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文档介绍
第5章交流调压调速系统和串级调速系统
交流调速系统的分类
异步电动机调压调速系统
绕线式异步电动机串级调速系统
交流调压调速系统和串级调速系统的MATLAB仿真
本章小结
1. 异步电动机的调速 1) 按照电动机参变量分类 交流异步电动机的转速表达式为 (5-1) 式中, n为交流异步电动机的转速; p为极对数; s为转差率; f为定子电压频率。
从公式(5-1)可以归纳出交流异步电动机的三类调速方法:改变极对数p的调速方法、改变转差率s的调速方法以及改变电源频率f的调速方法。常见的交流调速系统有:①变极对 数调速; ②调压调速; ③绕线式异步电动机转子串电阻调速; ④绕线式异步电动机串级调速; ⑤电磁转差离合器调速; ⑥变频调速,等等。其中②、③、④、⑤均属于改变转差率s的调速方法。这是一种比较原始的分类方法。
2) 按照异步电动机类型分类 异步电动机分为鼠笼式和绕线式两大类。其中适用于鼠笼式异步电动机的调速方法有:变极对数调速、调压调速、变频调速和电磁转差离合器调速; 适用于绕线式异步电动机的调速方法有:调压调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁转差离合器调速和变频调速。
3) 按电动机的能量转换类型分类 根据能量转换类型对电动机交流调速进行分类,可以更加深入地掌握其基本原理,从更高的角度认识交流调速的本质。按照交流异步电动机的基本原理,从定子传入转子的电磁功率Pm可分为两部分:一部分为机械功率P2=(1-s)Pm,这是拖动负载的有效功率; 另一部分是转差功率Ps=sPm,它与转差率s成正比。从能量转换的角度上来看,转差功率是否过大,最终是消耗掉还是得到回收,显然是评价调速系统效率高低的一种标志。从这点出发,可把异步电动机的调速系统分为三大类。
(1) 转差功率消耗型调速系统:转差功率全部转换成热能而被消耗掉。这类系统的调速效率低,它们以增加转差功率的消耗来换取转速的降低(恒转矩负载时),越向下调速,效率越低,而且这类系统的结构最简单,因而有一定的应用场合,如上述的调压调速、电磁转差离合器调速、绕线转子异步电动机转子串电阻调速就属于这类系统。 (2) 转差功率回馈型调速系统:这类系统中转差功率的一部分被消耗掉,而其余大部分则通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能加以利用,转速越低,回收的转差功率越多,例如异步电动机串级调速就属于这一类系统,而且这类系统的效率显然比上一类系统要高得多。
(3) 转差功率不变型调速系统:在这类系统中除转子铜损部分的损耗不可避免外,无论电动机转速的高低,转差功率的消耗基本不变,因此它的效率最高,例如变极对数调速和变频调速等就属于这一类系统。但是,变极对数p的方法只能实现有级调速,应用场合有限。只有变频调速应用最广,可以构成高动态性能的交流调速系统,是最有发展前途的一类系统。
2. 同步电动机的调速 同步电动机没有转差,也就没有转差功率,所以同步电动机调速系统只能是转差功率不变型(恒等于 0 )的,而同步电动机转子极对数又是固定的,因此只能靠变压变频调速,没有像异步电动机那样的多种调速方法。 在同步电动机的变压变频调速方法中,从频率控制的方式来看,可分为他控变频调速和自控变频调速两类。
自控变频调速利用转子磁极位置的检测信号来控制变压变频装置换相,类似于直流电机中电刷和换向器的作用,因此有时又称为无换向器电机调速,或无刷直流电机调速。 开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电动机,有其独特的比较简单的调速方法,在小容量交流电机调速系统中很有发展前途。
交流调速系统的分类
异步电动机调压调速系统
绕线式异步电动机串级调速系统
交流调压调速系统和串级调速系统的MATLAB仿真
本章小结
1. 异步电动机的调速 1) 按照电动机参变量分类 交流异步电动机的转速表达式为 (5-1) 式中, n为交流异步电动机的转速; p为极对数; s为转差率; f为定子电压频率。
从公式(5-1)可以归纳出交流异步电动机的三类调速方法:改变极对数p的调速方法、改变转差率s的调速方法以及改变电源频率f的调速方法。常见的交流调速系统有:①变极对 数调速; ②调压调速; ③绕线式异步电动机转子串电阻调速; ④绕线式异步电动机串级调速; ⑤电磁转差离合器调速; ⑥变频调速,等等。其中②、③、④、⑤均属于改变转差率s的调速方法。这是一种比较原始的分类方法。
2) 按照异步电动机类型分类 异步电动机分为鼠笼式和绕线式两大类。其中适用于鼠笼式异步电动机的调速方法有:变极对数调速、调压调速、变频调速和电磁转差离合器调速; 适用于绕线式异步电动机的调速方法有:调压调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁转差离合器调速和变频调速。
3) 按电动机的能量转换类型分类 根据能量转换类型对电动机交流调速进行分类,可以更加深入地掌握其基本原理,从更高的角度认识交流调速的本质。按照交流异步电动机的基本原理,从定子传入转子的电磁功率Pm可分为两部分:一部分为机械功率P2=(1-s)Pm,这是拖动负载的有效功率; 另一部分是转差功率Ps=sPm,它与转差率s成正比。从能量转换的角度上来看,转差功率是否过大,最终是消耗掉还是得到回收,显然是评价调速系统效率高低的一种标志。从这点出发,可把异步电动机的调速系统分为三大类。
(1) 转差功率消耗型调速系统:转差功率全部转换成热能而被消耗掉。这类系统的调速效率低,它们以增加转差功率的消耗来换取转速的降低(恒转矩负载时),越向下调速,效率越低,而且这类系统的结构最简单,因而有一定的应用场合,如上述的调压调速、电磁转差离合器调速、绕线转子异步电动机转子串电阻调速就属于这类系统。 (2) 转差功率回馈型调速系统:这类系统中转差功率的一部分被消耗掉,而其余大部分则通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能加以利用,转速越低,回收的转差功率越多,例如异步电动机串级调速就属于这一类系统,而且这类系统的效率显然比上一类系统要高得多。
(3) 转差功率不变型调速系统:在这类系统中除转子铜损部分的损耗不可避免外,无论电动机转速的高低,转差功率的消耗基本不变,因此它的效率最高,例如变极对数调速和变频调速等就属于这一类系统。但是,变极对数p的方法只能实现有级调速,应用场合有限。只有变频调速应用最广,可以构成高动态性能的交流调速系统,是最有发展前途的一类系统。
2. 同步电动机的调速 同步电动机没有转差,也就没有转差功率,所以同步电动机调速系统只能是转差功率不变型(恒等于 0 )的,而同步电动机转子极对数又是固定的,因此只能靠变压变频调速,没有像异步电动机那样的多种调速方法。 在同步电动机的变压变频调速方法中,从频率控制的方式来看,可分为他控变频调速和自控变频调速两类。
自控变频调速利用转子磁极位置的检测信号来控制变压变频装置换相,类似于直流电机中电刷和换向器的作用,因此有时又称为无换向器电机调速,或无刷直流电机调速。 开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电动机,有其独特的比较简单的调速方法,在小容量交流电机调速系统中很有发展前途。
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