1、第二章异步电动机的调压调速 2 1概述 2 2闭环控制调压调速系统 2 3转差功率损耗分析 返回目录 一 调压调速原理 2 1概述 2 1概述 二 调压调速方法 常用的调压调速方法主要有三种 自耦变压器 饱和电抗器 双向晶闸管交流调压器 自耦变压器比较简单 下面介绍饱和电抗器和双向晶闸管调压器 1 饱和电抗器 饱和电抗器是利用直流磁化电流控制铁心的饱和程度 来改变串接在定子回路中的交流电抗 从而调节电机绕组上的电压 铁心饱和时 交流电抗小 加在电机定子上的电压高 不饱和时 交流电抗大 因此加在定子上的电压低 通过改变直流磁化电流 实现调压调速 2 1概述 2 双向晶闸管交流调压器 控制方式双向
2、晶闸管交流调压器是在交流电源与电机之间接入晶闸管作为交流电压控制器 其控制方式主要有两种 相位控制和通断控制 a 相位控制晶闸管在每个电源电压波形周期的选定时刻将电机电源接通 不同的控制角就可以得到不同的输出电压波形 从而起到调压的作用 b 通断控制晶闸管起着开关的作用 它把负载与电源按一定的频率接通与关断 晶闸管的控制角一般为零 可以连续导通几个周期 晶闸管在控制脉冲消失后自然关断 主电路接线方式 特点 需要三对晶闸管反并联 成本比较高 要求晶闸管触发脉冲宽度大于60o 或采用双脉冲 输出电压不含偶次谐波 奇次谐波以三次谐波为主 谐波分量最少 特点 需要三对晶闸管反并联 成本比较高 绕组中有
3、三次谐波电流流过 谐波分量比较高 主电路接线方式 特点 需要三个晶闸管和三个二极管 可降低成本 各相波形不对称 有偶次谐波存在 只适用于小容量装置 特点 晶闸管承受的电压高 电流小 适用于电机绕组 连接的情况 主电路接线方式 特点 电路简单 成本低 可以减少电网浪涌冲击 有奇次谐波存在 运行效率低 适用于小容量电机 2 2闭环控制调压调速系统 一 开环控制下异步电机改变电压时的机械特性 为了分析异步电机闭环控制时的静特性 首先回顾一下开环时异步电动机的调压调速特性 1 调压调速的机械特性恒转矩负载 调速范围小 转差率不会超过sm 风机类负载 调速范围大一些 特点 理恒转矩负载下调速范围增大 但
4、静差率太大 在堵转转矩下工作也不会烧坏电机 机械特性软 2 2闭环控制调压调速系统 为了能在恒转矩负载下扩大调压调速范围 需使电机在较低转速下稳定运行而又不至过热 因此要求转子有较高的电阻限流 2 2闭环控制调压调速系统 二 闭环控制下调压调速系统及其静特性 1 原理图异步电机调压调速时 采用普通电机时调速范围窄 而采用高转子电阻电机虽然可以增加调速范围 但是机械特性变软 静差率有太大 采用开环控制很难解决这个问题 对于恒转矩负载性质的负载 调速范围D要求在2以上时 往往采用带转速负反馈的闭环系统 要求不高时也有采用定子电压负反馈的 一般采用转速负反馈的闭环控制系统结构如图所示 2 2闭环控制
5、调压调速系统 2 静特性如果系统所带负载TL在A点运行 当负载增大引起转速下降时 反馈控制作用能提高定子电压 从而运行到一条新的机械特性 相应工作点为A 同理当负载降低时 反馈使得定子电压降低 对应工作点为A 将A A A 连接起来 就得到闭环系统的静特性 改变给定信号Un 静特性平行上下移动 从而达到调速的目的 2 2闭环控制调压调速系统 三 闭环控制下调压调速系统静态结构图 1 结构图根据调压调速闭环系统的原理 可画出异步电机调压调速静态结构图 2 参数确定稳态时un un an Te TL 根据un a和TL就可以由异步电机的机械特性 求出所需的u1和uct 图中 Ks u1 uct为晶
6、闸管交流调压器和触发装置的放大系数 a un n为转速反馈系数 ASR为采用PI调节器的转速调节器 2 2闭环控制调压调速系统 四 闭环控制下调压调速系统近似结构图 对系统进行动态分析和设计 首先应绘出动态结构图 由系统的静态结构图 可以直接得到动态结构图 其中 WASR s 为转速调节器ASR的传递函数 WGT V s 为晶闸管交流调压器和触发装置GT V的传递函数 WFBS s 为测速环节的传递函数 WMA s 为异步电动机的传递函数 转速调节器常采用PI调节器以消除静差 改善动态性能 其传递函数为 异步电动机动态过程是一组非线性微分方程 要用一个传递函数来表示整个调速范围内的输入输出关系
7、是不可能的 只有作出比较强的假设 并用稳态工作点附近微偏线性化方法才能得到近似传递函数 若考虑反馈滤波作用 测速环节的传递函数可以认为是一个惯性环节 2 3异步电机传递函数与微偏线性化方法 1 稳态工作点异步电机的机械特性方程为 2 3异步电机传递函数与微偏线性化方法 2 微偏分析 2 3异步电机传递函数与微偏线性化方法 注意 由于该传递函数是微偏线性化模型 只能用于机械特性工作点附近稳定性的判别和校正 不适用于大范围启制动时动态响应指标计算 由于忽略了电磁惯性 分析和计算结果比较粗略 2 4转差功率损耗分析 异步电机调压调速属于转差功率消耗型 究竟消耗多少转差功率这是决定调速系统工作性能的重要因素 转差功率与负载性质和调速范围有密切的关系 2 4转差功率损耗分析 结论 对于恒转矩负载 Ps 与s成正比 转速越低 转差功率损耗越大 这时调压调速的异步电机不宜长时间在低速下工作 对于转矩与转速成正比的负载 a 1 当s 0 5时转差功率损耗系数最大 其值为0 25 对于风机类负载 当s 0 33时最大转差功率损耗系数只有0 148 在整个s 0 1区间 Ps 都较小 因此调压调速对风机泵类负载较合适
