第二章 鼠笼型感应电动机的调速

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1、第二章鼠笼型感应电动机的调速§2-1概述§2-2中压电动机的变频调速§2-3功率单元串联多电平型变频调速§2-4功率单元串联多电平型变频调速装置在火电厂的应用§2-1概述鼠笼型感应电动机的优点是结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，因此在各个工业领域的生产机械上得到了广泛地应用。而在实际生产中，许多生产机械的负载状况往往是随着生产任务、工艺要求不同而变化，因此，根据生产机械、负载特点合理选择调速方式，实现电动机调速运行，提高电动机使用效率，可收到显著节电效果。根据鼠笼型感应电动机的转速表达式为式中：n——异步电动机转速；f——电源频率

2、；p——定子绕组极对数；s——异步电动机转差率；由式中可以看出，感应电动机有三种基本的调速方法：变极调速、变转差率调速和变频调速。一、变极调速1、改变电动机的极对数P可以改变同步转速n，从而使转速得到调节，极对数的改变是通过改变定子绕组的接线方式来实现的。因为改变定子极数时，转子极数也必须同时改变，笼型转子本身没有固定的极数，它的极数随定子磁场的极数而定。为下避免在转子方面进行变极改接，故变极调速不用于绕线转子异步电动机。改变定子绕组极对数，一般有三种方法：1）单一绕组，改变不同的接线组合，得到不同的极对数；2）在定于槽内安放两种有不同

3、极对数的独立绕组；3）在定子槽内安放两种有不同极对数的独立绕组，而且每种绕组又有不同的接线组号，得到不同的极对数。2、变极调速的主要优点：变速控制简单，操作方便，可靠性高，功率因数高，无附加损耗，效率高，可获得恒转矩和恒功率调速。3、变极调速的主要缺点：只能有级调速，而且级差和调速等级有限。基于上述优缺点，变极调速适用于不要求平滑调速的场合。二、电磁调速电动机电磁调速电动机又称滑差调速电动机，它与测速发电机和控制装置—一起组成交流无级调速系统，适用于恒转矩负载，特别是风机．泵类机械的调速。1、基本原理：由鼠笼型感应电动机、电磁转差离合器

4、、测速发电机和控制装置组成，电动机本身并不调速，通过改变电磁转差离合器的励磁电流来实现调速，电磁转差离合器是将电动机转轴和生产机械作软性连接以传递功率的一种装置2、电磁调速的优点：调速平滑，可以进行无级调速，当负载或电动机受到突然的冲击时，离合器可以起缓冲的作用，结构简单，造价低廉，运行可靠，维护容易。3、电磁调速的缺点：因传递效率较低，故最大输出功率达不到电动机的额定功率，并且随着输出转速的降低，传递效率相应降低，故不适宜于长时期处于低速的生产机械上，由于摩擦和剩磁的存在，当负载转矩小于10%额定转矩时可能失控，不适用于恒功率负载。三

5、、变频调速1、基本原理：电动机的转速与电源的频率成正比，通过变频装置将电网50Hz的固定频率转换为可调频率，即可实现交流电动机无极调速。为使电动机变频时磁通保持一致，则：式中：——定子磁通；——定子绕组系数；——定子绕组砸数。必须保证（定子输入）U/f按一定比例变化。因此，变频调速又有变压变频调速（即VVVF）之称。变频方式分为交—直—交变频和交—交变频两大类型。交—直—交变频方式又有电压型、电流型和脉宽调制型三种类型之分，均由整流器、滤波器和逆变器所组成，完成交流（工频）—直流—交流（变频）转换。四、几种调速方式的比较调速方法变频率f

6、电磁调速电动机变极对数p调速电动机类型交流电动机电磁调速电动机多速电动机功率大小（kW）数千0.4~2000.45~100调速范围5:1~10:15:1~10:12:1~4:1转速变化率小较小较小平滑性能好好有级转矩特性恒转矩恒转矩恒功率或恒转矩效率0.8~0.91-s0.7~0.9功率因数0.3~0.90.65~0.90.6~0.9投资费用高较低低适用场合辊道、高速传动及风机、水泵中、小功率，要求平滑起动机械机床、化工搅拌、起重机械、风机、水泵...§2-2中压电动机的变频调速中压变频调速的技术分类：从主回路结构上分为交交变频和交直交

7、变频从储能方式上分为电流源型和电压源型从电平数上分为二电平、三电平和多电平从控制方式上分压频比控制、矢量控制和直接转矩控制比较内容主回路结构交-交交-直-交结构每相由两个相互反并联的整流电路组成，正桥提供正向相电流，反桥提供负向相电流。先将交流电源用整流电路转变成直流电，再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电。换能方式一次换能二次换能换流方式电源电压反向换流强迫换流或负载换流元件数量比较多比较少元件利用率比较低比较高调频范围输出最高频率为电网频率的1/3～1/2频率调节范围宽电网功率因数比较低用PWM方式调压，则功率因数高适用场合低

8、速大功率-轧机等特殊负载各种拖动装置、稳压稳频电源-通用型比较内容储能方式电流源型电压源型结构电流源型输入采用可控整流，控制电流的大小。中间采用大电感，对电流进行平滑。逆变桥将直流电流转换为频率可变的交流电