交流调速--第三章.pptVIP

* * 第三章 绕线型异步电动机的串级调速系统 §3.1 绪论 §3.2 串级调速系统的工作原理 §3.3 串级调速系统的性能分析 §3.4 次同步串级调速闭环控制系统 §3.5 超同步串级调速系统 返回目录 一：异步电动机调速的结构特征 1.鼠笼型异步电动机的调速特点: ①转子处于短路状态; ②调速方法都是从电机定子侧引入控制变量(如改变定子电压,频率等)来改变电动机的转速; §3.1 绪论 2.绕线型异步电动机的调速特点: ①转子可以通过滑环与外部电气设备相连接; ②调速方法除了从定子侧控制电压,频率以外,还可以从转子侧引入控制变量实现调速; ③转子侧的控制变量有电流,电动势,电阻等,通常转子稳态电流随负载变化,不能任意调节,一般可以通过转子回路串电阻或引入附加电动势来实现; §3.1 绪论 二.绕线型异步电动机转子回路串电阻调速特点 绕线型异步电动机过去使用最多的方法是在转子回路串入不同数值的可调电阻,从而获得电机的不同机械特性,以实现电气传动的转速调节. M §3.1 绪论 这种方法简单,但是主要有以下缺点: s n Tm sm 0 n0 sm1 R2 R2+RV1 R2+RV2 R2+RV3 1 0 绕线型异步电动机改变转子电阻调速 ①低速损耗大 它是通过增大转子回路的电阻值来降低电机转速.若带恒转矩负载,转速越低时转差功率就越大,因此这种方法是通过增大转差功率来降低转速,但是增加的转差功率全部被转化为热能消耗掉了,因此随着调速范围的增大,效率就越低 ②机械特性软 电机的理想转速不变,所以只能在同步转速以下调节,所串电阻越大,机械特性就越软,降低了静态调速精度 ③调速不平滑 由于电机转子回路所串附加电阻的档数有限,无法实现平滑调速,基本属于有级调速.另外转子回路的电流较大,使得电阻体积笨重,抽头不易. ④调速范围小 一般为(2～3):1,负载越小,调速范围就越小. 适用范围: 多用于断续工作的生产机械上,在低速运行的时间不长,并且要求调速性能不高的场合,如桥式起重机. 不能满足高性能节能型传动系统的要求,必须寻求一种效率较高,性能较好的调速方法,这就是下一节的串级调速. §3.2 串级调速系统的工作原理 一.串级调速原理 M Ef §3.2 串级调速系统的工作原理 分析: 设设备转矩恒定,未串入附加电动势Ef之前在s=s1上午转差率下运行. 因此若在绕线式异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势,就可以对电机的转速进行调节,引入不同数值的同相(反相)电动势,就可以十电机获得不同的稳定转速. §3.2 串级调速系统的工作原理 二.串级调速系统的类型 1.电气串级调速系统 电气串级调速系统包括两种类型：电机型串级调速系统和晶闸管串级调速系统。 ①电机型串级调速系统 电机型串级调速系统是通过一个旋转变流机组将异步电动机的转差功率整流后输出给直流电动机，后者拖动一台交流异步电机将功率回馈电网。这种串级调速方式的特点是： 系统复杂； 需要的附加旋转电机多； 因此难以在工业应用中推广。 §3.2 串级调速系统的工作原理 ②晶闸管串级调速系统（静止Scherbius系统） 目前广泛应用的是晶闸管串级调速系统。串级调速系统的核心环节是产生附加电动势。由于绕线型异步电动机转子回路感应电动势 的频率是随转差率变化的，所以附加电动势 的频率必须随电动机转速而变化。 这种调速方法就相当于在转子侧加入可变频可变幅交流电压的调速方法。实际系统中是把转子交流电动势整流成直流电动势，然后再与一个直流电动势进行比较，控制直流电动势的大小就可以调节惦记的转速，从而把交流变频问题转化为与频率无关的直流问题。 对直流电动势的技术要求： ①平滑可调，从而实现对电机转速的平滑调节； ②从功率传递提高调速效率的角度，要求能吸收从转子侧传递过来的转差功率并加以利用，例如将电能回馈电网； UI TI M UR 晶闸管串级调速系统结构图 L §3.2 串级调速系统的工作原理 晶闸管串级调速系统是选用工作在逆变状态的晶闸管可控整流器来作为产生附加电动势的电源，从而满足上诉技术条件。典型的晶闸管串级调速系统如下图所示。 图中，三相异步电机M以转差率s运行，其转子相电动势经三相不可控整流装置UR整流，输出电压 。工作在逆变状的三相可控整流装置UI，除可提供一个可调直流输出电压 作为附加电动势外，还可将经整流后输出的电动机转差功率逆变回馈到电网。TI是逆变变压器，L为平波电抗器。 §3.2 串级调速系统的工作原理 工作原理： §3.2 串级调速系统的工作原理 晶闸管串级调速系统的特点： ④由于电机转差功率能通过转子整流器UR变换为直流功率，再由逆变器UI变换为交流功率回馈电网，提高了效率； ⑤由于转