第二章-第七节：三相异步电动机的调速（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（ 高等教育出版社）

第七节：三相异步电动机的调速 第二章 三相异步电动机 目 录 目录 Content 仪用互感器 变极调速 01 改变电动机转差率S调速 02 变频调速 03 三相异步电动机的调速 三种电气 调速方法 　　交流电动机的三种基本调速方式： 　　（１）改变极对数p； 　　（２）改变转差率s； 　　（３）改变供电电源频率f。 一、变极调速 (有级调速) A1 X1 A2 X2 i i P=2 · · A1 A2 X1 X2 · · N N S S 串联 A1 X1 A2 X2 i i • • P=1 采用变极调速方法的电动机称作多速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。 A1 · · A2 X1 X2 S N 并联 一、变极调速 (有级调速) 双速电动机接线图 一、变极调速 (有级调速) 低速 高速 注意：为变速前后转向不变，三相电源应换相。 接触器控制双速电动机的电路图 按钮和时间继电器控制双速电动机电路图 T o 二、变转差率S调速 (无级调速) 变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。 n n' • • TL TL s ´ s • • T s o 电动机转子绕组中串接的外加电阻在每段切除前和切除后，三相电阻始终是对称的，称为三相对称电阻器，如图a）所示。启动过程依次切除R1、R2、R3，最后全部电阻被切除。 启动时串入的全部三相电阻是不对称的，而每段切除后三相仍不对称，称为三相不对称电阻器，如图b）所示。启动过程依次切除R1、R2、R3、R4，最后全部电阻被切除。 a) b) 转子绕组串接三相电阻 三相对称电阻器 b) 三相不对称电阻器 按钮操作转子绕组串接电阻启动的电路 按钮操作转子绕组串接电阻启动的电路图 三、变频调速 　　变频器是解决交流电动机调速和启动的最好控制设备，也是目前发展最为迅速的技术之一，它的特点是： 　　一、输出电压、电流、频率连续可调； 　　二、启动电流从零开始； 　　三、节约电能。 三、变频调速 1.变频调速简介 由式(2-12)可见，当异步电动机的磁极对数p不变时，电动机的转速n与电源频率f₁成正比，如果能连续地改变电源的频率，就可以连续平滑地调节异步电动机的转速，这就是变调速的原理。 变频空调、变频洗衣机已走入家用电器行列，并显示了强大的生命力，长期以来一直由直流电动机一统天下的电力机车、内燃机车、城市轨道交通、无轨电车等交通运输工业，也正在经历着一场由直流电动机向交流电动机过渡的变革，单机容量超过1600 kW的变频调速交流电动机已投入商业运营。我国现在正在大力发展的高速铁路运行及城市轨道交通运输的动车组，就已全部采用交流电动机变频调速技术来驱动，以前传统的直流牵引电动机牵引已被全部淘汰。国家发展和改革委员会启动的国家十大重点节能工程中的子项目之一就是采用交流变频调速系统来取代直流电动机调速系统。 三、变频调速 2.变频调速的控制方式 前已叙述，只要连续调节交流电源频率f₁,就能平滑地调节交流电动机的转速。但是，单一地调节电源频率，将导致电动机运行性能的恶化，其原因可由U≈E₁=4.44K:N₁f₁φm来分析，若电源电压U₁不变，则当频率f₁减小时，主磁通φm将增加，这将导致电动机磁路过分饱和，使励磁电流增大，功率因数降低，铁心损耗增加；反之，若频率f₁增加，则φm将减小，使电动机的电磁转矩及最大转矩下降，使电动机容量得不到充分利用。因此，为了使交流电动机能保持较好的运行性能，要求在调节fi的同时，改变定子电压U,以维持最大磁通φm不变。 根据电动机所拖动的负载性质不同，常用的异步电动机变频调速主要有两种控制方式，即恒转矩变频调速和恒功率变频调速。 2.变频调速的控制方式 三、变频调速 三、变频调速 变频装置简介 由上分析知道，实现异步电动机的变频调速，关键是要有一套能同时改变电源电压及频率的供电装置，通称变频装置或变频器。变频装置主要有两大类，即间接变频装置和直接变频装置。间接变频装置是先将工频交流电通过整流装置整流成直流电，然后再经过逆变器将直流变成可控频率的交流，通常称为交-直-交变频装置。其特点是输出频率可以在0.1～400 Hz范围内任意调节，是目前中小容量通用变频装置的主要形式。而直接变频装置即是直接将恒压恒频的交流电源变成变压变频的交流电源，称为交-交变频装置，其特点是输出频率比输入频率低，是变频装置的发展方向。变频器外形和基本结构如图2-42所示。 三、变频调速 三、变频调速 变频器先将工频交流电源通过三相整流电路