障和损坏。

交流调速简答 (1)

交流调速简答 (1)

直流调速系统:控制简单、调速平滑、性能良好。

但换向器存在,维护工作量加大,单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制交流调速系统:交流调速系统,励磁电流和转矩电流互相耦合,调速困难。

现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器及电量检测器组成,称为变频器。

课后习题1.交流调速的主要应用领域:1.冶金机械2.电气牵引3.数控机床4.矿井提升机械5.起重、装卸机械6.原子能及化工设备7.建筑电气设备8.纺织、食品机械2.异步电动机的优点:结构简单,运行可靠,便于维护,价格低廉。

3.异步电动的调速方法:改变电源频率、改变极对数以及改变转差率。

4.变频调速的基本要求:1.保持磁通为额定值 2.保持电压为额定值5.交-直-交变频器与交-交变频器的主要特点比较:比较项目类型交-直-交变频器交-交变频器换能方式两次换能,效率略低一次换能,效率高晶闸管换向方式强迫换向或负载换向电网换向所用器件数量较少较多调频范围频率调节范围宽一般情况下,输出最高频率为电网频率的1/3~1/2电网功率因素采用晶闸管可控整流调压,低频低压时功率因数较低,采用斩波器或PWM方式调压,功率因数高较低适用场所可用于各种电力拖动装置,稳频稳压电源和不间断电源适用于低速大功率拖动6.同步电动机变频调速方法:他控式变频调速、自控式变频调速。

不同:他控式变频调速采用独立的变频器(即输出频率由外部振荡器控制)作为同步电机的变压变频电源。

自控式变频器调速由电动机轴上所带的转子位置检测器发出信号来控制逆变器的触发换相,即采用输出频率由转子位置来控制的变压变频电源为同步电机供电。

这样就从内部结构和原理上保证了频率与转速必然同步,构成“自控式”。

7.各种变频调速的基本原理:按结构分为交-直-交变频器与交-交变频器;按电源性质分电压型变频器:变频器主电路中的中间直流环节采用大电容滤波,使直流电压波形比较平直,对于负载来说,是一个内阻抗为零的恒压源,这类变频调速装置叫做电压源变频器。

交流电动机调速方法

交流电动机调速方法

交流电动机调速方法
交流电动机调速方法有多种,以下是常见的几种方法:
1. 变频调速:通过调节电动机供电频率,改变电动机转速来实现调速。

变频器可以根据负载情况和工艺要求,自动调整输出频率,从而控制电动机的转速。

2. 阻抗调速:通过改变电动机回路的阻抗,来改变电动机的转速。

常用的方法有电阻调速、自耦变压器调速和感性电压调速等。

3. 矢量控制:利用矢量控制技术,通过改变电动机的电流和电压矢量,来实现对电动机转速的控制。

矢量控制可以实现高精度、高动态性能的调速效果。

4. 直接转矩控制:通过测量电动机的转子位置和转子电流,直接计算出电机的转矩,从而实现对电机转速的控制。

直接转矩控制具有响应速度快、控制精度高的特点。

5. 恒定电压调速:在给电动机供电时保持恒定的电压,通过改变电动机的绕组电阻或连接不同的绕组,来改变电动机的转速。

选择适合的调速方法需要考虑到具体的应用场景、负载要求和经济效益等因素。

在实际应用中,可以根据需要采用单一的调速方法,也可以结合多种调速方法进行组合使用,以达到更好的调速效果。

交流调压调速

交流调压调速

• 参数定义
Rs、Rr′ —定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻;
Lls、Llr′ —定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感;
Lm—定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感,即励磁电感;
Us、1 —定子相电压和供电角频率;
s —转差率。
•电流公式 由图可以导出
式中
(2-1)
在一般情况下,LmLl1,则,C1 1 这相当于将上述假定条件的第③条改为忽 略铁损和励磁电流。这样,电流公式可简 化成
1.交流调压调速
第二篇 交流调速系统
交流调速系统的主要类型 交流变压调速系统 绕线转子异步电机串级调速系统 ——转差功率馈送型调速系统 交流变频调速系统
• 第一章 •
•概 述
要求
•掌握几种主要的交流调速方法
交流调速系统的主要类型
交流调速系统(AC Speed Regulating System):
• 交流力矩电机的机械特性
•s,n •0 •n0
•恒转矩负载特性 •A •B
•0.5UsN •C
•UsN
•0.7UsN
•1
•0 •TL
•Te
•图2-5 高转子电阻电动机(交流力矩电动机)
•在不同电压下的机械特性
2.3 闭环控制的变压调速系统及其静特性
采用普通异步电机的变电压调速时, 调速范围很窄,采用高转子电阻的力矩电 机可以增大调速范围,但机械特性又变软 ,因而当负载变化时静差率很大(见图2-5 ),开环控制很难解决这个矛盾。
•从定子传入转 子的电磁功率
•定义:转差功率 Ps= s Pem
•总机械功率 •转子铜耗 •(转差功率)
按照交流异步电机
的原理,从定子传入转

交流调速的基本方法

交流调速的基本方法

交流调速的基本方法交流调速是指在交流电力系统中,通过改变发电机的励磁电流或调整变压器的变比,使得发电机的输出频率保持稳定。

调速的目的是保证系统中的发电机和负荷之间的电力平衡,以及稳定系统的频率和电压,保证电能的供应质量。

交流调速的基本方法有以下几种:1. 励磁调速方法:通过改变发电机的励磁电流来调整发电机的输出频率。

励磁电流越大,发电机的转速就越高,输出频率也就越大。

励磁调速方法适用于具有较大惯性的系统,调速响应时间较长。

2. 变压器调速方法:通过调整变压器的变比来改变发电机的输出频率。

变压器调速方法适用于具有较小惯性的系统,调速响应时间较短。

这种调速方法通常用于小型发电机组或分布式发电系统中。

3. 负载调速方法:通过改变负载的大小来调整发电机的输出频率。

负载增大时,发电机的转速会下降,输出频率也会减小。

负载调速方法适用于具有大幅度负载波动的系统,调速响应时间较快。

4. 水轮机调速方法:对于水轮机发电机组,可以通过控制水轮机的进水量来调整发电机的输出频率。

进水量越大,发电机的转速就越高,输出频率也就越大。

这种调速方法适用于水力发电系统。

5. 发电机组调速方法:对于多台发电机组并联运行的情况,可以通过调整各个发电机组的励磁电流或负载来实现调速。

这种调速方法适用于大型电力系统。

以上是交流调速的基本方法,不同的方法适用于不同的电力系统和发电机组。

在实际应用中,可以根据系统的需求和运行状态选择合适的调速方法,以保证系统的稳定运行和电能供应质量。

需要注意的是,在进行交流调速时,需要考虑系统的稳定性和安全性。

调速过程中,应及时监测和控制发电机的输出频率、电压和负载,以确保系统的稳定运行。

同时,还需要进行合理的调度和管理,以最大限度地提高系统的效率和可靠性。

交流调速是电力系统中非常重要的一项技术,可以有效地控制发电机的输出频率和电压,保证系统的稳定运行。

通过合理选择和应用调速方法,可以实现电能的高质量供应,满足不同负载的需求。

交流电机的调速方法

交流电机的调速方法

交流电机的调速方法一、概述交流电机是工业生产中常见的一种电动机,广泛应用于各个领域。

为了满足不同的工作需求,我们需要对交流电机进行调速。

本文将介绍几种常见的交流电机调速方法。

二、电压调速法电压调速法是最简单常用的调速方法之一。

它通过改变电机的供电电压,来控制电机的转速。

当电压降低时,电机的转速也会相应降低,反之亦然。

电压调速法的优点是结构简单、易于实现,但其调速范围相对较小,且容易引起电机的过热。

三、频率调速法频率调速法是一种常用的调速方法,尤其适用于大功率交流电机。

它通过改变电机供电的频率,来实现调速。

当频率增加时,电机的转速也会相应增加,反之亦然。

频率调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要配备专门的变频器设备。

四、极对数调速法极对数调速法是一种通过改变电机的极对数来实现调速的方法。

电机的极对数是指电机的励磁线圈和转子磁极之间的对应关系。

通过改变励磁线圈的接线方式,可以改变电机的极对数,从而实现调速。

极对数调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要一定的机械改造。

五、转子电阻调速法转子电阻调速法是一种通过改变电机转子电阻来实现调速的方法。

通过改变转子电阻的大小,可以改变电机的转矩和转速。

转子电阻调速法的优点是调速范围广,调速响应快,但需要配备专门的转子电阻装置。

六、磁阻调速法磁阻调速法是一种通过改变电机磁阻来实现调速的方法。

通过改变电机磁路中的磁阻,可以改变电机的转矩和转速。

磁阻调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要一定的机械改造。

七、矢量控制调速法矢量控制调速法是一种通过改变电机的电流矢量来实现调速的方法。

通过对电机的电流进行矢量控制,可以精确控制电机的转速和转矩。

矢量控制调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要配备专门的矢量控制器。

八、双馈调速法双馈调速法是一种通过改变电机的转子电流和定子电流来实现调速的方法。

电机的转子和定子之间通过电枢绕组进行耦合,通过改变电机的电流分配比例,可以实现调速。

交流电机的调速方法

交流电机的调速方法

交流电机的调速方法1.电压、频率控制法这种调速方法通过改变电压和频率来改变电机的转速。

实际应用中,通常通过变压器降低输入电压,来实现调速。

这种方法简单易行,但效果不太理想,转速调节范围较窄。

2.转子电阻控制法这种调速方法通过改变转子电阻来改变电机的转速。

通过改变转子电阻,可以改变转子电流,并由此改变电磁转矩和转速。

这种方法的优点是结构简单,控制方便,但效率较低。

3.定子电阻控制法这种调速方法通过改变定子电阻来改变电机的转速。

与转子电阻控制法类似,改变定子电阻可以改变定子电流,进而改变电磁转矩和转速。

这种方法的优点是效率较高,但存在电阻损耗,且控制较为复杂。

4.串联电抗控制法这种调速方法通过串联一个电抗装置来改变电机的转速。

串联电抗装置可以改变输入电压与电流的相位差,从而改变电磁转矩和转速。

这种方法的优点是结构简单,控制方便,但效率较低。

5.自耦变压器控制法这种调速方法通过自耦变压器来改变电机的电压和频率,从而改变电磁转矩和转速。

自耦变压器可以实现精确的转速调节,具有较高的效率,但结构较为复杂,成本较高。

6.PWM调速法这种调速方法通过脉宽调制技术来改变电机的输入电压和频率,从而改变电磁转矩和转速。

PWM调速法具有调速范围广、响应速度快等优点,是目前应用较广泛的调速方法之一7.矢量控制法这种调速方法通过对电机的电流、磁场和转矩进行矢量控制,实现精确的转速控制。

矢量控制法具有高精度、高性能的特点,能够实现宽范围的调速,是目前最先进的调速方法之一总结来说,交流电机的调速方法有很多种,根据具体的应用场景和需求选择合适的调速方式。

不同的方法具有不同的优点和限制,需要综合考虑控制复杂度、成本、性能等因素进行选择。

随着科技的不断进步,还会出现更多先进的调速方法,用于满足不同应用的需求。

交流调速电机调速原理

交流调速电机调速原理

交流调速电机调速原理
交流调速电机是一种能够根据外部信号控制转速的电机。

它通过改变电机的输
入电压、频率或电流来实现调速的功能。

在工业生产中,调速电机广泛应用于各种机械设备中,以满足不同工艺要求和运行条件下的需要。

交流调速电机的调速原理主要有以下几种:
1. 电压调速原理:通过改变电机的输入电压来调整电机的转速。

当电压增大时,电机的转速也会增加;反之,电压减小时,电机的转速也会减小。

这种调速原理简单、成本低廉,但是电机的效率会随之下降。

2. 频率调速原理:通过改变电机的输入电压的频率来调整电机的转速。

电机的
转速与电压的频率成正比关系,频率增大时,电机的转速也会增加;反之,频率减小时,电机的转速也会减小。

频率调速原理可以实现较大范围的调速,但是需要专门的变频器来实现。

3. 调速电机的电流调速原理:通过改变电机的输入电流来调整电机的转速。


机的转速与电机的电流成正比关系,电流增大时,电机的转速也会增加;反之,电流减小时,电机的转速也会减小。

电流调速原理可以实现较大的调速范围,但是需要专门的电流调速器来实现。

总的来说,交流调速电机的调速原理是通过改变电机的电压、频率或电流来调
整电机的转速。

不同的调速原理适用于不同的调速范围和要求,可以根据具体的工艺要求和使用条件来选择合适的调速电机及调速原理。

在实际应用中,需要根据具体的调速需求和电机的性能参数来选择最合适的调速方案,以确保电机的稳定运行和性能优化。

交流电机调速的三种基本方法与特点

交流电机调速的三种基本方法与特点

交流电机调速的三种基本方法与特点
交流电机调速的三种基本方法分别是:
1. 变频器调速:变频器是利用电力电子元件控制交流电机转速的方法。

通过改变变频器输入的频率和电压,可以控制电机的转速和转矩。

变频器调速具有精度高、调速范围广、机械特性硬等优点,适用于各种交流电机的调速控制。

2. 串级调速:串级调速是指通过在电机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电机的转差,达到调速的目的。

该方法适用于风机、水泵等需要调速的场合,具有效率高、调速范围广等优点。

3. 变极对数调速:变极对数调速方法是通过改变定子绕组的接线方式来改变笼式电动机定子极对数达到调速目的。

该方法适用于金属切削机床等需要平滑调速的场合,具有机械特性较强、稳定性好等优点,但调速范围较小。

交流调速的基本方法

交流调速的基本方法

交流调速是指通过改变交流电源频率或电压来调整电机的转速。

以下是几种常见的交流调速方法:
变频调速:利用变频器(也称为变频调速器),通过改变交流电源的频率和电压,控制电机的转速。

变频器可以将输入的固定频率和电压转换为可变频率和可变电压的输出,从而实现电机的调速。

电压调制调速:通过改变电源电压的幅值来调整电机的转速。

通常使用电压调制技术(如脉宽调制)来实现,通过改变电压的占空比来控制电机的转速。

构造调速:通过改变电机的构造或连接方式来调整电机的转速。

例如,可以采用多极电机、双绕组电机或改变电机绕组的连接方式来实现转速调节。

变磁阻调速:通过改变电机磁场的大小来调整电机的转速。

通常通过改变电机磁极之间的间隙或使用可调磁阻器来实现。

自耦变压器调速:通过使用自耦变压器来改变电机供电电压,从而调节电机的转速。

这些方法可以单独使用或结合使用,具体取决于应用的要求和电机的类型。

选择适当的调速方法需要考虑电机的特性、负载特性、调速范围、效率要求以及经济性等因素。

需要注意的是,在进行交流调速时,应遵循相关的安全操作规程和标准,确保调速系统的稳定性和可靠性。

此外,应根据具体情况选择合适的调速设备和系统,并在必要时咨询专业的电气工程师或调速专家的建议。

交直流调速知识点总结

交直流调速知识点总结

交直流调速知识点总结一、交直流调速概述交直流调速是指通过调节电机的电压、电流、频率等参数来实现电机的转速调节。

电机调速的目的是根据工艺需要,调节电机的转速,以满足不同的工作要求。

在工业生产中,电机调速是非常常见的一种操作,不同的场景需要不同的调速方式和调速原理。

二、交直流调速的主要原理1. 直流电机调速原理直流电机调速主要通过改变电机的电压和电流来实现。

常见的直流电机调速方法有电阻调速、串联励磁调速、分段励磁调速、变压器调速和外加电压调速等。

其中,电阻调速是通过改变电机的电阻来改变电机的转矩,从而实现调速。

而串联励磁调速是通过改变电机励磁电流的大小来改变电机的转矩和转速。

2. 交流电机调速原理交流电机调速主要通过改变电机的供电频率和电压来实现。

常见的交流电机调速方法有电压调制调速、变频调速和双频调速等。

其中,电压调制调速是通过改变电压的大小和形状来控制电机的转速,而变频调速则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。

三、交直流调速的常见控制方式1. 直流电机调速控制方式直流电机调速的常见控制方式有开环控制和闭环控制两种。

开环控制通常使用电阻、变压器、电阻箱等来实现调速;而闭环控制则是通过反馈回路来实现,常见的控制器有PID控制器和PLC控制器等。

2. 交流电机调速控制方式交流电机调速的常见控制方式有电压调制控制和变频控制两种。

其中,电压调制控制是通过调节电网电压来控制电机的转速,而变频控制则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。

四、交直流调速的应用场景1. 直流电机调速应用场景直流电机调速在工业生产中应用广泛,常见的应用场景有卷扬机、起重机、风机、泵等。

由于直流电机转速调节范围宽,转速稳定,故在需要频繁调速和精确控制转速的场景中应用较多。

2. 交流电机调速应用场景交流电机调速在工业生产中也有着广泛的应用,常见的应用场景有风机、水泵、离心机、输送机等。

由于交流电机调速系统成本低、效率高,故在需要大功率和长时间连续运转的场景中应用广泛。

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零电压矢量零电压矢量::电压型逆变器(VSI),为三组六个开关同一桥臂的两个开关互为反向:一个接通“1”,另一个断开“0”。

逆变器8个电压状态:V1(100),V2(110),V3(010),V4(011),V5(001),V6(101)构成正六边形的顶点,V7(111),V0(000)位于正六边形的中心。

其中V1-V6为有效电压矢量,在输入三相正弦对称情况下,幅值恒定2Ud/3,V0、V7为零电压矢量,位于正六边形中心,方向任意。

内反馈调速:内反馈调速,是一种将交流调速电机的部分转子功率(即电转差功率SPm)移出来,以电能的形式反馈到交流电机定子上的调节绕组的一种特殊调速方式。

由于通过对外附电势幅值的控制调节,可以改变转子电势和转差率,从而实现了调速。

这就是所谓交流内反馈调速(简称屈氏调速)。

:直接转矩控制技术利用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标下直接转矩控制直接转矩控制:计算和控制交流电动机的转矩,它采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Band-Band控制)产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。

SVPWM:交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。

针对这一目标,把逆变器和交流电动机视为一体,按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作,其效果应该更好。

这种控制方法称作磁链跟踪控制,此链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的,所有又称为“电压空间矢量PWM(SVPWM)控制”。

:在转差率s很小的范围内,只要能够维持气隙磁通φm不变异步变转差率调速变转差率调速:电机的转矩就近似与转差角频率ωs成正比,即在异步电机中,控制转差率就代表了控制转矩,这就是转差频率控制的基本概念。

TCS::将异步电动机经过坐标变换可以等矢量控制系统VCS或矢量变换控制系统TCS效成直流电动机,那么,模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过坐标反变换,就能够控制异步电动机。

由于进行坐标变换的是电流(代表磁动势)的空间矢量,所以这样通过坐标变换的控制系统就叫做矢量控制系统VCS (Vector Control System)矢量变换控制系统TCS(Trans-vector Control System)。

DTC(Direct Torque Control)或DSC(Direct Self Control):直接转矩控制,通过改变电机磁场对转子的瞬时转差速率,以直接控制异步机的转矩和转矩增加率,获得电机的快速响应。

SPWM:正弦波脉宽调制,将正弦半波N等分,把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来替代。

三角波载波信号Ut 与一组三相对称的正弦参考电压信号Ura、Urb、Urc比较后,产生的SPWM脉冲序列波Uda、Udb、Udc作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。

逆变器输出电压的基波正是调制时所要求的正弦波,调节正弦波参考信号的幅值和频率就可以调节SPWM逆变器输出电压的幅值和频率。

原型电动机原型电动机::(两相电动机),它具有两个集中绕组,即d轴绕组(直轴绕组)和q轴绕组(交轴绕组),两个绕组互相垂直,可以对转矩和磁通进行独立控制其转子结构与直流电动机一样,有电枢和换向器等。

双馈调速双馈调速::双馈调速是将定、转子三相绕组分别接入两个相对独立的三相对称电源:电子绕组接入工频电源,转子绕组接入频率、幅值、相位都可以按要求进行调节的交流电源,即采用交-交变频器和交-直-交变频器给转子绕组供电。

其中必须保证在任何情况下,转子外加电压的频率都要与转子感应电动势的频率保持一致。

当改变转子外加电压的幅值和相位时就可以调节异步电动机的转速,也可以调节定子侧的功率因数。

这种双馈调速的异步电机不但可以在次同步转速区运行,而且可以在超同步转速区运转,因此,双馈调速也叫超同步调速。

串级调速::串级调速是在绕线式电机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电串级调速机的转差率,以达到调速目的。

见下图双定子电机、直接转矩控制、无位置检测、矢量控制:异步电动机:异步电动机磁场靠定子供电产生,(大、中型)同步电动机在转子侧有独立的直流励磁,小容量同步电动机常用永久磁铁励磁,其磁场可视为恒定。

磁阻式同步电动机,其转子没有任何磁场,完全靠定子励磁,靠磁阻的变化产生同步转矩。

无刷直流电动机无刷直流电动机::无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成,是一种特殊的同步电动机,又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。

它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器,构成没有换向器的直流电动机。

这种电机结构简单,运行可靠,没有火花,电磁噪声低,广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器。

有效电压矢量:电压型逆变器(VSI),为三组六个开关同一桥臂的两个开关互为反向:一个接通“1”,另一个断开“0”。

逆变器8个电压状态:V1(100),V2(110),V3(010),V4(011),V5(001),V6(101)构成正六边形的顶点,V7(111),V0(000)位于正六边形的中心。

其中V1-V6为有效电压矢量,在输入三相正弦对称情况下,幅值恒定2Ud/3。

双定子电机::双定子电机是指具有两个定子的电机。

用作电动机时,两个定子上双定子电机的有功电流所产生的电磁转矩共同作用于转子作机械功;用作发电机时,转子旋转时,两个定子同时输出感应电压。

此类电机具有精度高、响应快、加速度大、转矩波动小、过载能力高、机械集成度高、电机结构材料利用率高和驱动控制系统灵活多样等优点,在作业空间有限的条件下,可以大大减小机械系统的体积和重量,提高系统的精度和动态性能,因而在数控机床、电动车、机器人、雷达跟踪等领域具有广泛的应用前景。

无刷直流电机:计算题(只变数据计算题(只变数据)):已知一台异步电动机参数如下:P N =3KW ,U 1N =380V ,I 1N =7.5A ,n N =1450r /min ,电枢绕组电阻R 1=1.5Ω,R 2=0.823Ω。

定子漏抗L σ1=0.0038H ,转子漏抗L ’σ2=0.00475H ,励磁电感L m =0.0968H ,励磁电阻R m =1.49Ω,试计算:1在U1/f1=C 方式控制下,f1=5Hz 时U1=?2在Temax=C 方式控制下,f1=5Hz 时U1=?在f1=5Hz 时,U1/f1=C 方式控制下,Temax=?在f1=50Hz 时,U1/f1=C 方式控制下,Temax=?解:①U1/f1=C 方式下,U1/f1=U1P/f1N=C 相电压U1=(f1/f1N )×U1N=(5/50)×380/3=22伏②Temax=C 方式,α=f1/f1N=(5/50)=0.1θ=X N /R=2πf1N(L σ1+L ’σ2)/R 1=2×3.14[0.0038+0.00475]/1.5=1.778α[21222]1111θθαα++++)(=0.257U1=U1N ×220=56.5伏>22伏结论:恒转矩控制方式下,在f1较低时提高了定子电压。

③f1=5Hz 时,U1/f1=C 方式控制下,n N =1450r /min ,n 0=1500r /min ,为2对磁极电机。

Temax-5=123f P n π})](2[{22'21121121σσπL L f R R U +++=15.2牛顿.米④f1=50Hz 时,U1/f1=C 方式控制下Temax-50=123f P n π})](2[{22'21121121σσπL L f R R U +++=100.8牛顿.米结论:U1/f1=C 方式控制下,在f1较低时应补偿了定子绕组压降,以提高最大转矩.。

简答一、简答一、试比较直流电机调速系统、交流异步电机调速系统和同步电机调速系试比较直流电机调速系统、交流异步电机调速系统和同步电机调速系统的优缺点,并指出今后调速系统的发展趋势。

①直流电动机的缺点:存在结构复杂、机械磨损、噪声大、维护困难、价格昂贵;换向产生火花,不适合易燃易爆等恶劣环境;机械换向器的换向能力限制了电动机,难以制造大容量、高转速、高电压的直流电动机,接触式的电流传输又限制了直流电动机的使用场合;电枢在转子上,电动机效率低,散热条件差,冷却费用高。

为改善换向能力,减小电枢漏感,转子变得短粗,GD2增大,影响系统的动态性能。

直流电机调速的优点:调速范围广,易于实现平滑无级调速;起动、制动和过载转矩大;易于控制,可靠性高,动态性能良好。

②交流异步电动机的优点:结构简单,坚固耐用,维护工作量小;运行效率高、转动惯量小,动态响应快,适应范围广;可以制造大容量、高转速、高电压的交流电动机。

交流异步电动机调速的缺点:异步电动机需丛定子侧励磁,电机功率因数低,造成变频装置的功率因数低;在高性能的矢量控制异步电动机调速系统中(最好的变压变频调速),转子参数受温度影响,产生控制误差,影响控制精度,需加补偿措施或利用其他控制方式(如矢量变换控制、直接转矩控制、无速度传感器控制系统、数字化技术等,非线性解耦控制、人工神经网络自适应控制、模糊控制等新的控制策略);异步电动机为提高其功率因数及效率,许尽量减小定、转子间隙这使得制造困难,并不适合工作于冲击振动大的场合。

③同步电动机的优点:普通同步电动机结构虽比笼型异步电动机复杂,但比直流电动机简单;和同容量的直流电机相比,它具有效率高、过载能力大、体积小、转动惯量小,省维护;可以制造大容量、高转速、高电压的同步电动机。

同步电动机调速的优点:同步电动机调速的优点:和异步电动机调速系统相比,它具有功率因数高(可为1甚至超前)、转速恒定转子参数可测、效率高等优点。

特别是对于低转速、负载不断冲击振动的生产机械,如:轧钢机和挖掘机,由交交变频器供电的同步电动机矢量控制调速系统,其运行性能达到并超过了直流电机调速的水平。

同步电动机调速的缺点:起动费事,重载时有振荡以至于失步的危险。

采用转速频率闭环控制解决失步问题。

除永磁式同步电动机外,需要在转子侧加一套励磁绕组,无论是无刷励磁还是有刷励磁,和笼型异步电动机相比,都要增加维护工作量。

同步电动机的矢量控制比异步电动机的矢量控制复杂,需要准确检测转子位置或转子磁链位置。

④在三种调速系统中,直流调速系统虽然历史悠久,技术成熟,并且在不断地完善自己(如全数字化),但由于直流电动机的固有缺陷,必然被交流调速所取代,与异步电动机传动系统相比,有竞争能力的当属于同步电机调速系统,她引起了人们的极大兴趣,在电气传动领域中占很大比例,相信不久的将来,在取代直流调速系统方面,其作用将超过交流异步电机调速系统。

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