《交流调速系统》PPT课件

交流调速系统
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
~
绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
附加电动势与转子电动 势有相同的频率，可同 相或反相串接。
转子电流为：
I2
sE20 E f
R22 sX 20 2
dn
E I T (T T ) 0 0 n s I T
f
2
e
e
dL
dt
2
e
使 T T 达到新的平衡，但速度
e
dL
( Te
TdL )
0
dn dt
0
n
s
I2
Te
使Te TdL 达到新的平衡，但速度 已经降低，实现了调速 。
从串电阻调速的原理中可获得串级调速的启发。
2、串级调速的原理
转子不串入附加电阻-----改为串入附加电动势来调速。
~
引入可控的交流附加 电动势
M 3~
Er sEr0 Ir
~ Ef ~
3、异步电动机交流调速方式
变极 有级调速
变频n(1 来自S )n160 f1 p
(1
S)
调压
串电阻
电磁转差离合器
串级
根据转速公式可归纳出三类调速方法（原始的分类方法）： 变极对数p的调速、变电源频率f1调速及变转差率s调速。
科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类：（1）转差功率消 耗型调速系统：转差功率全部转化成热能而被消耗掉。
起动时间一般都可以设定，可以应用于要求缓慢起动的场合。 起动转矩较小，不能满足重载起动或满载起动的场合。
5.3 绕线式异步电动机串级调速系统
一、串级调速原理 （一）串电阻调速的原理 绕线式异步机在转子回路中串接电阻的调速原理：
I2
sE20
(R2 R f )2 sX 20 2
Rf
I2
Te
•TVC——双向晶闸管交流调 压器
~
TVC
M 3~
三、 转速闭环调压调速系统的组成
普通异步电动机的开环机械特性很软,且开环调压调速范围太小,对于恒转矩的
负载，要求调速范围D大于2时，往往采用带转速负反馈的闭环控制系统。
实验四、交流调压调速实验
一、实验目的 1、熟悉交流调压调速工作原理 2、交流调压带电阻电感负载时，观察输出电压有效值及波形的变化，并记录控制角a = 30、 60、
90、150的波形。 二、实验原理电路图
三、实验设备
2只反并联晶闸管组成的调压主电路板、单结晶管触发电路模块、电阻 电感负载、双踪示波器
四实验步骤
1、按图连好电路。
2、观察并记录控制角a = 30、 60、 90、150交流调压电路的输
出电压波形（画出2个周期的波形）。
3、测量输出电压有效值并记录于下表中。
特点：效率最高。变极调速、变频调速系统属于此类。
5.2 异步电动机调压调速系统
一、交流异步电动机调压调速原理
异步电机的电磁转矩公式
Te
Pm
m1
3np
1
I
'2 r
Rr' s
3npU
2 s
Rr'
/
s
1 Rs
Rr' s
2
12
Lls L'lr
2
当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比；
Te
U
2 1
Sn
0 n0
Sm
A
D
CB
E
0.5U1N
风机类负载特性
0.7U1N
F
U1N
10 图5-1
Te max Te
异 图4步 -1 电异动 步电机动机在在不 不同同电压电下压 的机下械的 特性机械特性
二、 异步电动机调压调速方法
调压调速的三种方法： 1.自耦调压器-----对小容量电机,体积重量大。 2.饱和电抗器----控制铁心电感的饱和程度改变串联阻抗，体积重量大。 3.晶闸管交流调压器-----用电力电子装置调压调速，体积小，轻便。
已经降低，实现了调速
三、 晶闸管交流调压电路
1、 晶闸管单相交流调压电路
、
交流输入 输出电压
1）电源正半周：VT1触发导通T2 ，电源的 正半周施加到负载上；
2）电源负半周：VT2触发导通，电源负 半周便加到负载上；
触发脉冲
2、晶闸管三相交流调压电路 晶闸管三相交流调压电路如图所示。这种电路接法的特点是负载输出谐波分 量低，适用于低电压大电流的场合。
记录
a = 30
a = 60
a = 90
a = 150
输出电压有 效值
实验电路
▪ 注意：反并联的晶闸管触发脉冲相位相反即相位差为180
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第16讲
项目二——软起动器
软启动器，由三相反并联闸管构成调压电路，串接于电源与被控电 机之间。
软起动器实际上是一种降压起动器。