《电机调速》PPT课件

化，负载转速就可以与电源频率成正比地变化。这种装置称为变频器
变频调速的优点：
– 效率高，功率因数高。
– 数字智能化，易于控制和调节。 – 固态硬件，可靠性高。 – 可用于快速频繁起停，正反转等。
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– 动态和静态精度高。
– 容易集成到系统中。
– 起动和运行电流小。
– 适用于廉价可靠的鼠笼式异步电动机。
速。 对于绕线转子电机，其转子回路中可以另外串入电阻，通过改变转子的
阻值，可以改变异步电机的机械特性曲线，具体讲就是改变产生最大转 矩的转速，从而可以对应于负载转矩的转速，即工作点。
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变极调速
电机具有多套绕组或一套绕组构成不同的接法，形成不同的极（对）数。
对应于不同的极数，同步速不同，转速就不同。
对50Hz工频，2级，4级，6级，8级电机的同步转速分别为： 3000，1500，1000，750转每分
同步转速实际上也是异步电机理想空载的情况下的转速，这时
，转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速相同，相对静止， 称为同步。
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转差率
式中的s为转子相对于气隙旋转磁场的转速差与同步速之比，称
为转差率。
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变频器的结构
通常变频器的结构为交－直－交，也就是将单相或三相交流电压整流成 为直流电压（ACDC)，然后再将直流“逆变”成为所需频率的三相交 流电压（DCAC)。
变频器最主要的部分是逆变部分，而且有生产厂家单独生产逆变部分， 所以有时又将变频器称为逆变器。
由于电机和变频器原理的原因，在额定电压以下，在改变输出频率的同 时，也要改变输出电压的有效值，这种形式称为可变电压，可变频率， 故又将变频器称为VVVF.
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应用于民用配电场合时，有时无安全接地，而采用漏电开关(RCD)，有时会 因此发生RCD误脱扣，这是正常的。解决的办法是将图中的接地断开。
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变频器的主回路 －－整流桥
大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。
三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电网电 压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直流母 线电压也会波动。
当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动） 过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高，变频器则停止输出。
有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频器斜坡停 车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受能力。
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制动单元和制动电阻
制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上.
当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电机向制 动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动晶体管截止 .所以制动电阻的作用是能耗制动.
图中Tfr为制动晶体管,PA-PB连接制动电阻,PA-PB之间的二极管为保护用续 流二极管.
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当变频器驱动负载需要克服惯性快速减速或停车时,或位能性负载持续下降时,
电源电压在690V以下称为低压变频器，1000V以上称为中压 或高压变频器。
进线电源的相序不影响电机的转向。
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变频器的主回路 －－EMC滤波器
EMC滤波器用来抑制变频器对周围设备的射频干扰。
在变频器通电时，EMC滤波器通过接地电容产生对地电流，尤其是上电瞬间 会产生较大的漏电流。
变频器一般应用于工业场合，用接地的方式进行安全保护。
变频器的原理与结构
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变频器的原理
异步电动机的转速
异步电动机的转速按照下列公式计算： nn1(1s)
式中：n1为气隙旋转磁场的转速，称为同步速，单位：转每分 。
其中：
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– f为电机供电电源频率，工频频率为50Hz或60Hz
– p为气隙旋转磁场的极数,由电机的结构决定，为2，4，6， 8，…
需要进行能耗制动.
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变频器的主回路– 逆变桥
逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的反复 轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压.
逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT—绝缘珊双极型晶体管.
通过逆变桥,直流电压被斩波成为高频率的脉冲电压,由于它是由逆变管反复 开关形成,所以其频率称为开关频率.
单整流桥获得的电压波形每个周波有六个波头，称为六波头整流或六脉冲整 流，这时的进线电流存在6m+1/6m-1次谐波，如5，7，11，13，…。
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变频器的主回路 －－预充电电阻和预充电接触器
上电瞬间，整流桥输出端将产生峰值1.414U的电压，对储能电容快速充电。
为了保护储能电容，需要在直流母线中串联一个电阻。在变频器上电时，整 流桥通过该电阻向整流桥充电，充电结束后（如直流母线电压上升到额定电 压的70%）以上后，需要用接触器将该电阻旁路掉。在整个运行过程中，该 电阻不起作用。
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通常情况下，转差率很小，在8％以内，所以普通异步电动机的 额定转速总是接近于同步转速，如2910转每分，1430转每分， 975转每分，742转每分等等。
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电机的调速方式
转差调速 变极调速 变频调速
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转差调速
通过改变电机转差的方法调节转速称为转差调速。 转差调速的实现是非常困难的。 对最常见的鼠笼式异步电动机，除了改变供电电压外，无法实现转差调
该电阻称为预充电电阻，该接触器称为预充电接触器或预充电继电器。
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如果电网电压不稳定导致瞬间大幅度跌落，会引起预充电回路频繁动作，导
致其损坏。
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变频器的主回路 －－储能电容
变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。
该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。
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变频器的主回路
进线端子 EMC滤波器
整流桥 储能电容 预充电回路
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制动晶体管 制动电阻及其保护 逆变桥 电流互感器 出线端子
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变频器的主回路 －－进线
变频器的进线电源可以是三相380-500V，或三相200－240V ，也可以是单相200－240V；也可以是690V。
优点：
– 不需要外加调速装置，只需接触器切换不同的绕组接法。
缺陷：
– 只能实现有限的有级调速。
– 调速精度低，反应慢。 – 绕组接法复杂，可靠性差。 – 电机效率和功率因数低。
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– 电机成本高。
– 不能频繁切换。
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变频调速
最好的方法就是变频调速，也就是改变电源频率，使得同步转速成比例变
变频调速目前已经成为异步电机调速的主流，现在已经可以控制同步电机 等的调速。
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变频器容量的选择
一般来说，变频器的额定电流要大于电机的额定电流。 1、同功率电机的额定电流因磁极数而异，磁极数越大，额定电流越大。
一般的变频器的额定电流是参照4极电机的。 2、变频器的额定电流因开关频率而异。开关频率越大，额定电流越小。