第四章---三相异步电动机的调速ppt课件.ppt

异步电动机的速度公式:,异步电动机调速方法有：,异步机,变极调速鼠笼电机,变转差率 s 调速,调压调速,滑差电机调速(电磁离合器调速),转子串电阻调速,转子串电势调速,变频调速,变频机组,交直交变频,交交变频,第4章 三相异步电动机的调速,一、电动机的调速指标,1. 调速范围 2. 调速方向 3. 调速的平滑性 平滑系数 4. 调速的稳定性 静差率 D、 nN 的关系 (nN = nmax),4 三相异步电动机的调速,例如：nN = 1 430 r/min，nN = 115 r/min ， 要求30%、则 D = 5.3要求20%、则 D = 3.1 再如： nN = 1 430 r/min， D = 20，5%， 则 nN = 3.76 r/min 5. 调速的经济性 6. 调速时的允许负载 不同转速下满载运行时： 输出转矩相同 恒转矩调速 输出功率相同 恒功率调速4 三相异步电动机的调速,二、笼型异步电动机的变频调速,U、f 可 变,整流电路,逆变电路,50 Hz,4 三相异步电动机的调速,变频调速： 改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。

因此：当变频调速时，f1下降，若电压U1不变，则使1增加，使磁路过度饱和，I0增大，导致功率因数降低、损耗增加、效率降低，从而使电机的负载能力变小1. 从基频向下变频调速,我们知道，忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压：,降低电源频率时，必须同时降低电源电压这种方法是恒磁通控制方式,从基频向下变频调速时的机械特性：,（1）同步点,（2）临界点,在不同频率时，不仅最大转矩保持不变，而且对应于最大转矩时的 转速降也不变所以，变频调速时的机械特性基本上是互相平行的3）起动点,因此：起动转矩随频率下降而增加另外：如果频率较低时，最大转矩将变小基频向下变频调速,可证明，恒磁通变频调速属于恒转矩调速方式因此，从基频向下变频调速时,2、调速范围大1、机械特性硬，稳定性好3、由于频率可以连续调节，因此变频调速为无级调速，平滑性好4、运行时s小，效率较高2. 从基频向上变频调速 ： 升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持电压为U1不变，频率越高，磁通1越低，是一种降低磁通升速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况 保持U1不变升高频率时，电动机电磁转矩,根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近似平行，如图所示：,因此，频率越高时， Tm 、Tst、sm均减小，最大转矩对应的转速降落为：,f1增大，U1不变，1减弱。

从基频向上，保持U1不变， f1增大，1减弱，变频调速时，,最大转矩和起动转矩都变小，类似于直流电动机的弱 磁调速，属于恒功率调速方式特性与基频向下调速类似，但：,变频调速的特点：,1、从基频向下调时，为恒转矩调速方式；从基频向上调时，为近似恒功率调速方式2、调速范围大3、调速稳定性好4、频率可以连续调节，变频调速为无级调速此种调速方法调速性能较好，发展很快其主要环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）价格较高变频器,4 三相异步电动机的调速,4 三相异步电动机的调速,优点： (1) 一体化的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率 (2) 变速驱动，输出功率范围宽（如从 120 W7.5 kW） (3) 在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走 (4) 高起动转矩电机变频器一体化产品,【例 4.1 】 某三相笼型异步电动机，PN = 15 kW， UN = 380 V， 形联结，nN = 2 930 r/min，fN = 50 Hz，MT = 2.2拖动一恒转矩负载运行， T = 40 Nm 求：(1) f1 = 50 Hz，U1 = UN 时的转速；(2) f1 = 40 Hz，U1 = 0.8UN 时的 转速； (3) f1 = 60 Hz，U1 = UN 时的转速。

解： (1),TM = MT TN = 2.248.91 Nm =107.61 Nm,4 三相异步电动机的调速,n = ( 1s ) n0 = ( 10.018 7 )3 000 r/min = 2 944 r/min (2),故 TM = TM = 107.61 Nm,4 三相异步电动机的调速,n = ( 1s) n0 = ( 10.023 3 ) 2 400 r/min = 2 344 r/min,4 三相异步电动机的调速,(3) f1增加，U1 不变时，,4 三相异步电动机的调速,= ( 10.023 4 )3 600 r/min = 3 516 r/min,1、变极原理,电机定子每相绕组由二部分组成，每一部分称为半相绕组，改变其中一个半相绕组的电流方向，电机产生的磁极对数即可改变三、笼型异步电动机的变极调速,1、Y-YY变极调速,低速倍极数Y接法，高速少极数YY接法,低速Y接法时（2P）,不考虑cosj和h的变化时：,这种接法极数减少一半，转速增加一倍，功率增加一倍，接近恒转矩调速，适宜带起重电葫芦、运输传送带等恒转矩负载高速YY接法时（P）,2、D-YY变极调速,这种接法极数减少一半，转速增加一倍，转矩减小了近一半，而功率仅变化了15%，接近恒功率调速，应用于各种机床的粗加工和精加工。

低速D接法时（2p）：,高速YY接法时（p）：,不考虑cosj和h的变化时 ：,当电机的极数(电机圆周的电角度数将发生改变)改变后，UVW三相的相序可能发生变化，所以在变极的同时应改变相序，才能保持电机的转向不变注意：,如：P=1，U、V、W三相绕组轴线的空间位置依次为0、120、240电角度，而当改变电机的极数P=2时，则U、V、W三相绕组轴线的空间位置依次为0、240、480（相当于120）电角度，这说明变极后绕组的相序改变了1. 调速方向 Y()YY ：n YYY () ： n 2. 调速范围 D = 2 4,4 三相异步电动机的调速,3. 调速的平滑性 平滑性差 4. 调速的稳定性 稳定性好变极调速的特点：,静差率： 5. 调速的经济性 经济性好 6. 调速时的允许负载 YYY 满载输出功率： 满载输出转矩：,(基本不变）,因为,4 三相异步电动机的调速, 恒转矩调速如果 cos1 、不变，则,（恒转矩调速）,(2) YY,因为,如果cos1 、 不变，则,1,（恒功率调速）,4 三相异步电动机的调速,（近似）恒功率调速例 4.2 】 某三相多速电动机，PN = 2.2/3.8 kW， nN = 1 440/2 880 r/min， MT = 2.0/2.0。

拖动TL = 10 Nm 的 恒转矩负载求在两种不同磁极对数时的转速解： (1) p = 2 时,4 三相异步电动机的调速,TM = MT TN = 214.6 Nm = 29.2 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.026 3 ) 1 500 r/min = 1 460.55 r/min (2) p = 1 时,4 三相异步电动机的调速,4 三相异步电动机的调速,TM = MT TN = 212.61 Nm = 25.22 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.030 8 ) 3 000 r/min = 2 907.6 r/min,四、笼型异步电动机的变压调速,TL,1. 调速方向 U1(UN) n 2. 调速范围 D 较小4 三相异步电动机的调速,3. 调速的平滑性 若能连续调节U1， n 可实现无级调速4. 调速的稳定性 稳定性差 5. 调速的经济性 经济性较差 (1)需要可调交流电源 (2)cos1 和 均较低 6. 调速时的允许负载 既非恒转矩调速，又非恒功率调速因为,TU1P2,所以,U1 ,T (n) , P2,4 三相异步电动机的调速,【例 4.3 】 三相笼型异步电动机，PN = 15 kW， UN = 380 V，nN = 960 r/min，MT = 2。

试求： (1) U1 = 380V，TL = 120 Nm 时的转速； (2) U1 = 300V，TL = 100 Nm 时的转速解： (1) U1 = 380V，TL = 120 Nm 时,4 三相异步电动机的调速,TM = MT TN = 2149.28 Nm = 298.56 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.031 ) 1 000 r/min = 969 r/min,4 三相异步电动机的调速,n = ( 1s ) n0 = ( 10.044 ) 1 000 r/min = 956 r/min,4 三相异步电动机的调速,(2) U1 = 300V，TL = 100 Nm 时 sM 不变，Tm U12 ，故 sM = 0.149,五、绕线型异步电动机转子串联电阻调速,1. 调速方向 n 2. 调速范围 D 较小4 三相异步电动机的调速,m不变，,3. 调速的平滑性 取决于 Rr 的调节方式 4. 调速的稳定性 稳定性差 5. 调速的经济性 初期投资不大，但运行效率较低 6. 调速时的允许负载 因为 调速前后 U1 、 f1 不变，,4 三相异步电动机的调速,调速前, 恒转矩调速。

调速后 可见 调速前 调速后,4 三相异步电动机的调速,4 三相异步电动机的调速,可见，调速前后 cos2 不变， 根据 T = CTm I2 cos2 可知调速时允许的转矩不变，为恒转矩调速例 4.4 】 一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩负载运行已知 PN = 20 kW，nN = 1 420 r/min， U2N = 187 V， I2N = 68.5 A，MT = 2.3，TL = 100 Nm 试求： (1) 转子电路未串电阻时的转速； (2) 转子电路串联电阻 Rr = 0.015 9 时的转速解： (1) 转子电路未串联电阻时,4 三相异步电动机的调速,TM = MT TN = 2.3134.57 Nm = 309.5 Nm,n = ( 1s ) n0 = ( 10.038 7 ) 1 500 r/min = 1 442 r/min (2) 转子串联电阻 Rr 时，TM 不变，sM(R2Rr),4 三相异步电动机的调速,由于 TL 不变，因此 s (R2Rr) n = ( 1s) n0 = ( 10.046 ) 1 500 r/min = 1 431 r/min,4 三相异步电动机的调速,六、绕线型异步电动机的串级调速,1. 串级调速的原理 在转子电路中串联一个与 e2s 频率相等、相位 相同或相反的附加电动势 ead ，以代替 Rr 上的电压 降，从而使这部分能量不致损耗掉。

转子相电流：,e2s 与 ead 同相位时：,在引入 ead 的瞬间：,I2s,T ,n ,sE2,I2s ,T , T =TL ,4 三相异步电动机的调速,在引入 ead 的瞬间： I2s,e2s与ead 相位相反时：,T ,n ,sE2 ,I2s ,T ,T =TL ,2. 串级调速的机械特性,4 三相异步电动机的调速,3. 串级调速的调速性能,(1)调速方向 (2)调速范围 D 较大 (3)调速的平滑性 平滑性好 (4)调速的稳定性 稳定性好 (5)调速的经济性 初期投资大； 运行效率较高， 运行费用不大4 三相异步电动机的调速,(6)调速时的允许负载 因为 调速前后 U1、f1 不变， m不变，且 cos2 也不变 所以 T = CTm I2N cos2 不变 恒转矩调速。