电力拖动自动控制系统第三十三讲课件

电力拖动自动控制系统第三十三讲11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。电力拖动自动控制系统第三十三讲电力拖动自动控制系统第三十三讲11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。第三十三讲要求：1.理解异步电机双馈调速下工况的变化；2.掌握异步电机电气串级调速系统原理及 其工作过程；3.理解机械串级调速系统的工作原理；4.掌握串级调速系统的特征； 5.了解串级调速时转子整流电路特点7.1.2 异步电机双馈调速的五种工 况忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作：Pm=sPm＋(1－s)Pm（7-4）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电磁功率，sPm—输入或输出转子电路的功率，即转差功率，(1－s)Pm—电机轴上输出或输入的功率。提高学生的实际操作能力是中等职业教育的重要抓手。完成汽修专业的实训教育，需要在教与学过程中各个环节的相互配合与完善。我们认为做好汽修专业学生的实训建设，需要从以下几个方面进行努力：基地建设、激发学习兴趣以及学习方式。一、实训基地的建设要适应教学改革的需要实训基地不仅仅是一些硬件和场地，而应当是在理念主导下的物质的综合。只有优质的课程体系，然后按照这一课程体系的实施要求来建设实训场所，才能最大限度地达到教学目的。校内实训基地建设是改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点。实训基地建设要与课程建设相统一。根据职业岗位中工作任务的技能要求、工艺流程，调整设置实训室，强化工作过程项目实训条件建设；根据过程项目设置实训项目；根据技能要求购置设备。汽车实训室，按照工作过程化来安排工位，向4S维修站靠拢，结合教学情况，尽量贴近生产一线来布置。二、调动学生的学习积极性1．创设情境，引发学生学习兴趣在汽修专业教学中，创设一些汽车故障的情境，把枯燥、刻板的汽车构造原理融化在多姿多彩的真实情境中，让学生在欢乐、活跃的氛围中学习，可大大激发学生的求知欲。例如：当我要讲解汽车的点火系统时，找来汽车点火系统的有关零部件，把点火线路接好。在讲课前，我先做火花塞点火现象让学生观看，使学生在观察火花塞点火现象中产生兴趣和疑问，然后根据这些现象，一步一步向学生阐明点火系统的工作原理、如何连接线路及如何维修点火系统。2．分析实例，增强学生学习兴趣汽车修理专业涉及的知识非常广泛，传统的教学方法是先讲解理论，然后再进行实习，效果并不理想。因为理论比较抽象和枯燥，而中等职业学生的理解能力相对比较弱，学生很难听得好、记得牢。因此，可采用实例分析法进行教学，让学生感觉到高深的理论知识和日常生活是密不可分的。例如：以“汽车被水浸，发动机缸体进水后的维修”的实例作为载体，引出与发动机相关的各系统构造、工作原理和处理发动机进水后维修的相应技能，便于学生掌握汽车发动机各系统的结构和原理以及发动机的拆卸、总装、各系统的清洗等专业理论和技能。这种打破传统顺序的教学方法，有利于提高学生的学习兴趣，达到预期的教学效果。3．设计实习，强化学生学习兴趣教师不仅要满足学生对表面现象的兴趣，还必须引导他们能够对真正所学知识有所理解、灵活运用，特别是理论与实践的衔接。这就要求教师精心设计学生的实习内容，除了使学生及时消化、理解和巩固理论知识外，教师还要多提供一些与实践联系密切的题目给学生进行练习。例如：我在讲完汽油泵构造后，首先实物分解提问学生，检查学生掌握情况，然后当堂让他们练习拆装，巩固拆装要点，并个别讲解辅导。经过一个阶段的学习后，教师通过在课堂上让学生完成一些实际操作任务来检验学生的学习成效，让学生在检验自己的同时体验自我成就感，从而强化学生的学习兴趣。三、以赛促学实训模式的实施1．划分小组汽修专业实训项目多，内容相互间联系不太紧密，仅靠老师的讲解和学生的同步化训练是不够的，专业规模小的职校在工位、设备、工具方面难以保证。为了保证学生学到技能，提高设备的利用率，使每位同学的综合能力都能得到提高，更好地适应企业岗位要求，我们每周以技能竞赛来促进学生学习，先进行分组（6-7人/组），训练项目每组一项，规定的时间内达到项目教学目标后，再进行小组间的项目轮换。2．选好组长组长是老师的左膀右臂，组长选对了就能把小组的同学管理到位。我们选组长的标准是：是实践操作的佼佼者，能将老师传授的知识及时掌握，并在实训中再教给本组基础较差的学生；有一定的群众基础，有很强的集体荣誉感，有一定的号召力和约束力；是遵章守纪的学生，责任心强，能督促本组学生认真对待训练，使小组总体水平得到提高；及时收集小组成员的训练情况，便于老师及时发现问题并解决问题。3．制定规则我们以每周一次对不同项目进行竞赛的形式，替代每周一次的项目考试，将每周五下午的考试改为竞赛。所有组长和老师采用过程性评价机制进行评判，即在操作规范、操作工艺、操作时间、零部件名称和作用、安全文明生产、精神面貌等方面对参赛组和参赛者进行全面评价。比赛结果涉及参赛学生及各组的荣誉，荣誉感驱使学生主动学习并能对本组同学进行帮助。每周竞赛结果张榜公布后，学生发现自己成绩不理想，课后主动与成绩好的同学开展“复仇”赛和“挑战”赛。另外，还发动学生向指导老师挑战，凡战胜指导老师的学生将获得“挑战王”称号。这些规则和办法，营造出学生之间、小组之间你追我赶的良好学习氛围。【一、学生分层要在语文学科实施分层指导教学，教师首先要对班上十多个学生个体实施分层，这是后续分层的基础工作，那么，怎样来对他们进行分层呢？（1）动态分层策略。学生在学习能力、知识基础和情意特征等方面存在着个性差异，那么教师在教学中应如何面向差异，对学生进行整体分层呢？我们通过理论学习与调查研究相结合方式，对学生的“语文知识、语言积累、语言技能、学习习惯、文化素养、言谈举止”等六方面进行调查研究。换言之，我们在教学活动中观察、收集学生的阅读表现，与家长交换意见来了解研究学生的阅读能力，把握学生语文阅读素养的发展现状，并根据学生的现有的知识能力水平、性格习惯、家庭环境和潜力倾向等方面将学生大致划为A、B、C三个层次：A为优等生，B为中等生，C为学困生。同时向学生说明，这种划分是呈动态变化的，学生可以根据自己的能力确定自己的层次，并按相应的规则要求自己，能上则上，该降就降，教师要不断激励和帮助学生，使其向更高层次迈进。在这一层次中，教师要注意做好学生心理疏导工作，以免学生出现情绪波动，导致教学工作弄巧成拙。（2）排列分层策略。根据阅读素养的差异给全班学生分层排列座位，我们采用“自由组合”和“特定组合”的相结合方式，将同一层面的，有共同兴趣的学生组成一组；或者将不同层面的学生穿插起来组成一组。例如：C层次的学生分别与A层次、B层次的学生搭配，以扩大他们主动学习的空间，释放他们的精神活力，激活他们的创新思维，使他们在轻松愉悦的学习交往中尽情地讨论交流，积极主动地进行个性化学习。同时，也有利于教师在教学过程中实施分层策略。在这一环节中，教师应注重学生的学习能力、知识基础、兴趣爱好和情意特征等方面存在着的个别差异，在教学中不能用同一标准衡量学生。二、目标分层根据因材施教的原则，制定出于A、B、C相适应的分层教学目标，通过分层分类的教学，促进各层次的学生都能达到应有的目标要求。教师要根据学生不同的基础和认知能力，钻研教材，精心备课，提出各层次明确具体的学习目标和任务，使每个学生的个性都能得到最大限度的展现。（1）课前预习目标分层关注学生的个体差异和不同的学习需求，教师设计有层次性的课前预习目标，让学生根据自己的需求自主选择完成，并要求每个学生配有一本专用的“预习记录本”记录预习内容，以备检查、反馈和总结。（2）课堂学习目标分层如高年级分层阅读教学中，课堂学习目标分层标准：A层学生应引导他们创造性地参与学习，鼓励发表独特的见解，敢于质疑问难，善于想象和联想，促进他们探究意识与创新思维的发展。B层学生则要求他们在阅读中能够掌握并运用适合自己的学习方法，独立完成基本的学习任务，逐步提高阅读能力，养成良好的学习习惯；C层学生在阅读中能够读通读顺课文、理解课文的生字新词、在老师或同学的帮助下能初步理清课文脉络。三、施教分层分层施教是个性化阅读教学分层策略中最重要的环节。对A层学生的学习，则启发点拨，独立完成。施教时，教师要采用多种方式，创设多种机会；对B层学生，老师要用提示的方法，分组讨论，合作学习；对C层学生的学习，教师要具体引导，逐步完成让每一个学生在上课的每一分钟都积极主动有效地参与学习，达到预期的目标。（1）学习内容分层。教师应引导各层次的学生根据自己的兴趣爱好，选择自己喜欢的内容或印象深刻的内容（即学习内容分层）进行研读，以充分发挥学生学习的主观能动性。如一位教师教学《开国大典》一文，在学生理清了课文的叙述顺序之后，让各层次的学生再次品读课文，设想自己就是当时一名参加开国大典的摄影记者，你会抓拍哪些难忘的镜头，为什么？并给自己的照片取名，配一段文字解说。有的学生抓拍的是“毛主席宣告中华人民共和国成立”的镜头，取名为《庄严的宣告》，因为这标志着中国人民从此站起来了，人民可以当家作主了；有的抓拍的是“升国旗”的镜头，取名为《五星红旗，我为你骄傲》，因为她凝聚着无数先烈的鲜血，是新中国的象征；有的抓拍的是“阅兵式”的镜头，取名为《威武之师》，因为从课文描写的场面中感受到人民解放军的威武雄壮，他们捍卫着我们美丽的祖国……每个学生又给自己抓拍的“照片”配上了解说文字。课堂上学生的学习热情高涨，说得生动热烈，读得入情入境，写得有滋有味，整个课堂灵动飞扬。（2）学习方法分层。学生在情绪、兴趣、注意力、思维等方面存在着差异，同种方法并不一定适合所有的学生。因此，学生独立学习时，教师应鼓励各层次的学生灵活地采用自己熟悉的符号、擅长的学习方法和适宜的表现方法（即学习方法分层）去开展学习活动从而使学生获得最大限度的发展。如有一位教师教学《詹天佑》一文，引导各层次的学生潜心品读课文，选择自己最喜欢的内容进行研读，并设计一种自己喜欢的、擅长的表达方式进行交流。有的学生选择了“中部凿井和两端同时凿进法”这一段，采用了“画示意图”的方法来交流；有的学生选择了“克服自然困难，勘测线路”这一段，采用了“有感情朗读”的方法来交流；有的学生选择了“詹天佑面对帝国主义嘲笑勇于接受任务”这一段，采用了“资料介绍”法来交流。通过这些富有个性的交流，使学生的个性得到了更好地培养。（3）提问的分层。提问要根据水平高低，接受能力强弱的情况去提，先提问中下水平的学生，可以通过他们的自学，独立思考及教师的点拨引导等来回答问题。再利用他们知识上的不完善，回答问题的不完整，把问题展开，进行讨论，由浅入深，来提问中等生，在突破重难点时，就要发挥优等生的优势，启发全体学生深入理解，并且及时进行问题反馈。四、评价分层分层检测评价也是分层施教过程中的一个重要环节，它是根据学生的综合因素，实施分层评价，有助于教师正确把握学生的学习情况，便于开展个性化阅读教学活动。（1）学业评价分层。学业评价的分层有三种形式：?P题目分层：教师对试卷中题目按“基础题、提高题、拓展题”明确分类。C层学生在完成规定题目（基础题）分值为100分，若能做一些难度较大题目，可以计入总分；B层学生做规定的题目（基础题、提高题）分值为100分，若能做拓展题也计入总分；A层学生题目全做，分值是100分。?Q试卷分层：我们根据不同层次的学生提供了相应的A、B、C三种试卷，让学生结自己实际情况自由选择。?R等第分层：全班学生如果都用同一试卷，对C层45分以上为良好，60分以上为优秀；B层60分以上为良好，80分以上为优秀；A层80分以上为良好，90分以上为优秀。在试卷上不出现分数，只出现优秀、良好与合格。这样既可以使程度较好的学生不会因成绩高而产生自满情绪，也使学困生经过努力能够取得相应成绩，不挫伤他们的学习积极性，同时对于进步较大的学生给予升级。学业评价摈弃“一评定终身”的旧模式，我们按学生的实际情况分层对待，采用动态的分层评价方式来评价学生学业发展，促使学生茁壮成长。（2）课堂评价分层。在课堂上教师对学生学习的评价十分重要，不仅能起到导航作用，而且能使每一个学生从评价中体会到成功的喜悦，享受到成功的快乐，使每一个学生在课堂上都能得到不同程度的发展。但我们不能用同一根尺子去衡量所有的学生，对不同层次的学生给以不同起点为标准的相应评价，这样能使学生获得成功的喜悦，有利于激发他们的学习积极性，从而保持他们良好的心态和学习的自信心。在教学中对不同层次学生的朗读、提问、自学、讨论、练习等，教师要采用不同的评价方法。老师的评价不仅仅着眼于某个学生的层面上，还要以发展的观点，充分挖掘学生学习中的“闪光点”，以激励方法给学生以客观、公正、科学的评价，以此来调动学生学习的积极性，激发他们内在学习动机。五、作业分层学生作业分为两类，课内作业和课外作业。这两类作业均要分层次，对不同层次的学生不搞“一刀切”。根据大纲和教材的基本要求及较高要求，遵循“下要保低，上不封顶”与“保基础，求发展”的原则。课内作业按A、B、C三类设计和指导，课外作业布置分为必做题和选做题。作业要求也分层次，对于学习困难的学生可以只要求一题一解；对于学习优秀的学生，要求能一题多解的题目尽量一题多解，用此沟通知识的横向联系，让学生能应用所学知识去解决日常学习生活中的一些实际问题，从而培养学生思维的灵活性和创造性。其一，作业布置有层次。C类学生只要求完成简单题，B类学生在完成简单题的基础上，适当作延伸，增加想象性的内容。A类学生完成拓宽题。让C类学生吃得了，A类学生吃得饱。其二，课余辅导有层次。对于C层学生，重点巩固基础知识，培养学习兴趣和学习习惯；对于B层学生，指导他们如何分析问题，培养语感，学会思考；对于A类学生，则主要是培养他们举一反三的能力。总而言之，在语文阅读教学过程中进行分层教学，可以帮助学生克服学习时的某些心理障碍，避免学习时好学生主动，中等生被动，学困生不动的局面，激发不同层次学生的学习欲望，逐步形成学生活动时最佳的心理发展过程，提高不同层次的学生学习的有效参与度，从而真实实现语文教学面向全体学生的素质教育。电力拖动自动控制系统第三十三讲11、获得的成功越大，就越令人1第三十三讲要求：1.理解异步电机双馈调速下工况的变化；2.掌握异步电机电气串级调速系统原理及 其工作过程；3.理解机械串级调速系统的工作原理；4.掌握串级调速系统的特征； 5.了解串级调速时转子整流电路特点第三十三讲要求：1.理解异步电机双馈调速下工况的变化；27.1.2 异步电机双馈调速的五种工 况

忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作：Pm=sPm＋(1－s)Pm（7-4）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电磁功率，sPm—输入或输出转子电路的功率，即转差功率，(1－s)Pm—电机轴上输出或输入的功率。7.1.2 异步电机双馈调速的五种工 3异步电动机双馈调速是通过控制转子中的转差功率大小与流向来实现对电动机转速调节的，由于附加电动势极性和大小的不同，s和Pm都可正可负，因而可以有以下五种不同的工作情况。异步电动机双馈调速是通过控制转子中的转差功率大小与流向来实现41、电机在次同步转速下作电动运行①工作条件转子侧每相加上与Er0同相的附加电动势+Eadd（Eadd<Er0），并把转子三相回路连通。1、电机在次同步转速下作电动运行5②运行工况电机作电动运行，转差率为0<s<1，从定子侧输入功率，轴上输出机械功率。②运行工况6③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程a）次同步速电动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率72、电机在反转时作倒拉制动运行①工作条件轴上带有位能性恒转矩负载（这是进入倒拉制动运行的必要条件），此时逐渐减少+Eadd值，并使之反相变负，只要反相附加电动势－Eadd有一定数值，则电机将反转。2、电机在反转时作倒拉制动运行8②运行工况电机进入倒拉制动运行状态，转差率s>1，此时由电网输入电机定子的功率和由负载输入电机轴的功率两部分合成转差功率，并从转子侧馈送给电网。式（7-4）可改写作：Pm＋|(1－s)|Pm

=sPm②运行工况9③功率流程

图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程b）反转倒拉制动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功103、电机在超同步转速下作回馈制动运行①工作条件进入这种运行状态的必要条件是有位能性机械外力作用在电机轴上，并使电机能在超过其同步转速n1的情况下运行。此时，如果处于发电状态运行的电机转子回路再串入一个与s1Er0反相的附加电动势+Eadd，电机将在比未串入+Eadd时的转速更高的状态下作回馈制动运行。3、电机在超同步转速下作回馈制动运行11②运行工况电机处在发电状态工作，s

>1，电机功率由负载通过电机轴输入，经过机电能量变换分别从电机定子侧与转子侧馈送至电网。此时式（7-4）可改写成：

|Pm|＋|sPm|=|(1－s)Pm|

②运行工况12③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程c）超同步速回馈制动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功134、电机在超同步转速下作电动运行①工作条件设电机原已在0<s<1作电动运行，转子侧串入了同相的附加电动势+Eadd，轴上拖动恒转矩的反抗性负载。当接近额定转速时，如继续加大+Eadd电机将加速到的新的稳态下工作，即电机在超过其同步转速下稳定运行。4、电机在超同步转速下作电动运行14②运行工况电机的轴上输出功率由定子侧与转子侧两部分输入功率合成，电机处于定、转子双输入状态，其输出功率超过额定功率，式（7-4）改写成：Pm－sPm=(1－s)Pm②运行工况15③功率流程

图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程d)超同步速电动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功165、电机在次同步转速下作回馈制动运行①工作条件很多工作机械为了提高其生产率，希望电力拖动装置能缩短减速和停车的时间，因此必须使运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状态下工作。设电机原在低于同步转速下作电动运行，其转子侧已加入一定的+Eadd。要使之进入制动状态，可以在电机转子侧突加一个反相的附加电动势。5、电机在次同步转速下作回馈制动运行17②运行工况在低于同步转速下作电动运行，Eadd由“+”变为“-”，并使|－Eadd|大于制动初瞬的sEr0，电机定子侧输出功率给电网，电机成为发电机处于制动状态工作，并产生制动转矩以加快减速停车过程。电机的功率关系为：|Pm|=s|Pm|＋(1－s)|(1－s)Pm|②运行工况18③功率流程

图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程e）次同步速回馈制动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功196、五种工况小结五种工况都是异步电机转子加入附加电动势时的运行状态。在工况a,b,c中，转子侧都输出功率，可把转子的交流电功率先变换成直流，然后再变换成与电网具有相同电压与频率的交流电功率。①转子输出功率的工况6、五种工况小结20图7-4异步电机转子侧连接的功率变换单元图7-4异步电机转子侧连接的功率变换单元21②转子输入功率的工况图7-4异步电机转子侧连接的功率变换单元②转子输入功率的工况图7-4异步电机转子侧连接的功率变22

7.2 异步电机在次同步电动 状态下的双馈系统—— 串级调速系统7.2.1 串级调速系统的工作原理

7.2 异步电机在次同步电动 状态下的双馈系统——231、基本思路如前所述，在异步电机转子回路中附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变幅的电压。怎样才能获得这样的电压呢？1、基本思路24对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电压先整流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。这样，就把交流变压变频这一复杂问题，转化为与频率无关的直流变压问题，对问题的分析与工程实现都方便多了。对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电252、对直流附加电动势的技术要求

①首先，它应该是可平滑调节的，以满足对电动机转速平滑调节的要求；2、对直流附加电动势的技术要求26②其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来的转差功率并加以利用。②其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收273、系统方案根据以上两点要求，较好的方案是采用工作在有源逆变状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源，这就形成了图7-4a中所示的功率变换单元CU2。3、系统方案28按照上述原理组成的异步电机在低于同步转速下作电动状态运行的双馈调速系统如图7-5所示，习惯上称之为电气串级调速系统（或称Scherbius系统）按照上述原理组成的异步电机在低于同步转速下作电动状态运行的双29图7-5 电气串级调速系统原理图图7-5 电气串级调速系统原理图304、功率变换单元①UR—三相不可控整流装置，将异步电机转子相电动势sEr0整流为直流电压Ud。②UI—三相可控整流装置，工作在有源逆变状态：③可提供可调的直流电压Ui，作为电机调速所需的附加直流电动势；④可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电网。4、功率变换单元316、工作原理①起动A.起动条件对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流Ir或足够大的整流后直流电流Id，为此，转子整流电压Ud与逆变电压Ui间应有较大的差值。6、工作原理32B.起动控制控制逆变角β，使在起动开始的瞬间，Ud与Ui的差值能产生足够大的Id，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。随着转速的增高，相应地增大β角以减小值Ui，从而维持加速过程中动态转矩基本恒定。B.起动控制33②调速

调速原理：通过改变β角的大小调节电动机的转速。调速过程②调速34③停车串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小β角逐渐减速，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。③停车35结 论串级调速系统能够靠调节逆变角β实现平滑无级调速系统能把异步电动机的转差功率回馈给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率得到有效利用，大大提高了调速系统的效率。

结 论367.3 异步电动机串级调速时 的机械特性概述在串级调速系统中，异步电动机转子侧整流器的输出量、分别与异步电动机的转速和电磁转矩有关。因此，可以从电动机转子直流回路着手来分析异步电动机在串级调速时的机械特性。7.3 异步电动机串级调速时 的机械特性37

*7.3.1 异步电动机串级调速机械 特性的特征1、理想空载转速在异步电动机转子回路串电阻调速时，其理想空载转速就是其同步转速，而且恒定不变，调速时机械特性变软，调速性能差。

38在串级调速系统中，电动机的极对数与旋转磁场转速都不变，同步转速也是恒定的，但是它的理想空载转速却能够连续平滑地调节。在串级调速系统中，电动机的极对数与旋转磁场转速都不变，同步转39根据式（7-5），当系统在理想空载状态下运行时（Id=0），转子直流回路的电压平衡方程式变成：K1

s0Er0=K2U2Tcosβ其中，s0—异步电动机在串级调速时对应于某一β角的理想空载转差率，并取K1=K2，则(7-6)电力拖动自动控制系统第三十三讲课件40①理想空载转速方程由此可得相应的理想空载转速n0为：(7-7)式中nsyn—异步电动机的同步转速。①理想空载转速方程41②特性分析从式（7-6）和式（7-7）可知，在串级调速时，理想空载转速与同步转速是不同的。当改变逆变角β时，理想空载转差率和理想空载转速都相应改变。由式（7-5）还可看出，在不同的β角下，异步电动机串级调速时的机械特性是近似平行的，其工作段类似于直流电动机变压调速的机械特性。②特性分析42

2、机械特性的斜率与最大转矩串级调速时，转子回路中接入了串级调速装置（包括两套整流装置、平波电抗器、逆变变压器等），实际上相当于在电动机转子回路中接入了一定数量的等效电阻和电抗，它们的影响在任何转速下都存在。

43由于转子回路电阻的影响，异步电动机串级调速时的机械特性比其固有特性要软得多。

当电机在最高速的特性上（β=90º）带额定负载，也难以达到其额定转速。由于转子回路电阻的影响，异步电动机串级调速时的机械特性比其固44整流电路换相重叠角将加大，并产生强迫延迟导通现象，使串级调速时的最大电磁转矩比电动机在正常接线时的最大转矩有明显的降低。这样，串级调速时的机械特性便如图7-7所示。电力拖动自动控制系统第三十三讲课件45图7-7异步电动机串级调速时的机械特性a)大电机b)小电机图7-7异步电动机串级调速时的机械特性467.3.2 异步电动机串级调速时的 转子整流电路从图7-5中可以看出，异步电动机相当于转子整流器的供电电源。7.3.2 异步电动机串级调速时的 47如果把电动机定子看成是整流变压器的一次侧，则转子绕组相当于二次侧，与带整流变压器的整流电路非常相似，因而可以引用电力电子技术中分析整流电路的一些结论来研究串级调速时的转子整流电路。如果把电动机定子看成是整流变压器的一次侧，则转子绕组相当于二48但是，两者之间还存在着一些显著的差异，主要是：1、整流电路的不同点

①一般整流变压器输入输出的频率是一样的，而异步电动机转子绕组感应电动势的幅值与频率都是变化的，随电机转速的改变而变化；但是，两者之间还存在着一些显著的差异，主要是：49②异步电动机折算到转子侧的漏抗值也与转子频率或转差率有关；②异步电动机折算到转子侧的漏抗值也与转子频率或转差率有关；50③由于异步电动机折算到转子侧的漏抗值较大，所以出现的换相重叠现象比一般整流电路严重，从而在负载较大时会引起整流器件的强迫延迟换相现象。③由于异步电动机折算到转子侧的漏抗值较大，所以出现的换相重叠512、转子整流电路

图7-8转子整流电路2、转子整流电路图7-8转子整流电路523、电路分析假设条件：（1）整流器件具有理想的整流特性，管压降及漏电流均可忽略；（2）转子直流回路中平波电抗器的电感为无穷大，直流电流波形平直；（3）忽略电动机励磁阻抗的影响。3、电路分析53①换相重叠现象设电动机在某一转差率下稳定运行，转子三相的感应电动势为era、erb、erc。当各整流器件依次导通时，必有器件间的换相过程，这时处于换相中的两相电动势同时起作用，产生换相重叠压降，如下图所示。①换相重叠现象54电力拖动自动控制系统第三十三讲课件55②换相重叠角根据《电力电子技术》中介绍的理论，换相重叠角为其中XD0—s=1时折算到转子侧的电动机定子和转子每相漏抗。（7-8）②换相重叠角（7-8）56由式（7-8）可知，换相重叠角随着整流电流Id的增大而增加。当Id较小，γ在0º~60º之间时，整流电路中各整流器件都在对应相电压波形的自然换相点处换流，整流波形正常。由式（7-8）可知，换相重叠角随着整流电流Id的增大而增加。57

当电流Id增大到按式（7-8）计算出来的γ角大于60º时，器件在自然换相点处未能结束换流，从而迫使本该在自然换相点换流的器件推迟换流，出现了强迫延迟换相现象，所延迟的角度称作强迫延时换相角αp。

58由此可见，串级调速时的异步电动机转子整流电路有两种正常工作状态。转子整流电路的工作状态A第一种工作状态的特征是0≤γ≤60º，αp

=0

此时，转子整流电路处于正常的不可控整流工作状态，可称之为第一工作区。由此可见，串级调速时的异步电动机转子整流电路有两种正常工作状59B第二种工作状态的特征是γ=60º，0<αp<30º这时，由于强迫延迟换相的作用，使得整流电路好似处于可控的整流工作状态，αp角相当于整流器件的控制角，这一状态称作第二工作区。电力拖动自动控制系统第三十三讲课件60C.当αp=30º时，整流电路中会出现4个器件同时导通，形成共阳极组和共阴极组器件双换流的重叠现象，此后αp保持为30º，而角γ继续增大，整流电路处于第三种工作状态，这是一种非正常的故障状态。C.当αp=30º时，整流电路中会出现4个器件同时导通，形成61

图7-9转子整流电路的γ=f(Id)αp=f(Id)

图7-9转子整流电路的γ=f(Id)αp624、串级调速时转子整流电路的电流和电压

由于整流电路的不可控整流状态是可控整流状态当控制角为零时的特殊情况，所以可以直接引用可控整流电路的有关分析式来表示串级调速时转子整流电路的电流和电压。

4、串级调速时转子整流电路的电流和电压635、串级调速时转子整流电路的电压5、串级调速时转子整流电路的电压64式中为折算到转子侧的电动机定子和转子每相等效电阻。上两式中，当0<αp<30º，γ=60º时表示转子整流电路工作在第二工作区；当αp=0，γ=0~60º时表示转子整流电路工作在第一工作区。式中为折算到转子侧的电动机定65课后思考1.异步电机双馈调速下有哪些？它们各自特点是什么？2.如何构成电气串级调速系统？它的工作原理原理及过程是什么？3.如何构成机械串级调速系统？工作原理是什么？4.串级调速系统的特征有哪些？5.串级调速时转子整流电路有哪些工作状态？形成原因是什么？课后思考1.异步电机双馈调速下有哪些？它们各自特点是什么？66谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根

22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈

23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思

24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻67电力拖动自动控制系统第三十三讲11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。电力拖动自动控制系统第三十三讲电力拖动自动控制系统第三十三讲11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。第三十三讲要求：1.理解异步电机双馈调速下工况的变化；2.掌握异步电机电气串级调速系统原理及 其工作过程；3.理解机械串级调速系统的工作原理；4.掌握串级调速系统的特征； 5.了解串级调速时转子整流电路特点7.1.2 异步电机双馈调速的五种工 况忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作：Pm=sPm＋(1－s)Pm（7-4）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电磁功率，sPm—输入或输出转子电路的功率，即转差功率，(1－s)Pm—电机轴上输出或输入的功率。提高学生的实际操作能力是中等职业教育的重要抓手。完成汽修专业的实训教育，需要在教与学过程中各个环节的相互配合与完善。我们认为做好汽修专业学生的实训建设，需要从以下几个方面进行努力：基地建设、激发学习兴趣以及学习方式。一、实训基地的建设要适应教学改革的需要实训基地不仅仅是一些硬件和场地，而应当是在理念主导下的物质的综合。只有优质的课程体系，然后按照这一课程体系的实施要求来建设实训场所，才能最大限度地达到教学目的。校内实训基地建设是改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点。实训基地建设要与课程建设相统一。根据职业岗位中工作任务的技能要求、工艺流程，调整设置实训室，强化工作过程项目实训条件建设；根据过程项目设置实训项目；根据技能要求购置设备。汽车实训室，按照工作过程化来安排工位，向4S维修站靠拢，结合教学情况，尽量贴近生产一线来布置。二、调动学生的学习积极性1．创设情境，引发学生学习兴趣在汽修专业教学中，创设一些汽车故障的情境，把枯燥、刻板的汽车构造原理融化在多姿多彩的真实情境中，让学生在欢乐、活跃的氛围中学习，可大大激发学生的求知欲。例如：当我要讲解汽车的点火系统时，找来汽车点火系统的有关零部件，把点火线路接好。在讲课前，我先做火花塞点火现象让学生观看，使学生在观察火花塞点火现象中产生兴趣和疑问，然后根据这些现象，一步一步向学生阐明点火系统的工作原理、如何连接线路及如何维修点火系统。2．分析实例，增强学生学习兴趣汽车修理专业涉及的知识非常广泛，传统的教学方法是先讲解理论，然后再进行实习，效果并不理想。因为理论比较抽象和枯燥，而中等职业学生的理解能力相对比较弱，学生很难听得好、记得牢。因此，可采用实例分析法进行教学，让学生感觉到高深的理论知识和日常生活是密不可分的。例如：以“汽车被水浸，发动机缸体进水后的维修”的实例作为载体，引出与发动机相关的各系统构造、工作原理和处理发动机进水后维修的相应技能，便于学生掌握汽车发动机各系统的结构和原理以及发动机的拆卸、总装、各系统的清洗等专业理论和技能。这种打破传统顺序的教学方法，有利于提高学生的学习兴趣，达到预期的教学效果。3．设计实习，强化学生学习兴趣教师不仅要满足学生对表面现象的兴趣，还必须引导他们能够对真正所学知识有所理解、灵活运用，特别是理论与实践的衔接。这就要求教师精心设计学生的实习内容，除了使学生及时消化、理解和巩固理论知识外，教师还要多提供一些与实践联系密切的题目给学生进行练习。例如：我在讲完汽油泵构造后，首先实物分解提问学生，检查学生掌握情况，然后当堂让他们练习拆装，巩固拆装要点，并个别讲解辅导。经过一个阶段的学习后，教师通过在课堂上让学生完成一些实际操作任务来检验学生的学习成效，让学生在检验自己的同时体验自我成就感，从而强化学生的学习兴趣。三、以赛促学实训模式的实施1．划分小组汽修专业实训项目多，内容相互间联系不太紧密，仅靠老师的讲解和学生的同步化训练是不够的，专业规模小的职校在工位、设备、工具方面难以保证。为了保证学生学到技能，提高设备的利用率，使每位同学的综合能力都能得到提高，更好地适应企业岗位要求，我们每周以技能竞赛来促进学生学习，先进行分组（6-7人/组），训练项目每组一项，规定的时间内达到项目教学目标后，再进行小组间的项目轮换。2．选好组长组长是老师的左膀右臂，组长选对了就能把小组的同学管理到位。我们选组长的标准是：是实践操作的佼佼者，能将老师传授的知识及时掌握，并在实训中再教给本组基础较差的学生；有一定的群众基础，有很强的集体荣誉感，有一定的号召力和约束力；是遵章守纪的学生，责任心强，能督促本组学生认真对待训练，使小组总体水平得到提高；及时收集小组成员的训练情况，便于老师及时发现问题并解决问题。3．制定规则我们以每周一次对不同项目进行竞赛的形式，替代每周一次的项目考试，将每周五下午的考试改为竞赛。所有组长和老师采用过程性评价机制进行评判，即在操作规范、操作工艺、操作时间、零部件名称和作用、安全文明生产、精神面貌等方面对参赛组和参赛者进行全面评价。比赛结果涉及参赛学生及各组的荣誉，荣誉感驱使学生主动学习并能对本组同学进行帮助。每周竞赛结果张榜公布后，学生发现自己成绩不理想，课后主动与成绩好的同学开展“复仇”赛和“挑战”赛。另外，还发动学生向指导老师挑战，凡战胜指导老师的学生将获得“挑战王”称号。这些规则和办法，营造出学生之间、小组之间你追我赶的良好学习氛围。【一、学生分层要在语文学科实施分层指导教学，教师首先要对班上十多个学生个体实施分层，这是后续分层的基础工作，那么，怎样来对他们进行分层呢？（1）动态分层策略。学生在学习能力、知识基础和情意特征等方面存在着个性差异，那么教师在教学中应如何面向差异，对学生进行整体分层呢？我们通过理论学习与调查研究相结合方式，对学生的“语文知识、语言积累、语言技能、学习习惯、文化素养、言谈举止”等六方面进行调查研究。换言之，我们在教学活动中观察、收集学生的阅读表现，与家长交换意见来了解研究学生的阅读能力，把握学生语文阅读素养的发展现状，并根据学生的现有的知识能力水平、性格习惯、家庭环境和潜力倾向等方面将学生大致划为A、B、C三个层次：A为优等生，B为中等生，C为学困生。同时向学生说明，这种划分是呈动态变化的，学生可以根据自己的能力确定自己的层次，并按相应的规则要求自己，能上则上，该降就降，教师要不断激励和帮助学生，使其向更高层次迈进。在这一层次中，教师要注意做好学生心理疏导工作，以免学生出现情绪波动，导致教学工作弄巧成拙。（2）排列分层策略。根据阅读素养的差异给全班学生分层排列座位，我们采用“自由组合”和“特定组合”的相结合方式，将同一层面的，有共同兴趣的学生组成一组；或者将不同层面的学生穿插起来组成一组。例如：C层次的学生分别与A层次、B层次的学生搭配，以扩大他们主动学习的空间，释放他们的精神活力，激活他们的创新思维，使他们在轻松愉悦的学习交往中尽情地讨论交流，积极主动地进行个性化学习。同时，也有利于教师在教学过程中实施分层策略。在这一环节中，教师应注重学生的学习能力、知识基础、兴趣爱好和情意特征等方面存在着的个别差异，在教学中不能用同一标准衡量学生。二、目标分层根据因材施教的原则，制定出于A、B、C相适应的分层教学目标，通过分层分类的教学，促进各层次的学生都能达到应有的目标要求。教师要根据学生不同的基础和认知能力，钻研教材，精心备课，提出各层次明确具体的学习目标和任务，使每个学生的个性都能得到最大限度的展现。（1）课前预习目标分层关注学生的个体差异和不同的学习需求，教师设计有层次性的课前预习目标，让学生根据自己的需求自主选择完成，并要求每个学生配有一本专用的“预习记录本”记录预习内容，以备检查、反馈和总结。（2）课堂学习目标分层如高年级分层阅读教学中，课堂学习目标分层标准：A层学生应引导他们创造性地参与学习，鼓励发表独特的见解，敢于质疑问难，善于想象和联想，促进他们探究意识与创新思维的发展。B层学生则要求他们在阅读中能够掌握并运用适合自己的学习方法，独立完成基本的学习任务，逐步提高阅读能力，养成良好的学习习惯；C层学生在阅读中能够读通读顺课文、理解课文的生字新词、在老师或同学的帮助下能初步理清课文脉络。三、施教分层分层施教是个性化阅读教学分层策略中最重要的环节。对A层学生的学习，则启发点拨，独立完成。施教时，教师要采用多种方式，创设多种机会；对B层学生，老师要用提示的方法，分组讨论，合作学习；对C层学生的学习，教师要具体引导，逐步完成让每一个学生在上课的每一分钟都积极主动有效地参与学习，达到预期的目标。（1）学习内容分层。教师应引导各层次的学生根据自己的兴趣爱好，选择自己喜欢的内容或印象深刻的内容（即学习内容分层）进行研读，以充分发挥学生学习的主观能动性。如一位教师教学《开国大典》一文，在学生理清了课文的叙述顺序之后，让各层次的学生再次品读课文，设想自己就是当时一名参加开国大典的摄影记者，你会抓拍哪些难忘的镜头，为什么？并给自己的照片取名，配一段文字解说。有的学生抓拍的是“毛主席宣告中华人民共和国成立”的镜头，取名为《庄严的宣告》，因为这标志着中国人民从此站起来了，人民可以当家作主了；有的抓拍的是“升国旗”的镜头，取名为《五星红旗，我为你骄傲》，因为她凝聚着无数先烈的鲜血，是新中国的象征；有的抓拍的是“阅兵式”的镜头，取名为《威武之师》，因为从课文描写的场面中感受到人民解放军的威武雄壮，他们捍卫着我们美丽的祖国……每个学生又给自己抓拍的“照片”配上了解说文字。课堂上学生的学习热情高涨，说得生动热烈，读得入情入境，写得有滋有味，整个课堂灵动飞扬。（2）学习方法分层。学生在情绪、兴趣、注意力、思维等方面存在着差异，同种方法并不一定适合所有的学生。因此，学生独立学习时，教师应鼓励各层次的学生灵活地采用自己熟悉的符号、擅长的学习方法和适宜的表现方法（即学习方法分层）去开展学习活动从而使学生获得最大限度的发展。如有一位教师教学《詹天佑》一文，引导各层次的学生潜心品读课文，选择自己最喜欢的内容进行研读，并设计一种自己喜欢的、擅长的表达方式进行交流。有的学生选择了“中部凿井和两端同时凿进法”这一段，采用了“画示意图”的方法来交流；有的学生选择了“克服自然困难，勘测线路”这一段，采用了“有感情朗读”的方法来交流；有的学生选择了“詹天佑面对帝国主义嘲笑勇于接受任务”这一段，采用了“资料介绍”法来交流。通过这些富有个性的交流，使学生的个性得到了更好地培养。（3）提问的分层。提问要根据水平高低，接受能力强弱的情况去提，先提问中下水平的学生，可以通过他们的自学，独立思考及教师的点拨引导等来回答问题。再利用他们知识上的不完善，回答问题的不完整，把问题展开，进行讨论，由浅入深，来提问中等生，在突破重难点时，就要发挥优等生的优势，启发全体学生深入理解，并且及时进行问题反馈。四、评价分层分层检测评价也是分层施教过程中的一个重要环节，它是根据学生的综合因素，实施分层评价，有助于教师正确把握学生的学习情况，便于开展个性化阅读教学活动。（1）学业评价分层。学业评价的分层有三种形式：?P题目分层：教师对试卷中题目按“基础题、提高题、拓展题”明确分类。C层学生在完成规定题目（基础题）分值为100分，若能做一些难度较大题目，可以计入总分；B层学生做规定的题目（基础题、提高题）分值为100分，若能做拓展题也计入总分；A层学生题目全做，分值是100分。?Q试卷分层：我们根据不同层次的学生提供了相应的A、B、C三种试卷，让学生结自己实际情况自由选择。?R等第分层：全班学生如果都用同一试卷，对C层45分以上为良好，60分以上为优秀；B层60分以上为良好，80分以上为优秀；A层80分以上为良好，90分以上为优秀。在试卷上不出现分数，只出现优秀、良好与合格。这样既可以使程度较好的学生不会因成绩高而产生自满情绪，也使学困生经过努力能够取得相应成绩，不挫伤他们的学习积极性，同时对于进步较大的学生给予升级。学业评价摈弃“一评定终身”的旧模式，我们按学生的实际情况分层对待，采用动态的分层评价方式来评价学生学业发展，促使学生茁壮成长。（2）课堂评价分层。在课堂上教师对学生学习的评价十分重要，不仅能起到导航作用，而且能使每一个学生从评价中体会到成功的喜悦，享受到成功的快乐，使每一个学生在课堂上都能得到不同程度的发展。但我们不能用同一根尺子去衡量所有的学生，对不同层次的学生给以不同起点为标准的相应评价，这样能使学生获得成功的喜悦，有利于激发他们的学习积极性，从而保持他们良好的心态和学习的自信心。在教学中对不同层次学生的朗读、提问、自学、讨论、练习等，教师要采用不同的评价方法。老师的评价不仅仅着眼于某个学生的层面上，还要以发展的观点，充分挖掘学生学习中的“闪光点”，以激励方法给学生以客观、公正、科学的评价，以此来调动学生学习的积极性，激发他们内在学习动机。五、作业分层学生作业分为两类，课内作业和课外作业。这两类作业均要分层次，对不同层次的学生不搞“一刀切”。根据大纲和教材的基本要求及较高要求，遵循“下要保低，上不封顶”与“保基础，求发展”的原则。课内作业按A、B、C三类设计和指导，课外作业布置分为必做题和选做题。作业要求也分层次，对于学习困难的学生可以只要求一题一解；对于学习优秀的学生，要求能一题多解的题目尽量一题多解，用此沟通知识的横向联系，让学生能应用所学知识去解决日常学习生活中的一些实际问题，从而培养学生思维的灵活性和创造性。其一，作业布置有层次。C类学生只要求完成简单题，B类学生在完成简单题的基础上，适当作延伸，增加想象性的内容。A类学生完成拓宽题。让C类学生吃得了，A类学生吃得饱。其二，课余辅导有层次。对于C层学生，重点巩固基础知识，培养学习兴趣和学习习惯；对于B层学生，指导他们如何分析问题，培养语感，学会思考；对于A类学生，则主要是培养他们举一反三的能力。总而言之，在语文阅读教学过程中进行分层教学，可以帮助学生克服学习时的某些心理障碍，避免学习时好学生主动，中等生被动，学困生不动的局面，激发不同层次学生的学习欲望，逐步形成学生活动时最佳的心理发展过程，提高不同层次的学生学习的有效参与度，从而真实实现语文教学面向全体学生的素质教育。电力拖动自动控制系统第三十三讲11、获得的成功越大，就越令人68第三十三讲要求：1.理解异步电机双馈调速下工况的变化；2.掌握异步电机电气串级调速系统原理及 其工作过程；3.理解机械串级调速系统的工作原理；4.掌握串级调速系统的特征； 5.了解串级调速时转子整流电路特点第三十三讲要求：1.理解异步电机双馈调速下工况的变化；697.1.2 异步电机双馈调速的五种工 况

忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作：Pm=sPm＋(1－s)Pm（7-4）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电磁功率，sPm—输入或输出转子电路的功率，即转差功率，(1－s)Pm—电机轴上输出或输入的功率。7.1.2 异步电机双馈调速的五种工 70异步电动机双馈调速是通过控制转子中的转差功率大小与流向来实现对电动机转速调节的，由于附加电动势极性和大小的不同，s和Pm都可正可负，因而可以有以下五种不同的工作情况。异步电动机双馈调速是通过控制转子中的转差功率大小与流向来实现711、电机在次同步转速下作电动运行①工作条件转子侧每相加上与Er0同相的附加电动势+Eadd（Eadd<Er0），并把转子三相回路连通。1、电机在次同步转速下作电动运行72②运行工况电机作电动运行，转差率为0<s<1，从定子侧输入功率，轴上输出机械功率。②运行工况73③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程a）次同步速电动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率742、电机在反转时作倒拉制动运行①工作条件轴上带有位能性恒转矩负载（这是进入倒拉制动运行的必要条件），此时逐渐减少+Eadd值，并使之反相变负，只要反相附加电动势－Eadd有一定数值，则电机将反转。2、电机在反转时作倒拉制动运行75②运行工况电机进入倒拉制动运行状态，转差率s>1，此时由电网输入电机定子的功率和由负载输入电机轴的功率两部分合成转差功率，并从转子侧馈送给电网。式（7-4）可改写作：Pm＋|(1－s)|Pm

=sPm②运行工况76③功率流程

图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程b）反转倒拉制动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功773、电机在超同步转速下作回馈制动运行①工作条件进入这种运行状态的必要条件是有位能性机械外力作用在电机轴上，并使电机能在超过其同步转速n1的情况下运行。此时，如果处于发电状态运行的电机转子回路再串入一个与s1Er0反相的附加电动势+Eadd，电机将在比未串入+Eadd时的转速更高的状态下作回馈制动运行。3、电机在超同步转速下作回馈制动运行78②运行工况电机处在发电状态工作，s

>1，电机功率由负载通过电机轴输入，经过机电能量变换分别从电机定子侧与转子侧馈送至电网。此时式（7-4）可改写成：

|Pm|＋|sPm|=|(1－s)Pm|

②运行工况79③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程c）超同步速回馈制动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功804、电机在超同步转速下作电动运行①工作条件设电机原已在0<s<1作电动运行，转子侧串入了同相的附加电动势+Eadd，轴上拖动恒转矩的反抗性负载。当接近额定转速时，如继续加大+Eadd电机将加速到的新的稳态下工作，即电机在超过其同步转速下稳定运行。4、电机在超同步转速下作电动运行81②运行工况电机的轴上输出功率由定子侧与转子侧两部分输入功率合成，电机处于定、转子双输入状态，其输出功率超过额定功率，式（7-4）改写成：Pm－sPm=(1－s)Pm②运行工况82③功率流程

图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程d)超同步速电动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功835、电机在次同步转速下作回馈制动运行①工作条件很多工作机械为了提高其生产率，希望电力拖动装置能缩短减速和停车的时间，因此必须使运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状态下工作。设电机原在低于同步转速下作电动运行，其转子侧已加入一定的+Eadd。要使之进入制动状态，可以在电机转子侧突加一个反相的附加电动势。5、电机在次同步转速下作回馈制动运行84②运行工况在低于同步转速下作电动运行，Eadd由“+”变为“-”，并使|－Eadd|大于制动初瞬的sEr0，电机定子侧输出功率给电网，电机成为发电机处于制动状态工作，并产生制动转矩以加快减速停车过程。电机的功率关系为：|Pm|=s|Pm|＋(1－s)|(1－s)Pm|②运行工况85③功率流程

图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功率流程e）次同步速回馈制动状态③功率流程图7－2异步电机在转子附加电动势的工况及其功866、五种工况小结五种工况都是异步电机转子加入附加电动势时的运行状态。在工况a,b,c中，转子侧都输出功率，可把转子的交流电功率先变换成直流，然后再变换成与电网具有相同电压与频率的交流电功率。①转子输出功率的工况6、五种工况小结87图7-4异步电机转子侧连接的功率变换单元图7-4异步电机转子侧连接的功率变换单元88②转子输入功率的工况图7-4异步电机转子侧连接的功率变换单元②转子输入功率的工况图7-4异步电机转子侧连接的功率变89

7.2 异步电机在次同步电动 状态下的双馈系统—— 串级调速系统7.2.1 串级调速系统的工作原理

7.2 异步电机在次同步电动 状态下的双馈系统——901、基本思路如前所述，在异步电机转子回路中附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变幅的电压。怎样才能获得这样的电压呢？1、基本思路91对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电压先整流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。这样，就把交流变压变频这一复杂问题，转化为与频率无关的直流变压问题，对问题的分析与工程实现都方便多了。对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电922、对直流附加电动势的技术要求

①首先，它应该是可平滑调节的，以满足对电动机转速平滑调节的要求；2、对直流附加电动势的技术要求93②其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来的转差功率并加以利用。②其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收943、系统方案根据以上两点要求，较好的方案是采用工作在有源逆变状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源，这就形成了图7-4a中所示的功率变换单元CU2。3、系统方案95按照上述原理组成的异步电机在低于同步转速下作电动状态运行的双馈调速系统如图7-5所示，习惯上称之为电气串级调速系统（或称Scherbius系统）按照上述原理组成的异步电机在低于同步转速下作电动状态运行的双96图7-5 电气串级调速系统原理图图7-5 电气串级调速系统原理图974、功率变换单元①UR—三相不可控整流装置，将异步电机转子相电动势sEr0整流为直流电压Ud。②UI—三相可控整流装置，工作在有源逆变状态：③可提供可调的直流电压Ui，作为电机调速所需的附加直流电动势；④可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电网。4、功率变换单元986、工作原理①起动A.起动条件对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流Ir或足够大的整流后直流电流Id，为此，转子整流电压Ud与逆变电压Ui间应有较大的差值。6、工作原理99B.起动控制控制逆变角β，使在起动开始的瞬间，Ud与Ui的差值能产生足够大的Id，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。随着转速的增高，相应地增大β角以减小值Ui，从而维持加速过程中动态转矩基本恒定。B.起动控制100②调速

调速原理：通过改变β角的大小调节电动机的转速。调速过程②调速101③停车串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小β角逐渐减速，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。③停车102结 论串级调速系统能够靠调节逆变角β实现平滑无级调速系统能把异步电动机的转差功率回馈给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率得到有效利用，大大提高了调速系统的效率。

结 论1037.3 异步电动机串级调速时 的机械特性概述在串级调速系统中，异步电动机转子侧整流器的输出量、分别与异步电动机的转速和电磁转矩有关。因此，可以从电动机转子直流回路着手来分析异步电动机在串级调速时的机械特性。7.3 异步电动机串级调速时 的机械特性104

*7.3.1 异步电动机串级调速机械 特性的特征1、理想空载转速在异步电动机转子回路串电阻调速时，其理想空载转速就是其同步转速，而且恒定不变，调速时机械特性变软，调速性能差。

105在串级调速系统中，电动机的极对数与旋转磁场转速都不变，同步转速也是恒定的，但是它的理想空载转速却能够连续平滑地调节。在串级调速系统中，电动机的极对数与旋转磁场转速都不变，同步转106根据式（7-5），当系统在理想空载状态下运行时（Id=0），转子直流回路的电压平衡方程式变成：K1

s0Er0=K2U2Tcosβ其中，s0—异步电动机在串级调速时对应于某一β角的理想空载转差率，并取K1=K2，则(7-6)电力拖动自动控制系统第三十三讲课件107①理想空载转速方程由此可得相应的理想空载转速n0为：(7-7)式中nsyn—异步电动机的同步转速。①理想空载转速方程108②特性分析从式（7-6）和式（7-7）可知，在串级调速时，理想空载转速与同步转速是不同的。当改变逆变角β时，理想空载转差率和理想空载转速都相应改变。由式（7-5）还可看出，在不同的β角下，异步电动机串级调速时的机械特性是近似平行的，其工作段类似于直流电动机变压调速的机械特性。②特性分析109

2、机械特性的斜率与最大转矩串级调速时，转子回路中接入了串级调速装置（包括两套整流装置、平波电抗器、逆变变压器等），实际上相当于在电动机转子回路中接