11交流电动机调速控制.ppt
交流电动机变频调速原理
交流电动机变频调速原理
交流电动机变频调速原理主要涉及到调整电源频率以改变电动机转速的技术。
它基于电动机的电压-频率特性,利用电力电
子器件对电源频率进行调节,从而控制电动机的转速。
在传统的交流电动机驱动系统中,电源频率是固定的,通常为50Hz或60Hz。
这种情况下,电动机的转速是由电源频率和电
动机的极数决定的。
而通过变频器对电源频率进行调节,可以使电源频率不再固定。
变频器一般由整流器、滤波器和逆变器三个部分组成。
整流器将交流电源转换为直流电源,滤波器用于平滑输出电流,逆变器将直流电源转换为可调的交流电源。
变频器能根据所需转速将直流电源转换为相应频率的交流电源供给电动机,并且能够根据实际负载情况实时调整输出频率。
通过改变电源频率,可以改变电动机的转速,实现调速功能。
变频调速具有以下优点:
1. 转速范围广:变频器可以实现广泛的转速调节,将电动机的转速从低速到高速进行连续调整。
2. 转速精度高:通过精确控制输出频率,可以实现对电动机转速的精准调控。
3. 节能高效:变频调速可以根据负载情况智能调整电源频率,减少能量损耗,提高能源利用效率。
4. 启停平稳:传统的交流电机启停频繁会对电机产生冲击,通过变频调速可以实现平稳启动和停止,减少冲击。
总之,交流电动机变频调速原理是通过变频器对电源频率进行调节,从而实现对电动机转速的精确控制。
它具有范围广、精度高、节能高效、启停平稳等优点,广泛应用于工业生产和能源节约领域。
第四章 交流电动机调速控制系统
r12
(X1
c1 X
' 20
)2
]
(4-8)
因 r12
(X1
c1
X
' 20
)
2
,近似得:
Mm
1 2c1
2f1[r1
m1PU12
(X1
c1 X
' 20
)]
(4-9)
2. 生产机械的转矩特性
摩擦类 特性曲线见图(a) 负载: ,位于1、3象限。
生产机械
恒转矩负载:它的负载转矩是一 个恒值,不随转速 而改变。
——定子极对数
(4-3)
4).传给转子的功率(又称电磁功率)与机械功率、转子铜耗之间有如下
关系式 : PMX PM PM 2 (1 S)PM
(4-4)
式中:
PM ——传给转子的功率(又称电磁功率)
PMX ——机械功率
PM 2 ——转子铜耗
5).电机的平均转矩为:
M CP
PMX
M0 Mn 否则电机无法进入正常运转工作区。
交流机的起动电流一般为额定电流的4~6倍 ,起动时 一般要考虑以下几个问题:
图4-7 机械特性曲线
1. 应有足够大的起动力矩和适当的机械特性曲线。 2. 尽可能小的起动电流。 3.起动的操作应尽可能简单、经济。 4.起动过程中的功率损耗应尽可能小。
普通交流电机在起动过程中为了限制起动电流,常用的起动方法有三种。即:
图6-1的等效电路,经化简后得到能耗制动的等效电路如图4-10所示。
图4-10 能耗制动的等效电路
图中:
•
I1 ——直流励磁电流的等效交流电流
交流电机调速原理和方法
交流电机简介“交流电机”是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。
由于交流电力系统的巨大发展,交流电机已成为最常用的电机。
交流电机与直流电机相比,由于没有换向器(见直流电机的换向),因此结构简单,制造方便,比较牢固,容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。
交流电机功率的覆盖范围很大,从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。
20世纪80年代初,最大的汽轮发电机已达150万千瓦。
交流电机是由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉发明的。
电机原理用单相电容式电机说明:单相电机有两个绕组,即起动绕组和运行绕组。
两个绕组在空间上相差90度。
在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器,当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时,由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角,先到达最大值。
在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场,使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场,在旋转磁场的作用下,电机转子中产生感应电流,电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩,使电机旋转起来。
调速原理额定转速n=60f/p(1-s)=同步转速N1(1-S)f电源频率p电机极对数s转差率1.利用变频器改变电源频率调速,调速范围大,稳定性平滑性较好,机械特性较硬。
就是加上额定负载转速下降得少。
属于无级调速。
适用于大部分三相鼠笼异步电动机。
2.改变磁极对数调速,属于有级调速,调速平滑度差,一般用于金属切削机床。
3.改变转差率调速。
(1)转子回路串电阻:用于交流绕线式异步电动机。
调速范围小,电阻要消耗功率,电机效率低。
一般用于起重机。
(2)改变电源电压调速,调速范围小,转矩随电压降大幅度下降,三相电机一般不用。
用于单相电机调速,如风扇。
(3)串级调速,实质就是就是转子引入附加电动势,改变它大小来调速。
也只用于绕线电动机,但效率得到提高。
交流电机调速方法一、变极对数调速方法:改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速。
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。
电动机调速控制ppt
串级调速
通过改变转子回路的电阻 或电抗来调节转速,适用 于大中型电动机。
滑差调速
通过改变转子与定子之间 的滑差来调节转速,适用 于中小型电动机。
步进电动机调速
脉冲频率控制
通过改变输入脉冲的频率来调节 转速,实现精确控制。
步进角控制
通过改变步进角的大小来调节转 速,适用于高精度定位控制。
电流控制
通过改变驱动电流的大小来调节 转速,适用于大负载和低转速场
详细描述
通过改变电动机输入电源的频率,可以改变电动机的同步转 速,从而实现调速。变频调速具有调速范围广、调速精度高 、动态响应快等优点,是现代电力传动中最重要的调速方式 之一。
串级调速
总结词
通过在电动机转子回路中串入可调节的附加电动势,改变转子回路的电阻,实现 调速。
详细描述
在电动机转子回路中串入可调节的附加电动势或电阻,可以改变转子电流和转矩 ,从而实现调速。串级调速能够实现有级或无级调速,但设备复杂,成本较高。
06
电动机调速的未来发展
数字化控制技术的发展
数字化控制技术
随着微处理器和数字信号处理器的广泛应用,电动机的调速控制越来越依赖于数字化技术。数字化控 制技术具有高精度、高可靠性、易于实现复杂控制算法等优点,为电动机调速控制带来了新的发展机 遇。
智能控制算法
数字化控制技术的发展为智能控制算法的应用提供了可能。例如,模糊控制、神经网络控制、预测控 制等算法在电动机调速控制中得到了广泛应用,这些算法能够提高电动机的动态响应性能和稳态精度 。
THANKS
感谢观看
合。
03
电动机调速方法
变压调速
总结词
通过改变电动机输入电压来调节其转速,实现调速。
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交直流调速系统:交流电 动机调速及变频原理
交直流调速系统是当今工业领域中应用最广泛的电机调速方式之一。本文将 介绍其工作原理、控制方式、实验结果以及应用领域。
交直流调速系统简介
工作原理
交直流调速系统将交流电网变频后的电能, 通过调整输出电压的频率和振幅,实现对交 流电动机转速的精确控制。
应用领域
广泛应用于各种机械传动、液力传动和水泵 等控制系统中。
交流电动机调速系统的应用领域
自动化系统中的应用
在各种自动化生产设备中被 广泛应用,如印刷机、纺织 机、机床等清
电力系统的应用
在电力和水泵工业中,它们 通常被用于驱动变速风扇、 汽轮机、输电水泵和空气压 缩机。
船舶和铁路设备的 应用
在船舶和铁路设备中,变频 系统被用于调节主推进电机 和发动机。
总结和展望
优点
能够提高电机的转速调节精度、降低噪声和 振动,操作简便、维护方便。
未来发展
随着电力电子技术的发展和应用,交直流调 速技术将显示出更加优异稳定的特性。
交流电动机调速原理介绍
异步电动机
在交流电路中,由于线圈电势 产生了磁通量,被感应到的铝 制转子上涡流的作用下形成了 磁通量,进而激起了电势和转 矩。
压,并将其送入交流电机中。
3
控制电路
接收电机转速及其加速度反馈信息, 将这些反馈信息与控制策略融合,进 而实现对交流电机调速控制。
交流电动机调速控制方式
1 恒转矩调速
2 恒功率调速
保持电机输出转矩不变的状态下,改变电 机输出的转速。
在电机输出功率不变的情况下,改变电机 转速。
3 恒流调速
4 联合控制
同步电动机
自带一定数目的永磁体,并且 同步转子上的感应电流同步于 定子电流,从而使交流电动机 实现了较好的调速性能。
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。
变频调速技术PPT课件
所以,变频的同时也必须变压,这也就是变频器常被简称为 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 的原因。
n=n1(1-s)=6p0f1(1-s)
调速方式主要有: 1、变极调速 2、变频调速 3、变转差率调速 4、转子串电阻调速(绕线式)
10
表面看来,只要改变定子电压的频率f就可以调节转速大小 了,但是事实上只改变,并不能正常调速.为什么呢?
假设现在只改变f调速.设f上升,则φ将下降,于是拖动转矩T下降,这样 电动机的拖动能力会降低,对恒转矩负载会因拖不动而堵转;倘若调节f下 降,则φ上升.会引起主磁通饱和,这样励磁电流急剧升高.会使定子铁芯 损耗I2R急剧增加。这两种情况都是实际运行中所不允许的。
控制电压
控制电压
载波
载波
PWM调制
17
交流调速的控制核心是: 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力,才能获得理想的调速效果
V/F控制----简单实用,性能一般,使用最为广泛 只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定
例: 对于380V 50Hz电机,当运行频率为40HZ时,要保持V/F 恒定,则 40HZ时电机的供电电压:380×(40/50)=304V
提升机、风机等
2
交(直)流电气传动系统的特点
直流电气传动系统特点: 控制对象:直流电动机 控制原理简单,一种调速方式 性能优良,对硬件要求不高 电机有换向电刷(换向火化) 电机设计功率受限 电机易损坏,不适应恶劣现场 需定期维护
交流电气传动系统特点: 控制对象:交流电动机 控制原理复杂,有多种调速方式 性能较差,对硬件要求较高 电机无电刷,无换向火化问题 电机功率设计不受限 电机不易损坏,适应恶劣现场 基本免维护
交流调速第二章 串级调速
则转子电流将变小:
I2
sE2 E f
R22
(sX
2 20
)
转子电流 I 2 的减小,会引起交流电动机
拖动转矩的减小,设原来电机拖动转矩与负载 相等处于平衡状态,串入附加电势必然引起电 动机降速,在降速的过程中,随着速度减小, 转差率S增大,分子中sE2回升,电流也回升, 使拖动转矩升高后再次与负载平衡,降速过程 最后会在某一个较低的速度下重新稳定运行。
* 重要结论: 当串级调速系统带额定负载时运行于第一工作区内。
原因分析:电机过载倍数在2左右,即最大自然拖动转矩为额定转矩的2倍, 所以额定负载TeN/Temax约为0.5,故额定负载线必然在0.716之内。
29
(二)第二工作状态的机械特性及最大转矩讨论: 第二工作状态下的方程推导过于复杂,这里只给出结论:
基本结论是:
串入电阻越大,转速越低,转差就越大,机械功率在电 磁功率中所占的比率就越低,效率越低。
3
*转速越低,转差越大,电阻发热越多,效率越低。
4
串级调速的基本原理是什么?
针对绕线转子异步电动机转子串电阻调速方法转差功率
消耗在电阻上,运行效率太低的缺点,引入了一种新的调速方 法:基本思路是转子不串入附加电阻-----改为串入附加电动势 来调速,并将调速引起的转差功率损耗,回馈回电网或电动机
继续推导电磁转矩Te—Id关系, 两者联立,得到机械特性s—Te关系
26
二.串级调速系统的机械特性 (s或n与Te的关系)
(一)第一工作状态的机械特性及最大转矩:
于是: 将第一、第二工作状态的边界电流Id1-2代入上式,得第一、第二工 作状态的分界转矩:
27
* 第一、二工作状态的分界转矩Te1-2与电机固有最大转矩Temax的比例: *该数值有利于机械特性曲线的作图
交流电动机调速原理及调节特性
实验原理
内容一:交流伺服控制原理 • 目前常用的交流伺服电动机是永磁同步伺服电动
机即AC伺服电动机。交流伺服电动机的调速主回 路常采用矢量变换SPWM变频控制方式,通过频 率的改变来实现交流同步伺服电动机的调速。E M400教学设备采用的松下交流伺服电动机,驱 动器的控制方式也是采用正弦波PWM控制方式。 其控制原理方框图如下。:
机械工程实验教学中心
机械工程实验教学中心
实验原理
为生成三相交流,需通过乘法器将电流幅值信号IM与电动机转子位置信号θ 通过矢量乘法运算来合成(按以下公式)。位置信号θ由光电编码器产生的脉冲信号 经过位置解码器处理成数字的电动机转子角位置。
iu IM sin
iv I M sin( 120 )
iw I M sin( 240 )
机械工程实验教学中心
机械工程实验教学中心
实验原理
内容二:松下伺服驱动器接线及操作说明
主回路接线:松下伺服驱动器的主回路接线图如下(无论是做位置、速度还是 转矩控制)其主回路接线都是一样的,只是控制回路接线不一样。
在以下接线图中应该注意几点: ➢ 千万不可将电源输入线(L1、L2、L3)接至驱动器输出到电动机的动力线(U、 V、W)或外接再生放电电阻端子(P、B1、B2)上,这样做会损毁驱动器; ➢ 在本实验设备中,具体接线并不同于上图,主要是电源动力线的接法。松 下驱动器采用的供电电源为三相200V,按照要求应该将我国通用工业用 电的三相380V经变压器变换成三相200V接入。但由于本设备电动机的负 载较轻,按照松下伺服的规范,在空载或轻载时可以只引入两相交流电。 ➢ r,t,两端子为驱动器的控制电源输入端,为驱动器控制电路供电。
速度、转矩、位置偏差或是别的内容。该驱动器支持监测的内容有位置偏差(dp_eps)、 电动机速度(dp_spd)、转矩(dp_trq)、控制方式(dp_cnt)、输入输出信号状态(dp_io)、 报警(dp_err)、负载率(dp_o1)等。比如当你需要监测转矩时,你按SET键进入模式选 择状态,首先进入监视器模式,你按∧或∨键,当看到数码管显示dp_trq时停下,再按 SET键即可监测实时转矩。
《交流调速系统》PPT课件
第15讲
5.1 引言
1、交直流调速系统的格局
20世纪60年代以前 80% —— 交流定速运行 18% —— 直流可调速运行 2% —— 交流可调速运行
70年代以前直流占统治地位。
70年代开始电力电子技术的应用开创了交流可调速传的新纪元 。
▪ 目前,交流调速是调速领域的主要发展方向。
VT1
U
R
VT4
VT3
R
V
VT6
VT5 R
W
VT2
图5-6 三 三相相全全波波 星形星联形结的联调结压的电路调压电路
电路正常工作的条件: (1) 要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路,与电源电压同步。 (2)要求U、V、W三相电路中正向晶闸管的触发信号相位互差120°,三相 电路中反向晶闸管的触发信号相位也互差120°。 (3)同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差 180°。 根据上面的结论,可得出三相调压电路中各晶闸管触发的次序为VT1 、VT2、 VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……,相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
特点:系统的效率低,结构简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调 速、电磁转差离合器调速系统属于此类。 (2)转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消耗掉,大部分通过变 流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用。
特点:效率高。串级调速属该类系统。 (3)转差功率不变型调速系统——调速过程中,转差功率基本不变。
2、交流调速的特点
直流调速系统特点: 控制对象:直流电动机 控制原理简单,一种调速方式 性能优良,对硬件要求不高 电机有换向电刷(换向火化) 电机设计功率受限 电机易损坏,不适应恶劣现场 需定期维护
交流调速系统特点: 控制对象:交流电动机 控制原理复杂,有多种调速方式 电机无电刷,无换向火化问题 转速高、耐压高 容量大(交流电机本身容量大) 电机不易损坏,适应恶劣现场 体积小、重量轻,基本免维护 节能显著
交流电动机调速原理
交流电动机调速原理交流电动机调速原理是指通过改变电机的转速来实现对电机的调节和控制。
交流电动机调速的方法有很多种,包括电压调制、频率调制、转子电流注入、磁场定向控制等。
首先,我们来介绍一种比较常见的交流电动机调速原理——电压调制。
电压调制是通过改变输入电压的大小来实现对电动机转速的调节。
当输入电压增大时,电动机转速也会增加,反之亦然。
而改变输入电压的方法主要有两种,即先调压再供电和通过调节变压器的输出电压来改变电机的转速。
然而,电压调制的缺点是电动机的效果低,且当负载变化时不易稳定。
其次,频率调制也是一种常见的交流电动机调速原理。
频率调制是通过改变输入电源的频率来调节电动机的转速。
由于电机的转速与电源频率成正比,因此当输入频率增加时,电动机转速也会增加。
频率调制通常使用变频器来实现,变频器能够将输入的固定频率电源变频为可控的变频电源,从而实现对电机转速的调节。
然而,频率调制容易引起电机的共振,且变频器的价格也相对较高。
另外,转子电流注入也是一种常见的交流电动机调速原理。
转子电流注入是通过向电动机转子绕组注入额外的电流来改变电机的转速。
注入的电流与电动机转速成正比,当电流增加时,电动机转速也会增加。
转子电流注入通常通过调整转子电阻来实现,通过增加电阻可以增加注入的电流,从而实现对电机转速的调节。
然而,转子电流注入会增加电动机的额外损耗,并且注入的电流会产生热量,导致电机发热。
最后,磁场定向控制是一种比较先进的交流电动机调速原理。
磁场定向控制是通过改变电动机磁场的方向和大小来实现对电机的调节。
当磁场方向发生变化时,电动机的转速也会相应变化。
磁场定向控制通常使用矢量控制技术来实现,通过检测电机的电流和转速来精确控制电机磁场的方向和大小,从而实现对电机转速的调节。
磁场定向控制具有精度高、响应快的优点,但是需要较复杂的控制算法和硬件。
总结起来,交流电动机调速原理是通过改变电动机输入电压的大小、输入电源的频率、向电机注入的电流以及电机磁场的方向和大小来实现对电机转速的调节。
交流电动机的工作原理与控制
XXX,a click to unlimited possibilities
汇报人:XXX
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 交 流 电 动 机 的 控 制
方式
02 交 流 电 动 机 的 工 作
原理
04 交 流 电 动添加章节标题
交流电动机的调速控制
调速控制的基本概念:调速控制是通过对电动机的输入电压或电流进行调节,实现对 电动机转速的精确控制。
调速控制的方法:常见的调速控制方法有变极调速、变频调速和变转差率调速等。
变频调速的基本原理:通过改变电动机电源的频率,从而改变电动机的同步转速。
变频器的种类:按照工作原理可以分为交-直-交变频器和交-交变频器两类。
矢量控制原理:通过坐标变换将三 相交流电转换为直流电,实现对交 流电动机的精确控制
优点:高精度、快速响应、良好的 动静态性能
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
控制策略:采用磁场定向控制,通 过控制励磁和转矩电流实现电动机 转矩的高效控制
应用场景:广泛应用于高性能的电 机控制系统,如数控机床、工业机 器人等
交流电动机的保护控制
过载保护:监测电动机的电流,当电流超过预设值时,保护装置动作, 切断电源以保护电动机不受损坏。
短路保护:当电动机或线路发生短路时,保护装置迅速切断电源,防止 短路电流对电动机和线路造成损坏。
欠压保护:监测电动机的供电电压,当电压低于预设值时,保护装置动 作,切断电源以防止电动机因欠压而损坏。
交流电动机的工作原理简述
工作原理概述:交流电动机利用交流电产 生的磁场和电流在转子上的感应电流相互 作用的原理来驱动转子旋转。
磁场建立:定子绕组中的交流电流产生旋 转磁场,该磁场与转子导体相互作用,产 生感应电动势和电流。
第一章交直流调速系统PPT课件
的地方仍然使用这种系统。 但是这种由机组供电的直流调速系统需要旋
转变流机组,至少包含两台与调速直流电动机 容量相当的旋转电机(原动机和直流发电机) 和一台容量小一些的励磁发电机,因而设备多 、体积大、效率低、安装需打地基、运行有噪 音、维护不方便。为了克服这些缺点,在20世 纪50年代开始采用静止变流装置来代替旋转变 流机组,直流调速系统进入了由静止变流装置 供电的时代。
K K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
晶闸管由P1、N1、P2、N2四层半导体材料交替组成,其结构 及图形符号如图所示。P1区引出的电极为阳极A,N2层引出的 电极为阴极K,由中间P2层引出的电极为控制极G。为更好的理 解晶闸管的工作原理,常将其N1、P2两个区域分解成两部分, 分别构成一个NPN型和一个PNP型的三极管。分解后的情况如图
晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性, 但它的导通时间是可控的,主要用于整流、逆变、调 压及开关等方面。
优点: 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、
操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流达千安、 正向耐压达数千伏)。
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
一、基本结构
对系统的调速性能要求不高时,可直接由励
磁电源供电,要求较高的闭环直流调速系统一 般都通过放大装置(G-M系统的放大装置多采用 交磁放大机或磁放大器)进行控制。如果改变 if的方向,则U的极性和n的转向都跟着改变, 因此G-M系统的可逆运行是很容易的。
G-M系统具有很好的的调速性能,在20世纪50 年代曾广泛地使用,至今在尚未进行设备更新
Ra
调改速变特电性压:UN U n , n0
转速下降,机械特性曲线平行下移。
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E I R ( E ) I R j I X 2 2 2 L 2 2 2 2 2
式中,R2和X2——转子每相绕组的电阻和漏磁感抗
X 2 f L 2 Sf L 2 2 L2 1 L2
在 n=0 ,即 S=1 时,转子感抗为
3、转差率 S
由工作原理可知:转子的转速n(电动机的转速)恒比旋转磁场的旋转 速度n0(同步速度)要小。因为如果两种速度相等时,转子和旋转磁场没有 相对运动,转子导体不切割磁力线,因此不能产生电磁转矩,转子将不能继 续旋转。转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子转速的主要因素,也是异 步电动机的由来。 转差率:用表示S,即转速差与同步转速n0的比值。
由此可见,要改变旋转磁场的旋转方向,只要把定子绕组接到电源的三根导线中 的任意两根对调即可。
2、工作原理
三相异步电动机的工作原理是 基于定子旋转磁场和转子电流的相互 作用。 假设定子只有一对磁极,转子只
有一匝绕组。
在旋转磁场的作用下,转子导体 切割磁力线(其方向与旋转磁场的旋 转方向相反),因而在导体内产生感 应电动势e从而产生感应电流i。根据 安培电磁力定律,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力 F(其方向用 左手定则决定),这力在转子的轴上形成电磁转矩,且转矩作用方向与旋 转磁场的旋转方向相同,转子受此转矩的作用,按旋转磁场的旋转方向旋 转起来。 旋转磁场是三相异步电动机赖以工作的基础,其转速(同步转速)为 n0 ,转子的旋转速度称为电动机的转速,用n表示。
式中:R 1 和 X 1 ( X )为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 1 2 f L 1 L1
由于R1和X1较小,其上电压降与电动势E1比较起来,常可忽略,于是
U1 E
U E 1 1
d e 1 N 1 d t
当外加电源电压不变时,定子绕组中的磁通基本不变。
E 4 . 44 f N 4 . 44 fN 1 11 1
2、三相异步电动机的转子电路 旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为
d e2 N 2 d t
其有效值为
E 4 . 44 f N 4 . 44 SfN 2 2 2 2
式中,f2为转子电动势e2或转子电流i2相对于旋转磁场的频率.
因为旋转磁场和转子间的相对转速为 n0-n
p ( n n ) n n pn 0 0 0 f Sf 2 1 60 n 60 0
它由0.5mm的硅钢片叠压而成, 片与片之间是绝缘的,以减少涡 流损耗。定子铁心的硅钢片的内 圆冲有定子槽,槽中安放线圈, 如图所示。硅钢片铁心在叠压后 成为一个整体,固定于机座上。
定子绕组是电动机的电 路部分。三相电动机的定子绕 组分为三个部分对称地分布在 定子铁心上,称为三相绕组, 分别用AX、BY、CZ表示,其 中,A、B、C称为首端,而X、 Y、Z称为末端。
鼠笼式异步电动机转子绕组
是在转子铁心槽里插入铜条,再
将全部铜条两端焊在两个铜端环 上而组成。
线绕式异步电动机转子绕组 是由线圈绕组放入转子铁心槽内,
并分为三相对称绕组,与定子产
生的磁极数相同。线绕式转子通 过轴上的滑环和电刷在转子回路
中接入外加电阻,用以改善启动
性能与调节转速。
1、定子旋转磁场
二、三相异步电动机的工作原理
三相绕组接入三相交流电源,定子铁心中产生旋转磁场。 机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁 机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座型式。
转子由铁心与绕组组成
转子铁心也是电动机磁路 的一部分,由硅钢片叠压而成。
转子铁心装在转轴上。硅钢片
冲片如图所示。
线绕式和鼠笼式两种电动机的转子构造虽然不同,但工作原理是一致 的。转子的作用是产生转子电流,即产生电磁转矩。
n0 n S n0
60 f n0 p
转差率S是分析异步电动机运行特性的主要参数。
三、 三相异步电动机的定子电路与转子电路
1、三相异步电动机的定子电路 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似,定子绕组相当于变压器的原绕
组,转子绕组相当于副绕组。 定子绕组接上三相电源电压(相电压为u1)时,则有三相电流通过(相 电流为i1),定子三相电流产生旋转磁场,其磁力线通过定子和转子铁心而 闭合,这磁场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势e2,而且在定子每相绕 组中也要感应出电动势e1。 如图所示电路图是三相异步电动机的一相电路图。
第11章
交流电动机调速控制
1、交流电动机的基本结构及工作原理 2、交流电动机的机械特性
3、交流电动机的调速特性
4、交流电动机的各种调速控制系统
第一节
交流电动机的工作原理和机械特性
一、三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成
定子由定子铁心、绕组以及机座组成。
定子铁心是磁路的一部分,
在 n=0 ,即S=1时,转子电动势为
E 4 . 44 f N 为转子最大电动势 20 1 2
E SE 2 20
可见转子电动势E2与转差率 e ) i R L 2 2 2 L2 2 2 L2 d t
如用复数表示,则为
对于转子每相电路,有
加在定子每相绕组上的电压分成三个分量,即 如用复数表示,则为
d i 1 u i R ( e ) ( e ) i R L ( e ) 1 1 1 L 1 11 1L1 1 d t
U I R ( E ) ( E ) I R j I X ( E ) 1 1 1 L 1 11 11 1 1
假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端,且A相绕组的电 流作为参考正弦量,即 iA的初相位为零,则三相绕组A、B、C的电流(相序 为A—B—C)的波形如图,按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场,如图 箭头所示。合成磁场从 t=0 瞬间所在位置顺时针方向旋转了 。
如果将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调,例如将B、C 两根线对调,使B相与C相绕组中电流的相位对调,如图所示。