《交流調(diào)速系統(tǒng)》ppt課件

1、項(xiàng)目2交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)第15講項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 1、交直流調(diào)速系統(tǒng)的格局、交直流調(diào)速系統(tǒng)的格局l20世紀(jì)世紀(jì)60年代以前年代以前l(fā) 80% 交流定速運(yùn)轉(zhuǎn)交流定速運(yùn)轉(zhuǎn)l 18% 直流可調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)直流可調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)l 2% 交流可調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)交流可調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)l70年代以前直流占統(tǒng)治位置。年代以前直流占統(tǒng)治位置。l70年代開場電力電子技術(shù)的運(yùn)用開創(chuàng)了交流可年代開場電力電子技術(shù)的運(yùn)用開創(chuàng)了交流可調(diào)速傳的新紀(jì)元。調(diào)速傳的新紀(jì)元。l目前，交流調(diào)速是調(diào)速領(lǐng)域的主要開展方向。目前，交流調(diào)速是調(diào)速領(lǐng)域的主要開展方向。5.1 引言引言項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 直流調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)：直流調(diào)速

2、系統(tǒng)特點(diǎn)：控制對象：直流電動機(jī)控制對象：直流電動機(jī)控制原理簡單，一種調(diào)速方式控制原理簡單，一種調(diào)速方式性能優(yōu)良，對硬件要求不高性能優(yōu)良，對硬件要求不高 電機(jī)有換向電刷換向火化電機(jī)有換向電刷換向火化電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限電機(jī)易損壞，不順應(yīng)惡劣現(xiàn)場電機(jī)易損壞，不順應(yīng)惡劣現(xiàn)場需定期維護(hù)需定期維護(hù)交流調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)：交流調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)：控制對象：交流電動機(jī)控制對象：交流電動機(jī)控制原理復(fù)雜，有多種調(diào)速方式控制原理復(fù)雜，有多種調(diào)速方式電機(jī)無電刷，無換向火化問題電機(jī)無電刷，無換向火化問題轉(zhuǎn)速高、耐壓高轉(zhuǎn)速高、耐壓高容量大交流電機(jī)本身容量大容量大交流電機(jī)本身容量大電機(jī)不易損壞，順應(yīng)惡劣現(xiàn)場電機(jī)不易損壞，

3、順應(yīng)惡劣現(xiàn)場體積小、分量輕，根本免維護(hù)體積小、分量輕，根本免維護(hù)節(jié)能顯著節(jié)能顯著項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 3、異步電動機(jī)交流調(diào)速方式)1 (60)1 (11SpfnSn有級調(diào)速根據(jù)轉(zhuǎn)速公式可歸納出三類調(diào)速方法原始的分類方法：根據(jù)轉(zhuǎn)速公式可歸納出三類調(diào)速方法原始的分類方法：變極對數(shù)變極對數(shù)p的調(diào)速、變電源頻率的調(diào)速、變電源頻率f1調(diào)速及變轉(zhuǎn)差率調(diào)速及變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速。調(diào)速。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 科學(xué)分類方法根據(jù)對轉(zhuǎn)差功率的處置方法分類分為三類：1轉(zhuǎn)差功率耗費(fèi)型調(diào)速系統(tǒng)：轉(zhuǎn)差功率全部轉(zhuǎn)化成熱能而被耗費(fèi)掉。 特點(diǎn)：系統(tǒng)的效率低，構(gòu)造簡單。調(diào)壓調(diào)速、繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻

4、調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)屬于此類。2轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率的少部分被耗費(fèi)掉，大部分經(jīng)過變流安裝回饋給電網(wǎng)或者轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用。 特點(diǎn)：效率高。串級調(diào)速屬該類系統(tǒng)。3轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)差功率根本不變。 特點(diǎn)：效率最高。變極調(diào)速、變頻調(diào)速系統(tǒng)屬于此類。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 21UTe 5.2 5.2 異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比； 2rs212rs1r2spr2 r1p1mme/33llLLsRRsRUnsRInPT異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式一、交流異步電動機(jī)調(diào)

5、壓調(diào)速原理一、交流異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速原理項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 圖圖4-1 異步電動機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性異步電動機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 調(diào)壓調(diào)速的三種方法：調(diào)壓調(diào)速的三種方法： 1.自耦調(diào)壓器自耦調(diào)壓器-對小容量電機(jī)對小容量電機(jī),體積分量大。體積分量大。 2.飽和電抗器飽和電抗器-控制鐵心電感的飽和程度改動串聯(lián)阻抗，體積分量大?？刂畦F心電感的飽和程度改動串聯(lián)阻抗，體積分量大。 3.晶閘管交流調(diào)壓器晶閘管交流調(diào)壓器-用電力電子安裝調(diào)壓調(diào)速，體積小，輕便。用電力電子安裝調(diào)壓調(diào)速，體積小，輕便。二、二、 異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速方法異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速

6、方法項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 2T 、1 1電源正半周：電源正半周：VT1VT1觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，電源的正半周施加到負(fù)載上；電源的正半周施加到負(fù)載上；2 2電源負(fù)半周：電源負(fù)半周：VT2VT2觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，電源負(fù)半周便加到負(fù)載上；電源負(fù)半周便加到負(fù)載上；交流輸入交流輸入觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖輸出電壓輸出電壓三、三、 晶閘管交流調(diào)壓電路晶閘管交流調(diào)壓電路1、 晶閘管單相交流調(diào)壓電路晶閘管單相交流調(diào)壓電路項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 2、晶閘管三相交流調(diào)壓電路、晶閘管三相交流調(diào)壓電路 晶閘管三相交流調(diào)壓電路如下圖。這種電路接法的特點(diǎn)晶閘管三相交流調(diào)壓電路如下圖。這種電路接法的

7、特點(diǎn)是負(fù)載輸出諧波分量低，適用于低電壓大電流的場所。是負(fù)載輸出諧波分量低，適用于低電壓大電流的場所。 三相全波星形結(jié)合的調(diào)壓電路三相全波星形結(jié)合的調(diào)壓電路項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 電路正常任務(wù)的條件：電路正常任務(wù)的條件： 1 要求采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)電路，與電源電要求采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)電路，與電源電壓同步。壓同步。2要求要求U、V、W三相電路中正向晶閘管的觸發(fā)信號相三相電路中正向晶閘管的觸發(fā)信號相位互差位互差120，三相電路中反向晶閘管的觸發(fā)信號相位也互，三相電路中反向晶閘管的觸發(fā)信號相位也互差差120。 3同一相中反并聯(lián)的兩個正、反向晶閘管的觸發(fā)脈沖同一相中反并聯(lián)的兩個

8、正、反向晶閘管的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差相位應(yīng)互差 180。 根據(jù)上面的結(jié)論，可得出三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)根據(jù)上面的結(jié)論，可得出三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)的次序?yàn)榈拇涡驗(yàn)閂T1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1，相鄰兩個晶閘管的觸發(fā)信號相位差為，相鄰兩個晶閘管的觸發(fā)信號相位差為60。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) M3TVCTVC雙向晶閘管交流調(diào)壓器 項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 三、三、 轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成 普通異步電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性很軟普通異步電動機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性很軟, ,且開環(huán)調(diào)壓調(diào)速范且開環(huán)調(diào)壓調(diào)速范圍太小圍太小, ,對于

9、恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，要求調(diào)速范圍對于恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，要求調(diào)速范圍D D大于大于2 2時，往往采時，往往采用帶轉(zhuǎn)速負(fù)反響的閉環(huán)控制系統(tǒng)。用帶轉(zhuǎn)速負(fù)反響的閉環(huán)控制系統(tǒng)。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)四、交流調(diào)壓調(diào)速實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備2 2只反并聯(lián)晶閘管組成的調(diào)壓主電路板、單結(jié)晶管觸只反并聯(lián)晶閘管組成的調(diào)壓主電路板、單結(jié)晶管觸發(fā)電路模塊、電阻電感負(fù)載、雙蹤示波器發(fā)電路模塊、電阻電感負(fù)載、雙蹤示波器四實(shí)驗(yàn)步驟四實(shí)驗(yàn)步驟1 1、按圖連好電路。、按圖連好電路。2 2、察看并記錄控制角、察看并記錄控制角a = 30a = 30、 6060、 9090、15

10、0150交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形畫出交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形畫出2 2個周期個周期的波形。的波形。3 3、丈量輸出電壓有效值并記錄于下表中。、丈量輸出電壓有效值并記錄于下表中。記錄a a = = 3030 a a = = 6060 a a = = 9090 a a = = 150150 輸出電壓有效值項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)電路 留意：反并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)脈沖相位相反即留意：反并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)脈沖相位相反即相位差為相位差為180180項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) Class is overThank you!第16講項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 軟啟動器，由

11、三相反并聯(lián)閘管構(gòu)成調(diào)壓電路，串軟啟動器，由三相反并聯(lián)閘管構(gòu)成調(diào)壓電路，串接于電源與被控電機(jī)之間。接于電源與被控電機(jī)之間。 軟起動器實(shí)踐上是一種降壓起動器。軟起動器實(shí)踐上是一種降壓起動器。 起動時間普通都可以設(shè)定，可以運(yùn)用于要求緩慢起動時間普通都可以設(shè)定，可以運(yùn)用于要求緩慢起動的場所。起動的場所。起動轉(zhuǎn)矩較小，不能滿足重載起動或滿載起動的起動轉(zhuǎn)矩較小，不能滿足重載起動或滿載起動的場所。場所。工程二工程二軟起動器軟起動器項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 5.3 繞線式異步電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)繞線式異步電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)

12、一、串級調(diào)速原理一、串級調(diào)速原理一串電阻調(diào)速的原理一串電阻調(diào)速的原理 繞線式異步機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串接電阻的調(diào)速原理：繞線式異步機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串接電阻的調(diào)速原理：22022202)(sXRRsEIf。已經(jīng)降低，實(shí)現(xiàn)了調(diào)速達(dá)到新的平衡，但速度使dLeedLeefTTTIsndtdnTTTIR2200)( 從串電阻調(diào)速的原理中可獲得串級調(diào)速的啟發(fā)。從串電阻調(diào)速的原理中可獲得串級調(diào)速的啟發(fā)。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動勢的原理圖M30rrsEE fErI附加電動勢與轉(zhuǎn)子附加電動勢與轉(zhuǎn)子電動勢有一樣的頻電動勢有一樣的頻率，可同相或反相率，可同相或反相串接。串接。 引

13、入可控的交流附加電動勢2 2、串級調(diào)速的原理、串級調(diào)速的原理轉(zhuǎn)子不串入附加電阻轉(zhuǎn)子不串入附加電阻-改為串入附加電動勢來調(diào)速。改為串入附加電動勢來調(diào)速。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)子電流為：轉(zhuǎn)子電流為：。曾經(jīng)降低，實(shí)現(xiàn)了調(diào)速到達(dá)新的平衡，但速度使dLeedLeefTTTIsndtdnTTTIE2200)( 22022202sXREsEIf* 向下調(diào)速的低于同步速的串級調(diào)速。次同步串級調(diào)速向下調(diào)速的低于同步速的串級調(diào)速。次同步串級調(diào)速* 向上調(diào)速的高于同步速的串級調(diào)速。超同步串級調(diào)速向上調(diào)速的高于同步速的串級調(diào)速。超同步串級調(diào)速項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 3 3、附加電動勢的

14、獲得、附加電動勢的獲得在轉(zhuǎn)子側(cè)參與可變轉(zhuǎn)差率、電壓幅值可變的電動勢。在轉(zhuǎn)子側(cè)參與可變轉(zhuǎn)差率、電壓幅值可變的電動勢。利用一整流安裝把轉(zhuǎn)子交流電動勢整流成直流電動勢。利用一整流安裝把轉(zhuǎn)子交流電動勢整流成直流電動勢。再利用晶閘管組成的可控整流安裝來獲得一個可調(diào)的直再利用晶閘管組成的可控整流安裝來獲得一個可調(diào)的直流電壓作為轉(zhuǎn)子回路的附加電動勢。流電壓作為轉(zhuǎn)子回路的附加電動勢。把交流可變頻率的問題轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流問題。把交流可變頻率的問題轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流問題。 項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 圖圖5-20 電氣串級調(diào)速系統(tǒng)原理圖電氣串級調(diào)速系統(tǒng)原理圖 4 4、串級調(diào)速系統(tǒng)、串級調(diào)速系統(tǒng)

15、項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 二二. .雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)的組成和任務(wù)原理雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)的組成和任務(wù)原理繞線繞線異步異步電動機(jī)電動機(jī) 逆變逆變變壓器變壓器 電流電流互感器互感器 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子整流器整流器 測速測速發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 速度速度調(diào)理器調(diào)理器 電流電流調(diào)理器調(diào)理器 晶閘管晶閘管觸發(fā)器觸發(fā)器項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 串級調(diào)速存在的問題：串級調(diào)速存在的問題：串級調(diào)速只適用于繞線式異步電機(jī)；串級調(diào)速只適用于繞線式異步電機(jī)；串級調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)低。串級調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)低。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 串級調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)用串級調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)例實(shí)例 項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 1. 超同步串級調(diào)速系統(tǒng)，是在轉(zhuǎn)子回超同步串級調(diào)速系統(tǒng)，是在轉(zhuǎn)子回路中串入與轉(zhuǎn)子附加電動勢同頻率同相位路中串入與轉(zhuǎn)子附加電動勢同頻率同相位的可變的交流附加電動勢。的可變的交流附加電動勢。 2. 串級調(diào)速系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)差功率不變型串級調(diào)速系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)，因此效率較高。調(diào)速系統(tǒng)，因此效率較高。項(xiàng)目項(xiàng)目2 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 調(diào)速方式名稱控制對象特點(diǎn)變極調(diào)速交流異步電動機(jī)有級調(diào)速，系統(tǒng)簡單