三相异步电动机的调速课件.ppt

1、异异步步电电动动机机调调速速一、一、异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法二、二、变极调速变极调速三、三、变频调速变频调速四、四、改变定子端电压调速改变定子端电压调速五、五、转子串电阻调速转子串电阻调速六、六、串级调速串级调速 根据：根据：一、一、异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法)1(60)1(11spfnsn1、变换极对数、变换极对数 p2、调节、调节 频率频率3、调、调 节转差率节转差率 s 二、变二、变 极极 调调 速速D4D5D6D1D3D2D4D5D6ABCD1D2D3Y2D4 D5 D6D2D1D32YD4D5D6ABCD1D2D3D4D5D6ABCD1D2D3NSNSD

2、4D3D6低速极 4D1D4NS高速极 22YQSMFU2FRFU1双速异步电动机的控双速异步电动机的控制主电路制主电路KM3KM1KM2低速接法接通 1KM高速接法双接通和YKM KM3 2QSMFRFU1KM1KM1KM2SB3SB2KM1SB1FRKM2KM2 KM3KM1双双速速异异步步电电动动机机控控制制线线路路之之一一KM3KM2双双速速异异步步电电动动机机控控制制线线路路之之二二KM2KM1KM3KM1KM2SASB2KM1KM2SB1FR双双速速异异步步电电动动机机控控制制线线路路之之三三KM2KM1KM3FRSAKTKTKTKTKM1KM2KM3KM3KM1FRM正反转的主电

3、路正反转的主电路KM2正正反反转转控控制制电电路路SB3KM1FRSB1FRMSB2KM1KM2KM1KM2KM2SB2KM1KM2KM1SB3KM2KM2KM1SB1FR有有互互锁锁的的正正反反转转控控制制线线路路FRSB1SB2KM1KM1KM2SB3改造后的线路改造后的线路KM2KM1KM2SB2 三、变三、变 频频 调调 速速 1 1、变频时保持气隙磁通、变频时保持气隙磁通 m m 基本不变。基本不变。2 2、保持电机过载能力、保持电机过载能力 K Km m 不变的变频调速。不变的变频调速。3 3、不同负载的变频调速。、不同负载的变频调速。变频调速可以平滑地调节异步变频调速可以平滑地调

4、节异步电动机的转速，但是需要具有调频电动机的转速，但是需要具有调频调压功能的变频装置。调压功能的变频装置。1 1、变频时保持气隙磁通、变频时保持气隙磁通 m m 基本不变基本不变忽略定子漏阻抗压降：忽略定子漏阻抗压降：111111xI jRIEUmdpkNfU111144.4常值11fU所以调频时要兼顾调节定子电压。所以调频时要兼顾调节定子电压。2 2、保持电机过载能力、保持电机过载能力 K Km m 不变的变频调速不变的变频调速忽略定子电阻忽略定子电阻 R1 得：得：NNmmTxxfpUTTK)(4321121NmTfUCK/211变频后变频后TfU ,11满足：满足：TfUCTfUC/21

5、1211TTffUU1111 3 3、不同负载的变频调速。、不同负载的变频调速。A 恒转矩负载变频调速恒转矩负载变频调速B 恒功率变频调速恒功率变频调速C 负载转矩随负载转矩随 n2 正比变化的变频调速正比变化的变频调速A 恒转矩负载变频调速恒转矩负载变频调速TTffUU1111如起重机、印刷机如起重机、印刷机TT 1111ffUU1111fUfU或：或：能满足能满足 Km 和和 m 基本不变。基本不变。)(43221211121maxxxRRfpUT 在在 f1 较小时，由于较小时，由于 较小，较小，R1的影响不能忽略。的影响不能忽略。21xxNff1较小，较小，f1 较小，较小，较小。较小

6、。21xx1111max243RfUpUT1maxUcT11111maxR8fUpUmT常值11fU f1调节 1Umax T111CUfU0nT123Nff1321低频时，起动转矩将减小，甚至不能带动负载。低频时，起动转矩将减小，甚至不能带动负载。B 恒功率变频调速恒功率变频调速如轧钢机、卷纸机。如轧钢机、卷纸机。NNTPNTTTnn11ff11ffTTTTffUU1111112121ffff11ff 变化了。变化了。mC C、负载转矩随负载转矩随 n n2 2 正比变化的变频调速正比变化的变频调速 风机、泵类机械、螺旋浆等负载转矩风机、泵类机械、螺旋浆等负载转矩来源于流体的粘性摩擦阻力。来

7、源于流体的粘性摩擦阻力。2nnTT211ffTTffUU1111211ff 四、改变定子端电压调速四、改变定子端电压调速 1 1、改变定子端电压调速的机械特性、改变定子端电压调速的机械特性2 2、高转差异步电动机、高转差异步电动机3 3、改变定子端电压调速的优缺点、改变定子端电压调速的优缺点21maxUT1 1、改变定子端电压调速的机械特性、改变定子端电压调速的机械特性21UTst无关。与1UmS0STms1n2TSSm 时，电机不能稳时，电机不能稳定运行，调速范围在定运行，调速范围在mS02 2、高转差异步电动机、高转差异步电动机 普通笼型异步电动机普通笼型异步电动机 Sm 较小，调速范较小

8、，调速范围很小，而且转子电流随转速降低而增大，围很小，而且转子电流随转速降低而增大，引起电机过热而损坏。引起电机过热而损坏。高转差异步电动机，较高电阻，调速范高转差异步电动机，较高电阻，调速范围围 2:1，不出现低速过热问题，但机械特性，不出现低速过热问题，但机械特性软，低速运行稳定性变差。软，低速运行稳定性变差。ms0ST1n2T0STms1n2T3 3、改变定子端电压调速的优缺点、改变定子端电压调速的优缺点优点：优点：调速方法简便调速方法简便缺点：缺点：（1）调速范围不宽）调速范围不宽;（2）低速铜耗大，效率低，电机散热差。）低速铜耗大，效率低，电机散热差。改变定子端电压调速适用于风机负载

9、的调速。改变定子端电压调速适用于风机负载的调速。可以采用速度负反馈控可以采用速度负反馈控制，扩大平滑调速范围。制，扩大平滑调速范围。FgUUU+转转速速给给定定放大器放大器触发器触发器转速负反馈转速负反馈M-UgUFUnFUU1U稳定n 注意稳定转速与调节转注意稳定转速与调节转速的区别。速的区别。五、转子串电阻调速五、转子串电阻调速用绕线型异步电动机用绕线型异步电动机212xxRSmmSR2不变。maxT0ST1ms1n2T2msmaxT3ms常值由于2TT1MPT11n电磁功率：电磁功率：常值MP2212sRRsRt所以所以SRImPM2221转子串电阻调速的优缺点转子串电阻调速的优缺点优点

10、：优点：设备简单，中、小容量的绕线型设备简单，中、小容量的绕线型电机应用。电机应用。缺点：缺点：设备简单，中、小容量的绕线型设备简单，中、小容量的绕线型电机应用。电机应用。（1）低速）低速 转差率转差率S 增大，转子铜增大，转子铜耗增大，效率低。耗增大，效率低。（2）低速机械特性变软，负载稍）低速机械特性变软，负载稍有变化，转速波动大，运行不稳有变化，转速波动大，运行不稳定。定。六、串级调速六、串级调速 串级调速是在绕线型串级调速是在绕线型转子回路串入附加电动势转子回路串入附加电动势Ef 调调速。速。1 1、串级调速的原理、串级调速的原理2 2、串级调速的机械特性、串级调速的机械特性3 3、低

11、同步串级调速系统、低同步串级调速系统1 1、串级调速的原理、串级调速的原理 在端电压不变的恒转矩负载调速过程中，在端电压不变的恒转矩负载调速过程中，不变，不变，变化不大，转子有功电流变化不大，转子有功电流 基本不变。基本不变。22cosICTmMm22cosI22222222222xsRsRxsREIa22222222222xsRsRxsREIa22222RsxsRE222222RxsRsE22RsE 保持保持 不变，当转差率不变，当转差率 S 变化时，可变化时，可以在转子回路串入与以在转子回路串入与 同频率同相位或反同频率同相位或反相位的附加电动势相位的附加电动势 Ef。2SE2SE 保持转

12、子回路的电动保持转子回路的电动势在调速前后近似不变。势在调速前后近似不变。fEESSE22同相与2EfE反相与2EfE2EESSf负号表示负号表示 Ef 与与 E2 同相；同相；正号表示正号表示 Ef 与与 E2 反相。反相。减小，减小，n 提高；提高；S增大，增大，n 降低。降低。SM2IfE22EsEs 当当 E Ef f 大过某一数大过某一数值后，转差率值后，转差率 S S 变为变为负值，电动机高于同负值，电动机高于同步转速运行，称为超步转速运行，称为超 同步串级调速系统。同步串级调速系统。串级调速有宽广平滑的调速范围。串级调速有宽广平滑的调速范围。2 2、串级调速的机械特性、串级调速的

13、机械特性0nT0Ts正向正向反反向向0s0s同相与2EEf2T 串级调速属于串级调速属于改变理想空改变理想空载转速载转速的调速方法，机械特性比的调速方法，机械特性比转子串电阻调速方法的特性要硬。转子串电阻调速方法的特性要硬。3 3、低同步串级调速系统、低同步串级调速系统 转子回路串入直流附加电动势转子回路串入直流附加电动势 Ef，速度调至低于同步转速。速度调至低于同步转速。M2EZNId+_EdEfTE2TM 绕线型异步电动机；绕线型异步电动机；T 逆变变压器；逆变变压器；Z 三相不可控桥；三相不可控桥；N 三相桥式有源逆变器三相桥式有源逆变器；电机空载运行时：电机空载运行时：0I 0d2I2

14、034.2ESEdcos34.22TfEE为逆变角；为逆变角；0S为理想空载转差率。为理想空载转差率。fEddE 0I cos220EESTcos12210EEnnT改变逆变角改变逆变角 ，达到调速的目的。，达到调速的目的。串级调速的串级调速的优点：优点：1、效率高效率高 转差功率转差功率 SPM 经三相桥式整流装置经三相桥式整流装置变为直流功率输出，变为直流功率输出，Ed 与与 Id 同方向，同方向，Id 与与 Ef 反向，吸收功率，回馈电网。反向，吸收功率，回馈电网。2、机械特性硬机械特性硬 是一种改变理想空载点的调速方是一种改变理想空载点的调速方法，可以无级平滑调速。用于大容量的法，可以

15、无级平滑调速。用于大容量的绕线型异步电动机。绕线型异步电动机。课课习习题题习题课习题课5种种1、异步电动机有几种、异步电动机有几种 调速方法调速方法直流电动机有直流电动机有 调速方法调速方法3种种2、哪一种异步电动机调速为无级调速？、哪一种异步电动机调速为无级调速？A、转子串电阻、转子串电阻B、改变定子电压、改变定子电压C、变极调速、变极调速D、变频调速、变频调速3、下列哪一个式子能决定保证异步电动机变频、下列哪一个式子能决定保证异步电动机变频调速时过载倍数不变调速时过载倍数不变1111ffUUA、B、TTffUU1111C、TTffUU211114、拖动风机负载的异步电动机变频调速时、拖动风

16、机负载的异步电动机变频调速时A、可以同时保证过载倍数和磁通不变、可以同时保证过载倍数和磁通不变B、不能同时保证过载倍数和磁通不变、不能同时保证过载倍数和磁通不变5、下列哪一种异步电动机调速，低速时不容易、下列哪一种异步电动机调速，低速时不容易造成堵转造成堵转A、转子串电阻调速、转子串电阻调速B、改变电压调速、改变电压调速C、变频调速、变频调速6、下列哪一种调速低速稳定度差、下列哪一种调速低速稳定度差A、变极调速、变极调速B、变频调速、变频调速C、转子串电阻调速、转子串电阻调速7、异步电动机转子串电阻调速、异步电动机转子串电阻调速ms A、大大，调速范围小，低速稳定度差调速范围小，低速稳定度差m

17、s B、小小，调速范围大，低速稳定度好调速范围大，低速稳定度好ms C、大大，调速范围大，低速稳定度差调速范围大，低速稳定度差8、异步电动机变频调速，针对恒功率负载，调、异步电动机变频调速，针对恒功率负载，调低速时低速时A、仅调低定子电压、仅调低定子电压B、仅调低定子频率、仅调低定子频率C、依然保持定子电压和定子频率调节比例不变、依然保持定子电压和定子频率调节比例不变9、下例哪一种异步电动机调速可以节能、下例哪一种异步电动机调速可以节能A、变频调速、变频调速B、变转子电阻调速、变转子电阻调速C、串级调速、串级调速s保持不变保持不变 sn11nfnMcusPp2McusPp2返回电网返回电网10

18、、异步电动机改变定子电压调速时，当保持负载、异步电动机改变定子电压调速时，当保持负载不变时不变时A、过载倍数保持不变、过载倍数保持不变B、低速时过载倍数变大、低速时过载倍数变大C、低速时过载倍数变小、低速时过载倍数变小11、当负载不变时，哪一种异步电动机调速、当负载不变时，哪一种异步电动机调速始终可以保持过载倍数不变？始终可以保持过载倍数不变？A、变频调速、变频调速B、转子串电阻调速、转子串电阻调速C、定子降压调速、定子降压调速12、异步电动机调速范围不宽的原因是什么？异步电动机调速范围不宽的原因是什么？主要是高速受额定电压和额定频率限制，低主要是高速受额定电压和额定频率限制，低速很难调低。速

19、很难调低。低速时一般转子铜耗大，效率低；低速时一般转子铜耗大，效率低；低速电机发热，容易损害电机绝缘；低速电机发热，容易损害电机绝缘；低速运行稳定度差；低速运行稳定度差；低速容易发生堵转低速容易发生堵转 13、为什么异步电动机变频调速时不能单纯只、为什么异步电动机变频调速时不能单纯只调节定子频率？调节定子频率？因为单纯只调节定子频率会改变磁通。因为单纯只调节定子频率会改变磁通。mdpKNfU111144.4磁通增大磁通增大mmXmI1cos磁通减小磁通减小2TTm2I1111ffUU保证异步电动机变频调速时磁通不变保证异步电动机变频调速时磁通不变14、异步电动机降压调速和转子串电阻调速，、异步

20、电动机降压调速和转子串电阻调速，哪一种调速范围宽？哪一种更节能？哪一种调速范围宽？哪一种更节能？转子串电阻调速范围更宽些转子串电阻调速范围更宽些降压调速更节能降压调速更节能15、给异步电动机各调速方法按调速系、给异步电动机各调速方法按调速系统指标排个序。统指标排个序。变频调速变频调速降压调速降压调速转子串电阻调速转子串电阻调速从节能的角度看：从节能的角度看：串级调速串级调速从调速范围的角度看：从调速范围的角度看：变频调速变频调速降压调速降压调速转子串电阻调速转子串电阻调速串级调速串级调速16、异步电动机降压调速，保持负载不变时，、异步电动机降压调速，保持负载不变时，求调速范围是多大？求调速范围

21、是多大？min/1475 rnN5.2mK解：解：01667.0150014751500Ns)1(2mmNmKKss0799.0)15.25.2(01667.021min)1(nsnmmin/15.13801500)0799.01(r倍07.113801475minnnN17、问异步电动机提高降压调速范围的方法、问异步电动机提高降压调速范围的方法是什么？是什么？增大增大ms提高提高2R5.0ms1min)1(nsnmmin/750 r倍96.17501475minnnN0799.0ms倍07.113801475minnnN18、异步电动机降压调速，保持负载不变时，、异步电动机降压调速，保持负载

22、不变时，当速度当速度 时，时，过载倍数降低了多少？过载倍数降低了多少？min/1475Nrnmin/1390 rn 5.2mK解：解：01667.0150014751500Ns)1(2mmNmKKss0799.0)15.25.2(01667.020733.0150013901500sssssTTmmmax2)(2mmaxNmNssssTT)01667.00799.00799.001667.0(2TT5.2)(2mmaxssssTTm)0733.00799.00799.00733.0(2TT003.1%40%1005.2003.1maxmaxTT降低了降低了%6019、用机械特性分析异步电动机调

23、节定子电、用机械特性分析异步电动机调节定子电压调速方法在低速时，稳定性差；电机损耗压调速方法在低速时，稳定性差；电机损耗大；容易发生堵转。大；容易发生堵转。20、异步电动机转子串电阻调速，、异步电动机转子串电阻调速，8极，极，min/720 rnN恒转矩负载保持不变恒转矩负载保持不变求：求：（1）低速静差率不低于低速静差率不低于 0.5 时的调速范围时的调速范围 （2）转子最低速时串入的电阻。）转子最低速时串入的电阻。4.2mK0nT1ms1n2T2msmaxT3msminn1%50nn 5.01min1minnnn低速时的静差率：低速时的静差率：解（解（1）：）：5.01min1nnnmin

24、/3757505.0minrnminnnN调速范围：调速范围：倍92.1375720min/720 rnN)1(2mmNmKKss04.075072075011nnnsNN1833.0)14.24.2(04.025.0750375750mins1833.0ms212xxRsm1833.0221Rxx2456.5RssssTTmmmax2minmminmssssssssmNmN5.0750375750mins解（解（2）minmminmssssssssmNmN5.05.004.01833.01833.004.0mssm025.04.22mmss109.01ms3.22ms选3.22ms1ST1m

25、s1n2T2ms3ms3.2212xxRRsm221456.5Rxx22255.11456.53.2RRRR255.11RR 2)1(RssRmm2)1(RssRmm2)11833.03.2(R255.11R2)1(RssRmm例如：要计算启动转矩为最大转矩，异步电动机例如：要计算启动转矩为最大转矩，异步电动机转子需要串入的电阻转子需要串入的电阻1833.0)1(2mmNmkKss1ms2211833.01)1(RRssRmm246.4R求求:21、异步电动机转子串电阻调速，、异步电动机转子串电阻调速，8 极，极，min/720 rnN恒转矩负载保持不变恒转矩负载保持不变4.2mK03.02R

26、当转子串入当转子串入 对应的转速？对应的转速？06.0R0nT1ms1n2T2msmaxT2)1(RssRmmSRRSR222222XSREI2)1(RssRSRR1S2min/720 rnN04.075072075011nnnsNNSRR1S20.040.030.0612.101S-1nn75020.11min/660 r1TTTT22max2maxssm1TTTT22max2maxmss)1(2mmNmkKssmmsSRRR22计算方法2)1.42.42(4.0028331.0833.100.030.0630.05.501.42.425.50221.022、带恒转矩负载、带恒转矩负载 的异

27、步电动机，定子降的异步电动机，定子降压调速，压调速，电压能降低一倍吗？电电压能降低一倍吗？电压最多能降低多少？压最多能降低多少？5.2mKNT2maxmax21TT41maxmax41TTNmTK41NT5.241NT625.0NNTT5.2maxmaxTT 211UU4.0114.0UU63.04.011UU163.0U负载分类负载分类1、恒转矩负载、恒转矩负载2、恒功率负载、恒功率负载3、风机水泵负载、风机水泵负载一般恒转矩负载分为两种一般恒转矩负载分为两种nT0位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载nT0反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载恒转矩负载恒转矩负载2、恒功率负载、恒功率负载22TPnT

28、03、风机水泵负载、风机水泵负载22TnnT023、异步电动机转子串电阻调速适用于什么负载？、异步电动机转子串电阻调速适用于什么负载？如果是恒转矩负载如果是恒转矩负载恒定2TT 恒定2I恒定sR2sR22RsR0nT1ms1n2T2msmaxT3ms24、异步电动机调压调速适用于什么负载？、异步电动机调压调速适用于什么负载？0STms1n2T适用于风机水泵负载适用于风机水泵负载24、为什么？、为什么？2N2NN2I3ESR22N2NMcosIE3P222Ncu23IpRMNPspcu21cos225、某三相绕线异步电动机，min/980 rnN.22Km原来NTT 现求下述情况下的转速N.8T

29、0T1）（N10.8U(2).UN10.8f(3).f222.1R(4).R12TTTTSSmmm2TT 1)1(nsn12TTTTSSmmmssssTTmmmax2xx12y10122yxx24222yyx 12yyx 12yyx1TTTT22max2maxssm12TTTTSSmmmN.8T0T1）（0nT1nNTNnN.80 TnN.8T0T1）（12TTTTSSmmm)1(2mmNmKKsS2.0010009801000Ns83.0012.2.2202.02）（1.8T0.2T2.8T0T2.283.002NNNN12TTTTSSmmm0.01561)1(nsn1000)0.01561

30、(min/984 rN10.8U(2).U12TTTTSSmmm)1(2mmNmKKsS83.00NmT2.28.0T2NT1.408NTT12TTTTSSmmm11.4081.408T0.0832NNT1)1(nsn1000)0.0341(0.0346965.4r/minN10.8f(3).f12TTTTSSmmm8.0083.0mS10375.012.22.210375.02025.01)1(nsn0.81000)0.0251(r/min807222.1R(4).R12TTTTSSmmm083.02.1mS0996.012.22.20996.02024.01)1(nsn0001)0.0241(r/min679习习 题题22-122-222-322-522-6（只算转子串第一个电阻时的转速）（只算转子串第一个电阻时的转速）22-7