2-6-异步电机变频调速理论..pptVIP

根据戴维宁定律，从转子电阻两端看入的开路电势为:等效阻抗为:从而可方便地求得转子电流为:恒流源供电时异步电机的电磁转矩为:最大转矩为:临界转差率为：恒流源供电异步电机机械特性(图上还同时画出同一电机在电压源供电时的机械特性):恒流源供电与恒压供电对比：两者形状相似，都有一个最大转矩，但产生最大转矩的临界转差率不同。恒流源供电时临界转差很小，因此机械特性呈陡削的尖峰状，能稳定运行的范围很窄，同时起动电流为恒流所限制，使得起动转矩很小。计电机饱和，在小转差下励磁支路两端的气隙电势很高，此时主磁路的饱和效应将引起励磁参数的变化，使得临界转差不仅与运行频率有关，同时也将随负载电流而变化，引起机械特性的变化。此时应设法控制转差率，避免在极低转差下运行。理想恒流源供电下异步电机变频调速运行时的机械特性：理想恒流源供电与理想电压源供电的恒气隙磁通控制下特性相似，均属恒转矩性质。但是由于电源的恒流特性限制了定子电流的增长，使得最大转矩Tm比电压源供电时小，过载能力低，只适合于负载变化不大的场合。实际的电流源型变频装置是由交流电源经过可控整流、再经过平波电抗器滤波后供电，电源的恒流特性是通过大电感的储能维持及可控整流器输出电压的调节来实现的，故称为电压激励（控制）电流源。异步电机在这种性质电流源供电下通过电压、电流闭环控制改善了理想恒流源供电时的机械特性加入电流、电压反馈后，调速系统的机械特性就变得和电压源供电时完全相同，特性得到改造而实用。四、变频器非正弦供电对异步电机运行性能的影响当采用变频装置对异步电机供电时，电机端输入的电压、电流非正弦，其中谐波分量对异步电机，特别是对鼠笼式电机的运行性能会产生显著影响。如使电机电流增大，损耗增加，效率、功率因数降低，温升增加；还会出现转矩脉动，使振动和噪声增大；绕组绝缘也可能因过大电压梯度而易老化。电源非正弦对电机运行性能的影响:1、磁路工作点试验表明，在保持基波电压相同的条件下，6阶梯波电压源供电时电机气隙等效磁密一般比正弦供电时增加10%。如果电压波形中有更多的谐波，等效磁密还要增大。所以在设计非正弦电压源供电的调速电机时，其磁路计算和空载试验都必须在适当提高电压下进行。2、定子漏抗在电压非正弦情况下，绕组中除基波以外还存在许多谐波电流，使槽电流增大，槽漏磁增加，漏磁饱和程度提高。这种情况下定子漏抗一般将比只有基波额定电流时减少15%~20%3、转子回路参数非正弦供电下，高次谐波转差率sk≈1，所以转子谐波参数相应的频率几乎等于对应定子谐波频率。由于频率较高，转子导体中集肤效应相当强，造成转子电流集中于槽口，使转子有效电阻比相应直流电阻值大几倍；而转子槽漏感则要减少到只通直流时的1/3，且频率越高，变化越大。这些都大大增大了转子谐波损耗4、功率因数波形非正弦引起的谐波一方面使电机电流有效值增大，另一方面使气隙最大磁密增大，使磁路饱和程度提高，无功磁化电流增加，所以电机功率因数下降明显。5、损耗与效率变频器非正弦供电下，异步电机损耗与相应效率的变化与变频器类型有一定的关系。①电压源型变频器供电时，谐波的含量比例取决于供电电压，与电机负载大小关系不大，使谐波电流及其所产生的附加损耗几乎大小一定。这就造成轻载时效率下降较多，满载时影响较小②电流源型变频器供电时，电机电流波形确定，电流中各谐波分量所占比例确定，大小则随负载正比变化，负载增加时谐波分量大小显著增加。与正弦波电压供电相比，谐波损耗随负载增大，效率及功率因数将显著下降6、谐波转矩非正弦供电下谐波电流产生的谐波转矩有两种形式：恒定谐波转矩和脉动转矩。恒定谐波转矩主要是由气隙谐波磁通和它在转子上感应出的同次电流相互作用产生的异步性质转矩。由于谐波电流频率高，转子对谐波磁场的转差率相当大，就谐波电流而言，转子回路中电抗远大于电阻，谐波电流基本上为无功电流，故产生的谐波转矩很小，通常在基波转矩的以下，影响甚微，可以忽略不计。各次谐波磁场和电流之间相互作用产生的脉动转矩则情况不同。在6阶梯波电源供电时，5、7次谐波电流幅值较大，他们在转子中感应的转子电流与气隙基波磁场相互作用将产生6倍基频的脉动转矩，影响最严重。2-6异步电机变频调速理论异步电机采用变频调速技术后，调速范围广，调速时因滑差功率不变而无附加能量损失，是一种性能优良的高效调速方式，是交流电机调速传动发展的主要方向。变频调速内容十分广泛，主要包括变频调速理论、静止变频器、变频调速系统和高性能控制方式—矢量变换控制四个方面。在变频调速系