第3章 串级调速2

电机在转速n ′处实现平衡，转速调为n ′ 。
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2014年5月18日星期日
第3章
二.串级调速的基本运行状态及功率关系
在转子侧引入一个可控的附加电 动势，就可实现调速，这个调速 过程必然在转子侧形成功率的传 递。

串级调速系统基本运行状态： 四种
在调节前后，转子电阻消耗功率 不变，但转差率s改变，即转差功 率改变；
基本结论：
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。
问题：如何在改变转子电流的基础上，提高技术 性能和经济性能？

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第3章
串级调速的基本原理是什么？
基本思路： 1.转子串电阻调速是通过改变转子电流改变电磁转矩实现调速； 2.转子不串入附加电阻-----改为串入附加电动势同样可实现调速； 3.将调速引起的转差功率损耗，回馈回电网或电动机本身，既提高效率、 又实现变转差率调速。 4.该方法被称为绕线转子异步电动机的串级调速控制方案。 工作原理： 三相异步电动机的转子感应电压为： E 2 s E 20 转子电流为： 式中：
第3章
第三章 绕线转子异步电动机 串级调速系统
第一节 串级调速的原理与基本类型
第二节 绕线转子异步电动机串级调速时的
机械特性 第三节 串级调速系统的效率和功率因数
第四节 双闭环控制的串级调速系统
第五节 串级调速系统的应用
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第3章
第一节
串级调速的原理与基本类型
一.串级调速的原理
二.串级调速的基本运行状态及功率关系 三.串级调速系统的基本类型
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第3章
绕线型异步电动机的转子
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第3章
绕线型异步电动机的转子
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第3章
向高于同步速方向的串级调速
串附加电动势之前：电机匀速转动，I2，Te=Tl； 串附加电动势之后：
I2 '
sE20 E f R2 jsX 20
I 2 ' I 2 Te ' Te n
s s ' n s I 2 ' I 2 ' I 2 n' T ' T e e
问题的引入:
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*转速越低，转差越大，电 阻发热越多，效率越低。
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第3章
2.调速时，其机械特性随着转子回路附加电阻增加而变软，大大降低了调 速精度。 3.实际应用中，由于串入转子回路的附加电阻级数有限，无法实现平滑调速。



* 这种向下调速的情况成为向低于同步速方 向的串级调速。
b. 如串入的附加电势 E f 方向相同，频率相同

与转子感生电势 sE20

* 这种向上调速的情况称为向高于同步 速方向的串级调速。
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向低于同步速方向的串级调速
串附加电动势之前：电机匀速转动，I2，Te=Tl； 串附加电动势之后：
PM (1 s) Pem 0
Ps s Pem 0

说明电动机从轴上向转子上输入的机械功率PM与从电网通过产生 E f 装置输入的转差功率Ps之和，都变为电磁功率Pem，并通过电动机 定子回馈给电网。
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I2 '
sE20 E f R2 jsX 20
I 2 ' I 2 Te ' Te n
s s ' n s I 2 ' I 2 ' I 2 n' T ' T e e

电机在转速n′处实现平衡，转速调为n ′ 。
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功率的流向要么是从转子侧传输 到与之相连的交流网或外电路中， 要么是从外面吸收功率到转子中 来。

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第3章
1. 低于同步转速的电动运行状态 0＜s<l，Te＞0，则
Pem Te0 0 PM (1 s) Pem 0 Ps s Pem 0
I2
sE 20 R2 ( sX 20 ) 2
2
E 20 ―s=1时转子开路相电动势
X 20 ―s=1时转子绕组的相漏抗
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将绕线异步电动机的转子电路中串入交流附加电势 E f a. 如串入的附加电势 E f 与转子感生电势 sE20 方向相反，频率相同
集电环
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三相绕线型异步电动机示意图
转子三相绕组接成 Y 形
短接或 外接对称电阻等
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第3章
一. 串级调速的原理
转子串电阻调速分析 我们知道，对于绕线转子异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来 减小电流，增大转差率，从而改变转速。这种方法就是转子串电阻调速方 法。 优点:简单方便 主要缺点： 1.低效率 R2F↑→I2↓→Te↓→n↓实现调速；但 n↓→s↑→转差功率Ps=s.Pem↑， 大量转差功率将在转子所串电阻上变成热量被消耗掉，因此不适合对大容 量电机降速，对小容量电机也因效率太低而不适宜长期运行。 转子串电阻调速方法的能量关系如图所示。
说明电网向电动机定子输入的电磁功率Pem一部分变为机械功率 PM 从电动机轴输出；另一部分变为转差功率Ps通过产生 E f
装置回馈给电网。
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2. 低于同步转速的回馈制动运行状态 0＜s<l，Te＜0，则
Pem Te0 0