電力拖動(dòng)基礎(chǔ)第四章

1、第四章第四章 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速由異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式由異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式116011fnnssp可知，異步電動(dòng)機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：可知，異步電動(dòng)機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對(duì)數(shù)）改變定子極對(duì)數(shù) 調(diào)速。調(diào)速。p（2）改變電源頻率）改變電源頻率 調(diào)速。調(diào)速。1f（3）改變轉(zhuǎn)差率）改變轉(zhuǎn)差率 調(diào)速。調(diào)速。s改變定子電壓、改變轉(zhuǎn)子電阻、電磁離合器調(diào)速、串極調(diào)速改變定子電壓、改變轉(zhuǎn)子電阻、電磁離合器調(diào)速、串極調(diào)速4.14.1轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻調(diào)速 轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻的數(shù)值愈轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻的數(shù)值愈大，人為機(jī)械特性愈軟大，人為機(jī)械特性愈軟

2、。在額定電壓時(shí)，磁通定值，調(diào)速時(shí)在額定電壓時(shí)，磁通定值，調(diào)速時(shí) 2222n22222s222n2neeiirrrxxss定值2s2n2nrrrss2s22n22n22222s2222n/coscosnnrrsrsrrrxxss定值n2n2nncosttcit 定值s2(1)lnnls trrs t 轉(zhuǎn)子電阻的計(jì)算：轉(zhuǎn)子電阻的計(jì)算： 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速4.24.2改變定子電壓調(diào)速改變定子電壓調(diào)速改變異步電動(dòng)機(jī)定改變異步電動(dòng)機(jī)定子電壓的人為特性子電壓的人為特性轉(zhuǎn)子電路電阻較高時(shí)改轉(zhuǎn)子電路電阻較高時(shí)改變定子電壓的人為特性變定子電壓的人為特性一、調(diào)速原理一、調(diào)速原理調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率

3、調(diào)速，它最適用于轉(zhuǎn)調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，它最適用于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小的負(fù)載，如風(fēng)機(jī)類負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小的負(fù)載，如風(fēng)機(jī)類負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最不適用恒功率負(fù)載。矩負(fù)載，最不適用恒功率負(fù)載。為了改善調(diào)速性能一般采用：為了改善調(diào)速性能一般采用：1、閉環(huán)調(diào)速、閉環(huán)調(diào)速2、變極變壓相結(jié)合、變極變壓相結(jié)合二、調(diào)速性質(zhì)二、調(diào)速性質(zhì)sripem2223 略去勵(lì)磁略去勵(lì)磁電流電流sripem2213 022103 sriptem4.3 4.3 變極調(diào)速變極調(diào)速一、變極方法一、變極方法y反并反并yy，2p-py反串反串y，2p-pyy，2p-p當(dāng)改變定子繞組接線時(shí)，必須

4、同時(shí)改變定子繞組的相序當(dāng)改變定子繞組接線時(shí)，必須同時(shí)改變定子繞組的相序二、接線方式：二、接線方式：三、調(diào)速特性三、調(diào)速特性111244. 4knfe222cos3iepem22111cos44. 43inkfpem1112111244. 4nucnecnkfeccpem忽略改變接線時(shí)繞組系數(shù)的變化忽略改變接線時(shí)繞組系數(shù)的變化11111nnuupp反y反串反串y，2p-p為恒功率調(diào)速為恒功率調(diào)速yy，2p-p221111nnuupp近似為恒功率調(diào)速近似為恒功率調(diào)速y反并反并yy ，2p-p866. 023231111nnuupp此時(shí)同步轉(zhuǎn)速：此時(shí)同步轉(zhuǎn)速：200nn1/00npnptt為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)

5、速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速y y聯(lián)結(jié)改成聯(lián)結(jié)改成yyyy聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)改成聯(lián)結(jié)改成yyyy聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)三、機(jī)械特性三、機(jī)械特性4.4 4.4 變頻調(diào)速變頻調(diào)速1f對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，如果變頻裝置保證對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，如果變頻裝置保證 隨隨 成正比地變化，則成正比地變化，則可保證在頻率變化過(guò)程中電動(dòng)機(jī)具有同樣的過(guò)載能力，在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)可保證在頻率變化過(guò)程中電動(dòng)機(jī)具有同樣的過(guò)載能力，在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速下的變頻裝置一般就是根據(jù)這一要求設(shè)計(jì)的。速下的變頻裝置一般就是根據(jù)這一要求設(shè)計(jì)的。 xu21max2211212sumtrxxr121rxx當(dāng)定子頻率較高時(shí)當(dāng)定子頻率較高時(shí)2max1utcf21218/llpmc（式中（式中 為常數(shù)）

6、為常數(shù)）11uuff 定值可見(jiàn)，恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，如能保持可見(jiàn)，恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，如能保持 =定值，則可保證調(diào)速定值，則可保證調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力基本不變，同時(shí)可滿足磁通過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力基本不變，同時(shí)可滿足磁通 基本不變的基本不變的要求。要求。1/uf可見(jiàn)，恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，如能保持可見(jiàn)，恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，如能保持 =定值，則可保證調(diào)速定值，則可保證調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力基本不變，同時(shí)可滿足磁通過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力基本不變，同時(shí)可滿足磁通 基本不變的基本不變的要求。要求。1/uf)1 (60)1 (nn0spfsnf以下： mknfeu 1111144. 4為不使磁通飽和，必

7、須同時(shí)降壓為不使磁通飽和，必須同時(shí)降壓 nf以上：以上：受絕緣耐壓限制，電壓只能維持額定，磁通必受絕緣耐壓限制，電壓只能維持額定，磁通必隨頻率上升而下降。隨頻率上升而下降。 1 1、在額定轉(zhuǎn)速以下保持、在額定轉(zhuǎn)速以下保持e e1 1/f/f1 1為常數(shù)的變頻調(diào)速為常數(shù)的變頻調(diào)速 srifpt22223 12222222,eexsrei 4.4 4.4 變頻調(diào)速變頻調(diào)速在恒功率調(diào)速時(shí)在恒功率調(diào)速時(shí) tnnnssptt定值11uuff定值由此可見(jiàn)，在恒功率調(diào)速時(shí)，如能滿足由此可見(jiàn)，在恒功率調(diào)速時(shí)，如能滿足 =定值的條件，調(diào)速定值的條件，調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力也能保持不變，但此時(shí)磁通將發(fā)生變化了

8、。過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力也能保持不變，但此時(shí)磁通將發(fā)生變化了。如果此時(shí)按恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速滿足如果此時(shí)按恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速滿足 =定值的條件，則磁通將基本定值的條件，則磁通將基本不變，但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力將在調(diào)速過(guò)程中改變。不變，但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力將在調(diào)速過(guò)程中改變。1/uf1/uf161514131211ffffff變頻調(diào)速具有優(yōu)異的性能，調(diào)速范圍變頻調(diào)速具有優(yōu)異的性能，調(diào)速范圍較大，平滑性較高，變頻時(shí)按不同規(guī)較大，平滑性較高，變頻時(shí)按不同規(guī)律變化可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，律變化可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，以適應(yīng)不同負(fù)載的要求，低速時(shí)特性以適應(yīng)不同負(fù)載的要求，低速時(shí)特性的靜差率較高，是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速最的靜差率較

9、高，是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速最有發(fā)展前途的一種方法。有發(fā)展前途的一種方法。4.5、串級(jí)調(diào)速、串級(jí)調(diào)速（一）串級(jí)調(diào)速的一般原理（一）串級(jí)調(diào)速的一般原理中等以上功率的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與其他電動(dòng)機(jī)或電子設(shè)備串級(jí)中等以上功率的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與其他電動(dòng)機(jī)或電子設(shè)備串級(jí)聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，稱為串級(jí)調(diào)速。聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，稱為串級(jí)調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速，就是在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入感應(yīng)電異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速，就是在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì) ，以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。引入電動(dòng)勢(shì)的方向，可與轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。引入電動(dòng)勢(shì)的方向，可與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)子電動(dòng)勢(shì) 方向相同或相反，其頻率則與轉(zhuǎn)子頻

10、率相同。方向相同或相反，其頻率則與轉(zhuǎn)子頻率相同。fese2 1 與與 同相同相 fese2fe未引入未引入 時(shí)時(shí)2222222xsrseife引入引入 后后2222222xsreseiffe 未引入未引入 時(shí)時(shí)se2fe 超前超前 90 2 與與 反相反相 fese22222222xsreseif1cossinfecosfe顯然，對(duì)于右圖所示顯然，對(duì)于右圖所示 超前超前 某某一角度的一般情況，可將一角度的一般情況，可將 分解為分解為二個(gè)分量，即與二個(gè)分量，即與 同相的分同相的分量量 ，和超前，和超前 90的的分量分量 ，它們既能使電動(dòng)機(jī)調(diào)，它們既能使電動(dòng)機(jī)調(diào)速，又能提高定子的功率因數(shù)速，又能提

11、高定子的功率因數(shù) fese2fese2se2se2fe 超前 某一角度轉(zhuǎn)子電路電壓相量圖 （二）串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性（二）串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性222222222222sincossxrsxjrejesesxjreseifff根據(jù)相量圖根據(jù)相量圖異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為1212costtatcici 轉(zhuǎn)子電流的有功分量轉(zhuǎn)子電流的有功分量 2222222222cossinsxrresxerseiffacossin122222222222seerxeexsrrseffcossin12222seerxeettffd 1 時(shí)轉(zhuǎn)矩為時(shí)轉(zhuǎn)矩為 9022212rxeessssttfmdmdmd 2 時(shí)

12、轉(zhuǎn)矩為時(shí)轉(zhuǎn)矩為 0312eessssttfmdmdmd21212222tteessstssssttmdmdmdmdmdmd或或（三）晶閘管串級(jí)調(diào)速的基本原理（三）晶閘管串級(jí)調(diào)速的基本原理 晶閘管串級(jí)調(diào)速具有調(diào)速范圍寬，效率高（轉(zhuǎn)差功率可反饋電晶閘管串級(jí)調(diào)速具有調(diào)速范圍寬，效率高（轉(zhuǎn)差功率可反饋電網(wǎng)），便于向大容量發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的繞線轉(zhuǎn)子異步網(wǎng)），便于向大容量發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。它的應(yīng)用范圍很廣，適用于通風(fēng)機(jī)負(fù)載，也可電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。它的應(yīng)用范圍很廣，適用于通風(fēng)機(jī)負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。其缺點(diǎn)是功率因數(shù)較差，現(xiàn)采用電容補(bǔ)償?shù)却胧糜诤戕D(zhuǎn)矩負(fù)

13、載。其缺點(diǎn)是功率因數(shù)較差，現(xiàn)采用電容補(bǔ)償?shù)却胧?，功率因?shù)可有所提高?？傊?，晶閘管串級(jí)調(diào)速向大功率發(fā)展，是很功率因數(shù)可有所提高?？傊?，晶閘管串級(jí)調(diào)速向大功率發(fā)展，是很有前途的。有前途的。晶閘管串級(jí)調(diào)速晶閘管串級(jí)調(diào)速的原理線路圖的原理線路圖4.6、滑差電動(dòng)機(jī)、滑差電動(dòng)機(jī)（一）電磁滑差離合器的調(diào)速原理（一）電磁滑差離合器的調(diào)速原理滑差離合器的示意圖滑差離合器的示意圖滑差離合器電樞內(nèi)滑差離合器電樞內(nèi)渦流的方向與路徑渦流的方向與路徑當(dāng)繞組內(nèi)有電流通過(guò)時(shí)，當(dāng)繞組內(nèi)有電流通過(guò)時(shí)，在電樞與感應(yīng)子之間便有在電樞與感應(yīng)子之間便有磁通相鏈，如圖中虛線所磁通相鏈，如圖中虛線所示。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電示。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)

14、電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞便以相應(yīng)樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞便以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速在感應(yīng)子所建立的的轉(zhuǎn)速在感應(yīng)子所建立的磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，于是電樞的磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，于是電樞的各點(diǎn)上磁通處在不斷重復(fù)各點(diǎn)上磁通處在不斷重復(fù)的變化之中，根據(jù)電磁感的變化之中，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，電樞上將出應(yīng)定律可知，電樞上將出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)感應(yīng)子現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)感應(yīng)子也旋轉(zhuǎn)時(shí)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也旋轉(zhuǎn)時(shí)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為為21 blre在此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，電樞內(nèi)將出現(xiàn)渦流，其值為在此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，電樞內(nèi)將出現(xiàn)渦流，其值為21ppzblrzei渦流與感應(yīng)子磁場(chǎng)相互作用力為渦流與感應(yīng)子磁場(chǎng)相互作用力為blif 轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩為 212222pzrlbpfrt

15、如主動(dòng)與從動(dòng)部分間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即如主動(dòng)與從動(dòng)部分間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即 ，則，則 。因此電。因此電樞與感應(yīng)子間必須存在轉(zhuǎn)速差，這點(diǎn)與異步電動(dòng)機(jī)的工作原理極為樞與感應(yīng)子間必須存在轉(zhuǎn)速差，這點(diǎn)與異步電動(dòng)機(jī)的工作原理極為相似。其區(qū)別僅在于異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由三相交流電流產(chǎn)生，相似。其區(qū)別僅在于異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由三相交流電流產(chǎn)生，而滑差離合器的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)則由直流電流產(chǎn)生，由于電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)才起而滑差離合器的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)則由直流電流產(chǎn)生，由于電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)才起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用。210t（二）電磁滑差離合器的幾種結(jié)構(gòu)類型（二）電磁滑差離合器的幾種結(jié)構(gòu)類型1雙電樞無(wú)集電環(huán)滑差離合器雙電樞無(wú)集電環(huán)滑差離合器 2杯形電樞滑差離合器杯形電樞滑差離合器 3爪式無(wú)集電環(huán)滑差離合器爪式無(wú)集電環(huán)滑差離合器 4212bitknn（三）電磁滑差離合器的調(diào)速性能（三）電磁滑差離合器的調(diào)速性能 21ppp滑差離合器的輸入功率滑差離合器的輸入功率 9550111ntp 滑差離合器的輸出功率