机电控制技术Sect.4、5.ppt

交流调速的方案 交流电机分为同步电机和异步电机 依靠改变供电电压的频率来改变同步转速 调速方法分三类 改变极对数 改变转差率 改变电源频率 异步交流电机 其他调速方法 无换向器电动机调速系统 矢量变换控制系统 调压调速：依据 异步电机的转矩与定子相电压的平方成正比 晶闸管交流调压调速系统 如前所述异步电机的转矩与定子 相电压的平方成正比，改变电机 的定子相电压也就是改变电机的 转矩及机械特性，即可实现调速 晶闸管 调压 采用反并联的晶闸管（或双向晶闸管）电路，相当于在半波可控整流电路中同时加入了负半波，因而在负载上得到了交流电压 整流 电路 抗干扰电路 晶闸管控制 电路 张弛 振荡器 RC充放电电路 交流晶闸管调压电路原理方框图 整流电路采用桥式整流，获得脉动直流电 抗干扰电路为普通电源抗干扰电路 晶闸管控制电路采用晶闸管和降压电阻组成 张弛振荡器由单结晶体管和电阻组成 充放电电路由电阻、可变电阻和电容组成 电 路 组 成 交流调压电路是反并联的晶闸管或双向晶闸管电路，相当于半波可控整流电路中同时加入了负半波，因而在负载上得到了交流电压 采用双向晶闸管交流调压对提高生产效率和降低成本等都有显著效果，但它过载和抗干扰能力差，且在控制大电感负载时会干扰电网或发生自干扰 为了既能保证电机低速时具有一定的机械特性硬度，又能保证具有一定的负载能力，一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统 运 行 特 点 定义 采用改变定子供电电源频率的方法调节 交流电动机运行速度的调速方式 交流电机变频调速系统 优点 在调速过程中，从高速到低速都可保持 有限的转差功率，因而具有高的效率、 宽范围和高精度的调速性能 调速 原理 由式no=60f/p可知，改变定子电源频率可以改变同步转速和电动机的转速 为使频率与电压能协调控制，必须保证U1与f1成比例变化，即Ul/f1为常数 工作 任务 将电压幅值和频率均固定不变的交流电压变换成二者均可调的交流电压 变频器可分为直接变频器（交—交）和间接变频器（交—直—交）两大类 调速 器件 变频器 脉冲调制式电压源型变频器是一种新型变频器，调制方式有单极性式和双极性式两种 逆变器 按调制信号形式的不同，逆变器又分为矩形脉冲信号调制式(PWM式)和正弦脉冲调制式(SPWM式)两种，前者用于直流调速，后者在交流变频调速系统中应用甚广 两种 调速 方式 基频以下调速 （速度调低） 在调节过程中必须配合着调节电源电压，否则电动机不能正常运行；为了防止磁路饱和就应使Φm保持不变，即应使U1/f1=常数，这就表明，在基频以下调速时，要实现恒磁通调速 基频以上调速 （速度调高） 此时往上调U1将超过额定电压，很可能会超过电动机绝缘耐压限度，因此频率上调时应保持电压不变，即U1=常数，这时f1升高，Φm下降，相当于直流电动机的弱磁调速 电磁转差离合器调速系统 由晶闸管整流电源、电磁转差离合器和异步电动机三大部分组成 实质上就是在笼型异步电动机轴上装上一个电磁转差离合器，并由晶闸管控制装置控制离合器绕组的电流，改变电流即可调节离合器的输出转速 优点是结构简单、运行可靠、维护方便、加工容易，能平滑调速；缺点是低速运行时损耗较大，调速效率较低 组成 特点 工作原理：异步电动机带动电枢旋转→由晶闸管整流来的直流通入励磁线圈→旋转的电枢切割磁场→电枢上形成涡流，与磁场作用产生转矩→离合器磁极跟随旋转，但转速低于电枢 示意图 经验表达式： 调速 特性 改变励磁电流 I 的大小则可改变n2的快慢，而且 I 越大，n2也越大 当励磁电流为零时，尽管异步电动机的转速维持原来的速度不变，但没有电磁耦合对磁极（从动部分）产生转矩，故负载不会转动，这时相当于工作机械与异步电动机转子处于“分离”的状态 待 续 调速系统中加入速度负反馈时，其调速范围可达10:1或20:1左右 调速在空载时往往会出现失控而造成无法调速，因此实验时应加负载运行 续前 采用转子电路串接电阻及串接电势两种调速方法，这都属于异步电动机改变转差率调速 串电阻调速时，有一部分输入功率转化为转差功率进入转子电路，转差功率将消耗在电阻上，且调速越低，s 越大，损耗越大；串电势调速是在转子电路中增加一套交流装置，来吸收这部分功率，并反馈回电网，从而大大提高系统的运行效率，此种转差能量反馈型调速方式称为异步电动机串级调速 绕线转子异步电机的串级调速 由 来 调速 原理 假设在转子回路中串入附加电动势Ef，其频率与转子电动势E2s的频率相同，而相位可与E2s相同或相反（相位相差180°） 转子回路串入附加电动势 此时转子电流 I2 减小，在负载转矩 Tc 一定的条件下，转子串入 Ef 后各量的变化过