第三讲 交流调压调速系统原理及电路分析2010-0330
交流调速系统的应用原理
交流调速系统的应用原理1. 简介交流调速系统是一种用于调节电机转速的系统,广泛应用于各种机械设备中。
它通过改变电机输入的电压和频率来控制电机的转速,从而实现对设备的精准控制。
本文将介绍交流调速系统的应用原理,并对其工作流程进行详细解析。
2. 应用原理交流调速系统主要由四个部分组成:输入电源、频率变换器、转速反馈器和控制器。
下面将逐一介绍各个部分的作用和原理。
2.1 输入电源输入电源是整个交流调速系统的能量来源,通常为市电或发电机提供的交流电。
输入电源的电压和频率决定了交流调速系统的工作状态,对于不同的设备,需要选择合适的输入电源参数。
2.2 频率变换器频率变换器是交流调速系统的核心组件之一,它负责接收输入电源的电压和频率,并将其转换为适合电机工作的电压和频率。
频率变换器采用电子元器件来实现,内部含有逆变器、滤波器等电路,通过调整电路中的元器件参数,可以实现对输出电压和频率的控制。
2.3 转速反馈器转速反馈器用于监测电机的转速,并将转速信息反馈给控制器。
转速反馈器通常采用传感器或编码器等设备,将转速信号转换为电信号,并传递给控制器进行处理。
2.4 控制器控制器是交流调速系统的大脑,它接收转速反馈器传来的信号,并根据设定的目标转速进行处理。
控制器包含了一些计算和调节算法,根据转速反馈信号和设定值之间的差异,调整频率变换器的输出,使电机的转速逐渐接近目标转速。
3. 工作流程交流调速系统的工作流程如下:1.输入电源供电,提供工作所需的电压和频率。
2.频率变换器接收输入电源的电压和频率信号,并将其转换为适合电机工作的电压和频率。
3.转速反馈器监测电机的实际转速,并将转速信号传递给控制器。
4.控制器根据设定的目标转速和转速反馈信号之间的差异,计算出需要调整的频率变换器输出。
5.控制器将调整后的频率变换器输出信号发送给频率变换器,调整电机的电压和频率。
6.电机根据调整后的电压和频率工作,逐渐接近设定的目标转速。
(完整版)交流调速系统概述.docx
N 1—定子每相绕组串联匝数;
m—每极磁通量(Wb)。
从上两式中可以看出,调节交流异步电动机的转速有三大类方案。
1、变压变频调速
当异步电动机的磁极对数
pn一定,转差率s—定时,改变定子绕组的供电频率
f1可以
达到调速目的, 为了达到良好的控制效果,
常采用电压——频率协调控制,
电动机转速n基
(5)、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制。
(6)、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油。此外,在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统。
(7)、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水。
(8)、变频器在食品、 饮料、包装生产线上被广泛使用, 提高调速性能和产品质量。
在四象限作可逆运行等良好的技术性能。现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高
速传动系统,从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动,从单机传动到多机协调运转,已几乎都可采用交流调速传动。
1.2交流调速系统的应用
由于交流调速系统的优越性,其已经普遍应用于现代工业中,主要由以下几个方面:
就转差功率的流向向而言, 交流异步电动
机调速系统可以分为三种:
(1)、转差功率消耗型调速系统
这种调速系统全部转差功率都被消耗掉,用增加转差功率的消耗来换取转速的降低,
转差率s增大,转差功率psspm增大,以发热形式消耗在转子电路里,使得系统效率也随
之降低。 定子调压调速、 电磁转差离合器调速及绕线式异步电动机转子串电阻调速这三种方
由电机与拖动技术知,交流异步电动机的转速公式如下:
(1
)
60f 1- s
交流调速系统
10.2 晶闸管交流调压调速系统(软启动器) 一、采用晶闸管的交流调压电路 1. 单相交流调压电路
当电源电压为正 半周时,触发VS1使之 导通,电压过零时, VS1自行关断;
当电源电压为负 半周时,触发VS2使之 导通,电压过零时, VS1自行关断;
触发控制角为:
只需要一个脉冲 信号,脉冲周期为: 1800
f
LA1-1 LA1-2
LB1-1 LB1-2
LC1-1 LC1-2
f/6
LA绕组 电压
LB绕组 电压
LC绕组 电压
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工作原理:
给定
脉冲频率
逆变器输出电压频率
F/V的输出
整流电路输出
n 逆变器输出电压幅值
通过改变输入电压的幅值实现交流调压。
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不可控整流电路
PWM控制 的逆变电路
10.3 晶闸管变频调速系统(IGBT) 一、变频调速的原理
U X E Cf
E / f Ux / f 因此,若外加电压不变,则磁通随频率改变而改变,亦即频率降低,则磁通 增加;频率增加,磁通降低。
显而易见,前者有可能造成电动机的磁路过饱和,从而导致励磁电流的增加 而引起铁心过热。
为了解决这一问题,这就要求在变频调速系统中,降频的同时最好降压,即 频率与电压能协调控制。
外部输入 信号控制
运行控制方式由用户自己确定,通过设定变频器提供的运 行方式专用参数来实现。
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4、运行速度设定方式 运行速度确定电动机的运行速度。
面板键
盘设定
显示
键盘
输入
面板电位
器设定
上位 计 算 机
I/O
第三讲 交流调压调速系统
交流调速系统第三讲交流调压调速系统主讲人: 2*** 级自动化本讲课时间:2007年9月17日主要内容:3.1单相交流调压电路1) 电阻性负载:应用最广的是反并联电路电源电压正半周,VS1导通;负半周,VS2导通。
i波形与u波形同相。
注:在同一控制角α下,负载上得到正负对称的交流电压。
2) 电感性负载i波形滞后于u波形(延迟角);延迟角与α、φ(负载功率因数角)有关。
3.2 三相交流调压电路1) Y形接法的电阻性负载A-B-C-AA-C-B-A要求:触发信号应与交流电源有一致的相序和相位差。
在感性负载或小导通角情况下,如三相全控桥式电路,采用 (脉宽 )的双脉冲或宽脉冲触发电路。
3.2.1三相交流固态调压器对称接法3.2.2 三相交流固态调压器不对称接法3.3 异步电动机的调压特性改变异步电动机的定子电压,即改变电动机的转矩(T ∝ U 2)及机械特性,从而实现调速。
1. 改变定子电压,调速范围不大(如a 、b 、c 三点)。
2. 低速时运行稳定性不好(如d 点),转子电流相应增大。
为了既低速运行稳定又不致过热,要求电动机转子绕组有较高的电阻。
异步电机T-S 曲线调节定子电压U1时,T m 变,s m 不变各电压下T-s 曲线与负载曲线T L 交点即运行点调压调速的特殊问题用于调压调速的异步电机应是高转子电阻电机(高滑差电机,转子串电阻绕线式异步电机)限制转子发热(滑差功率消耗型调速)软化T-S 曲线,扩大调速范围适合拖动风机/水泵类负载电机转子发热与滑差消耗有关,而 与 s 调速范围有关。
风机/水泵调速范围不宽(100~70% n N ),两者特性相配同一套交流调压装置可用作异步电机恒流软起动器︒>60α︒<120M sP P s =3.4 闭环变压调速系统异步电动机变压调速时,采用普通电机调速范围很窄,采用高转子电阻的力矩电机时,调速范围虽然可以大一些,但机械特性变软,负载扰动时静差率有太大,开环控制很难解决此问题。
交流调压调速的原理
交流调压调速的原理
在电力拖动控制系统中,交流调速是一种常用的调速方法,它的应用十分广泛。
在各种工业生产中,对电动机的调速要求是多种多样的,如改变电动机的转速,改变电动机的功率因数等等。
由于电动机具有一定的惯性,当电机速度降低时,其转矩降低不多,因此电机要有一定的转速才能满足生产上的要求。
另外,在生产过程中有些工序对速度有较高要求,如炼钢时高炉要以一定速度开、关,如炼钢时高炉要以一定速度升、降;轧机上轧辊要以一定速度转动等。
因此,在生产过程中要求电机有一定的转速才能满足生产上的需要。
交流调速系统有很多种,如可控硅调速、晶闸管调速、串级调速等。
其中,可控硅调速应用最广、性能最好。
可控硅是一种有源器件,它对电流的大小能自动进行调节。
当交流电通过可控硅时,它就可以改变自身电流的大小。
因此在各种工业生产中常用可控硅来进行调速控制。
通过改变可控硅的导通时间来改变电机转速。
可控硅输出电压与输入电压之比为“U/I”(单位是伏特)。
—— 1 —1 —。
章交流变频调速系统原理PPT课件
尽可能使电动机的输出达到额定转矩或最大转矩。如果磁通太弱,
没有充分利用电动机的铁芯,这是一种浪费;如果过分增大磁通,
又会使铁芯饱和,
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从而导致过大的励磁电流,严重时还会因绕组过热而损坏电动 机。对于直流电动机,因为励磁是独立的,所以只要对电枢反应的 补偿合适,保持Фm的不变是很容易做到的。但在交流异步电动机 中,磁通是定子和转子的磁动势合成产生的,怎样才能保持磁通恒 定,是需要进行认真研究的。
1)维持气隙磁通Фm的恒定
异步电动机定子绕组的感应电动势为
E f k
4.44
1
1 11 m
如果略去定子阻抗电压降,则感应电动势近似等于定子的外加
电压,即 U 1 E1 C1 f 1 m
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式中:C1为常数,C1=4.44ω1k1 。 因此,若定子的供电电压U1保持不变,则气隙磁通Фm将会随 频率变化而变化。
'
U1 U 1 C
f 1
f' 1
式中:U’1、f’1为变化后的定子电压和频率;C为常数。
这就要求定子电压随频率成正比变化。上式就是恒磁通控制方
式所要遵循的协调控制条件。在满足这个条件的前提下,由异步电
动机的转矩表达式可知,I
2cos
等 于电动机的转子额定有功电流,当 2
Фm维持不变时,那么电动机的输出转矩也是恒定的,可以获得恒转
一般在电动机设计中,为了充分利用铁芯材料,通常把磁通的 数值选为接近磁路饱和值。如果频率f1从额定值(通常为50Hz)往 下降低,则磁通会增加,从而造成磁路过饱和,使励磁电流增加。 这将使电动机带负载能力降低,功率因数变坏,铁耗损增加,电动 机过热,这是不允许的。反之,如果频率从额定值往上升高,则磁
交流调速器工作原理
交流调速器工作原理
调速器是一种用于调节机械设备转速的装置,它使用一种称为调速器的装置来实现工作原理。
调速器通常包含一个控制系统和一个执行系统。
工作原理如下:当控制系统接收到调速信号时,它会根据信号的要求调整执行系统的工作状态。
控制系统通常由一个感知器、一个比较器和一个执行器组成。
感知器是一个用来感知原始信息的装置,可以是传感器或者人工输入。
它能够感知到机械设备的转速,并将其转化为电信号。
比较器负责将感知到的信号与设定值进行比较,然后产生一个偏差信号。
如果实际转速低于设定值,偏差信号会告诉执行器,需要增加动力输出;如果实际转速高于设定值,偏差信号会告诉执行器,需要减少动力输出。
执行器则负责根据比较器发出的指令调整机械设备的工作状态。
它可以通过控制设备的供电电压或调整传动系统的速比来改变输出功率。
综上所述,调速器通过感知器感知机械设备的转速,然后通过比较器和执行器实现对设备转速的调节。
这个过程一直持续进行,以保持设备转速在设定范围内的稳定工作。
交流调压的工作原理
交流调压的工作原理
调压是指对电压进行调整的过程,用于控制电路或设备中的电压大小。
调压的工作原理基于电压调节器的使用,其中最常见的调压器是线性稳压器和开关稳压器。
1. 线性稳压器工作原理:
线性稳压器通过使用大功率晶体管(通常是二极管)以及稳压二极管来将电压差降低到所需的水平。
当输入电压高于所需电压时,稳压器内部的电路会使晶体管工作在饱和区,以便放大并调整电压。
当输入电压低于所需电压时,晶体管会工作在截止区,以阻止过多的电流通过。
这样,线性稳压器就能够稳定输出电压。
2. 开关稳压器工作原理:
开关稳压器通过一个交替开关-关的过程来将输入电压变换成所需的输出电压。
通过将输入电压转换成脉冲信号,然后通过一个开关周期性地打开和关闭,开关稳压器可以以比输入电压低得多的效率将电压进行调整。
通过调整开关的开/关时间比例,开关稳压器可以稳定输出电压。
无论是线性稳压器还是开关稳压器,其工作原理都是通过调整电路中的元件来稳定输出电压。
这样可以确保电压在特定范围内保持稳定,以满足电子产品的要求。
交流调压模块工作原理
交流调压模块工作原理
调压模块是一种用于控制电压的电子器件,其工作原理基于电子元器件的特性。
它通常由电源输入端、负载输出端和控制电路组成。
调压模块主要通过一系列元器件,如二极管、电阻、电容和晶体管等,对输入电压进行变换和调整,以达到对输出电压进行稳定控制的目的。
首先,输入电压从电源输入端进入调压模块。
在控制电路的作用下,输入电压被分别经过整流、滤波和调节等环节进行处理。
首先,通过二极管整流电路,交流输入电压转换为直流电压。
然后,电压通过电容滤波器,旨在削减电压中的脉动。
接着,通过调节器,电压进行进一步调整,确保输出电压符合预设的数值。
其中,调节器通常由晶体管组成,其工作原理是通过控制管子的电流来实现对电压的调节。
当输入电压超过预设值时,控制电路会减小晶体管通路的电流,从而降低输出电压。
反之,当输入电压低于预设值时,控制电路会增大晶体管通路的电流,从而提高输出电压。
最后,经过调整后的电压从负载输出端给予连接设备供电。
通过这种方式,调压模块能够实现对输入电压的稳定控制,确保输出电压在一定范围内保持恒定。
总的来说,调压模块通过使用不同的电子元器件,利用电流控制和电压转换的原理,对输入电压进行稳定调节,从而实现对输出电压的控制和保持。
这也使得调压模块成为电子设备中不可或缺的一部分。
交流调压调速系统
一、调压调速措施 获取交流调压电源旳措施:
(1)调压器调压 如图(a)所示。
~
~
LS
TU
+-
M
M
3~
3~
(a)
(b)
图5-2 异步电动机调压调速原理
~ VVC
M
3~ (c)
23
(2)饱和电抗器调压 如图(b)所示,饱和电抗器LS是带有直流励磁绕组旳
交流电抗器。
(3)晶闸管交流调压器调压 如图(c)所示。单相调压电路如图所示,其控制措施
31
1. 系统构成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制旳交流变压调速系统
32
2. 系统静特征
nห้องสมุดไป่ตู้
n0
恒转矩负载特征
U*n1
A
A A’U*n2
’’
U*n3
Us min
UsN
O
TL
Te
图5-6b 闭环控制变压调速系统旳静特征
33
当系统带负载在 A 点运营时,假如负载增大 引起转速下降,反馈控制作用能提升定子电压,
25
2)开关控制方式 把晶闸管作为开关,将负载与电源完全接通几种半波, 然后再完全断开几种半波。交流电压旳大小靠变化通断时 间比t0/ tp来调整。输出电压波形如图所示。
U
0
t
通t0
断tp
图5-5 晶闸管开关控制下的负载电压波形
晶闸管开关控制下旳负载电压波形
特点:采用“过零”触发,谐波污染小;转速脉动较大。26
异
交流调速原理
交流调速原理今天来聊聊交流调速原理,这可真是个既有趣又实用的话题呢。
你看啊,我们日常生活中像家里的电扇就有调速的功能,这其实就用到了交流调速原理的一种简单体现。
电扇一般有不同的转速档,可以吹出不同强度的风。
这就和交流电机的转速控制有关了。
在讲原理之前呢,先得说说交流电机。
交流电机就像是一个在磁场里不断跳舞的小精灵。
它的转速是和交流电源的频率、电机自身的磁极对数有关系的,这就好像是音乐的节奏(电源频率)和舞伴的人数(磁极对数)决定了这个小精灵跳舞的速度。
公式是n = 60f / p,这里的n就是电机的转速,f是电源频率,p是磁极对数。
比如说,当电源频率是50Hz,磁极对数是2的时候,按照公式算出来电机的基本转速就是1500转每分钟。
那么要调速呢?这就要说到最常见的变频调速了。
变频调速就像是给这个音乐换个节奏,你想啊,如果音乐节奏变快了,那个跳舞的小精灵也得跟着加快舞步。
我们通过改变电源的频率来改变电机的转速。
比如说,把50Hz的电源频率调高到60Hz,电机的转速就会相应提高。
这个道理在空调压缩机里就特别有用。
空调工作的时候,根据室内温度需要不同的制冷量,那就可以通过调整压缩机的转速来实现,这样又节能又能精确控制温度。
有意思的是,还有一种调速的方法叫变极调速,就像是突然给那个跳舞的小精灵换了一种舞蹈队形,从双人舞(一种磁极对数)变成多人舞(改变磁极对数)。
不过这种方法不像变频调速那么平滑,是一种有级的调速。
老实说,我一开始也不明白为什么改变这两个参数就能调速呢。
后来才知道这都是基于电磁感应的原理。
交流电机里的线圈在磁场里旋转产生电动势,而这个过程和电源频率以及磁极对数紧密相关。
这就好比我们在玩滑轮,速度和滑轮的大小(磁极对数)以及推动的频率(电源频率)有关系。
不过呢,在实际应用中可还有不少注意事项哦。
比如说在变频调速的时候,频率调整得不合适可能会引起电机过热甚至损坏,就像你跑步的时候节奏乱了一样容易摔倒受伤。
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。
电
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。
第三讲 交流调压调速系统原理及电路分析2010-0330
由导通区间可计算各相负载所获得的调 压电压,以A相正半周为例
ωt = 0o ~ 30o ,VT5 ,VT6导通,u RA = 0
ωt = 30o ~ 60o ,VT1 ,VT5 ,VT6导通,u RA = u A
1 ωt = 60 ~ 90 ,VT1 ,VT6导通,u RA = u AB 2 ωt = 90o ~ 120o ,VT1 , VT2 ,VT6导通,u RA = u A 1 o o ωt = 120 ~ 150 , VT1 , VT2导通,u RA = u AC 2 ωt = 150o ~ 180o ,VT1 ,VT2 ,VT3导通,u RA = u A
ωt = 0o ~ 30o ,VT4 ,VT5导通,u RA = u AC
37
小 结
电路移相范围为150°,为设计触发电路参考。
θ
150 120
电阻性负载:
如电炉子 电解过程 白炽灯
60
90
150
α
图2-12 移相角与控制角之间的关系
38
(二) 在电阻—电感性负载时
当交流调压电路的负载为交流电动机、变压器等电感 性负载时,晶间管的工作情况与电阻性负载时就不相同. 因为在电阻一电感性负载时,电路中电流的波形与电 压的波形不同相。当电源电压过零点时,由于电路自感 因此,晶闸管的导通角会增大,并由于晶间管是在电压 电势的作用使电流要滞后一个角度(时间)才能为零而去关 过零后经过一个延迟才关断,所以它是在承受反压情况下被 断晶闸管 关断的。显然此时晶闸管的工作不只与控制角有关。还与负 载电路的参数阻抗角有关。
=
PM
Ω
2πf1 同步机械角速度 Ω 0 = = np np
14
ω1
在工程计算中,机械功率PM由下式决定
调压调速原理
调压调速原理
调压调速原理是指通过一系列的控制手段,实现对电力系统中电压和频率的调节。
调压调速的目的是确保电力系统的稳定运行,提高电力系统的可靠性和经济性。
在电力系统中,调压调速是由发电机组和调压调速装置共同完成的。
发电机组通过转子和定子的运动产生电能,通过调节转速和励磁电流,可以控制发电机的输出电压和频率。
调压调速装置一般包括调压器和调速器两个部分。
调压器主要通过控制励磁电流,来调节发电机的输出电压。
调速器则主要通过控制发电机的转速,来调节发电机的输出频率。
在调压调速装置中,常用的控制手段包括:
1. 手动调节:运行人员通过人工操作,来调节发电机的输出电压和频率。
这种方式适用于简单的调节需求,但不适合大规模电力系统的调度管理。
2. 自动调节:通过采集系统中的电压和频率信号,并将其与设定值进行比较,自动调节发电机的转速和励磁电流。
自动调节可以保证稳定的电压和频率,减少运行人员的工作量。
3. 联网调节:当电力系统与其他系统相互连接时,需要通过相互调节来保持电力系统的稳定运行。
联网调节可以通过与其他系统的通信,对发电机的转速和励磁电流进行协调,以实现整个电力网络的稳定。
综上所述,调压调速原理是通过控制发电机的转速和励磁电流,来调节电力系统的输出电压和频率。
通过合理的调压调速措施,可以保证电力系统的稳定运行,提高电力系统的可靠性和经济性。
交流调压电路工作原理
交流调压电路工作原理
调压电路的工作原理是通过对输入电源的电压进行控制,使输出电压保持在一定的稳定值上。
常见的调压电路有线性调压电路和开关调压电路两种。
线性调压电路利用二极管、稳压器等器件来实现调压功能。
其中,二极管整流电路可以将交流电转换为直流电,而稳压器可以根据输入电压变化自动调整电阻值,从而保持输出电压不变。
线性调压电路的原理是将多余的电能以热量的方式耗散掉,因此效率较低。
开关调压电路采用开关器件(如MOS管、开关管等)进行开
关控制,通过在开关管上加上脉冲信号,使得开关管周期性地导通和关断,从而将输入电源的电能转换为所需要的输出电压。
开关调压电路的原理是通过开关管的状态变化来控制电能的流动路径,从而在输入电压或电流波动时有效地保持输出电压稳定,并且具有较高的转换效率。
总而言之,调压电路通过不同的工作原理来对输入电压进行控制,从而实现输出电压的稳定。
线性调压电路通过电阻调节、稳压元件等方式将多余的电能耗散掉,而开关调压电路则通过开关控制来实现电能的转换。
电动工具 交流调压调速器 的原理
电动工具交流调压调速器的原理下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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交流调压调速系统
交流调压调速系统由异步电动机电磁转矩和机械特性方程可知,异步电动机的输出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及机械特性,从而实现调速,这是一种比较简单而方便的方法。
一、采用晶闸管的交流调压电路1.单相交流调压电路单相晶闸管交流调压电路的种类很多,但应用最广的是反并联电路。
现以此电路为代表分析它带电阻性负载及电感性负载的工作情况。
图1所示为单相交流反并联电路及其带电阻性负载时的电压电流波形。
图1 单相交流反并联电路及波形图(a)反并联晶闸管电路图(b)双向晶闸管示意图(c) 较小时的电压电流波形图(d) 较大时的电压电流波形图由图1可见:不断重复触发VS1、VS2,负载上便得到正负对称的交流电压。
改变晶闸管控制角的大小,就可以改变负载上交流电压的大小。
对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相。
如果晶闸管调压电路带电感性负载(如异步电动机),其电流波形由于电感上电流不能突变而有滞后现象,其电路和波形如图2所示。
由图可见:不断重复触发VS1、VS2,负载上便得到正负对称的交流电压。
改变晶闸管控制角的大小,就可以改变负载上交流电压的大小。
对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相。
如果晶闸管调压电路带电感性负载(如异步电动机),其电流波形由于电感上电流不能突变而有滞后现象,其电路和波形如图2所示。
图2 带电感性负载的电路及波形图由于电感性负载中电流的波形滞后于电压的波形,因此,当电压过零变为负值后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、负载功率因数角都有关系,这一点和单相整流电路带电感性负载相似。
2.三相交流调压电路工业中常用的异步电动机都是三相的,因此晶闸管交流调压电路大都采用三相交流调压电路。
将三对反并联的晶闸管(或三个双向晶闸管)分别接至三相负载就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,也可以是形连接,Y形接法的电阻性负载如图3所示。
交流调速系统之调压调速 课件
晶闸管导通区间 输出电流
输出电压
19
异步电动机调压调速系统
单相交流调压器在R-L负载下的电流分量见右图: 注意:为分析方便,该图取触发时刻为横 坐标零点,而不是电源电压过零点。
该坐标下,电源电压表达式:
触发VT1导通时,引起电流的强 制分量表达式:
引起电流的自由分量表达式:
20
异步电动机调压调速系统
异步电动机调压调速系统
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节
异步电动机调压调速系统
调压调速的原理与方法 晶闸管三相交流调压电路 调压调速系统的组成及特性分析 滑差电机调速系统
第五节
异步电动机调压调速系统实例
1
异步电动机调压调速系统
第一节 调压调速的原理与方法
一. 异步电动机调压调速原理
二. 异步电动机调压调速方法
总电流表达式:
设VT1的导通角为 ,则有约束条件:
将此约束条件代入电流表达式,得到由阻抗角和触发角计算 角的 方程式:
该方程为超越方程,难于求解,结果已被作成曲线,实用中可以 查曲线求 。
21
异步电动机调压调速系统
f ( , )
对该曲线说明如下:
22
异步电动机调压调速系统
如负载阻抗角已知,按照电路图, 由转子折算电流可以求出定子电流
41
异步电动机调压调速系统
在忽略励磁损耗,即Rm=0时,利用分流原理, 可以获得I1 和I2’ 有如下关系:
在查曲线计算时,电流是一个重要的变量。
42
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异步电动机调压调速系统
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异步电动机调压调速系统
调压调速原理
调压调速原理:通过异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
调压调速方法:1自耦调压器--对小容量电机,体积重量大2饱和电抗器--控制铁心电感的程度改变串联阻抗,体积重量大3晶闸管三相交流调压器—用电力电子装置调压调速,体积小,轻便。
电力电子电路中晶闸管器件有两种控制方式:1, 通断控制2 相位控制方式三相全波星形连调压电路:1触发脉冲要求:双脉冲或宽脉冲,与电源电压同步。
2,纯阻性负载转子串电阻调速方法:串入电阻越大,转速越低,转差率就越大,机械功率在电磁功率中所占比率就越低,效率越低转子电阻调速原理:转子不串入附加电阻,改为串入附加电动势来调速,并将调速列起的转差功率损耗,回馈回电网活电机本身,即提高效率,又实现转差率调速的方法。
电气串级调速系统由晶闸管有源逆变电路作为可控直流电源,通过控制逆变角控制转子转速,其交流侧通过逆变变压器接电网,呈现恒转矩机械特性。
交流变频调速的优点:1调速范围宽,可以使普通异步电机实现无极调速;2启动电流小,启动转矩大;3起动平稳,清楚机械的冲击力,保护机械设备;4对电动机具有保护功能,降低电动机的维修费用;5具有显著的节电效果;6通过调节电压和频率的关系方便地实现恒转矩或者恒功率调速。
交流变频调速器基本控制方式:1 ,u1/f1=常数的恒压频比控制方式;属恒转矩调速,由于受异步电机定子额定电压的限制,这种控制方式一般是在额定频率以下调速时采用2,恒电压控制方式;属恒功率调速,在额定频率以上的调速时采用。
常数的恒压频比控制时变频调速机械特性:在恒压频比控制变频调速时,电动机最大转矩是随着频率的降低而减小的,频率很低时,最大转矩变得太小将会限制调速系统的带负载能力。
恒电压控制方式时的机械特性:随着频率的升高,最大转矩是减小的,机械特性上移,而形状基本不变。
变频调速装置的分类:1,交—直—交变压变频率:根据中间环节电源性质不同又分为电流源型和电压源型。
2,交--交变压变频器1、A f =δδφm R =δφm mA R ,式表明作用在磁路上的总磁动势恒等于闭合磁路内各段磁压降之和。
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由导通区间可计算各相负载所获得的调 压电压,以A相正半周为例
ωt = 0o ~ 30o ,VT5 ,VT6导通,u RA = 0
ωt = 30o ~ 60o ,VT1 ,VT5 ,VT6导通,u RA = u A
1 ωt = 60 ~ 90 ,VT1 ,VT6导通,u RA = u AB 2 ωt = 90o ~ 120o ,VT1 , VT2 ,VT6导通,u RA = u A 1 o o ωt = 120 ~ 150 , VT1 , VT2导通,u RA = u AC 2 ωt = 150o ~ 180o ,VT1 ,VT2 ,VT3导通,u RA = u A
15
2.3.4 转子铜耗
• 转子铜耗 Cur :电磁功率传送到转子以 转子铜耗P 后,在转子电阻上又产生了,其大小为
PCur = 3 I
式中,
'2 r
R r'
I r' 是转子电流折算至定子侧的有效值; ' R r 是折合到定子侧的转子相电阻。
16
等效电路中的附加电阻损耗
I r'2 R r'
1− s s
P1 = 3U s I s cos ϕ1
P1 是定子绕组的输入功率;
cos ϕ1 是定子绕组的功率因数。
Us是定子相电压;Is是定子相电流;
11
2.3.1 定子铜耗
• P1的一小部分消耗于定子电阻上的定子铜耗 PCus及定子铁心中的铁耗PFe。定子铜耗是定子 电流通过绕组时产生的热损耗,其大小为
P Cus = 3 I R s
13
2.3.3 电磁功率
• 异步电动机的电磁功率 e:输入电功率减去定子 异步电动机的电磁功率P 铜耗、铁耗后所余下的大部分电功率借助于气隙 旋转磁场由定子传送到转子的功率。
• 由于总机械功率PM = (1-s)Pe,转子机械角速度Ω =(1-s)Ω0, 所以电磁转矩Te也可以写成
Te =
Pe
Ω0
TVC
图2-3 利用晶闸管交流调压器变压调速 24
控制方式 1)相位控制
u α ωt
25
控制方式 2)整周波控制(开关控制)
特点:无污染,功率因数高;不能实现无级调速
Ton~Toff<<机械时间常数Tm 1:10
26
如Tm=1s,则Ton~Toff<<100ms,以50Hz工作,则为5 个周期。
32
uA
(2)分析α=30°时Y 电路的工作原理
ia
ua
VT3 VT1 a VT4 b N VT6 VT5 c VT2 RC R
B
uB
uC
a)
ωt
ug
b) o
URA
1
2
3
4
5
6
ωt
RA c) VT1
VT5 VT6
ub
VT2 VT3 VT4
d) uRA
uc
o
t1 t10 t2 t20
t3
ωt
33
图2-7 α=30°时的波形
Ploss = PCus + PCur + PFe + P + P∆
异步电动机的效率通常在在75%至额定负载 时接近最大,轻载时效率明显下降。
20
三、异步电动机变压调速电路
变压调速是一种典型的转差功率消耗型调 速系统。 异步电动机降压调速 转差功率消耗型 转子回路串电阻调速 电磁转差离合器调速
21
2
一、调压调速原理
根据异步电动机的机械特性方程式
式中:
3 pU R / s Te = ω1[( R1 + R2' / s) + ω12 ( Ll1 + L'l 2 ) 2 ]
2 1 2
' 2
' R1 , R2 为定子每相电阻和折算到定子侧的转子 每相电阻;
Ll1 , L 为定子每相漏感和折算到定子侧
• 代表实际电机中的总机械功率——物理意义。 • 因为机械功率与转速(或转差率)有关,且是 纯粹的有功输出,所以用一个与s有关的可变电 阻来模拟。
17
当异步电动机运行于电磁制动状态时,s > 1 则有
1 − s '2 ' I r R r 为负,因为转子的转向与气隙磁场转向相反, s 说明转子轴上输出的机械功率为负,即机械功率不是 输出而是输入。这种状态下电机既吸收机械功率也吸 收电功率,都转化为电机铜损耗。
2 s
式中,Rs是定子每相电阻。
12
2.3.2 铁心损耗
铁心损耗是由于交变磁通在定、转子铁心 铁心损耗 中产生的磁滞及涡流损耗,其大小为
2 磁滞损耗:PFe1 = k1 f1 B
PFe2 = k 2 f 12 B 2 涡流损耗:
铁损平均功率: 铁损平均功率 PFe = PFe1 + PFe2 = k1 f1 B 2 + k 2 f12 B 2 式中,k1、k2为铁心加工及磁密分布不均匀使铁 耗增加的系数;B为磁通密度.
39
以单相为例
单相交流调压电路,以阻抗角 ϕ = arctan ωL 来表征电阻 电感负载的参数情况。
VT2 L
R
<1>分析一下电路的工作原理,画出相应的波形
iL
u1
VT1
uL
R
图2-13 (a)单相交流调压电路
40
u1 b)
π
ug 1
b)输入U1电压波形 c)触发脉冲 d)为晶闸管的导通区间 e)为负载电流波形 f)为负载电压波形
n
0
60 f 1 = n p
式中,n0为同步转速(r/min);f1为定子电流 的供电频率(Hz);np为电动机的极对数
8
• 感应电动机 感应电动机:异步电动机转子之所以能受到电 磁转矩的作用,关键在于转子导条与旋转磁场 之间存在相对运动而产生电磁感应作用。 • 三种运行状态:电动运行、发电运行和制动运 三种运行状态: 行状态。
由此.负载电压URA可以求出(正、负半周反向对称), 波形如图所示。
1 2 ωt = 30o ~ 90o ,VT5 ,VT6导通,u RA = 0 1 o o ωt = 90 ~ 150 ,VT1 ,VT6导通,u RA = u AB 2 1 o o ωt = 150 ~ 180 , VT1 , VT2导通,u RA = − u AC 2
6
所谓的调压调速,就是通过改变定子外加 电压来改变其机械特性的函数关系,从而达到 改变电动机在一定输出转矩下转速的目的。
7
二 异步电动机的功率损耗与效率 2.1.同步转速定义: 同步转速定义: 同步转速定义 异步电动机旋转磁场的转速称为同步转速, 同步转速的大小与定子供电电流的频率和定子 的极对数有关,关系表达式:
RA RB RC
图2-5 三相Y型调压电路
29
(一)带纯电阻负载时的工作原理
1)电路特点 ① α=0°的确定:对应于正负半轴波形的过零点 ②每个脉冲的宽度T>=60 °(保证每个时刻至少有 两个管子导通。 ③触发规律 T1 T2 T3 T4 T5 T6
30
设系统已经工作,即 在T1的脉冲到来之前, T4,T5,T6导通 (1)分析α=0°时Y电 路的工作原理,此时N 点电位为0,触发T1, 则T1导通。
' l2
的转子每相漏感
3
一、调压调速原理(续)
U 1 , ω 1 为电动机定子相电压和供电角频率
p 为电动机的极对数;
s
为转差率;
可见,当转差率S一定时,电磁转矩与定子 电压的平方成正比,这说明不同的定子电压, 可以得到不同的人为机械特性,如图2-1。
4
一、调压调速原理(续)
s
sm
C
A B
D
风机泵类负载特性
=
PM
Ω
2πf1 同步机械角速度 Ω 0 = = np np
14
ω1
在工程计算中,机械功率PM由下式决定
P M = T e n / 9550
转子的电磁转矩Te的单位是N⋅m,n的单位是 r/min,转子的总机械功率PM的单位是kW,机械 角速度Ω,则电机输出的机械功率与电磁转矩和 则电机输出的机械功率与电磁转矩和 转速的乘积成正比。 转速的乘积成正比
•Y形接法
ia VT1 a ua VT3
a)
Ua0
R
VT4 b 0
R
ub VT5
VT6 c
uc
VT2
R
负载
22
•△形接法
ia ua b) ub c uc b 负载 a
图2-2 电路形式
23
• 交流变压调速系统可控电源
~
•利用晶闸管交流调 压器变压调速 •TVC——双向晶闸 管交流调压器
M 3~
d)VT1
VT2
2π
2
ωt
c)
0
ωt
iL
e)
π
θ
ωt
uL
f)
π
ωt
41
图2-14
当α很小或者负载电感量很大时;UL=Ui-----失控 需要研究θ=f(α,ωL,R)=f(α, ϕ )之间的关系,
uA
a)
u
B
u
C
ωt ug 1
b) o
2 3 4 5 6
ωt
VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6
c)
uR d)
o
A
ωt
图2-6 三相全波星形联结调压电路 α=0°时的波形
31
①正向晶闸管T1,T3,T5在电源电压波形正半波的 起始点被触发导通 反向晶闸管T4,T6,T2在电源电压波形负半波的起 始点被触发导通 ②每个元件导通180°,半波过零点,自行关断 ③在每个60°区间有三个晶闸管同时导通。