交流調(diào)速系統(tǒng)講義

1、交流調(diào)速系統(tǒng)講義 課程名稱：調(diào)速系統(tǒng) 班級(jí)：電氣 095 班 時(shí)間：2021.9.25 三、四節(jié) 第一章 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 定義：改變異步電動(dòng)機(jī)定子供電電壓的大小以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度的系統(tǒng)，稱為交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，這屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)。 1.1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的原理 1.1.1 調(diào)壓調(diào)速的原理 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式：（也可以叫機(jī)械特性方程） ) ( ) / ( 2/ 32 "20 12 "2 1 1"221x x s r r fs r u ntpe+ + +=p （11） 式中可變的參數(shù)只有轉(zhuǎn)差率 s 和定子電壓 u 1 ，當(dāng) s 一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)

2、矩 t e 與定子電壓 u 1正比。一般在一工況下負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，改變 u 1 ，s 隨之變化，而同步轉(zhuǎn)速pnfn1160= 是不變的，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 發(fā)生了變化。這就是調(diào)壓調(diào)速的原理。 1.1.2 調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性 根據(jù)式（11）可得調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性如圖 11 圖 11 異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性 根據(jù)圖 11 曲線可得出異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的特點(diǎn)： 1、 不同電壓時(shí)，空載轉(zhuǎn)速 n 0 不變；pnfn n11 060= = 2、 不同電壓時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差率 s m 不變；2 "20 121"2) ( x x rrs m+ += 3、 調(diào)壓調(diào)速屬于一種弱磁調(diào)速

3、;根據(jù)公式n smk n fu1144 . 4» f 0風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性011n7 . 0 u1nu1n5 . 0 u0necabdsnmsfetmax et圖5-1 異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性 4、 調(diào)壓調(diào)速的穩(wěn)定工作范圍為 0ss m 。調(diào)速范圍小。風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載調(diào)速范圍可以大一些。 1.1.3 力矩電機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性 如何解決異步電機(jī)調(diào)速范圍小的問題：只有增大 s m 。根據(jù)2 "20 121"2) ( x x rrs m+ += 可得，只有增大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻，才能使 s m 增大。這種轉(zhuǎn)子電阻很大的電動(dòng)機(jī)稱為力矩電動(dòng)機(jī)。它的調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性如圖 1

4、2 所示。 圖 12 力矩電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性 力矩電機(jī)高壓調(diào)速機(jī)械特性很軟,調(diào)速范圍較大,開環(huán)應(yīng)用不多。 1.1.4 調(diào)壓調(diào)速的方法 n 1、自耦變壓器調(diào)壓（tu）；對(duì)小容量電機(jī),體積重量大。 n 2、帶直流磁化繞組的飽和電抗器調(diào)壓（ls）；控制鐵心電感的飽和程度改變串聯(lián)阻抗，體積重量大。 n 3、晶閘管交流調(diào)壓（tvc）。用電力電子裝置調(diào)壓調(diào)速，體積小，輕便。 圖 13 調(diào)壓器調(diào)壓 飽和電抗器調(diào)壓 晶閘管交流調(diào)壓 1.1.5 晶閘管交流調(diào)壓電路的控制方式 對(duì)電力電子電路中的晶閘管器件，有兩種控制方式,現(xiàn)以晶閘管單相交流調(diào)壓器電路如圖 14 為例來加以說明: 圖 14 晶閘管單相調(diào)壓電路

5、 1、相位控制方式 通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來改變輸出交流電壓。電壓輸出波形如圖 1-5 所示。 特點(diǎn)：輸出電壓較為精確、快速性好；但有諧波污染。 圖 15 單相交流調(diào)壓電路相位控制方式時(shí)輸出電壓波形 2、 開關(guān)控制方式 把晶閘管作為開關(guān)，將負(fù)載與電源完全接通幾個(gè)半波，然后再完全斷開幾個(gè)半波。交流電壓的大小靠改變通斷時(shí)間比 t 0 / tp 來調(diào)節(jié)。輸出電壓波形如圖 1-6 所示。 圖 16 單相交流調(diào)壓電路開關(guān)控制方式時(shí)輸出電壓波形 特點(diǎn)：是有級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，不產(chǎn)生諧波污染，通常用于電加熱設(shè)備中。 ru1u1vt2vt圖5-3 晶閘管單相調(diào)壓電路u0ap a +p a 2 + t w圖5

6、-4 晶閘管相位控制下的負(fù)載電壓波形u00t 通 pt 斷t w圖5-5 晶閘管開關(guān)控制下的負(fù)載電壓波形 1.2 晶閘管三相交流調(diào)壓電路 1.2.1 三相交流調(diào)壓電路的接線形式 晶閘管三相交流調(diào)壓器有多種接線形式，這里列舉五種： 圖 17 三相全波星形聯(lián)接的調(diào)壓電路 圖 18 帶零線的三相全波星形聯(lián)接調(diào)壓電路 圖 19 三相半控星形聯(lián)接的調(diào)壓電路 圖 110 晶閘管三角形聯(lián)接的調(diào)壓電路 圖 111 晶閘管與負(fù)載接成內(nèi)三角形的調(diào)壓電路 1、三相半控星形聯(lián)接的調(diào)壓電路 三相半控星形聯(lián)接的調(diào)壓電路如圖 17 所示。 特點(diǎn)：每相電壓和電流波形正、負(fù)不對(duì)稱，負(fù)載電路中有偶次諧波，不存在直流分量，輸出轉(zhuǎn)矩小，效率低。 應(yīng)用：要求不高的小容量場(chǎng)合。 2、晶閘管三角形聯(lián)接的調(diào)壓電路 晶閘管三角形聯(lián)接的調(diào)壓電路如圖 110 所示 特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，諧