电机及拖动基础 第2版 教学课件 作者 胡幸鸣 第三章.pptVIP

调速时的机械特性曲线虽然由式(3-3)知临界转差率sm=r′2/(X1+X′2)=r′2/［2πf1(L1+L′2)］∝1/f1，但临界转速降Δnm却为 这就是说，在不同频率时，不仅最大转矩保持不变，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，因而机械特性是硬特性。3)起动转矩点因U1/f1=常数，起动转矩Tst为 为此得到三相异步电动机变频调速时的机械特性曲线如图3-36所示。图中曲线1为UN、fN时的固有机械特性曲线；曲线2为降低频率即f1′＜fN，但f′仍较高时的人为机械特性曲线；曲线3为频率较低时的人为机械特性曲线，其Tmax变小，因如果仍为U1/f1=常数，则f1下降时，漏抗减小，在式(3-4)中的r1不能忽略，分母比分子下降慢。对基频以上调速，不能按比例升高电压(不允许超过额定电压)，只能保持电压不变。所以f1增大，Φ1减弱，相当于电动机弱磁调速，属于恒功率调速方式。这时的最大转矩和起动转矩都变小，其人为机械特性曲线如曲线4所示。 变频调速平滑性好，效率高，机械特性硬，调速范围宽广，只要控制端电压随频率变化的规律(用变频器实现)，便可以适应不同负载特性的要求。变频调速是异步电动机尤为笼型异步电动机调速的发展方向。四、绕线转子异步电动机转子串电阻调速 由本章第三节的图3-12可知，绕线转子异步电动机转子串电阻后同步转速不变、最大转矩不变，但临界转差率增大，机械特性运行段的斜率变大。在同一负载转矩下所串电阻值越大，转速越低。其调速过程分析如下：设电动机原来运行于固有机械特性的a点(见图3-12)，转子回路串接电阻Rp=Rp1后，转子电流I′2减小，电磁转矩T也相应减小，此时T＜TL，电动机减速，转差率s升高，转差电动势sE2增加，I′2和T回升直至T=TL时，电动机达到新的平衡状态，并在比na低的新转速nb下稳定运行。 若保持调速前后的电流 代入电磁转矩的参数表达式，可得调速前后的电磁转矩不变，因而属于恒转矩调速方式，适宜带恒转矩负载调速。由于电动机的负载转矩不变，则调速前后稳定状态的转子电流不变，定子电流I1也不变，输入电功率P1不变；同时因电磁转矩T不变，Pem=TΩ1也不变，但机械功率Pm=(1-s)Pem随转速的下降而减小。 绕线转子异步电动机转子串电阻调速的主要缺点是：由于转子回路电流较大，调速电阻Rp只能分级调节而且分级数又不宜太多，所以调速的平滑性差；由于转速上限是额定转速，而转子串电阻后机械特性变软，转速下限受静差度限制，因而调速范围不大；由于空、轻载时串电阻转速变化不大，因此只宜带较重的负载调速；由于转差功率sPem是转子回路的总铜耗，即转子本身绕组电阻的铜耗和外串电阻的铜耗之和，低速时，转差率大，则sPem大，即消耗在外串电阻上的铜耗大，效率η低(η=P2/P1=T2Ω/P1∝n)而发热严重。 然而，由于这种调速方法简单方便，初投资少，容易实现，而且其调速电阻Rp还可以兼作起动与制动电阻使用，因而在起重机械的拖动系统中得到较为广泛的应用。 五、绕线转子异步电动机的串级调速 为了改善绕线转子异步电动机转子串电阻调速的性能，如克服上述低速时效率低的缺点，那么能否将消耗在外串电阻上的大部分转差功率sPem送回到电网中去，或者由另一台电动机吸收后转换成机械功率去拖动负载呢?这样达到的效果与转子串电阻相同，又可以提高系统的运行效率。串级调速就是根据这一指导思想而设计出来的。1.串级调速原理 串级调速是指在转子上串入一个和转子同频率的附加电动势Ef去代替原来转子所串的电阻。 异步电动机在固有特性运行时，对应的负载转矩为TL时的转子电流为 在正常运行时，r′2?sX′2，可简化为 设电源电压大小与频率不变，则主磁通基本不变；设调速前后负载转矩不变。 在串入Ef的瞬间，由于机械惯性使电动机的转速即s来不及变化，所以瞬时电流I′2f为 (1)Ef与E2s反相时取Ef前的“-”，则I′2f＜I′2,对应的T＜TL，n↓，s↑,sE2↑，转子电流开始回升，电磁转矩T也开始回升，直至T=TL，电动机在较以前低的转速下稳定运行。若平滑地调节Ef，则就能平滑地调低速度。(2)Ef与E2s同相时取Ef前的“+”，则I′2f＞I′2，对应的T＞TL，n↑，s↓,sE2↓，转子电流开始回降，电磁转矩T也开始回降，直至T=TL，电动机在较以前高的转速下稳定运行。如果Ef足够大，则转速可以达到甚至超过同步转速。若平滑地调节Ef，则就能平滑地调高速度。 2.串级调速的实现 实现串级调速的关键是在绕线转子异步电动机的转子回路中串入一个大小、