运动控制系统 教学课件 作者 吴贵文 第4章交流异步电动机调速系统.ppt

第4章 交流异步电动机调速系统;4.1 异步电动机的稳态数学模型和调速方法;同步转速为 （4-1） 式中 f1为供电电源频率，np为电动机极对数。 转差率与转速的关系为 （4-2） 或 （4-3） 由图4-1可以导出折合到定子侧的转子相电流为 式中 ;;2. 异步电动机的机械特性;;;可见当s较大时转矩近似与转差率成反比，机械特性是一段双曲线。当s在以上两段的中间值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线，如图4-3所示。 异步电动机供电电压、频率均为额定值，且无外加电阻和电抗时的机械特性方程式为 这称为异步电动机固有机械特性。;由式（4-5）异步电动机的机械特性方程式可知，如果改变有关参数就可以改变机械特性，这就是所谓的人为机械特性。 能够改变的参数可分为三类，即电动机参数、电源电压Us、 电源频率f1（或角频率ω1）。 使电动机工作在不同的人为特性上就能达到调速的目的。本章着重讨论改变电压调速和改变频率调速的方法。 ;4.2 异步电动机的变压控制系统;;4.2.2调压调速机械特性;由图4-5可见，在恒转矩负载下，普通笼型异步电动机变电压时的稳定工作点为A、B、C，转差率s的变化范围不超过0 ~ sm，调速范围有限，不能实现低速运行。因为s sm时，不但电动机不能稳定运行，随着转子电流增大还可能造成过热而损坏电动机。如果带风机、泵类负载运行，则工作点为D、E、F，采用调压调速可得到较大的调速范围。 为使电动机在恒转矩负载下能实现低速稳定运行而不至于过热，可以采用增加电动机转子电阻的方法。对笼型电动机，可以将转子的铸铝导体改为电阻率大的黄铜条，制成高转差率笼型转子异步电动机。其机械特性如图4-6所示。;;4.2.3闭环控制的调压调速系统;转速负反馈交流调压调速系统由速度调节器、晶闸管调压装置、转速反馈装置和异步电动机等部分组成。改变给定电压Un* 的大小，就可以改变电动机的转速n。该调速系统的静特性如图4-7b所示。当系统带负载TL在A点稳定运行时，如果负载增大引起转速下降，反馈控制作用会自动提高定子电压，使闭环系统工作在新的工作点A′。同理，当负载减小时，反馈控制作用会降低定子电压，使系统工作在A点。将A、A、A′连接起来就是闭环系统的静特性。 ;;4.2.4变压控制在软起动器中的应用;;传统的减压起到方法有星-三角起动、定子串电阻或电抗器起动、自耦变压器（又称起动补偿器）减压起动等，这些方法都能改善起动状况，但起动性能仍不理想，如起动过程存在冲击、起动电流不能调节等。 现在带电流闭环的电子控制软起动器已得到广泛应用。它的主电路采用晶闸管交流调压器，用连续地改变其输出电压来保证恒流起动，起动结束后电压保持在额定值，电流也自动衰减下来。稳定运行时可用接触器将晶闸管旁路，一方面消除晶闸管上的损耗，另一方面延长其寿命。根据起动时负载大小，起动电流可以设定在（0.5~4）IsN之间，以获得最佳的起动效果。但无论如何都不宜于满载或重载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩短起动时间。实际的软起动器产品都有起动模式可供选择设定。 软起动器也可用于软停车，即制动时逐步降低电压使电动机慢慢减速。;图4-8 SEC18C系列软起动器接线图; ;SEC18C为用户提供三种起动方式，如图4-9所示。 1）电流限幅软起动 用户可以通过面板选择电流限幅软起动方式，并设置相应的限流倍数，限流倍数选定后，SE C18C会自适应调整起动时间。 2）电压斜坡软起动 用户可以通过面板选择电压斜坡软起动方式，并设置相应的初始电压和起动时间。 3）脉冲突跳软起动（可选，用户定制） 对于大惯量、高静摩擦力的负载，如：满载的运输带、搅拌机等，可依据用户的要求提供此种起动方式。 SEC18C为用户提供二种停车方式： 1）自由停车 2）软停车（电压斜坡停车） 可以通过面板选择停车方式。若选择软停车（电压斜坡停车），可设置相应的停车时间。 ;图4-9 软起动方式 ;4.2.5变压控制在电动机节电器中的应用;;;4.3 异步电动机的变压变频（