交流调速技术概述

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交流调速系统的一般技术要求

交流调速系统的一般技术要求

交流调速系统的一般技术要求交流调速系统主要应用于电机控制领域,通过改变电机的工作频率来实现对电机转速的调解。

在不同的应用场景下,交流调速系统需要满足一系列的技术要求,以确保系统的稳定运行和高效性能。

本文将从以下几个方面介绍交流调速系统的一般技术要求。

一、电机选型交流调速系统需要根据实际应用需求选择合适的电机。

在选型过程中,需要考虑电机的额定功率、额定转速、负载特性等因素。

此外,还需根据工作环境的特殊要求选择适合的电机类型,如防爆电机、高温电机等。

二、变频器性能交流调速系统的核心组成部分是变频器,其性能对系统整体的控制精度和稳定性至关重要。

常见要求包括变频器的输出频率范围、输出电压范围、输出电流能力、响应速度等。

同时,变频器还应具备过载保护、短路保护、过压保护等功能,以提高系统的安全性。

三、控制方式交流调速系统可以通过多种控制方式实现,如开环控制和闭环控制。

开环控制适用于对转速要求不高的场景,闭环控制适用于对转速精度较高的场景。

在选择控制方式时,需综合考虑应用需求、成本、稳定性等因素。

四、反馈传感器闭环控制系统需要使用反馈传感器来实时监测电机的转速,并将信息反馈给控制器进行调节。

常见的反馈传感器包括编码器、霍尔传感器等。

选择合适的反馈传感器可提高系统的控制精度和稳定性。

五、系统的安全性和可靠性交流调速系统在运行过程中需要具备良好的安全性和可靠性。

这包括防止过载、短路等故障的发生,以及系统的过温保护、过压保护等功能。

此外,还需要对系统进行合理的绝缘、接地等设计,以确保人身安全和设备的正常运行。

六、EMC要求交流调速系统需要满足电磁兼容(EMC)的要求,以保证系统在电磁环境中的正常工作,同时不会对周围的其他设备和系统造成干扰。

在设计和使用过程中,需要采取各种措施,如滤波器、屏蔽等,以减少电磁辐射和抗干扰能力。

七、故障诊断和维修交流调速系统需要具备故障诊断和维修功能,以提高系统的可维护性和可靠性。

系统应该具备故障自诊断的能力,能够及时发现和报告故障信息。

交流电机变频调速原理与应用

交流电机变频调速原理与应用

异步电动机的“多功能控制器”。
3.风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小,效率最高,性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1.变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速,他控式
②变频调速,矢量控 制
①交直交变频 (整流+无源逆变) ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速,自控式

动 机 无刷直流电动机 变频调速,自控式
开关磁阻电动机 变频调速,自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓,U1不变,则磁通Φm ↑ ,Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑,U1不变,则磁通Φm↓,I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论:频率变化时,若不同时改变电压, 则会使电机的磁通 mN 大幅变化,这将使电机运行不正常甚至损坏电机,所以变频的
Ui
+
-
GT
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+
TG
~ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时,通常采用在定子绕组中通入直流电流(能耗制动)的方法。

交流调速系统概述

交流调速系统概述

交流调速系统概述Revised on July 13, 2021 at 16:25 pm交流调速系统概述1.1、交流调速系统的特点对于可调速的电力拖动系统;工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类;这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的..所谓交流调速系统;就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置;并对其进行控制以产生所需要的转速..相比于直流电动机;交流电动机具有结构简单;制造成本低;坚固耐用;运行可靠;维护方便;惯性小;动态响应好;以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点..随着电力电子技术;大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展;交流可调传动得到了广泛的发展;诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速;特别是矢量控制技术的应用;使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及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:1、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%;进行变频、串级调速;可以节能..2、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速;运行平稳、档次提高..3、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械;采用交流无级变速;提高产品的质量和效率..4、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动..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..9、变频器在建材、陶瓷行业也获得大量应用..如水泥厂的回转窑、给料机、风机均可采用交流无级变速..10、机械行业是企业最多、分布最广的基础行业..从电线电缆的制造到数控机床的制造..电线电缆的拉制需要大量的交流调速系统..一台高档数控机床上就需要多台交流调速甚至精确定位传动系统;主轴一般采用变频器调速只调节转速或交流伺服主轴系统既无级变速又使刀具准确定位停止;各伺服轴均使用交流伺服系统;各轴联动完成指定坐标位置移动..1.3、交流调速系统分类交流调速系统分为交流异步电动机调速系统和交流同步电动机调速系统两大类..1、在交流异步电动机中;从定子传入转子的电磁功率m p 可以分成两部分:一部分m mech p s -1p )(=是拖动负载的有效功率;另一部分是m s sp p =与转差率s 成正比的转差功率;转差功率的流向是调速系统效率高低的标志..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m s sp p =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法属于这一类;这类调速系统存在着调速范围愈宽;转差功率s p 愈大;系统效率愈低的问题;故不值得提倡..2、转差功率馈送型调速系统这种调速系统的大部分转差功率通过变流装置回馈给电网或者加以利用;转速越低回馈的功率越多;但是增设的装置也要多消耗一部分功率..绕线式异步电动机转子串级调速即属于这一类;它将转差功率通过整流和逆变作用;经变压器回馈到交流电网;但没有以发热形式消耗能量;即使在低速时;串级调速系统的效率也是很高的..3、转差功率不变型调速系统这种调速系统中;转差功率仍旧消耗在转子里;但不论转速高低;转差功率基本不变..如变极对数调速;变频调速即属于这一类;由于在调速过程中改变同步转速0n ;转差率s 是一定的;故系统效率不会因调速而降低..在改变0n 的两种调速方案中;又因变极对数调速为有极调速;且极数很有限;调速范围窄;所以;目前在交流调速方案中;变频调速是最理想;最有前途的交流调速方案..2、在交流同步电动机中;由于其转差功率恒为零;从定子传入的电磁功率m P 全部变为机械轴上输出的机械功率m ech P ;只能是转差功率不变型的调速系统..其表达式为p 1n f60n n ==;同步电动机的调速只能通过改变同步转速1n 实现;由于同步电动机极对数是固定的;只能采用变压变频调速..交流调速系统的调速2.1三大调速方案由电机与拖动技术知;交流异步电动机的转速公式如下:n 1p s -1f 60n )(=1-1式中 n p ——电动机定子绕阻的磁极对数;1f ——电动机定子电压供电频率;s ——电动机的转差率..由电机理论知道;三相异步电动机定子每相电动势的有效值是m 11g N 4.44f Φ=E 1-2式中g E —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值V ;1f —定子频率Hz ;1N —定子每相绕组串联匝数;m Φ—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n p 一定;转差率s —定时;改变定子绕组的供电频率1f 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 基本上与电源的频率 1f 成正比;因此;就能平滑地调节供电电源的频率;无级地调节异步电动机的转速..变频调速调速范围大;低速特性较硬;只要控制好g E 和1f 便可达到控制气隙磁通m Φ的目的;对此有基频额定频率50Hz f =以下和基频以上两种情况;基频50Hz f =以下;保持气隙磁通不变;属于恒转矩调速方式;在基频50Hz f =以上;保持定子电压不变;属于恒功率调速方式..1、基频以下调速在基频一下调速时;为了保持电动机的负载能力;应保持气隙磁通m Φ为额定值N m Φ不变;这就要求频率1f 从额定值N 1f 向下调节时;必须同时降g E 使 m 11g N 4.44f Φ=E 常数= ; 即保持电动势与频率之比常数进行控制..这种控制又称为恒磁通变频调速;属于恒转矩调速方式..但是;g E 难于直接检测和直接控制..当g E 和1f 的值较高时;定子的漏阻抗压降相对比较小;如忽略不计;则可近似地保持定子相电压s U 和频率1f 的比值为常数;即认为g E U =1;保持=1f s U 常数即可;这就是恒压频比控制方式;是近似的恒磁通控制..低频时;1U 和g E 都较小;定子电阻和漏磁感抗压降主要是定子电阻压降所占的分量比较显着;不能再忽略..这时;可以人为地适当提高定子电压s U ;以便近似地补偿定子阻抗压降;使气隙磁通基本保持不变..图1 基频以下调速机械特性(2)、基频以下电流补偿控制基频以下运行时;采用恒压频比的控制方法具有控制简便的有点;但负载的变化将导致磁通的改变;因此采用需要采用定子电流补偿;根据电子电流的大小改变电子电压;保持磁通恒定..有保持定子磁通ms Φ曲线a 、气隙磁通m Φ曲线b 和转子磁通mr Φ曲线c 恒定的三种控制方法;以下图 2 是这三种控制方法的特性曲线图2 不同控制方式下;异步电动机的机械特性与恒压频比控制相比;恒定子磁通ms Φ、恒气隙磁通m Φ和恒转子磁通mr Φ的控制方式均需要定子电流补偿;控制要复杂一些..恒定子磁通ms Φ和恒气隙磁通m Φ的控制方式虽然改善了低速性能;但机械特性还是非线性的;产生转矩的能力受到限制..恒转子磁通mr Φ的控制方式;可以得到和直流他励电动机一样的线性机械特性;性能最佳..3、基频以上调速在基频以上调速时;频率可以从N 1f 往上升高;但受电机绝缘耐压的限制;定子电压s U 却不能超过额定电压;最多只能保持sN U U =s 额定电压不变..由式1-2可知;这必然会导致主磁通m Φ随着1f 的上升而降低;使异步电动机工作在弱磁状态;允许输出转矩减小;但转速却升高了;可以认为允许输出转功率基本不变;属于近似的恒功率调速方式..其机械特性曲线在固有特性曲线之上..2、改变电动机的极对数调速由异步电动机的同步转速n 11p f 60n =可知;在供电电源频率1f 不变的条件下;通过改接定子绕组的连接方式来改变异步电动机定子绕组的磁极对数n p ;即可改变异步电动机的同步转速1n ;从而达到调速的目的..这种控制方式比较简单;只要求电动机定子绕组有多个抽头;然后通过触点的通断来改变电动机的磁极对数..采用这种控制方式;电动机转速的变化是有级的;不是连续的;一般最多只有三档;适用于自动化程度不高;且只需有级调速的场合..3、改变电动机的变转差率调速由式1-1知;可以通过改变异步电动机的转差率s 来改变电动机转速..改变转差率调速的方法很多;常用的方案有:异步电动机定子调压调速、电磁转差离合器调速、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速和串级调速等..1、异步电动机定子调压调速定子调压调速系统就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器;这种调压调速系统仅适用于一些属短时与重复短时作深调速运行的负载..为了能得到好的调速精度与能稳定运行;一般采用带转速负反馈的控制方式..所使用的电动机可以是绕线式异电动机或是有高转差率的鼠笼式异步电动机..2、电磁转差离合器调速电磁转差离台器调速系统;是由鼠笼式异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合而成..鼠笼式电动机作为原动机以恒速带动电磁离合器的电枢转动;通过对电磁离合器励磁电流的控制实现对其磁极的速度调节..这种系统一般也采用转速闭环控制..3、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速绕线式异步电动机转子回路串电阻调速就是通过改变转子回路所串电阻来进行调速;这种调速方法简单;但调速是有级的;串入较大附加电阻后;电动机的机械特性很软;低速运行损耗大;稳定性差..4、绕线式异步电动机串级调速绕线式异步电动机串级调速系统就是在电动机的转子回路中引入与转子电势同频率的反向电势f E ;只要改变这个附加的;同电动机转子电压同频率的反向电势f E ;就可以对绕线式异步电动机进行平滑调速..f E 越大;电动机转速越低..上述这些调速的共同特点是在调速过程中没有改变电动机的同步转速0n ;所以低速时转差率s 较大..2.2、异步电动机的调速系统1、脉冲宽度调制技术在异步电动机变频调速时;为了得到理想的控制效果需要有电压与频率均可调的交流电源;常用的交流可调电源是由电力电子器件构成的静止式功率变换器;一般称为变频器..这就涉及到了交流PWM 变频技术;即脉冲宽度调制技术;这是现代变频器中用得最多的控制技术..脉冲宽度调制PWM 的基本思想是:控制逆变器中的电力电子器件的开通或关断;输出电压为高度相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列;用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压..传统的交流PWM 技术是用正玄波来调制等腰三角波;称为正弦脉冲宽度调制SPWM;随着控制技术的发展;产生了电流跟踪PWMCFPWM 控制技术和电压空间矢量PWMSVPWM 控制技术..1、正弦脉冲宽度调制SPWMSPWM 是以频率与期望值得输出电压波相同的正弦波作为调制波;以频率与期望波高得多的等腰三角波作为载波;当调制波与载波相交时;由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻;从而获得高度相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列..SPWM 采用三相分别调制;在调制度为1时;输出相电压的基波幅值为2U d;输出线电压的基波幅值为d 23U ;直流电压的利用率为[]9866.0..若调制度大于1;直流电压的利用率可以提高;但会产生失真现象;谐波分量增加..这是普通SPWM 变频器的一个短处;其输出电压带有一定得谐波分量;为降低谐波分量;减少电动机的转矩脉动;在SPWM 的基础上衍生出“消除指定次数谐波”的SHEPWM 控制技术..2、电流跟踪PWMCFPWM 控制技术SPWM 控制技术的目的只在于使输出电压接近正玄波;并为考虑到电流波形因负载的性质及大小的影响..对了、交流电动机来说;应该保证为正玄波的是电流;稳态时在绕组中通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值;不产生脉动;这就是以正弦波电流为控制目标的优越性;电流跟踪PWM 就能实现这种控制..CFPWM 的控制方法是在原有主回路的基础上;采用电流闭环控制;使实际电流快速跟随给定值;在稳态时;尽可能使实际电流接近正弦波形..常用的电流闭环控制方法是电流滞环跟踪PWM..在电流滞环跟踪PWM 的控制系统中;以PWM 变压变频器的A 相控制原理为例..其中;电流控制器是滞环的比较器;环宽为2h;将给定电流与输出电流进行比较;当电流偏差A i ∆超过h ±时;经滞环控制器HBC 控制逆变器A 相上或下桥臂的功率器件动作..B 、C 两相的控制与A 相相同..电流跟踪PWMCFPWM 控制技术的特点是精度高、响应快;且易于实现;但功率开关器件的开关频率不定..一般可采用具有恒定开关频率的电流控制器来克服..具有电流滞环跟踪控制的PWM型变压变频器用于调速系统时;只需要改变电流给定信号的频率即可实现变频调速;无需再人为地调节逆变器电压..此时;电流控制环只是系统的内环;外环仍应有转速外环;才能视不同负载的需要自动控制给定电流的幅值..3、电压空间矢量PWMSVPWM控制技术交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场;从而产生恒定的电磁转矩..把逆变器和交流电动机视为一体;以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作;这种控制方法称作为“磁链跟踪控制”磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的;所以又称为“电压空间矢量PWM控制”..电压空间矢量控制是一种新的控制理论和控制技术;它的基本思想是:按空间矢量的平行四边形合成法则;用相邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量;设法摸拟直流电动机的控制特点来进行交流电动机的控制..调速的关键问题是转矩控制问题;为使交流电动机得到和直流电动机一样的转矩控制性能;必须通过坐标变换理论;按转子磁链定向把交流电动机的定子电流分解成磁场定向坐标的励磁分量和与之相垂直的坐标转矩分量;把固定坐标系变换为旋转坐标系解耦后;交流量的控制变为直流量的控制便等同于直流电动机..即如果在调速过程中始终维持定子电流的励磁分量不变;而控制转矩分量;它就相当于直流电机中维持励磁不变;而通过控制电枢电流来控制电机的转矩一样;能使系统具有较好的动态特性..SVPWM控制模式的特点:1、逆变器共有8个基本输出矢量;6个有效工作矢量和2个零矢量;在一个旋转周期内;每个有效工作矢量只作用1次的方式;只能生成正六边形的旋转磁链;谐波分量大;将导致转矩脉动..2、用相邻的2个有效工作矢量;可合成任意的期望输出电压矢量;使磁链轨迹接近于圆..开关周期越小;旋转磁场越接近于圆;但功率器件的开关频率提高..3、利用电压空间矢量直接生成三相PWM波;计算方便..4、与一般的SPWM相比较;SVPWM控制方式的输出电压可提高15%..异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统通过坐标变换和按转子磁链定向;可以得到等效的直流电动机模型;在按转子磁链定向坐标系中;用直流机的方法控制电磁转矩与磁链;然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经逆变换得到三相坐标系的对应量;以施以控制..由于变换的是矢量;所以坐标变换也可称作矢量变换;相应的控制系统成为矢量控制系统..图 3 矢量控制系统控制原理结构图按转子磁链定向的矢量控制系统的关键是准确定向;也就是说需要获得转子磁链矢量的空间位置;根据转子磁链的实际值进行矢量变换的方法;称作直接定向..转子磁链的直接检测相当困难;实际的系统中;多采用间接计算的方法;即利用容易测得的电压、电流或转速等信号;借助于转子磁链模型;实时计算磁链的幅值与空间位置.. 在计算模型中;由于主要实测信号的不同;分为电流模型和电压模型两种..电压模型更适合于中、高速范围;而电流模型能适应低速..有时为了提高准确度;把两种模型结合起来;在低速时采用电流模型;在中、高速时采用电压模型..矢量控制系统的特点:1、按转子磁链定向;实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦;需要电流闭环控制..2、转子磁链系统的控制对象是稳定的惯性环节;可以采用磁链闭环控制;也可以是开环控制..3、采用连续的PI 控制;转矩与磁链变化平稳;电流闭环控制可有效地限制启、制动电流..异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统矢量控制方法的提出使交流传动系统的动态特性得到了显着的改善;并且具有调速范围宽的特点..但是经典的矢量控制方法比较复杂;它要进行坐标变换;且需精确测算出转子磁链的大小和方向;比较麻烦;且其精度受转子参数变化的影响很大..继而又出现了一种对交流电动机实现直接转矩控制的新方法;它避开了矢量控制中的两次坐标变换及求矢量的模与相角的复杂计算工作量;直接在它的转速环里面;利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩;其基本原理是根据定子磁链幅值偏差和电磁转矩偏差的符号;再根据当前定子磁链矢量所在的位置;直接选取合适的电压空间矢量;减少定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差;实现电磁转矩与定子磁链的控制;响应较快;控制性能比矢量控制还好..直接转矩控制系统简称DTC 系统;是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统;在它的转速环里面;利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩..图4 直接转矩控制系统原理结构在转速环里面设置了转速内环;可以抑制定子磁链对内环控制对象的扰动;从而实现了转速和磁链子系统之间的近似解耦..根据定子磁链幅值偏差s ϕ∆的符号和电磁转矩e T ∆的符号;再依据当前定子磁链矢量s ψ所在的位置;直接选取合适的电压空间矢量;减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差;实现电磁转矩与定子磁链的控制..转速双闭环:ASR 的输出作为电磁转矩的给定信号;设置转矩控制内环;它可以抑制磁链变化对转速子系统的影响;从而使转速和磁链子系统实现了近似的解耦..转矩和磁链的控制器:用滞环控制器取代通常的PI 调节器..与VC 系统一样;它也是分别控制异步电动机的转速和磁链;但在具体控制方法上;DTC 系统与VC 系统不同的特点是:1、转矩和磁链的控制采用双位式控制器;并在 PWM 逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM 波形省去了旋转变换和电流控制;简化了控制器的结构..2、选择定子磁链作为被控量;计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响;提高了控制系统的鲁棒性..如果从数学模型推导按定子磁链控制的规律;显然要比按转子磁链定向时复杂;但是;由于采用了非线性的双位式控制;这种复杂性对控制器并没有影响..3、由于采用了直接转矩控制;在加减速或负载变化的动态过程中;可以获得快速的转矩响应;但必须注意限制过大的冲击电流;以免损坏功率开关器件;因此实际的转矩响应的快速性也是有限的..1、同步电动机的分类与异步电动机相比;在稳态时同步电动机的稳态转速等于同步转速;即1n n =;定子除了定子磁动势外;在转子侧还有独立的直流励磁或者永久磁钢励磁;同步电动机的气隙是不均匀的有凸极和隐极之分;异步电动机要靠加大转差后才能提高转矩;而同步电动机只需加大功率角就能增大转矩;同步电动机比异步电动机对转矩扰动具有更强的承受能力;动态响应快..同步电动机按励磁方式分为可控励磁同步电动机和永久同步电动机..可控励磁同步电动机在转子侧有独立的直流励磁;可以通过调节转子的直流励磁电流;改变输入功率因数;可以滞后也可以超前..永磁同步电动机的转子用永磁材料制成;无需直流励磁;具有体积小、重量轻;运行效率高;结构紧凑和动态性能好的特点..2、同步电动机的特点与异步电动机相比;同步电动机具有以下特点:1、交流电机旋转磁场的同步转速1n 与定子电源频率1f 有确定的关系:异步电动机的稳态转速总是低于同步转速的;而同步电动机的稳态转速等于同步转速..2、异步电动机的磁场仅靠定子供电产生;而同步电动机除定子磁动势外;在转子侧还有对立的直流励磁;或者靠永久磁钢励磁..3、同步电动机转子除直流励磁磁阻外;还可能有自身短路的阻尼绕组..4、异步电动机的气隙是均匀的;而同步电动机则有隐极和凸极之分;隐极式电机气隙均匀;凸极式则不均匀..同步电动机按励磁方式分为可控励磁同步电动机和永磁同步电动机两种..其中;永磁同步电动机按气隙磁场分布分为正弦波永磁同步电动机和梯形波永磁同步电动机无刷直流电动机..分析同步电动机恒频恒压时的稳定运行问题;在20πθ<<的范围内;同步电动机能够稳定运行..在πθπ<<2的范围内;当负载转矩加大时;转子减速使矩角θ增加;但随着θ增加;电磁转矩反而减小;由于电磁转矩的减小;导致θ继续增加;最终;同步电动机转速偏离同步转速;出现失步现象;同步电动机不能稳定运行..当同步电动机在工频电源下起动时;定子磁动势以同步转速旋转;电动机转速具有较大的滞后;不能快速跟上同步转速;在一个周期内;电磁转矩平均值等于零;故同步电动机不能起动..同步电动机中转子有起动绕组;使电动机按异步电动机的方式起动;当转速接近同步转速时再通入励磁电流牵入同步..3、同步电动机的调速方式。

交流调速技术概述与发展方向

交流调速技术概述与发展方向

交流调速技术概述与发展方向
交流调速技术是以控制电力电子器件改变负载电流量为基础,利用变频技术改变交流电源频率来改变负载的转矩,实现负载的微调,达到节能效果的一种技术。

它是电力电子学和控制理论中的重要研究内容,已被广泛应用于电气机械,包括水泵、风机、电机、涡轮增压器等的调速、节能及控制。

交流调速技术发展方向主要由传统变频技术拓展为可调速系统架构体系,它能使负载及调速系统功率性能得到提高和可控性增强,进而实现节能及控制效果。

与此同时,研究也将重点放在调速系统的稳定性、启动特性及功能强化上,以进一步提高电机的有功及功率性能。

在交流调速技术研究领域,逆变器技术也发挥了很重要作用。

采用逆变技术,将调速器由基于调速补偿器的锁相环控制系统改造为基于绝对坐标系统的跟踪控制系统,可以提高调速系统的响应精度和减少谐波干扰,实现高效节能和智能控制。

随着技术的发展,交流调速技术又拓展到智能网格、电势调节及交流直驱调速等新领域。

智能网格技术可以有效的实现调速环节的综合管理,达到局域电力系统优化和节能控制的效果。

而按照电势调节原理,可以以较低的价格实现电机功率慢动作自适应调节,从而达到有效的改善负载拖动效果的目的。

此外,交流直驱技术也提供了较为方便的总线接口,可以有效的利用电磁综合机理实现对负载的调节控制。

总之,交流调速技术拓展了许多新的可能性,其技术的发展主题以节能、智能控制、可变频技术和电势调节为主,以解决电机及负载拖动问题,达到节能效果为目标,实现电力优化以及节能控制。

2-交流电机变频调速详解

2-交流电机变频调速详解

以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米(一般原则)

以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量(自由停车需要1min以上,恒速运行电流小于加速电流的设备)
变频器选型—选型原则
使用通用变频器的行业和设备 使用矢量变频器的行业和设备
纺织绝大多数设备
冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬 石化用风机、泵、空压机 电梯门机、起重行走 供水 油田用风机、水泵、抽油机、空压机

0.4-315KW
EV1000 EV2000
TD3000 2.2-75KW TD3100 高 TD3300
高动态性能 动态性能好 总线设计 精确控制 网络化应用 行业专用
0.4-5.5KW
功 能
TD900
调速、通讯 操作简便
功能丰富 适用面广
高稳态性能
成 本
完整的功率段 行业专用

宽电压范围
元件化设计
R S T P1 (+) PB (-) U V
MOTOR
W
PE
POWER SUPPLY
制动电阻
工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH
直流电抗器
三相交流电机
220V 1PH
变频器的构成—控制回路接口
接口类型 主要特点 主要功能
开关量输入
开关量输出 模拟量输入
无源输入,一般由变频 启/停变频器,接收编码器信号、多 器内部24V供电, 段速、外部故障等信号或指令
2.3 交流电机变频调速
•概 述
异步电机的变压变频调速系统一 般简称为变频调速系统。由于在调速 时转差功率不随转速而变化,调速范 围宽,无论是高速还是低速时效率都 较高,在采取一定的技术措施后能实 现高动态性能,可与直流调速系统媲 美。因此现在应用面很广,是本篇的 重点。

交流电动机变频调速技术的发展

交流电动机变频调速技术的发展

交流电动机变频调速技术的发展随着电力电子技术和控制理论的不断发展,交流电动机变频调速技术得到了广泛应用。

本文将介绍交流电动机变频调速技术的发展背景、基本原理、应用场景、案例分析以及交流讨论,以期读者能深入了解该技术的应用和发展前景。

交流电动机变频调速技术是一种通过改变电源频率来调节交流电动机转速的技术。

其基本原理基于交流电动机的转速与电源频率成正比关系,通过改变电源频率,可以实现对电动机转速的平滑调节。

目前,常见的交流电动机变频调速方法有直接电源变换型和间接电源变换型两种。

直接电源变换型是通过改变电源的频率和幅值来直接驱动电动机,而间接电源变换型则是通过先转换成直流,再通过逆变器转换成交流来驱动电动机。

两种方法各有优缺点,直接电源变换型具有高效率和快速响应特点,但需要使用昂贵的电力电子设备;而间接电源变换型虽然需要两级转换,但其控制精度高且成本较低。

交流电动机变频调速技术被广泛应用于各种领域。

在工业生产中,该技术用于驱动各种泵、风机、压缩机等设备,实现生产过程的自动化和节能;在交通运输业中,交流电动机变频调速技术用于驱动地铁、轻轨、动车等城市轨道交通车辆,提高运行效率和乘坐舒适度;在电力系统中,该技术用于调节负荷和功率因数,提高电网运行效率和稳定性;在环保领域,交流电动机变频调速技术用于驱动环保设备,如污水泵、除尘器等,实现环保工程的自动化和节能。

随着技术的不断发展,交流电动机变频调速技术的应用前景将更加广阔。

以地铁车辆为例,交流电动机变频调速技术被广泛应用于地铁电传动系统中。

通过使用该技术,地铁车辆能够根据运行需求自动调节速度和加速度,提高运行效率和乘坐舒适度。

同时,该技术还具有对电网的友好特性,能够实现能量的高效回馈,降低能源消耗。

在应用交流电动机变频调速技术时,有一些问题需要注意。

由于该技术的应用涉及到大量的电力电子设备,因此需要充分考虑其可靠性、稳定性和耐久性。

由于不同的应用场景对电动机的调速性能和节能效果有不同的要求,因此需要根据实际情况选择合适的变频器和控制系统。

交流调速简答 (1)

交流调速简答 (1)

直流调速系统:控制简单、调速平滑、性能良好。

但换向器存在,维护工作量加大,单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制交流调速系统:交流调速系统,励磁电流和转矩电流互相耦合,调速困难。

现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器及电量检测器组成,称为变频器。

课后习题1.交流调速的主要应用领域:1.冶金机械2.电气牵引3.数控机床4.矿井提升机械5.起重、装卸机械6.原子能及化工设备7.建筑电气设备8.纺织、食品机械2.异步电动机的优点:结构简单,运行可靠,便于维护,价格低廉。

3.异步电动的调速方法:改变电源频率、改变极对数以及改变转差率。

4.变频调速的基本要求:1.保持磁通为额定值 2.保持电压为额定值5.交-直-交变频器与交-交变频器的主要特点比较:比较项目类型交-直-交变频器交-交变频器换能方式两次换能,效率略低一次换能,效率高晶闸管换向方式强迫换向或负载换向电网换向所用器件数量较少较多调频范围频率调节范围宽一般情况下,输出最高频率为电网频率的1/3~1/2电网功率因素采用晶闸管可控整流调压,低频低压时功率因数较低,采用斩波器或PWM方式调压,功率因数高较低适用场所可用于各种电力拖动装置,稳频稳压电源和不间断电源适用于低速大功率拖动6.同步电动机变频调速方法:他控式变频调速、自控式变频调速。

不同:他控式变频调速采用独立的变频器(即输出频率由外部振荡器控制)作为同步电机的变压变频电源。

自控式变频器调速由电动机轴上所带的转子位置检测器发出信号来控制逆变器的触发换相,即采用输出频率由转子位置来控制的变压变频电源为同步电机供电。

这样就从内部结构和原理上保证了频率与转速必然同步,构成“自控式”。

7.各种变频调速的基本原理:按结构分为交-直-交变频器与交-交变频器;按电源性质分电压型变频器:变频器主电路中的中间直流环节采用大电容滤波,使直流电压波形比较平直,对于负载来说,是一个内阻抗为零的恒压源,这类变频调速装置叫做电压源变频器。

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
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。

现代交流调速技术

现代交流调速技术
三相感应电动机的结构
()定子部分 定子铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。 定子绕组:放在定子铁心内圆槽内——导电部分。 机座:固定定子铁心及端盖,具有较强的机械强度和刚度。 ()转子部分 转子铁心:由硅钢片叠成,也是磁路的一部分。 转子绕组: )鼠笼式转子:转子铁心的每个槽内插入一根裸导 条,形成一个多相对称短路绕组。)绕线式转子:转子绕组为三 相对称绕组,嵌放在转子铁心槽内。
0 n0
临界转差率:sm
R2 R12 ( X1 X 2 )2
正弦波电源供电下运行的功率因数低。
瞬时停电措施 电源供电系统因雷击或其他原因发生接地故障时,将发生
紊乱。从事故发生到瞬时事故消除或通过继电器切断事故回路, 这段时间一般在秒以内,如果变频装置没有瞬时停电措施,会 产生过流或过压,在恢复供电时可能造成逆变器换流失败。
§ 异步电动机的工作原理及机械特性
统分为三类:转差功率消耗型调速系统;转差功率回馈型 调速系统;转差功率不变型调速系统。
类型
调速方法
特点
转差功率消耗型 转差功率回馈型
降压调速;电磁转 差离合器调速;转子回路 串电阻调速;
绕线转子异步电机串级 调速.
消耗全部功率;效率最低; 结构简单;
大部分转差功率回馈利用;效 率较高;需要回馈装置
转差功率不变型
所装转子位置检测器来控制变频装置触发脉冲,使同步电动 机工作在自同步状态。
四、交流调速系统的主要发展方向
.变频调速:是最有发展前途的一种交流调速方式。
交-直-交变频调速系统(在电压型和电流型基础上, 向PWM型变频和多重化技术方向发展) 交-交变频调速系统(在低速大容量应用方面有上升的 趋势)
变频器的电力半导体器件向模块化﹑快速化﹑光控化﹑高电 压﹑大电流﹑自关断和高可靠性方向发展;

交流电机的调速方法

交流电机的调速方法

交流电机的调速方法一、概述交流电机是工业生产中常见的一种电动机,广泛应用于各个领域。

为了满足不同的工作需求,我们需要对交流电机进行调速。

本文将介绍几种常见的交流电机调速方法。

二、电压调速法电压调速法是最简单常用的调速方法之一。

它通过改变电机的供电电压,来控制电机的转速。

当电压降低时,电机的转速也会相应降低,反之亦然。

电压调速法的优点是结构简单、易于实现,但其调速范围相对较小,且容易引起电机的过热。

三、频率调速法频率调速法是一种常用的调速方法,尤其适用于大功率交流电机。

它通过改变电机供电的频率,来实现调速。

当频率增加时,电机的转速也会相应增加,反之亦然。

频率调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要配备专门的变频器设备。

四、极对数调速法极对数调速法是一种通过改变电机的极对数来实现调速的方法。

电机的极对数是指电机的励磁线圈和转子磁极之间的对应关系。

通过改变励磁线圈的接线方式,可以改变电机的极对数,从而实现调速。

极对数调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要一定的机械改造。

五、转子电阻调速法转子电阻调速法是一种通过改变电机转子电阻来实现调速的方法。

通过改变转子电阻的大小,可以改变电机的转矩和转速。

转子电阻调速法的优点是调速范围广,调速响应快,但需要配备专门的转子电阻装置。

六、磁阻调速法磁阻调速法是一种通过改变电机磁阻来实现调速的方法。

通过改变电机磁路中的磁阻,可以改变电机的转矩和转速。

磁阻调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要一定的机械改造。

七、矢量控制调速法矢量控制调速法是一种通过改变电机的电流矢量来实现调速的方法。

通过对电机的电流进行矢量控制,可以精确控制电机的转速和转矩。

矢量控制调速法的优点是调速范围广,调速精度高,但需要配备专门的矢量控制器。

八、双馈调速法双馈调速法是一种通过改变电机的转子电流和定子电流来实现调速的方法。

电机的转子和定子之间通过电枢绕组进行耦合,通过改变电机的电流分配比例,可以实现调速。

交流变频调速技术 第3版 提取码

交流变频调速技术 第3版 提取码

提取码:xxx目录1. 概述2. 变频调速技术的基本原理3. 变频调速在工业生产中的应用4. 变频调速技术的发展趋势5. 结语1. 概述变频调速技术是指通过改变电机的输入频率和电压,从而实现电机转速调节的一种技术。

它具有节能、调速范围广、精度高等优点,已经被广泛应用于各种工业生产中。

本文将对变频调速技术的基本原理、工业应用及发展趋势进行探讨。

2. 变频调速技术的基本原理变频调速技术通过变换电源频率来控制电机的转速,其基本原理是根据控制电源的频率,改变电机的电压和频率,以改变电机的机械输出。

在调速系统中,变频器是起到关键作用的设备,它能够将传统的交流电源变频成为所需的频率和电压输出,从而实现对电机转速的精确控制。

3. 变频调速在工业生产中的应用变频调速技术在工业生产中有着广泛的应用,主要体现在以下几个方面:- 变频调速在风机、泵、压缩机等设备中的应用,能够根据生产的需要实现设备的精确调速,提高生产效率;- 在输送设备中的应用,通过变频调速技术,可以实现输送速度的精确控制,从而提高生产线的整体效率;- 在机床等设备中的应用,可以实现对工件加工的精准控制,提高加工质量和效率。

4. 变频调速技术的发展趋势随着科技的发展,变频调速技术也在不断创新和完善,未来的发展趋势主要体现在以下几个方面:- 高性能变频器的研发:随着工业自动化程度的提高,对于变频器的性能和稳定性要求也将越来越高,因此未来的发展重点将会放在高性能变频器的研发上;- 变频调速技术与智能制造的结合:随着智能制造的兴起,变频调速技术将会与智能制造相结合,实现更高效的生产方式;- 节能减排:随着节能环保理念的普及,未来的变频调速技术将会更加注重节能减排,实现环保和可持续发展。

5. 结语变频调速技术作为一种高效节能的技术手段,其在工业生产中的应用前景广阔。

通过对其基本原理、应用及发展趋势的探讨,我们可以看到,变频调速技术将会在未来的工业生产中扮演着越来越重要的角色。

模块八交流调速系统

模块八交流调速系统

工业生产中的应用
电机驱动
交流调速系统广泛应用于电机驱动领域,如传送带、包装机械、印 刷机械等,以提高生产效率和产品质量。
风机和水泵控制
在工业生产中,风机和水泵是常见的耗能设备,交流调速系统能够 实现精确控制,降低能耗和节约能源。
自动化生产线
交流调速系统在自动化生产线中发挥着关键作用,如机器人、数控机 床等,能够实现高精度和高效率的生产加工。
静差率
静差率
指在一定转速下,电动机的输出转矩 与负载转矩之差与电动机额定转矩之 比。静差率越小,系统的稳态精度越 高。
总结词
静差率是衡量交流调速系统稳态性能 的重要指标之一,它反映了系统在稳 态工作时输出与输入之间的误差大小 。
详细描述
在实际应用中,电动机的输出转矩往 往受到负载转矩的影响,导致输出转 速与输入指令之间存在一定的误差。 静差率越小,说明系统的稳态精度越 高,输出转速与输入指令之间的误差 越小。因此,在选择交流调速系统时 ,需要根据实际需求考虑静差率的大 小,以保证系统的稳定性和精度。
总结词
调速范围是衡量交流调速系统性能的重要指标之一,它决定了系统能够满足不同应用场景 的需求程度。
详细描述
在交流调速系统中,电动机的转速可以通过调节电源的频率、电压或电流等参数来实现。 调速范围的宽窄直接影响到系统的调节精度、稳定性和响应速度。在实际应用中,需要根 据具体需求选择合适的调速范围,以保证系统的性能和稳定性。
03
交流调速系统的实现方 式
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。
详细描述
通过改变电动机输入电压,可以改变其磁通量,进一步影响转矩和转速,实现 调速。这种调速方式简单易行,但调速范围有限,且调速过程中转矩会发生变 化。

绪论交流调速概述

绪论交流调速概述
(1)新型开关元件和储能元件的研制。 (2)最新控制思想、控制算法、控制技术不断应用 于交流调速产品。 (3)控制装置设计可靠性越来越高性能,不断解决 瞬时停电后的装置安全及恢复正常问题。 (4)高运算速度、高控制性能的微型计算机产品在 现代交流调速装置中不断应用,充分显示了现代控制手 段的优越性。 (5)进行大容量、特大容量等级的新型交流调速 动机技术研究。同时也在进行结构精巧的高效能、高精 度交流控制电机技术研究。
6
交流调速系统概述
交流电动机调速系统的技术应用:
(1)风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%,进 行变频、串级调速,可以节能。
(2)对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速,运 行平稳、档次提高。
(3)纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械,采 用交流无级变速,提高产品的质量和效率。
(4)钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动 设备上使用交流变频传动。
(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
交流调速系统概述
(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。 (9)变频器在建材、陶瓷行业也获得大量应用。如水 泥厂的回转窑、给料机、风机均可采用交流无级变速。 (10)机械行业。是企业最多、分布最广的基础行业。 从电线电缆的制造到数控机床的制造。电线电缆的拉制需 要大量的交流调速系统。一台高档数控机床上就需要多台 交流调速甚至精确定位传动系统,主轴一般采用变频器调 速(只调节转速)或交流伺服主轴系统(既无级变速又使 刀具准确定位停止),各伺服轴均使用交流伺服系统,各 轴联动完成指定坐标位置移动。

交流调压调速

交流调压调速
1.1 交流调速系统
直流电力拖动和交流电力拖动在 19 世纪先后诞生。在 20 世纪上半叶的年代 里,鉴于直流拖动具有优越的调速性能,高性能可调速拖动都采用直流电机,而 约占电力拖动总容量 80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机,这种分工在一 段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世, 并已获得实际应用,但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。
这样,不同电压下的机械特性便如图 2.6 所示,图中, U sN 表示额定定子电
压。
图 2.6 交流电机不同电压下的机械特性
10
将式(2-4)对 s 求导,并令 dTe/ds=0,可求出对应于最大转矩时的静差率
和最大转矩
sm
Rr' Rs2 12 (Lls L'lr ) 2
(2-5)
Temax 21 Rs
过热,就要求电机转子有较高的电阻值,这样的电机在变电压时的机械特性绘于
图 2.7。
显然,带恒转矩负载时的变压调速范围增大了,堵转工作也不致烧坏电机,
这种电机又称作交流力矩电机。
图 2.7 交流力矩电机的机械特性
11
2.3 闭环控制的变压调速系统及其静特性
采用普通交流电机的变电压调速时,调速范围很窄,采用高转子电阻的力矩 电机可以增大调速范围,但机械特性又变软,因而当负载变化时静差率很大,开 环控制很难解决这个矛盾。
3npU
2 s
Rs2 12 (Lls L'lr ) 2
(2-6)
由图 2.6 可见,带恒转矩负载工作时,普通笼型交流电机变电压时的稳定工
作点为 A、B、C,转差率 s 的变化范围不超过 0- sm ,调速范围有限。如果带
风机类负载运行,则工作点为 D、E、F,调速范围可以大一些。

机床调速的三种形式及应用范围

机床调速的三种形式及应用范围

一、直流调速直流调速是一种较为常见的机床调速形式,它通过改变直流电动机的电压或电流来实现机床的调速。

在直流调速中,常用的调速方法包括电阻调速、励磁调速和变极调速。

1. 电阻调速电阻调速是通过改变直流电动机的电阻来调节电机的转速。

在电路中串联或并联不同的电阻来改变电动机的电压和电流,从而实现不同速度下的工作。

2. 励磁调速励磁调速是通过改变电动机的励磁电流或电压来调节电机的转速。

通过改变励磁电流的大小和方向,达到调速的目的。

3. 变极调速变极调速是通过改变电动机的极数来调节电机的转速。

通过改变电动机的励磁电流和电压,使电动机在不同的工作情况下具有不同的极数,从而实现调速。

直流调速的应用范围较广,适用于需要频繁调速和对速度精度要求较高的场合,如机床加工、风机、泵类设备等。

二、交流调速交流调速是指通过改变交流电动机的电压、频率或相数来实现机床的调速。

常用的交流调速方法包括变频调速、多极调速和串联/并联运行调速。

1. 变频调速变频调速是通过改变电动机的供电频率和电压来实现调速。

将交流电源转换为直流电源后再通过变频器对直流电源进行调节,使电动机的转速随之改变。

2. 多极调速多极调速是通过改变电动机的极数来实现调速。

在不同的工作情况下,通过改变电动机的极数以达到调速的目的。

3. 串联/并联运行调速串联/并联运行调速是通过改变电动机的接线方式来实现调速。

通过改变电动机绕组的串联或并联方式来改变电机的转速。

交流调速适用于对转速要求不是特别高,且频繁启停、节能及运行平稳的设备,如输送机、提升机、通风设备等。

三、伺服调速伺服调速是一种较为精密的调速形式,它通过改变伺服电机的控制信号来实现机床的调速。

伺服调速是通过伺服系统对电动机进行高精度控制,具有速度响应快、位置精度高等特点。

伺服调速适用于对转速、位置精度要求高的设备,如数控机床、印刷设备、包装设备等。

机床调速的三种形式各有特点,在不同的应用场合有着各自的优势和适用范围。

交流调速的基本方法

交流调速的基本方法

交流调速是指通过改变交流电源频率或电压来调整电机的转速。

以下是几种常见的交流调速方法:
变频调速:利用变频器(也称为变频调速器),通过改变交流电源的频率和电压,控制电机的转速。

变频器可以将输入的固定频率和电压转换为可变频率和可变电压的输出,从而实现电机的调速。

电压调制调速:通过改变电源电压的幅值来调整电机的转速。

通常使用电压调制技术(如脉宽调制)来实现,通过改变电压的占空比来控制电机的转速。

构造调速:通过改变电机的构造或连接方式来调整电机的转速。

例如,可以采用多极电机、双绕组电机或改变电机绕组的连接方式来实现转速调节。

变磁阻调速:通过改变电机磁场的大小来调整电机的转速。

通常通过改变电机磁极之间的间隙或使用可调磁阻器来实现。

自耦变压器调速:通过使用自耦变压器来改变电机供电电压,从而调节电机的转速。

这些方法可以单独使用或结合使用,具体取决于应用的要求和电机的类型。

选择适当的调速方法需要考虑电机的特性、负载特性、调速范围、效率要求以及经济性等因素。

需要注意的是,在进行交流调速时,应遵循相关的安全操作规程和标准,确保调速系统的稳定性和可靠性。

此外,应根据具体情况选择合适的调速设备和系统,并在必要时咨询专业的电气工程师或调速专家的建议。

交直流调速知识点总结

交直流调速知识点总结

交直流调速知识点总结一、交直流调速概述交直流调速是指通过调节电机的电压、电流、频率等参数来实现电机的转速调节。

电机调速的目的是根据工艺需要,调节电机的转速,以满足不同的工作要求。

在工业生产中,电机调速是非常常见的一种操作,不同的场景需要不同的调速方式和调速原理。

二、交直流调速的主要原理1. 直流电机调速原理直流电机调速主要通过改变电机的电压和电流来实现。

常见的直流电机调速方法有电阻调速、串联励磁调速、分段励磁调速、变压器调速和外加电压调速等。

其中,电阻调速是通过改变电机的电阻来改变电机的转矩,从而实现调速。

而串联励磁调速是通过改变电机励磁电流的大小来改变电机的转矩和转速。

2. 交流电机调速原理交流电机调速主要通过改变电机的供电频率和电压来实现。

常见的交流电机调速方法有电压调制调速、变频调速和双频调速等。

其中,电压调制调速是通过改变电压的大小和形状来控制电机的转速,而变频调速则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。

三、交直流调速的常见控制方式1. 直流电机调速控制方式直流电机调速的常见控制方式有开环控制和闭环控制两种。

开环控制通常使用电阻、变压器、电阻箱等来实现调速;而闭环控制则是通过反馈回路来实现,常见的控制器有PID控制器和PLC控制器等。

2. 交流电机调速控制方式交流电机调速的常见控制方式有电压调制控制和变频控制两种。

其中,电压调制控制是通过调节电网电压来控制电机的转速,而变频控制则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。

四、交直流调速的应用场景1. 直流电机调速应用场景直流电机调速在工业生产中应用广泛,常见的应用场景有卷扬机、起重机、风机、泵等。

由于直流电机转速调节范围宽,转速稳定,故在需要频繁调速和精确控制转速的场景中应用较多。

2. 交流电机调速应用场景交流电机调速在工业生产中也有着广泛的应用,常见的应用场景有风机、水泵、离心机、输送机等。

由于交流电机调速系统成本低、效率高,故在需要大功率和长时间连续运转的场景中应用广泛。

交流变频调速技术的优势与应用

交流变频调速技术的优势与应用

交流变频调速技术的优势与应用
交流变频调速技术是当前工业控制领域中广泛应用的一种技术。

它通过控制交流电机的频率和电压,使之匹配负载要求,实现对电
机的精准控制。

下文将从优势和应用两个方面进行分析。

一、优势
1.节能降耗
传统交流电机采用定频调速,不能根据不同负载要求实现调速,因此在无负载和轻负载等情况下,电机的效率低下,能耗和损耗较大。

而交流变频调速技术能够根据负载变化调整电机的输出,实现
高效能利用,达到节能降耗的效果。

中长期来看,变频调速设备的投资回收期平均在两年左右,同
时减少了电机的故障率和维修成本,降低了人工维保的费用,可有
效减少企业的能源消耗和运行成本,使企业降低运营难度,增加了
企业的寿命。

2.提高生产效率
交流变频技术可以实现电机电压、电流、功率的恒定调节,使
得机器的运行更加稳定精准。

通过使用变频调速器,可以有效匹配
设备负载和输出,提升设备的生产能力,减少生产线停车和人员操
作的时间,提高生产效率。

3.扩大适用范围
交流变频调速技术能够适应不同的工作环境和需求。

与传统交
流电机相比,它可以根据不同的负载和需求进行精确调节,且能够
1。

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§1.1 交流调速系统概况
20世纪前半叶 生产技术的发展,对电气传动系统在启制动﹑正反转﹑ 调速精度 ﹑调速范围和静动态特性方面提出了更高要求 技术性能:
直流传动具有优良的调速性能;
交流传动因技术发展的局限性,尽管提出多种技术解决 方案,但是性能无法与直流传动相比,难于满足生产要求;
应用情况: 高性能可逆可调速传动领域都采用直流传动; 约占电气传动总容量80%的不变速传动采用交流传动;
控制方面也从模拟控制发展到数字控制,从单片机发展 到数字信号处理器(DSP)和高级专用集成电路,控制 部件功能日益完善,而所需的控制器件和控制器体积日 益减小,控制器可靠性日益提高而成本日益降低。
例如0.75kW通用变频器的过去的10年间, 体积减小到原来的1/10,成本下降了大 约40~50%,中小型电机变频调速系统已
§1.1 交流调速系统概况
20世纪70年代初叶,交流传动技术获得突破性进展 直流电机具有电刷换向器,必须进行维护,转速不高, 容量小,适用范围有限; 席卷全球的石油危机迫使西方工业国家投入大量的人力 物力研究高效的交流调速系统 技术基础的发展:
大规模集成电路﹑计算机控制技术和现代控制理论的发展
§1.1 交流调速系统概况
一、电气传动系统的发展历程
直流传动和交流传动分别在19世纪先后诞生。 19世纪80年代以前,直流传动是唯一的电气传动方式 19世纪末,交流传动开始在工业生产中得到应用 交流电的产生; 三相制交流电输送与配电问题的解决; 交流鼠笼式异步电动机的发明;
小知识:1834 德国 雅可比发明直流发动机 1888 南斯拉夫裔美国 特斯拉发明了交流电动机 1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。
交流变频调速系统及变频电机 二十年来,电力电子技术发生了革命性的进展。
功率元件从70年代的晶闸管(SCR),发展到80年代 的双极型晶体管(BJT,也称作GTR),到90年代则主 要是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。日本的三菱电机公 司已推出2000V/1200A的IGBT,欧洲的eupec公司也推 出了3300V/1200A的元件,而1200V/600A的IGBT模块 则已大量生产供应;IR以及Fairchild等著名半导体公司 生产的IPM模块更为交流调速技术的白色家电(指冰箱、 洗衣机和空调器等)以及汽车等领域的应用提供了可能。
经发展成熟。据美国《控制工程》报道 在1996~2000年间美国用于工厂自动化 方面的电动机和传动装置的总费用约45
亿美元,其中采用变频器控制三相异步 电动机的约占52.8%,且呈逐年上升趋 势。
无刷电机
近年来,转子采用永磁结构、主电路采用功率器 件的无刷直流电机得到了很大的发展,其功率覆盖等 级较大。小功率无刷直流电机主要应用于工厂自动化 和办公自动化方面,如计算机外设复印机和家用电器 中,它正在迅速取代传统的直流电机和异步电机;90 年代以来,在高精度的数控设备中相当多的采用了永 磁同步无刷电机(交流伺服电机)以取代宽调速的直 流伺服电机,特别是在机器人和机械手的驱动中,无 刷直流电机的应用相当多。目前全世界机器人的拥有 量已经超过100万台,且每年以大于20%的速度增长, 这已经成为无刷直流电机的主要应用领域。近年来, 采用交流无刷电机代替异步电机作为机床的主轴直接 驱动也已成为新的研究和应用热点。大功率无刷直流 电机(一般采用晶闸管作为功率器件,习惯上称为无 换向器电机)在低速、环境恶劣和有一定调速性能要 求的场合有着广泛的应用前景,如钢厂的轧机、水泥 窑传动抽水蓄能等。
为交流电气传动的发展创造了前提条件。
§1.1 交流调速系统概况
技术方法:
变频调速﹑矢量控制/磁场定向控制技术﹑直接转矩控制 和解耦控制控制技术的发展,形成了一系列可以和直流传 动相比的 高性能交流调速系统。
目前,交流传动有取代直流传动的趋势 交流调速在各个公元领域的应用比例正在逐渐增大; 世界范围的设计研究重点转向交流调速;
§1.1 交流调速系统概况
2.特大容量,极高转速
直流电机换向器的换向能力限制了它的容量和转速,其极 限容量和转速的乘积约为106KW.r/min,超过这一数值的直 流电机设计制造比较困难,而交流电机无此限制,因此特大 容量(厚板轧机﹑矿井卷扬机)和极高转速传动(高速磨床 ﹑离心机)
变频器与调速技术
徐广明 机械电子工程系
教材: 《交流变频调速技术》 何超编 北京航空航天
《交流调速系统》 陈伯时 机械工业
﹡《变频调速技术基础教程》
曾允文 机械工业
﹡《变频技术》
付兰芳 化学工业
﹡《变频器应用教程》 张燕宾 机械工业
﹡《变频调速技术与应用项1 2011
目前国外交流伺服电机已经部分形成系 列,如德国Lens公司,而宝钢引进的轧 机流水线电气传动基本采用了无换向器 电机实现;日本在电动车的应用中也主 要采用了无刷直流电机作为驱动电机, 并取得了较好的应用效果。
第一章 绪论
§1.1 交流调速系统的概况 §1.2 异步电机的机械特性 §1.3 异步电机的基本调速方法
2011
近二十年来,科学技术突飞猛进。随 着电力电子技术、计算机技术和控制理论 发展,电机调速技术得到迅速发展,使得 电机的应用不再局限于工业应用而且在商 业及家用设备等各个领域获得更加广泛的 应用;而随着新材料如稀土永磁材料、磁 性复合材料的出现,更给电机设计插上翅 膀,各种新型、高效、特种电机层出不穷。 这些都极大地丰富了电机理论,拓宽了电 机的应用领域,同时也给电机设计和制造 工艺提出更高的要求。
§1.1 交流调速系统概况
二、交流传动系统的应用前景
1.节能
大多数交流传动装置设计留有相当余量,而且不总在最 大负荷下运行,可以在负荷变化时,采用变流技术降压, 达到节能的目的;
过去大量的不变速交流传动中,风机﹑水泵﹑压缩机等 机械总容量占工业电气传动总容量的一半,不少场合不是 不需要调速,而是因为过去交流电机本身无法调速,不得 不靠挡板和阀门来调节送风量和供水量,白白浪费了大量 的电能。如果换成交流调速系统,那么消耗在挡板和阀门 上的能量节省下来,每台风机水泵可节能20%。
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