变频调速理论-复习及习题解答.docVIP

三、交流异步电动机变频调速的理论基础 EgΦm =Kf1问题 Eg Φm =K f1 异步电机的气隙磁链在每相定子中的感应电动势Eg=4.44f1N1kN1Φm 如果使Eg/f1=K气隙磁链保持不变， 要保持直流电机的磁通恒定，因为其励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，容易做到保持磁通恒定。 要保持交流异步电机的磁通恒定，必须采用恒压频比控制。 问题3-2：交流异步电动机的恒压频比控制有哪三种方式？试就其实现难易程度、机械特性等方面 进行比较。 Eg/f1=K，气隙磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率为恒值，机械特性非线性，难实现，加定子电压补偿的目标，改善低速性能。Tmax，?nm与频率无关，机械特性平行，硬度相同，类似于直流电动机的降压调速，属于恒转矩调速。 U1/f1=K，定子相电压/输入频率为恒值，U1定子相电压，机械特性非线性，易实现。f1接近额定频率时，Tmax变化不大，f1的降低，Tmax变化较大，在低速时甚至拖不动负载。 Unn0fE2/f1=K=K实际上 Unn 0 f E2/f1=K=K U1/f1 U1/f1=K=K Eg/f1=K=K E2/f1=K，转子磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率 为恒值，E2转子磁链在每相定子中的感应电动势 （忽略转子电阻损耗）Tf带定子电压补偿的U Tf 带定子电压补偿的U1/f1=K 稳态性能和动态性能好，最难实现。 这是矢量控制追求的目标。 φφmU1fn φ φm U1 fn Un 0 n T 恒磁通调速（基频以下）U1/f1=常数，并补偿定子电阻损耗。 恒功率调速（基频以上）升高电源电压时不允许的， 在频率上调时，只能保持电压不变。 频率越大，磁通就越小，类似于直流电动机的弱磁增速。 问题3-4：正弦波恒流供电时交流异步电动机变频调速系统的机械特性有何特点？ TI1a T I1aI1b,ω1aω1b I1a,ω1b I1b,ω1b I1b,ω1a 0 U f n I1a,ω1a 和最大转矩点， ② 恒流机械特性的最大转矩与ω1无关， 恒流变频时最大转矩不变，但改变定子电流时， 最大转矩与电流的平方成正比。 ③ 由于Lσ1＜＜Lm，所以恒流机械特性的线性段 比恒压机械特性较平，而且最大转矩处很尖。 ④ 恒流特性限制了定子电流I1，而恒压供电时 随着转速n降低电流I1会不断增大。 所以额定电流时Temax∣I1=cont比额定电压时Temax∣v1=cont小得多。但这并不影响恒流控制得系统承担短时过 载能力。因为过载时加大定子电流，以产生更大得转矩。 问题3-5：交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和 恒电流控制三种，其中恒磁通控制又称恒转矩控制。 问题3-6：如果在交流异步电动机变频调速系统采用恒转矩控制时，出现励磁电流急剧增加的现象 （实际上时由于电压补偿过多），导致系统不能正常工作，应采取的解决办法有：适当增加定子电压U1和在开环系统上加电流负反馈，以便限制定子励磁电流，（实际上，变为恒转矩负载加恒电流控制）。 问题3-7：已知一台异步电动机参数如下：PN＝3KW，U1N＝380V，I1N=7.5A，nN=1450r／min，电枢绕组电阻R1＝1.5?，R2＝0.823?。定子漏抗Lσ1=0.0038H，转子漏抗L’σ2＝0.00475H，励磁电感Lm＝0.0968H，励磁电阻Rm＝1.49?，试计算： 在U1/f1=C 方式控制下， f1=5Hz时U1 =? 在Temax=C 方式控制下， f1=5Hz时U1 =? 在f1=5Hz时，U1/f1=C 方式控制下， Temax=? 在f1=50Hz时，U1/f1=C 方式控制下， Temax=? 解： ① U1/f1=C 方式下，U1/f1= U1P/f1N= C 相电压 U1=（f1/ f1N）× U1N=(5/50) ×380/=22伏 ② Temax=C 方式，α= f1/ f1N=(5/50)=0.1 θ=XN/R=2πf1N(Lσ1+ L’σ2)/R1=2×3.14[0.0038+0.00475]/ 1.5=1.778 γ=α[=0.257 U1=γU1N=γ×220=56.5伏22伏 结论：恒转矩控制方式下，在f1较低时提高了定子电压。 ③ f1=5Hz时，U1/f1=C 方式控制下，nN=1450r／min，n==1500r／min，为2对磁极电机。 Temax-5==15.2牛顿.米 ④ f1=50Hz时，U1/f1=C 方式控制下 Temax-50==100.8牛顿.米 结论：U1/f1=C 方式控制下，在f1较低时应补偿了定子绕组压降，以提高最大转矩.。 问题3-8：从结构上看，静止式变频装置分为哪两类？ 间接变频装置（交-直-