電機(jī)學(xué)胡虜生 三相異步電機(jī)的調(diào)速

第四節(jié)籠型異步電機(jī)的調(diào)速一變頻調(diào)速二變極調(diào)速三能耗轉(zhuǎn)差調(diào)速2/5/20231揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授概述

由式知：有三種調(diào)速方式變頻調(diào)速變極調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

2/5/20232揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授一、變頻調(diào)速顯然，頻率可平滑調(diào)節(jié),可平滑調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。由定子電路的電動(dòng)勢(shì)方程式可見，在忽略定子漏阻抗的情況下，得（11-6）為使在f1變化時(shí)保持不變，則由式（11-6）可見必2/5/20233揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，如果能保持，則可保證調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力基本不變，同時(shí)可滿足磁通基本不變的要求。

恒功率調(diào)速時(shí):若滿足，調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力也能保持不變，但此時(shí)磁通將發(fā)生變化了。若此時(shí)按恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速滿足的條件，則磁通將基本不變，但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力將在調(diào)速過(guò)程中改變。圖10-14上繪出了變頻時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，其中f11>f12>f13>f14>f15>f16。2/5/20234揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授

變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速范圍大，平滑性較高，變頻時(shí)Ux按不同規(guī)律變化可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，低速時(shí)特性的靜差率較高。變頻調(diào)速的缺點(diǎn)：專用的變頻電源；在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)大為降低，甚至不能帶動(dòng)負(fù)載。2/5/20235揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授二、變極調(diào)速改變定子的極對(duì)數(shù)，使同步轉(zhuǎn)速改變，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變。

改變極對(duì)數(shù)的方法：改變定子繞組聯(lián)結(jié)法的方法。如圖2/5/20236揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授三相繞組兩種常用聯(lián)結(jié)方法：Y/YY；D/YY轉(zhuǎn)向：P對(duì)極時(shí)：A、B、C相位為0，120，240度2P對(duì)極時(shí)：A、B、C相位為0，240，480（=120）度所以：應(yīng)改變相序2/5/20237揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授輸出功率（或轉(zhuǎn)矩）在變速前后的關(guān)系輸出功率為式中——電動(dòng)機(jī)效率；——電動(dòng)機(jī)定子相電壓；——電動(dòng)機(jī)定子相電流；——定子輸入功率；——定子功率因數(shù)。2/5/20238揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授忽略定子損耗，PT≈P1，轉(zhuǎn)矩T為（11-3）式中p——極對(duì)數(shù)。當(dāng)Y→YY時(shí)，極對(duì)數(shù)：2P→P，n0→2n0為使調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)得到充分利用，在高、低速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)均流過(guò)額定電流，這樣在兩種聯(lián)結(jié)法下的轉(zhuǎn)矩之比為（11-4）2/5/20239揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授可見這種變極調(diào)速方法是近似恒轉(zhuǎn)矩的，圖11-3a。2/5/202310揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授D→YY：極對(duì)數(shù)：2P→P，n0→2n0圖11-2b，兩種聯(lián)結(jié)法的功率比為（近似恒功率（差13.4%））改變定子極對(duì)數(shù)，還可以在定子上裝上兩組獨(dú)立的繞組，各聯(lián)結(jié)成不同的極對(duì)數(shù)。如將兩種方法配合，則可得更多的調(diào)速級(jí)數(shù)。2/5/202311揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授

三、改變外加電壓調(diào)速2/5/202312揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授（一）降壓當(dāng)Ux↓時(shí)：最大轉(zhuǎn)矩Tm及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與成正比下降低；Sm與的降低無(wú)關(guān)；由于同步轉(zhuǎn)，因此也保持不變。2/5/202313揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授1.降壓2/5/202314揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授一.轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻調(diào)速

如圖11-5中，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻轉(zhuǎn)子電流I2’減小，轉(zhuǎn)矩T減小電動(dòng)機(jī)減速轉(zhuǎn)差率增加到s1I2及T增加到T=TZ電動(dòng)機(jī)達(dá)新平衡狀態(tài)。

第五節(jié)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2/5/202315揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性電阻的數(shù)值越大，人為機(jī)械特性越軟。由于，在額定電壓時(shí)，（11-18）（11-21）所以（11-22）此方法優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，初期投資不高。2/5/202316揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授改變定子電壓調(diào)速

人為機(jī)械特性?？刂齐娐穬r(jià)格較低。調(diào)速范圍很小。對(duì)于恒轉(zhuǎn)距調(diào)速，如能增加轉(zhuǎn)子電阻，則改變定子電壓可得較寬的調(diào)速范圍，此時(shí)特性太軟，其靜差率常不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求，而且低壓時(shí)的過(guò)載能力較低。

2/5/202317揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授改變定子電壓調(diào)速

如采用圖11-9所示的閉環(huán)系統(tǒng)：負(fù)載TZ轉(zhuǎn)矩變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)電源電壓，則既能提高低速時(shí)的機(jī)械特性硬度，又能保證一定的過(guò)載能力。

2/5/202318揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授缺點(diǎn)：調(diào)速時(shí)的效率較低，功率因數(shù)比轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻時(shí)更低。適用于：高轉(zhuǎn)差籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。變極變壓相結(jié)合的調(diào)速方法為了改善改變定子電壓調(diào)速低速運(yùn)行時(shí)的性能，進(jìn)一步擴(kuò)大調(diào)速范圍，在改變定子電壓調(diào)速方法的基礎(chǔ)上，發(fā)展成一種變極變壓相結(jié)合的調(diào)速方法。應(yīng)用于：?jiǎn)卫@組多速籠型異步電動(dòng)機(jī)，為了使減壓降速時(shí)電流不至太大，轉(zhuǎn)子采用高電阻的導(dǎo)條。當(dāng)電動(dòng)機(jī)極數(shù)一定時(shí)，改變定子電壓轉(zhuǎn)速也隨之改變。2/5/202319揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授

2/5/202320揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授

三.串級(jí)調(diào)速（一）串極調(diào)速的一般原理中等以上功率的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與其他電動(dòng)機(jī)或電子設(shè)備串極聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，稱為串級(jí)調(diào)速。2/5/202321揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授與同相（相位差）當(dāng)未引入時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為（11-37）當(dāng)引入時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為（11-38）

2．與反相（相位差）未引入時(shí)，變?yōu)椋?1-39）

2/5/202322揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授

在圖11-18a中繪出沒有引入時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的向量圖。在圖11-18b中繪出越前時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的向量圖。

2/5/202323揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授對(duì)于圖11-19所示越前某一角度的一般情況，方法是把分解為兩分量。

2/5/202324揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授（二）串聯(lián)調(diào)速的機(jī)械特性

經(jīng)推導(dǎo)，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式為（11-43）

時(shí)異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式1．轉(zhuǎn)矩

（11-44）

2/5/202325揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授2．轉(zhuǎn)矩

（11-45）在圖11-20中，a與b表示串級(jí)調(diào)速的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩分量T1與T2的關(guān)系曲線。

2/5/202326揚(yáng)州大學(xué)能動(dòng)學(xué)院葛強(qiáng)副教授在圖11-20c中，特性與縱軸的交點(diǎn)為理想空載轉(zhuǎn)速（11-48）所以得

（11-49）

當(dāng)與方向相同時(shí)，，則

當(dāng)與