《交流调速系统》ppt课件

1、项目2交流调速系统交流调速系统第15讲项目项目2 交流调速系统交流调速系统 1、交直流调速系统的格局、交直流调速系统的格局l20世纪世纪60年代以前年代以前l 80% 交流定速运转交流定速运转l 18% 直流可调速运转直流可调速运转l 2% 交流可调速运转交流可调速运转l70年代以前直流占统治位置。年代以前直流占统治位置。l70年代开场电力电子技术的运用开创了交流可年代开场电力电子技术的运用开创了交流可调速传的新纪元。调速传的新纪元。l目前，交流调速是调速领域的主要开展方向。目前，交流调速是调速领域的主要开展方向。5.1 引言引言项目项目2 交流调速系统交流调速系统 直流调速系统特点：直流调速

2、系统特点：控制对象：直流电动机控制对象：直流电动机控制原理简单，一种调速方式控制原理简单，一种调速方式性能优良，对硬件要求不高性能优良，对硬件要求不高 电机有换向电刷换向火化电机有换向电刷换向火化电机设计功率受限电机设计功率受限电机易损坏，不顺应恶劣现场电机易损坏，不顺应恶劣现场需定期维护需定期维护交流调速系统特点：交流调速系统特点：控制对象：交流电动机控制对象：交流电动机控制原理复杂，有多种调速方式控制原理复杂，有多种调速方式电机无电刷，无换向火化问题电机无电刷，无换向火化问题转速高、耐压高转速高、耐压高容量大交流电机本身容量大容量大交流电机本身容量大电机不易损坏，顺应恶劣现场电机不易损坏，

3、顺应恶劣现场体积小、分量轻，根本免维护体积小、分量轻，根本免维护节能显著节能显著项目项目2 交流调速系统交流调速系统 3、异步电动机交流调速方式)1 (60)1 (11SpfnSn有级调速根据转速公式可归纳出三类调速方法原始的分类方法：根据转速公式可归纳出三类调速方法原始的分类方法：变极对数变极对数p的调速、变电源频率的调速、变电源频率f1调速及变转差率调速及变转差率s调速。调速。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 科学分类方法根据对转差功率的处置方法分类分为三类：1转差功率耗费型调速系统：转差功率全部转化成热能而被耗费掉。 特点：系统的效率低，构造简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻

4、调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。2转差功率回馈型调速系统转差功率的少部分被耗费掉，大部分经过变流安装回馈给电网或者转化为机械能予以利用。 特点：效率高。串级调速属该类系统。3转差功率不变型调速系统调速过程中，转差功率根本不变。 特点：效率最高。变极调速、变频调速系统属于此类。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 21UTe 5.2 5.2 异步电动机调压调速系统异步电动机调压调速系统 当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比； 2rs212rs1r2spr2 r1p1mme/33llLLsRRsRUnsRInPT异步电机的电磁转矩公式异步电机的电磁转矩公式一、交流异步电动机调

5、压调速原理一、交流异步电动机调压调速原理项目项目2 交流调速系统交流调速系统 图图4-1 异步电动机在不同电压下的机械特性异步电动机在不同电压下的机械特性项目项目2 交流调速系统交流调速系统 调压调速的三种方法：调压调速的三种方法： 1.自耦调压器自耦调压器-对小容量电机对小容量电机,体积分量大。体积分量大。 2.饱和电抗器饱和电抗器-控制铁心电感的饱和程度改动串联阻抗，体积分量大。控制铁心电感的饱和程度改动串联阻抗，体积分量大。 3.晶闸管交流调压器晶闸管交流调压器-用电力电子安装调压调速，体积小，轻便。用电力电子安装调压调速，体积小，轻便。二、二、 异步电动机调压调速方法异步电动机调压调速

6、方法项目项目2 交流调速系统交流调速系统 2T 、1 1电源正半周：电源正半周：VT1VT1触发导通，触发导通，电源的正半周施加到负载上；电源的正半周施加到负载上；2 2电源负半周：电源负半周：VT2VT2触发导通，触发导通，电源负半周便加到负载上；电源负半周便加到负载上；交流输入交流输入触发脉冲触发脉冲输出电压输出电压三、三、 晶闸管交流调压电路晶闸管交流调压电路1、 晶闸管单相交流调压电路晶闸管单相交流调压电路项目项目2 交流调速系统交流调速系统 2、晶闸管三相交流调压电路、晶闸管三相交流调压电路 晶闸管三相交流调压电路如下图。这种电路接法的特点晶闸管三相交流调压电路如下图。这种电路接法的

7、特点是负载输出谐波分量低，适用于低电压大电流的场所。是负载输出谐波分量低，适用于低电压大电流的场所。 三相全波星形结合的调压电路三相全波星形结合的调压电路项目项目2 交流调速系统交流调速系统 电路正常任务的条件：电路正常任务的条件： 1 要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路，与电源电要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路，与电源电压同步。压同步。2要求要求U、V、W三相电路中正向晶闸管的触发信号相三相电路中正向晶闸管的触发信号相位互差位互差120，三相电路中反向晶闸管的触发信号相位也互，三相电路中反向晶闸管的触发信号相位也互差差120。 3同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲同一相中反并联的两个

8、正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差相位应互差 180。 根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发的次序为的次序为VT1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 M3TVCTVC双向晶闸管交流调压器 项目项目2 交流调速系统交流调速系统 三、三、 转速闭环调压调速系统的组成转速闭环调压调速系统的组成 普通异步电动机的开环机械特性很软普通异步电动机的开环机械特性很软, ,且开环调压调速范且开环调压调速范围太小围太小, ,对于

9、恒转矩的负载，要求调速范围对于恒转矩的负载，要求调速范围D D大于大于2 2时，往往采时，往往采用带转速负反响的闭环控制系统。用带转速负反响的闭环控制系统。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 实验四、交流调压调速实验项目项目2 交流调速系统交流调速系统 三、实验设备三、实验设备2 2只反并联晶闸管组成的调压主电路板、单结晶管触只反并联晶闸管组成的调压主电路板、单结晶管触发电路模块、电阻电感负载、双踪示波器发电路模块、电阻电感负载、双踪示波器四实验步骤四实验步骤1 1、按图连好电路。、按图连好电路。2 2、察看并记录控制角、察看并记录控制角a = 30a = 30、 6060、 9090、15

10、0150交流调压电路的输出电压波形画出交流调压电路的输出电压波形画出2 2个周期个周期的波形。的波形。3 3、丈量输出电压有效值并记录于下表中。、丈量输出电压有效值并记录于下表中。记录a a = = 3030 a a = = 6060 a a = = 9090 a a = = 150150 输出电压有效值项目项目2 交流调速系统交流调速系统 实验电路 留意：反并联的晶闸管触发脉冲相位相反即留意：反并联的晶闸管触发脉冲相位相反即相位差为相位差为180180项目项目2 交流调速系统交流调速系统 Class is overThank you!第16讲项目项目2 交流调速系统交流调速系统 软启动器，由

11、三相反并联闸管构成调压电路，串软启动器，由三相反并联闸管构成调压电路，串接于电源与被控电机之间。接于电源与被控电机之间。 软起动器实践上是一种降压起动器。软起动器实践上是一种降压起动器。 起动时间普通都可以设定，可以运用于要求缓慢起动时间普通都可以设定，可以运用于要求缓慢起动的场所。起动的场所。起动转矩较小，不能满足重载起动或满载起动的起动转矩较小，不能满足重载起动或满载起动的场所。场所。工程二工程二软起动器软起动器项目项目2 交流调速系统交流调速系统 项目项目2 交流调速系统交流调速系统 项目项目2 交流调速系统交流调速系统 5.3 绕线式异步电动机串级调速系统绕线式异步电动机串级调速系统

12、一、串级调速原理一、串级调速原理一串电阻调速的原理一串电阻调速的原理 绕线式异步机在转子回路中串接电阻的调速原理：绕线式异步机在转子回路中串接电阻的调速原理：22022202)(sXRRsEIf。已经降低，实现了调速达到新的平衡，但速度使dLeedLeefTTTIsndtdnTTTIR2200)( 从串电阻调速的原理中可获得串级调速的启发。从串电阻调速的原理中可获得串级调速的启发。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图M30rrsEE fErI附加电动势与转子附加电动势与转子电动势有一样的频电动势有一样的频率，可同相或反相率，可同相或反相串接。串接。 引

13、入可控的交流附加电动势2 2、串级调速的原理、串级调速的原理转子不串入附加电阻转子不串入附加电阻-改为串入附加电动势来调速。改为串入附加电动势来调速。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 转子电流为：转子电流为：。曾经降低，实现了调速到达新的平衡，但速度使dLeedLeefTTTIsndtdnTTTIE2200)( 22022202sXREsEIf* 向下调速的低于同步速的串级调速。次同步串级调速向下调速的低于同步速的串级调速。次同步串级调速* 向上调速的高于同步速的串级调速。超同步串级调速向上调速的高于同步速的串级调速。超同步串级调速项目项目2 交流调速系统交流调速系统 3 3、附加电动势的

14、获得、附加电动势的获得在转子侧参与可变转差率、电压幅值可变的电动势。在转子侧参与可变转差率、电压幅值可变的电动势。利用一整流安装把转子交流电动势整流成直流电动势。利用一整流安装把转子交流电动势整流成直流电动势。再利用晶闸管组成的可控整流安装来获得一个可调的直再利用晶闸管组成的可控整流安装来获得一个可调的直流电压作为转子回路的附加电动势。流电压作为转子回路的附加电动势。把交流可变频率的问题转化为与频率无关的直流问题。把交流可变频率的问题转化为与频率无关的直流问题。 项目项目2 交流调速系统交流调速系统 图图5-20 电气串级调速系统原理图电气串级调速系统原理图 4 4、串级调速系统、串级调速系统

15、项目项目2 交流调速系统交流调速系统 二二. .双闭环串级调速系统的组成和任务原理双闭环串级调速系统的组成和任务原理绕线绕线异步异步电动机电动机 逆变逆变变压器变压器 电流电流互感器互感器 转子转子整流器整流器 测速测速发电机发电机 速度速度调理器调理器 电流电流调理器调理器 晶闸管晶闸管触发器触发器项目项目2 交流调速系统交流调速系统 串级调速存在的问题：串级调速存在的问题：串级调速只适用于绕线式异步电机；串级调速只适用于绕线式异步电机；串级调速系统功率因数低。串级调速系统功率因数低。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 串级调速系统运用串级调速系统运用实例实例 项目项目2 交流调速系统交流调速系统 1. 超同步串级调速系统，是在转子回超同步串级调速系统，是在转子回路中串入与转子附加电动势同频率同相位路中串入与转子附加电动势同频率同相位的可变的交流附加电动势。的可变的交流附加电动势。 2. 串级调速系统属于转差功率不变型串级调速系统属于转差功率不变型调速系统，因此效率较高。调速系统，因此效率较高。项目项目2 交流调速系统交流调速系统 调速方式名称控制对象特点变极调速交流异步电动机有级调速，系统简单