1、第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng) 5 5- -1 1 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)概述概述5 5- -2 2 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速變壓調(diào)速 5 5- -3 3 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變頻變壓調(diào)速變頻變壓調(diào)速 5 5- -4 4 電力電子電力電子變壓變頻器變壓變頻器5 5- -5 5 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng) 5 5- -6 6 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng) 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 從直流傳動(dòng)到交流傳動(dòng)從直流傳動(dòng)到交流傳動(dòng)

2、 直流電力拖動(dòng)和交流電力拖動(dòng)在直流電力拖動(dòng)和交流電力拖動(dòng)在 19 世紀(jì)先后誕生。在世紀(jì)先后誕生。在 20 世紀(jì)上半葉的年代里，鑒于直流拖動(dòng)具有優(yōu)越的世紀(jì)上半葉的年代里，鑒于直流拖動(dòng)具有優(yōu)越的調(diào)速調(diào)速性能，高性能，高性能可調(diào)速拖動(dòng)都采用直流電機(jī)。性能可調(diào)速拖動(dòng)都采用直流電機(jī)。 而約占電力拖動(dòng)總?cè)萘慷s占電力拖動(dòng)總?cè)萘?80% 以上的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)則采以上的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)則采用交流電機(jī)，這種分工在一段時(shí)期內(nèi)已成為一種舉世公認(rèn)的格用交流電機(jī)，這種分工在一段時(shí)期內(nèi)已成為一種舉世公認(rèn)的格局。交流調(diào)速系統(tǒng)的多種方案雖然早已問(wèn)世，并已獲得實(shí)際局。交流調(diào)速系統(tǒng)的多種方案雖然早已問(wèn)世，并已獲得實(shí)際 直到直到 2

3、0 世紀(jì)世紀(jì) 60 70 年代，隨著電力電年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得采用子技術(shù)的發(fā)展，使得采用電力電子變換器電力電子變換器的的交流傳動(dòng)系統(tǒng)交流傳動(dòng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，特別是大規(guī)模集成得以實(shí)現(xiàn)，特別是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制的出現(xiàn)，高性能電路和計(jì)算機(jī)控制的出現(xiàn)，高性能交流調(diào)速交流調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生，一直被認(rèn)為是天經(jīng)地義的便應(yīng)運(yùn)而生，一直被認(rèn)為是天經(jīng)地義的交、直流拖動(dòng)按調(diào)速性能分工的格局終于被交、直流拖動(dòng)按調(diào)速性能分工的格局終于被 直流傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速性能好，容易控制，然而直流電直流傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速性能好，容易控制，然而直流電機(jī)具有機(jī)具有電刷電刷和和換相器換相器，因此：，因此： 1、須經(jīng)常檢查維修

4、、須經(jīng)常檢查維修 2、應(yīng)用環(huán)境受到限制、應(yīng)用環(huán)境受到限制 3、限制了直流電機(jī)的容量和速度等、限制了直流電機(jī)的容量和速度等 交流電動(dòng)機(jī)價(jià)格便宜，隨著其調(diào)速性能的不斷改進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)價(jià)格便宜，隨著其調(diào)速性能的不斷改進(jìn)，交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前已經(jīng)成為當(dāng)前電力傳動(dòng)控制電力傳動(dòng)控制的主的主要發(fā)展方向要發(fā)展方向。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域主要有三個(gè)方面：主要有三個(gè)方面：n 一般性能的節(jié)能調(diào)速一般性能的節(jié)能調(diào)速 n 高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng) n 特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速

5、特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 一般性能一般性能的的節(jié)能調(diào)速節(jié)能調(diào)速 在過(guò)去大量的所謂在過(guò)去大量的所謂“不變速交流傳動(dòng)不變速交流傳動(dòng)”中，風(fēng)機(jī)、水泵等通用機(jī)械的容量幾乎占中，風(fēng)機(jī)、水泵等通用機(jī)械的容量幾乎占工業(yè)電力傳動(dòng)總?cè)萘康囊话胍陨?，其中有工業(yè)電力傳動(dòng)總?cè)萘康囊话胍陨希渲杏胁簧賵?chǎng)合并不是不需要調(diào)速，只是因?yàn)檫^(guò)不少場(chǎng)合并不是不需要調(diào)速，只是因?yàn)檫^(guò)去的交流傳動(dòng)本身不能調(diào)速，不得不依賴去的交流傳動(dòng)本身不能調(diào)速，不得不依賴擋板和閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，因擋板和閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，因而把許多電能白白地浪費(fèi)了。而把許多電能白白地浪費(fèi)了。

6、 如果換成如果換成交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)，把消耗在擋，把消耗在擋板和閥門(mén)上的能量節(jié)省下來(lái)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)、板和閥門(mén)上的能量節(jié)省下來(lái)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)、水泵平均都可以節(jié)約水泵平均都可以節(jié)約 20 30% 以上的電能，以上的電能，效果是很可觀的。效果是很可觀的。 但風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速范圍和對(duì)但風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速范圍和對(duì)動(dòng)態(tài)快動(dòng)態(tài)快速性速性的要求都不高，只需要一般的調(diào)速性的要求都不高，只需要一般的調(diào)速性能。能。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 高性能高性能的的交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 許多在工藝上需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械過(guò)去許多在工藝上需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械過(guò)去多用直流拖動(dòng)，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)多用直

7、流拖動(dòng)，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方便、慣量小、效率高，如果改成交流拖動(dòng)，便、慣量小、效率高，如果改成交流拖動(dòng)，顯然能夠帶來(lái)不少的效益。顯然能夠帶來(lái)不少的效益。 但是，由于交流電機(jī)原理上的原因，其但是，由于交流電機(jī)原理上的原因，其電磁轉(zhuǎn)矩難以像直流電機(jī)那樣通過(guò)電樞電電磁轉(zhuǎn)矩難以像直流電機(jī)那樣通過(guò)電樞電流施行靈活的實(shí)時(shí)控制。流施行靈活的實(shí)時(shí)控制。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代初發(fā)明了年代初發(fā)明了矢量控制技術(shù)矢量控制技術(shù)，或稱或稱磁場(chǎng)定向控制技術(shù)磁場(chǎng)定向控制技術(shù)，通過(guò)坐標(biāo)變換，通過(guò)坐標(biāo)變換，把交流電機(jī)的定子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量和把交流電機(jī)的定

8、子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量，用來(lái)分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁勵(lì)磁分量，用來(lái)分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，就可以獲得和直流電機(jī)相仿的高動(dòng)態(tài)通，就可以獲得和直流電機(jī)相仿的高動(dòng)態(tài)性能，從而使交流電機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得了性能，從而使交流電機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。突破性的進(jìn)展。 其后，又陸續(xù)提出了其后，又陸續(xù)提出了直接轉(zhuǎn)直接轉(zhuǎn)矩控制矩控制、解耦控制解耦控制等方法，形成等方法，形成了一系列可以和了一系列可以和直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)媲媲美的美的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)高性能交流調(diào)速系統(tǒng)和和交流交流伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 特大容量特大容量或或極高轉(zhuǎn)速極高轉(zhuǎn)速的的交流

9、調(diào)速交流調(diào)速 直流電機(jī)的換向能力限制了它的容量轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的換向能力限制了它的容量轉(zhuǎn)速積不超過(guò)積不超過(guò) 106 kW r /min，超過(guò)這一數(shù)值時(shí)，超過(guò)這一數(shù)值時(shí)，其設(shè)計(jì)與制造就非常困難了。其設(shè)計(jì)與制造就非常困難了。 交流電機(jī)沒(méi)有換向器，不受這種限制，因交流電機(jī)沒(méi)有換向器，不受這種限制，因此，特大容量的電力拖動(dòng)設(shè)備，如厚板軋機(jī)、此，特大容量的電力拖動(dòng)設(shè)備，如厚板軋機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)等，以及極高轉(zhuǎn)速的拖動(dòng)，如高速礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)等，以及極高轉(zhuǎn)速的拖動(dòng)，如高速磨頭、離心機(jī)等，都以采用磨頭、離心機(jī)等，都以采用交流調(diào)速交流調(diào)速為宜。為宜。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 交流調(diào)速交流調(diào)速的

10、的分類分類n按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型分類按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型分類： 按照交流異步電機(jī)的原理，按照交流異步電機(jī)的原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率電磁功率可可分成兩部分：一部分是拖動(dòng)負(fù)分成兩部分：一部分是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率，稱作載的有效功率，稱作機(jī)械功率機(jī)械功率；另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率，與轉(zhuǎn)差率 s 成正比。成正比。 PmechPmPs第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 交流調(diào)速交流調(diào)速的的分類分類n按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型分類按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型分類： 即即 電磁功率電磁功率 Pm = Pmech + Ps

11、 機(jī)械功率機(jī)械功率 Pmech = (1 s) Pm 轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 Ps = sPm 從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把低的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電機(jī)的調(diào)速異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)分成三類分成三類 。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 交流調(diào)速交流調(diào)速的的分類分類n 轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)： 這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，這類系統(tǒng)的

12、效率最低，消耗在轉(zhuǎn)子回路中，這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)）?？墒沁@類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本載時(shí)）?？墒沁@類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。 n 轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)：轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)： 在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多。無(wú)論是饋出轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率

13、越多。無(wú)論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身?yè)p還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身?yè)p耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。 n 轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)：轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)： 在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因而且無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高。其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的，此效率更高。其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的，應(yīng)用場(chǎng)合有限。應(yīng)用場(chǎng)合有限。 只有只有變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速（VVVF）應(yīng)用最廣，

14、）應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)，取代，取代直流調(diào)速直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)娜萘肯喈?dāng)?shù)淖儔鹤冾l器變壓變頻器，相比之下，設(shè)備成，相比之下，設(shè)備成本最高。本最高。 n 同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)：同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)： 同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)差，也就沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率，所以同步同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)差，也就沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率，所以同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率不變型。電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率不變型。 同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)是固定的，只能靠變壓變頻調(diào)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)是固定的，只能靠變壓變頻調(diào)速。速。 從頻率控制的方式來(lái)看，同步電

15、動(dòng)機(jī)調(diào)速可分為他控從頻率控制的方式來(lái)看，同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速可分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速兩類。變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速兩類。 自控變頻調(diào)速利用轉(zhuǎn)子磁極位置檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制變壓變自控變頻調(diào)速利用轉(zhuǎn)子磁極位置檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制變壓變頻裝置換相，又稱作頻裝置換相，又稱作無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速，或，或無(wú)刷直流電動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速機(jī)調(diào)速。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的的工作原理工作原理n 異步電機(jī)：本質(zhì)上可以看成異步電機(jī)：本質(zhì)上可以看成一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)和短路的次級(jí)一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)和短路的次級(jí)繞組的三相變壓器繞組的三相變壓器n 右圖是一個(gè)理想三相兩極異右圖是一

16、個(gè)理想三相兩極異步電機(jī)步電機(jī)n 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：氣隙中建立旋轉(zhuǎn)：氣隙中建立旋轉(zhuǎn)和正弦分布的磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速和正弦分布的磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率同步與電源頻率同步第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)-轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率n 通過(guò)通過(guò) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速差，電機(jī)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子與差，電機(jī)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同向運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同向運(yùn)行。n 轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：n1=60f1/np，即同步轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，f1為電源頻率，為電源頻率，np為極對(duì)為極對(duì)數(shù)數(shù)11nnsn1(1)ns n第五章第五章

17、 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路穩(wěn)態(tài)等效電路nRs、Rr 定子每相電阻和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻；定子每相電阻和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻； nLls、Llr 定子每相漏感和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相漏感；定子每相漏感和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相漏感； nUs、 1 定子相電壓和供電角頻率；定子相電壓和供電角頻率；ns 轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。假定條件：假定條件： 忽略空間和時(shí)間諧波忽略空間和時(shí)間諧波 忽略磁飽和忽略磁飽和 忽略鐵損忽略鐵損第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路穩(wěn)態(tài)等效電路轉(zhuǎn)子相電流（折合到定子側(cè)）

18、轉(zhuǎn)子相電流（折合到定子側(cè)） 式中式中 212121lrlsrssrLCLsRCRUI11111slslsmmRjLLCjLL 分母為阻抗模即電阻與電抗的方均跟分母為阻抗模即電阻與電抗的方均跟分子為每相定子的電壓幅值分子為每相定子的電壓幅值定子每相繞定子每相繞組漏電感組漏電感定子每相繞定子每相繞組氣隙磁通組氣隙磁通的等效電感的等效電感mlsLL一般：因此電路可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路穩(wěn)態(tài)等效電路忽略勵(lì)磁電流忽略勵(lì)磁電流圖圖5-2 異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的

19、調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路穩(wěn)態(tài)等效電路簡(jiǎn)化等效電路的相電流簡(jiǎn)化等效電路的相電流2212lrlsrssrsLLsRRUIIOK，我們得到了轉(zhuǎn)子每相繞組電流的幅值。，我們得到了轉(zhuǎn)子每相繞組電流的幅值。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的的機(jī)械特性機(jī)械特性n 異步電動(dòng)機(jī)傳遞的電磁功率異步電動(dòng)機(jī)傳遞的電磁功率 n 機(jī)械同步角速度機(jī)械同步角速度 sRIPrrm2 3pmn11n 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（機(jī)械特性方程式異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（機(jī)械特性方程式 ）22122122212122 113/33lrlsrsrsplrlsrsrsprrpmmeLL

20、sRsRsRUnLLsRRsRUnsRInPT分析這個(gè)機(jī)械分析這個(gè)機(jī)械特性方程，得特性方程，得到什么結(jié)論？到什么結(jié)論？第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的的機(jī)械特性機(jī)械特性 上式對(duì)上式對(duì) s 求導(dǎo)，并令求導(dǎo)，并令 dTe/ds = 0，可求出對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)，可求出對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩（又稱臨界轉(zhuǎn)矩矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩（又稱臨界轉(zhuǎn)矩 ）：）： 最大轉(zhuǎn)矩公式最大轉(zhuǎn)矩公式 臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率如何畫(huà)出轉(zhuǎn)矩如何畫(huà)出轉(zhuǎn)矩Te與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n或轉(zhuǎn)差率或轉(zhuǎn)差率s之間的機(jī)械特性曲線？之間的機(jī)械特性曲線？rm222s1sr()llRsRLL2psemax22

21、21ss1sr32()lln UTRRLL第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的的機(jī)械特性機(jī)械特性當(dāng)當(dāng) s 很小時(shí)，忽略分母中含很小時(shí)，忽略分母中含 s 各項(xiàng)各項(xiàng)n 轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)矩近似與s成正比，成正比，機(jī)械特性近似為直線機(jī)械特性近似為直線 當(dāng)當(dāng)s較大時(shí)，忽略分母中較大時(shí)，忽略分母中s的一次項(xiàng)和零次項(xiàng)的一次項(xiàng)和零次項(xiàng)n 轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)矩近似與 s 成反比，成反比，機(jī)械特性是一段雙曲機(jī)械特性是一段雙曲線線22221131psreslslrn U RTss RLL213psern U sTsR第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異

22、步電動(dòng)機(jī)的的機(jī)械特性機(jī)械特性n異步電動(dòng)機(jī)由額異步電動(dòng)機(jī)由額定電壓、額定頻定電壓、額定頻率供電，且無(wú)外率供電，且無(wú)外加電阻和電抗時(shí)加電阻和電抗時(shí)的機(jī)械特性方程的機(jī)械特性方程式，稱作固有特式，稱作固有特性或自然特性。性或自然特性。圖圖5-3 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)5 5- -1 1 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)概述概述本章小結(jié)本章小結(jié)5 5- -2 2 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速變壓調(diào)速 5 5- -3 3 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變頻變壓調(diào)速變頻變壓調(diào)速 5

23、5- -4 4 電力電子電力電子變壓變頻器變壓變頻器5 5- -5 5 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng) 5 5- -6 6 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng) 變壓調(diào)速變壓調(diào)速第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) l異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法所謂調(diào)速，就是人為地改變機(jī)械所謂調(diào)速，就是人為地改變機(jī)械特性的參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作點(diǎn)特性的參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作點(diǎn)偏離固有特性，工作在人為機(jī)械特性偏離固有特性，工作在人為機(jī)械特性上，以達(dá)到調(diào)速的目的。上，以達(dá)到調(diào)速的目的。調(diào)速概述調(diào)速概述第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的

24、調(diào)速系統(tǒng) 由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式可知，能夠改變的參數(shù)可分為可知，能夠改變的參數(shù)可分為2類：類：電源電壓和電源頻率（或角頻率）。電源電壓和電源頻率（或角頻率）。22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL調(diào)速方式調(diào)速方式第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值忽略定子繞組電阻和漏磁感抗壓降忽略定子繞組電阻和漏磁感抗壓降14.44SgsmNEf N k14.44SsgsmNUEf N k第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系

25、統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通l氣隙磁通氣隙磁通 l為了保持氣隙磁通恒定，應(yīng)使為了保持氣隙磁通恒定，應(yīng)使 11/mgsEfUf1gEf常數(shù)s1Uf常數(shù)或近似為或近似為 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓調(diào)速變壓調(diào)速n保持電源頻率為額定頻率，只改變定保持電源頻率為額定頻率，只改變定子電壓的調(diào)速方法稱作子電壓的調(diào)速方法稱作變壓調(diào)速變壓調(diào)速（或（或調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速）。）。n由于受電動(dòng)機(jī)絕緣和磁路飽和的限制，由于受電動(dòng)機(jī)絕緣和磁路飽和的限制，定子電壓只能降低，不能升高，故又定子電壓只能降低，不能升高，故又稱作稱作降壓調(diào)速降壓調(diào)速。第五章第五章

26、 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的基本特征基本特征n 調(diào)壓調(diào)速的調(diào)壓調(diào)速的基本特征基本特征是：電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速保持額定是：電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速保持額定值不變值不變 n 氣隙磁通氣隙磁通 隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調(diào)速。隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調(diào)速。11160NNpfnnn14.44SsmsNUf N k第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的主電路主電路圖圖5-4 晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)速晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)速 TVC 雙雙向晶閘管交流向晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)壓器a) 不可逆電路不可逆電路b) 可逆電路可逆電路第

27、五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) TVC的變壓控制方式工作周期工作周期1S異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)電壓調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的機(jī)械特性機(jī)械特性n 調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性表達(dá)式調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性表達(dá)式n 電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比 n 理想空載轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速不變理想空載轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速不變22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL可調(diào)可調(diào) sU01Nnn第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓

28、調(diào)速的的機(jī)械特性機(jī)械特性n 臨界轉(zhuǎn)差率保持不變臨界轉(zhuǎn)差率保持不變 2212)(lrlssrmLLRRsn 臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩 221212)(23lrlsssspemLLRRUnT隨定子電壓的減小而成平方比地下降隨定子電壓的減小而成平方比地下降第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的機(jī)械特性機(jī)械特性圖圖5-5 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性n 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，普通籠帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為的穩(wěn)定工作范圍為 調(diào)速范圍有限，圖中調(diào)速范圍有限，圖中A、 B、C為恒

29、轉(zhuǎn)矩負(fù)載在不為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在不 同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)。同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)。n 帶風(fēng)機(jī)類負(fù)載運(yùn)行，調(diào)速帶風(fēng)機(jī)類負(fù)載運(yùn)行，調(diào)速范圍可以稍大一些，圖中范圍可以稍大一些，圖中D、E、F為風(fēng)機(jī)類負(fù)載在為風(fēng)機(jī)類負(fù)載在不同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)不同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)0mss第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的機(jī)械特性機(jī)械特性帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，定子側(cè)輸入的電磁功率帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，定子側(cè)輸入的電磁功率故輸入的電磁功率恒定不變，與轉(zhuǎn)速、可調(diào)電壓無(wú)關(guān)故輸入的電磁功率恒定不變，與轉(zhuǎn)速、可調(diào)電壓無(wú)關(guān) ！ 11LmmLpTPTn1LT、均為常數(shù)均為常數(shù) 第五章

30、第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的機(jī)械特性機(jī)械特性n 轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加。隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加。n 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是靠增大轉(zhuǎn)差功率、減小輸出的帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是靠增大轉(zhuǎn)差功率、減小輸出的機(jī)械功率來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。機(jī)械功率來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。n 增加的轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，這就是轉(zhuǎn)差功率消增加的轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，這就是轉(zhuǎn)差功率消耗型的由來(lái)。耗型的由來(lái)。n 雖然降壓調(diào)速簡(jiǎn)單，但損耗了轉(zhuǎn)差功率能效低、浪費(fèi)！雖然降壓調(diào)速簡(jiǎn)單，但損耗了轉(zhuǎn)差功率能效低、浪費(fèi)！n 穩(wěn)定工作范圍穩(wěn)定工作范圍 ，

31、sm較小，調(diào)速范圍有限！較小，調(diào)速范圍有限！1 LsmmLpTPsPsTsn0mss第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速變壓調(diào)速的的機(jī)械特性機(jī)械特性n 增加轉(zhuǎn)子電阻值，臨界轉(zhuǎn)差增加轉(zhuǎn)子電阻值，臨界轉(zhuǎn)差率加大，可以擴(kuò)大恒轉(zhuǎn)矩負(fù)率加大，可以擴(kuò)大恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下的調(diào)速范圍，這種高轉(zhuǎn)載下的調(diào)速范圍，這種高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)又稱作子電阻電動(dòng)機(jī)又稱作交流力交流力矩電動(dòng)機(jī)矩電動(dòng)機(jī)n 缺點(diǎn)是機(jī)械特性較軟缺點(diǎn)是機(jī)械特性較軟 n 怎么辦？閉環(huán)調(diào)速。怎么辦？閉環(huán)調(diào)速。圖圖5-6 高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（交流力矩電動(dòng)高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（交流力矩電動(dòng)機(jī)）在不同電壓下的機(jī)械特性機(jī)）在不同電

32、壓下的機(jī)械特性2212)(lrlssrmLLRRs第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)變壓調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)n要求帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載要求帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變壓調(diào)速系統(tǒng)具的變壓調(diào)速系統(tǒng)具有較大的調(diào)速范圍有較大的調(diào)速范圍時(shí)，往往須采用帶時(shí)，往往須采用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)制系統(tǒng)。圖圖 5-7 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) n 當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載穩(wěn)定時(shí)，如果當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載穩(wěn)定時(shí)，如果負(fù)載增大或減小，引起轉(zhuǎn)速負(fù)載增大或減小，引起轉(zhuǎn)速下降或上升，反饋控制作用下降或上升，反饋控制作用會(huì)自動(dòng)調(diào)整定子電壓，使閉會(huì)自動(dòng)調(diào)整定子

33、電壓，使閉環(huán)系統(tǒng)工作在新的穩(wěn)定工作環(huán)系統(tǒng)工作在新的穩(wěn)定工作點(diǎn)。點(diǎn)。n 按照反饋控制規(guī)律，將穩(wěn)定按照反饋控制規(guī)律，將穩(wěn)定工作點(diǎn)連接起來(lái)便是閉環(huán)系工作點(diǎn)連接起來(lái)便是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。統(tǒng)的靜特性。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 閉環(huán)控制閉環(huán)控制的的變壓調(diào)速系統(tǒng)變壓調(diào)速系統(tǒng)n靜特性左右兩靜特性左右兩邊都有極限，邊都有極限，它們是額定電它們是額定電壓下的機(jī)械特壓下的機(jī)械特性和最小輸出性和最小輸出電壓下的機(jī)械電壓下的機(jī)械特性。特性。圖圖5-8 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的交流調(diào)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)靜特性壓調(diào)速系統(tǒng)靜特性sNUminsU第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系

34、統(tǒng) 盡管異步電機(jī)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和直流電機(jī)的盡管異步電機(jī)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)特性差別很大，開(kāi)環(huán)特性差別很大，但是在不同電壓的開(kāi)環(huán)機(jī)械但是在不同電壓的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)，連接起來(lái)便得到特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)，連接起來(lái)便得到閉環(huán)系統(tǒng)靜特性，這樣的分析方法對(duì)兩種電機(jī)是閉環(huán)系統(tǒng)靜特性，這樣的分析方法對(duì)兩種電機(jī)是完全一致的。完全一致的。閉環(huán)控制閉環(huán)控制的的變壓調(diào)速系統(tǒng)變壓調(diào)速系統(tǒng)第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) 異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直流電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方是：流電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方

35、是：靜特靜特性左右兩邊都有極限，不能無(wú)限延長(zhǎng)性左右兩邊都有極限，不能無(wú)限延長(zhǎng)，它，它們是額定電壓們是額定電壓 U UsNsN 下的機(jī)械特性和最小輸下的機(jī)械特性和最小輸出電壓出電壓U Usminsmin下的機(jī)械特性。下的機(jī)械特性。 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，如果電壓調(diào)節(jié)到極限當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，如果電壓調(diào)節(jié)到極限值，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制能力，系統(tǒng)的工值，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制能力，系統(tǒng)的工作點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。作點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 3. 系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu) Ksn=f(Us,Te) ASRU*nUnUcUs-TLn圖5-7 異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)

36、結(jié)構(gòu)圖 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 圖中，圖中，K Ks s = = U Us s/ /U Uc c 為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置的放大系數(shù)；裝置的放大系數(shù)； = = U Un n/ /n n 為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；ASRASR采用采用PIPI調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器；n n = =f f ( (U Us s, , T Te e ) )是式（是式（5-35-3）所表達(dá)的異）所表達(dá)的異步電機(jī)機(jī)械特性方程式，它是一個(gè)非線步電機(jī)機(jī)械特性方程式，它是一個(gè)非線性函數(shù)。性函數(shù)。 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)， U

37、 Un n* * = = U Un n = = n n T Te e = = T TL L 根據(jù)負(fù)載需要的根據(jù)負(fù)載需要的 n n 和和T TL L 可由式（可由式（5-35-3）計(jì)算出或用機(jī)械特性圖解法求出所需）計(jì)算出或用機(jī)械特性圖解法求出所需的的 U Us s以及相應(yīng)的以及相應(yīng)的U Uc c。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，須先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，須先繪出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由圖繪出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由圖5-75-7的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖可以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖5-85-8所示。所示。

38、其中有些環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以直接寫(xiě)其中有些環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以直接寫(xiě)出來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)出來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)一番周折。一番周折。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖5-8 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 MA異步電機(jī) FBS測(cè)速反饋環(huán)節(jié) WFBS(s) U*n(s)Un(s)Uc (s)-n(s)WASR(s)WGT-V (s)WMA (s)Us(s)第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRASR常用常用PIPI調(diào)節(jié)器，用以調(diào)節(jié)器，用以消除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能，其傳

39、遞函數(shù)為消除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能，其傳遞函數(shù)為ssKsWnnnASR1)(第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置 裝置的輸入裝置的輸入- -輸出關(guān)系原則上是非線性的，輸出關(guān)系原則上是非線性的，在一定范圍內(nèi)可假定為線性函數(shù)，在動(dòng)態(tài)中可在一定范圍內(nèi)可假定為線性函數(shù)，在動(dòng)態(tài)中可以近似成一階慣性環(huán)節(jié)。傳遞函數(shù)可寫(xiě)成以近似成一階慣性環(huán)節(jié)。傳遞函數(shù)可寫(xiě)成1)(ssVGTsTKsW其近似條件是其近似條件是 對(duì)于三相全波對(duì)于三相全波Y Y聯(lián)結(jié)調(diào)壓電路，可取聯(lián)結(jié)調(diào)壓電路，可取T Ts s=3.3ms=3.3ms。sc31T第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)

40、速系統(tǒng) 測(cè)速反饋環(huán)節(jié) 考慮到反饋濾波作用，測(cè)速反饋環(huán)節(jié)考慮到反饋濾波作用，測(cè)速反饋環(huán)節(jié)FBSFBS的傳遞函數(shù)可寫(xiě)成的傳遞函數(shù)可寫(xiě)成1)(onFBSsTsW第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 異步電機(jī)近似的傳遞函數(shù) 異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)程是由一組非線性異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)程是由一組非線性微分方程描述的，要微分方程描述的，要用一個(gè)傳遞函數(shù)來(lái)用一個(gè)傳遞函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確地表示它的輸入輸出關(guān)系是不可能準(zhǔn)確地表示它的輸入輸出關(guān)系是不可能的的。 在這里，可以先在一定的假定條件下在這里，可以先在一定的假定條件下，用穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的，用穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的微偏線性化方法微偏線性化方法求出一種近似的傳遞函數(shù)。求

41、出一種近似的傳遞函數(shù)。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （1）異步電機(jī)近似的線性機(jī)械特性 由式（由式（5-35-3）已知電磁轉(zhuǎn)矩為）已知電磁轉(zhuǎn)矩為當(dāng)當(dāng) s s 很小時(shí)，可以認(rèn)為很小時(shí)，可以認(rèn)為2rs212rs1r2spe)()(/3llLLsRRsRUnTsRRrssRLLllrrs1)(且第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 后者相當(dāng)于忽略異步電機(jī)的漏感電磁后者相當(dāng)于忽略異步電機(jī)的漏感電磁慣性。在此條件下，慣性。在此條件下，（5-65-6） 這是在上述條件下異步電機(jī)近似的線這是在上述條件下異步電機(jī)近似的線性機(jī)械特性。性機(jī)械特性。sURnT2sr1pe3

42、第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （2）穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算 設(shè)設(shè)A A為近似線性機(jī)械特性上的一個(gè)穩(wěn)為近似線性機(jī)械特性上的一個(gè)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，則在態(tài)工作點(diǎn)，則在A A點(diǎn)上點(diǎn)上（5-75-7） 在在A A點(diǎn)附近有微小偏差時(shí)，點(diǎn)附近有微小偏差時(shí)，T Te e= = T TeAeA+ + T Te e，U Us s= =U UsAsA+ + U Us s，而，而s s= =s sA A+ + s s，代入式，代入式（5-65-6）得）得A2sAr1peA3sURnT第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （3）微偏線性化 將上式展開(kāi)，并忽略兩個(gè)和兩個(gè)以上將上式展開(kāi)，并忽略

43、兩個(gè)和兩個(gè)以上微偏量的乘積，則微偏量的乘積，則（5-85-8）)()(3A2ssAr1peeAssUURnTT)2(32sAsAsAA2sAr1peeAsUUsUsURnTT第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 式（式（5-85-8）減去式（）減去式（5-75-7），得），得（5-95-9） )2(32sAsAsAr1pesUUsURnT1s 11s 已知轉(zhuǎn)差率已知轉(zhuǎn)差率 ，其中，其中 1 1是同是同步角轉(zhuǎn)速，步角轉(zhuǎn)速， 是轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速，則是轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速，則（5-10）第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 將式（將式（5-105-10）代入式（）代入式（5-95

44、-9），得），得（5-115-11） 式（式（5-115-11）就是在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近微）就是在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近微偏量偏量 T Te e與與 U Us s和和 間的關(guān)系。間的關(guān)系。)2(312sAsAsAr1peUUsURnT第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為方程式為 按上面相同的方法處理，可得在穩(wěn)態(tài)按上面相同的方法處理，可得在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn)A A附近的微偏量運(yùn)動(dòng)方程式為附近的微偏量運(yùn)動(dòng)方程式為（5-125-12）tnJTTddpLetnJTTd)(dpLe第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的

45、調(diào)速系統(tǒng) 將式（將式（5-115-11）和（）和（5-125-12）的微偏量關(guān)系）的微偏量關(guān)系畫(huà)在一起，即得異步電機(jī)在忽略電磁慣性畫(huà)在一起，即得異步電機(jī)在忽略電磁慣性時(shí)的微偏線性化動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖時(shí)的微偏線性化動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖5-95-9所示所示。 如果只考慮如果只考慮 U U1 1到到 之間的傳遞函數(shù)，之間的傳遞函數(shù)，可先取可先取 T TL L = 0= 0，圖，圖5-95-9中小閉環(huán)傳遞函數(shù)中小閉環(huán)傳遞函數(shù)可變換成可變換成r212sApppr2s2sApp3s1s31sRUnnJJnRUnJn第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （4）近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖3np1Rr2UsAS

46、A3npU 2sAs2 Rrnp JsUsTeTL+-圖5-9 忽略電磁慣性時(shí)異步電機(jī)微偏線性化的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （5）異步電機(jī)的近似線性化傳遞函數(shù) 于是，異步電機(jī)的近似線性化傳遞函于是，異步電機(jī)的近似線性化傳遞函數(shù)為數(shù)為1132323)()()(mMA2sA2pr21sA1Ar212sAppAsAr1psMAsTKsUnRJUsRUnsnJsURnsUssW第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 式中式中 K KMAMA 異步電機(jī)的傳遞系數(shù)，異步電機(jī)的傳遞系數(shù)， T Tm m 異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)

47、的機(jī)電時(shí)間常數(shù)，數(shù)， sAA1sA1AMA)(22UUsK2sA2pr21m3 UnRJT第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 由于忽略了電磁慣性，只剩下同軸旋由于忽略了電磁慣性，只剩下同軸旋轉(zhuǎn)體的機(jī)電慣性，異步電機(jī)便近似成一個(gè)轉(zhuǎn)體的機(jī)電慣性，異步電機(jī)便近似成一個(gè)線性的一階慣性環(huán)節(jié)，即線性的一階慣性環(huán)節(jié)，即(5-13)(5-13) 把得到的四個(gè)傳遞函數(shù)式寫(xiě)入圖把得到的四個(gè)傳遞函數(shù)式寫(xiě)入圖5-85-8中中各方框內(nèi)，即得異步電機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)微各方框內(nèi)，即得異步電機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)微偏線性化的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。偏線性化的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。1)()()(mMAsMAsTKsUssW第五章第五

48、章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 最后，應(yīng)該再?gòu)?qiáng)調(diào)一下，具體使用這最后，應(yīng)該再?gòu)?qiáng)調(diào)一下，具體使用這個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖時(shí)要注意下述兩點(diǎn)：個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖時(shí)要注意下述兩點(diǎn)：由于它是偏微線性化模型，只能用于機(jī)由于它是偏微線性化模型，只能用于機(jī)械特性線性段上工作點(diǎn)附近的穩(wěn)定性判械特性線性段上工作點(diǎn)附近的穩(wěn)定性判別和動(dòng)態(tài)校正，別和動(dòng)態(tài)校正，不適用于起制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速不適用于起制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速大范圍變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)大范圍變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。由于它完全由于它完全忽略了電磁慣性忽略了電磁慣性，分析與計(jì)，分析與計(jì)算有算有很大的近似性很大的近似性。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 降壓控制降壓控制的的應(yīng)用應(yīng)

49、用n 三相異步電動(dòng)機(jī)直接接電網(wǎng)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比較大，三相異步電動(dòng)機(jī)直接接電網(wǎng)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比較大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。2212lrlsrssrstsstLLRRUII2222113psrestsrlslrn U RTRRLLn中、大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大，會(huì)使電網(wǎng)壓中、大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大，會(huì)使電網(wǎng)壓降過(guò)大，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至降過(guò)大，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至使該電動(dòng)機(jī)本身根本起動(dòng)不起來(lái)。使該電動(dòng)機(jī)本身根本起動(dòng)不起來(lái)。n必須采取措施來(lái)降低其起動(dòng)電流，常用的辦法必須采取措施來(lái)降低其起動(dòng)電流，常用的辦法是降壓起動(dòng)。是降壓起動(dòng)。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)

50、速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 降壓控制降壓控制的的應(yīng)用應(yīng)用n 當(dāng)電壓降低時(shí)，起動(dòng)電流將隨電壓成正比地降低，當(dāng)電壓降低時(shí)，起動(dòng)電流將隨電壓成正比地降低，從而可以避開(kāi)起動(dòng)電流沖擊的高峰。從而可以避開(kāi)起動(dòng)電流沖擊的高峰。n 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的減小將起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的減小將比起動(dòng)電流的降低更多，降壓起動(dòng)時(shí)又會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)比起動(dòng)電流的降低更多，降壓起動(dòng)時(shí)又會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠的問(wèn)題。轉(zhuǎn)矩不夠的問(wèn)題。n 降壓起動(dòng)只適用于中、大容量電動(dòng)機(jī)空載（或輕載）降壓起動(dòng)只適用于中、大容量電動(dòng)機(jī)空載（或輕載）起動(dòng)的場(chǎng)合。起動(dòng)的場(chǎng)合。軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電

51、動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 降壓控制降壓控制的的應(yīng)用應(yīng)用n三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的總損耗三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的總損耗n電機(jī)的運(yùn)行效率電機(jī)的運(yùn)行效率smechCurFeCuspppppppPPPP2212輕載降壓運(yùn)行輕載降壓運(yùn)行P1為輸入電功率，為輸入電功率，P2為軸上輸出功率為軸上輸出功率第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 降壓控制降壓控制的的應(yīng)用應(yīng)用輕載降壓運(yùn)行輕載降壓運(yùn)行n 為了減少輕載時(shí)的能量損耗，降低定子電壓可以降為了減少輕載時(shí)的能量損耗，降低定子電壓可以降低氣隙磁通，這樣可以同時(shí)降低鐵損和勵(lì)磁電流。低氣隙磁通，這樣可以同時(shí)降低鐵損和勵(lì)磁電流。n 過(guò)分降低電壓和磁通，轉(zhuǎn)子電流必然

52、增大，定子電過(guò)分降低電壓和磁通，轉(zhuǎn)子電流必然增大，定子電流反而可能增加，鐵損的降低將被銅損的增加填補(bǔ)，流反而可能增加，鐵損的降低將被銅損的增加填補(bǔ)，效率反而更差了。效率反而更差了。n 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，輕載降壓運(yùn)行有一個(gè)最佳電壓當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，輕載降壓運(yùn)行有一個(gè)最佳電壓值，此時(shí)效率最高。值，此時(shí)效率最高。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)5 5- -1 1 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)概述概述本章小結(jié)本章小結(jié)5 5- -2 2 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速變壓調(diào)速 5 5- -3 3 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的

53、變頻變壓調(diào)速變頻變壓調(diào)速 5 5- -4 4 電力電子電力電子變壓變頻器變壓變頻器5 5- -5 5 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng) 5 5- -6 6 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng) VVVF第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 上節(jié)內(nèi)容回顧：上節(jié)內(nèi)容回顧：（一）異步電動(dòng)機(jī)的（一）異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速方法變壓調(diào)速方法 圖圖5-3 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2212)(lrlssrmLLRRs221212)(23lrlsssspemLLRRUnT第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)

54、速（二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題1）調(diào)速范圍有限（原因一）調(diào)速范圍有限（原因一） 氣隙磁通：氣隙磁通： 因此：因此：變壓調(diào)速只能在額定電壓與最小可調(diào)電壓變壓調(diào)速只能在額定電壓與最小可調(diào)電壓之間調(diào)節(jié)之間調(diào)節(jié)。14.44SsgsmNUEf N k11/mgsEfUf忽略定子繞組電阻和漏磁感抗壓降：忽略定子繞組電阻和漏磁感抗壓降：第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) （二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速（二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題1）調(diào)速范圍有限（原因二）調(diào)速范圍有限（原因二）因此：因此：轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s取值范圍在取值范圍在0與與sm之間之間。第五章第五章 交流電動(dòng)

55、機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) n 通過(guò)通過(guò) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速差，電機(jī)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子與差，電機(jī)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同向運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同向運(yùn)行。n 轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：n1=60f1/np，即同步轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，f1為電源頻率，為電源頻率，np為極對(duì)為極對(duì)數(shù)數(shù)11nnsn1(1)ns n（二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速（二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) n 轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加。隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加。n 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是

56、靠增大轉(zhuǎn)差功率、減小輸出的帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是靠增大轉(zhuǎn)差功率、減小輸出的機(jī)械功率來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。機(jī)械功率來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。n 增加的轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，這就是轉(zhuǎn)差功率消增加的轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，這就是轉(zhuǎn)差功率消耗型的由來(lái)。耗型的由來(lái)。n 雖然降壓調(diào)速簡(jiǎn)單，但損耗了轉(zhuǎn)差功率能效低、浪費(fèi)！雖然降壓調(diào)速簡(jiǎn)單，但損耗了轉(zhuǎn)差功率能效低、浪費(fèi)！n 穩(wěn)定工作范圍穩(wěn)定工作范圍 ，sm較小，調(diào)速范圍有限！較小，調(diào)速范圍有限！1 LsmmLpTPsPsTsn0mss（二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速（二）異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)

57、 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)5 5- -1 1 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)概述概述本章小結(jié)本章小結(jié)5 5- -2 2 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速變壓調(diào)速 5 5- -3 3 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的變頻變壓調(diào)速變頻變壓調(diào)速 5 5- -4 4 電力電子電力電子變壓變頻器變壓變頻器5 5- -5 5 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng) 5 5- -6 6 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制的調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng) VVVF第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 概概 述述n變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速是一種通過(guò)改變異步電動(dòng)機(jī)是一種通過(guò)改

58、變異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻率同步轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻率而變化而變化ppnnfn26060111第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速的的基本原理基本原理n異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n穩(wěn)態(tài)速降穩(wěn)態(tài)速降 隨負(fù)載大小變化隨負(fù)載大小變化1111(1)ns nnsnnn1snn 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速的的基本原理基本原理氣隙磁通氣隙磁通控制控制n只要控制只要控制 便可控制氣隙磁通便可控制氣隙磁通14.44SgsmNEf N k14.44SsgsmNUEf N k

59、第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速的的基本原理基本原理基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速n當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在基頻基頻（額定頻率額定頻率）以下運(yùn)）以下運(yùn)行時(shí)，如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)行時(shí)，如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通過(guò)大，又的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通過(guò)大，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。n最好是保持每極磁通量為額定值不變最好是保持每極磁通量為額定值不變。第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系

60、統(tǒng) 變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速的的基本原理基本原理n 當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須使當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須使n 基頻以下應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為基頻以下應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值恒值的控制方式。的控制方式。n 恒壓頻比恒壓頻比的控制方式的控制方式: 當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，忽略定子電阻和漏感壓降后當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，忽略定子電阻和漏感壓降后14.44SgsNmNEN kf常值基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速gsEU 第五章第五章 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速的的基本原理基本原理基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速n 低頻補(bǔ)償?shù)皖l補(bǔ)償（低頻轉(zhuǎn)矩提升）（低頻轉(zhuǎn)矩提升） 低頻時(shí)，定子電阻