《异步机的调速》PPT课件说课材料

机械特性.转子电阻较大. 带恒转矩负载时（图12-8）
闭环系统示意图（图12-9）
闭环机械特性（图12-10）
三. 串级调速
（一）串级调速的一般原理
•
串级调速适用于绕线转
子异步电动机与其他电动机
或电子设备串级联接以实现
平滑调速
•
在异步电动机转子电路
内引入与电动机转子频率相
同的感应电动势 Ef （幅值和 相位可调，频率与转子感应
电势相同），以调节异步电
动机的转速。
（1）引入感应电动势 Ef 与 E2s 同相 未引入 Ef 时，转子电流为：
式中E2s＝sE2 引入 Ef 后，转子电流变为：
因此转子电流 I2 增加 异步电动机转矩 T 增加 使电动机转速增加，转差率s下降 从而使 E2s + Ef 下降 一直加速到新的稳定点，调速过程结束。 Ef愈大，转差率s下降愈大，转速增加愈大。
Dn = n0 sm @ 60 f r2' /2 p f p(L1 + L2') = 60 r2' /2 p p(L1 + L2')
与频率无关，即 DnБайду номын сангаас = Dn2 ，电压 值较高时各根机械特性基本平行
异步电动机采用变频调速 的机械特性（图12-4）
(1）基频以下变频调速 —恒转矩调速
由上式可知：当Ux/f1常数时，在f1 较高时，即接 近额定频率时，r1′﹤(x1 + x2 ′) ，随着 f1的降低， Tm 减少的不多；当 f1较低时， x1 + x2‘较小； r1相 对变大，则随着 f1 的降低， Tm 就减小了。显然，当 f1降低时，最大转矩 不等于常数。但是，由于在效率 和功率因数不变的情况下， P2∝UxI1 ，由此可推得T∝ （UxI1/ f1)，所以电动机得到充分利用时（电流维持额 定值不变）， T＝ TN ＝ 定值。即：调速方式近似为 恒转矩的。
（2）基频以上变频调速 —恒功率调速
• 基频以上调速时，由于受到绝缘水平的限制， 电压不得超过额定值，故只能使电压维持在额 定于的T值 增m 不 大@ 变 而C ， 减( 使 小Ux频。/f率1 )f21，在所工以频最fN基大础转上矩增Tm将加随。f由1 由于f1 ＞ fN时，电压维持在额定值不变， 当电动机得到充分利用（电流额定不变），假 如电动机的功率因数和效率不变，则可以推得： P2∝UNIN＝定值。所以，此时电动机的输出功 率近似恒功率性质。
（2）120○导通型
变频器工作在这种方式下时，每个晶闸管的导通角为 120○ ，任意瞬间同时只有两个晶闸管导通。同一桥臂上两 个晶闸管的导通有60○的间隔，因而不易造成短路。
第三节能耗转差调速 一. 转子电路串电阻调速
电路原理图（图12-5）
机械特性（图12-6）
二. 改变定子电压调速
机械特性.转子电阻较小. 带风机类负载时（图12-7）
（2）电流源型变频器
这种变频器的特点是在直流回路中串入一个大电感 L，利用大电感来限制电流的变化，用以吸收无功功率。 从直流输出端看，因串入一个大电感，其等效阻抗变 得很大，大电感又使电流稳定，因此具有恒流源特点。 逆变器输出电流接近矩形波。
• 3、按变频器工作方式分类
（1）180○导通型
变频器工作在这种方式下时，每个晶闸管的导通角为 180○ ，在任意瞬间同时有三个晶闸管导通，每隔60○更换一 个晶闸管。每个晶闸管在导通180○之后，立即换流，由同 一相的另一晶闸管接替。这种变频器的特点是输出的线电 压和相电压均不包含3次及3n次谐波，故对电机的运行影响 不大。
源，然后再将此直流电源变换成频率可调的交流电源，这 种变频器实际上是由可控整流器和逆变器组成的。
• 2、按无功能量处理方式分类
（1）电压源型变频器
这种变频器的特点是在直流侧并联一个大电容C， 用电容储能来缓冲电源和负载之间的无功功率传输。 从直流输出端看，电源因并联大电容，其等效阻抗变 得很小，大电容又使电源电压稳定，因此具有恒压源 特点。逆变器输出电压接近矩形波。
TY / TYY = UxIN(2p) / Ux(2IN)p = 1 此调速方法近似为恒转矩，
• 其机械特性如上图：
由 Y 联结改为 YY 连接时的机械特性（图12-3a）
（5）同样，如果在变极过程 中施于异步电动机的线 电压保持不变， 电动机绕组流过额定 电流，则由 D 联结该 为 YY 连接时的功率 比为：
可引出最大转矩公式的近似表达式：
考虑到： W0 = 2 p f1/p x1+x2' = 2 p f1 (L1 + L2')
则可以得到：
Tm @ C ( Ux/f1 )2
TN = Tm /KT≈C（UX/f1）2KT C = m1p/[8π2(L1+L2ˊ)
由此可见，改变频率，同时保持Ux/ f1 =定 值，则电动机的最大转矩不会发生改变，而对于
（a） 基频以下调速（
Ux/f1＝常数）
数）
（b）基频以上调速（U1 =常
变频调速的机械特性
(三)变频调速的主要类型和特点
• 1、按装置形式分类
（1）交—交变频器 又称直接变频器。它把某一固定频率、固定电压的交流电源
变换成为电压和频率都可调的交流电源。 （2）交—直—交变频器 又称间接变频器。它把交流电源先整流成幅值可变的直流电
恒转矩调速，电动机的额定转矩也不会改变，所
以过载能力也不会改变。
（二）变频调速的机械特性 若保持 ( Ux/f1 )= 恒值，可以得到异步电动机
变频时的机械特性
当电压值较高时各根机械特性基 本平行的解释：
因为：
n0 = 60f1/p sm @ r2'/(x1 + x2')
= r2'/2 p f(L1 + L2') 所以：
转子电势经整流后，供给一台与异 步电动机同轴无刷电机（即无整流子的 直流电动机），这样，转差功率经无刷 电机转变成机械功率输出给拖动系统。 由于在调速过程中负载上得到的功率不 变，属于恒功率调速。
机械串级调速原理图
调速方式：通过改变无刷电机的励磁进行， 励磁增大，转速下降；励磁减小，转速上升。
调速范围：2：1左右。
Pe 正比于 Ux I1
（3）如果忽略定子损耗，电动机的电
磁功率 Pem 等于输入功率 P1,则电动机转矩为：
T = 9550 Pem /nN
UxI1p
正比于 UxI1/nN
正比于
（4）如果在变极过程中 施于异步电动机的线电压 保持不变，电动机绕组流 过额定电流，则由 Y 联 结改为 YY 连接时的转矩 比为：
（4）如何使磁通 F 保持不变？ 由电动势方程： Ux @ Ex =4.44 f1 N1 kw1 F
可见，在频率变化时若使 Ex/f1为定值即可使磁通 F 保持不变， 近似的 可以认为:保持Ux/f1为定值即可使磁通 F 保持不变。
（5）如何在变频调速时使电动机的过载能力保持不变？ 由异步电动机的最大转矩公式：
no = 60 f1 /p,从而改变电动机的转速。 （2）变频调速的特点
变频调速可以适用于各种交流电动机调速，有较大的调 速范围、很好的调速平滑性与足够硬度的机械特性，是异步电 动机调速最有发展前途的一种方法。
（3）变频调速应注意的问题 变频调速时，希望调速过程中磁通 F 保持不变。这是因
为严使重电如时动F会机> 因容F绕许N 组输，过出将热转引而矩起损磁T坏路下电过降机分，，饱同这和时是，，不导F允致太许过弱的大，。的电如励动F磁机电<铁流F心N，得将 不到充分利用，是一种浪费。
PD /PYY = UxIN / 0.577 Ux(2IN) = 0.866 使用此调速方法时，容许输出为近似恒功率，其机械特
性如上图：
由 D 联结该为 YY 连接时的机械特性（图12-3b）
第二节 变频调速
（一）变频调速的原理
（1）电动机转速是如何改变的？
改变供电频率便可改变异步电动机的同步转速
• 2、电气串级调速
电动机的转差功率经晶闸管 逆变器变换成三相工频电能， 回馈到电网中。调速时，通 过改变逆变器的逆变角来改 变加在转子回路的电压，从 而改变转速。
电气串级调速原理图
（三）串级调速的机械特性 机械特性（图12-20）
结束语
谢谢大家聆听！！！
27
《异步机的调速》PPT课 件
第一节 变极调速 （一）变极调速的原理
（1）电动机转速使如何改变的？ 改变定子的极对数便可改变异步电动机的同步
转速 n0 = 60 f1 /p 从而改变电动机的转速
改变异步电动机的极对数是有级调速 （2）适用电动机
变极调速一般只适用于鼠笼式电动机调速 （3）如何改变异步电动机的极对数 （a）改变定子绕组联结方法可以改变定子极对数
a)
b)
c)
改变定子绕组联结方法以改变定子极对数（图12-1）
a) 2p=4 b) 2p=2 c) 2p=2
（b）常用的两种三相绕组改变联结方法
改变定子极对数的联结方法（图12-2）
（二）变极调速的机械特性
（1）异步电动机的容许输出功率为：
Pe = h P1 = 3 h Ux I1 cos j1 （2）假定不同极对数情况下电动机的 效率和功率因数保持不变，则有：
（2）引入感应电动势 Ef 与 E2s 反相 引入 Ef 后，转子电流变为：
因此转子电流 I2 下降 异步电动机转矩 T 下降 使电动机转速下降，转差率增加 从而使 E2s + Ef 增加 一直减速到新的稳定点，调速过程结束。 Ef愈大，转差率s增加愈大，转速下降愈多。
（二）串级调速的基本类型
• 1、机械串级调速