第一讲异步电机及电力电子器件.pptVIP

新疆博识通咨询有限公司 与您共创美好未来李 岩：139 9888 7749 Email：liyan.sir@163.com http:http:/lws.asp变频器QQ群第一讲 交流调速原理 摘　要：变频器进入实用阶段，比发明异步电动机晚了近百年。分析其原因? 了解影响实施变频调速的主要问题。得出变频同时还必须变压的原理，以及正弦脉宽调制的具体实施方法。 关键词：异步电动机　　变频器　　开关器件　　晶闸管　　电力晶体管　　绝缘栅双极晶体管　整流与逆变　输入功率　　输出功率　电磁功率　 磁路饱和　　正弦脉宽调制　　载波　　调制波　　调压比　　调频比　 图1－1 异步电动机的构造 定子 : 定子绕组、铁芯、机座 转子 鼠笼式 异步电动机变频可以调速的原理，是“与生俱来”的。然而，异步电动机发明于1889年，而变频调速技术进入推广普及阶段，却是在二十世纪八十年代，人们企盼了将近一个世纪！ 1．1 三相异步电动机 1．1．1 交流电机结构简单价低廉 三相交流异步电动机的发明在电力拖动史上有着十分重要的意义。因为它的转子电路不需要和外电路相联接，转子绕组由两侧端部互相短接的铜条或铝条（俗称鼠笼条）构成，可以自成回路，形状象个“鼠笼”，故常称为笼形电动机，如图1－1所示。 在所有电动机中，这种结构在简单、坚固方面是首屈一指的。这带来了使用寿命长、易于维修、以及价格低廉等极为突出的优点，使它在整个电力拖动领域独占鳌头。在二十世纪八十年代以前，约占工农业生产机械中电动机总量的85％以上。 1．1．2 生产要求 速度调节 随着各种加工技术的不断进步，许多生产机械对无级调速的要求也越来越迫切。以50年代龙门刨床刨台的拖动系统为例，其拖动系统采用Ｇ－Ｍ（发电机－电动机组） 图1－2 刨台的原拖动系统 调速系统：图中，直接拖动刨台的是直流电动机DM，DM由直流发电机G1提供电源，G1又由交流电动机MA来带动，MA在带动G1的同时，还带动一台励磁发电机G2。G2发出的电，一方面为DM和G1提供励磁电流，同时也为控制电路提供电源。除此以外，为了改善DM的机械特性，还采用了一台结构复杂、价格昂贵的交磁放大机DMA。 可见，为了实现无级调速，简直已经到了不惜工本的地步。这充分说明了：生产机械对电动机进行无级调速的要求是多么地迫切！ 图1－2 刨台的原拖动系统 1．1．3　交流调速方法 1．1．4　交流电机旋转原理 1．1．4　交流电机旋转原理 1．1．4　交流电机旋转原理 1．1．4　交流电机旋转原理 1．异步电动机的转速公式 三相交流电动机中，一个十分重要的“角色”便是旋转磁场，它是三个交变磁场合成的结果。这三个交变磁场的特点是： （1）产生磁场的交变电流在时间上互差三分之一周期（T∕3），这由三相交流电源本身的特点所决定； （2）三个磁场的轴线在空间位置上互差2π∕3电角度，这可以通过三相绕组在定子铁心中的安排来实现。 旋转磁场的转速称为同步转速，由下式决定： n0＝ （1－1） 式中，n0—同步转速，r∕min； f—电流的频率，Hz； p—旋转磁场的磁极对数。 f=50Hz: p : 1 2 3 4 5 6 n0:3000rpm 1500 1000 750 600 500 n: 2970 1450 980 740 590 495 而异步电动机之所以被冠以“异步”二字，是因为其转子的转速n永远也跟不上旋转磁场的转速n0。两者之差称为转差： Δn＝n0－nM （1－2） 式中，Δn—转差，r∕min； nM—电动机的转速，r∕min。 转差与同步转速之比，称为转差率： s＝　　＝ 　（1－3） 式中， s—转差率。约1～9％。 由式（1－1）和式（1－3），可以推导出： 　nM＝　　（1－s） 　 　　（1－4） 一．　电动机机械特性　 1．　电机特性 电动机的带负载能力主要体现在其机械特性上。所谓机械特性，是在某一转速下，电动机所能产生的电磁转矩的大小。 电动机在没有人为地改变其参数时的机械特性，称为自然机械特性。异步电动机的自然机械特性及其能量图如图1所示。由图可知，转速下降时，由于转差增大，转子绕组切割旋转磁场的速度也增大，转子电流和电磁转矩也都随之增大。 自然机械特性的主要特征可由三个点来描述： （1）．理想空载点　 电动机输出轴上的转矩为0，称为理想空载。这时，电