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电力拖动基础第四章本讲稿第一页，共二十五页4.14.1转子电路串联电阻调速转子电路串联电阻调速 转子电路串联电阻的数值愈大，转子电路串联电阻的数值愈大，人为机械特性愈软人为机械特性愈软。本讲稿第二页，共二十五页在额定电压时，磁通定值，调速时在额定电压时，磁通定值，调速时 转子电阻的计算：转子电阻的计算：恒转矩调速恒转矩调速本讲稿第三页，共二十五页4.24.2改变定子电压调速改变定子电压调速改变异步电动机定改变异步电动机定子电压的人为特性子电压的人为特性转子电路电阻较高时改变转子电路电阻较高时改变定子电压的人为特性定子电压的人为特性一、调速原理一、调速原理本讲稿第四页，共二十五页调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最适用于转矩调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最适用于转矩随转速降低而减小的负载，如风机类负载，也可用于恒转矩负随转速降低而减小的负载，如风机类负载，也可用于恒转矩负载，最不适用恒功率负载。载，最不适用恒功率负载。为了改善调速性能一般采用：为了改善调速性能一般采用：1、闭环调速、闭环调速2、变极变压相结合、变极变压相结合二、调速性质二、调速性质略去励磁略去励磁电流电流本讲稿第五页，共二十五页4.3 4.3 变极调速变极调速一、变极方法一、变极方法本讲稿第六页，共二十五页Y反并反并YY，2p-pY反串反串Y，2p-pYY，2p-p当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序二、接线方式：二、接线方式：本讲稿第七页，共二十五页三、调速特性三、调速特性忽略改变接线时绕组系数的变化忽略改变接线时绕组系数的变化Y反串反串Y，2p-p为恒功率调速为恒功率调速本讲稿第八页，共二十五页YY，2p-p近似为恒功率调速近似为恒功率调速Y反并反并YY，2p-p此时同步转速：此时同步转速：为恒转矩调速为恒转矩调速本讲稿第九页，共二十五页Y Y联结改成联结改成YYYY联结联结联结改成联结改成YYYY联结联结三、机械特性三、机械特性本讲稿第十页，共二十五页4.4 4.4 变频调速变频调速对于恒转矩调速，如果变频装置保证对于恒转矩调速，如果变频装置保证 随随 成正比地变化，成正比地变化，则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能力，在恒转矩则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能力，在恒转矩调速下的变频装置一般就是根据这一要求设计的。调速下的变频装置一般就是根据这一要求设计的。当定子频率较高时当定子频率较高时（式中（式中 为常数）为常数）可见，恒转矩变频调速时，如能保持可见，恒转矩变频调速时，如能保持 =定值，则可保定值，则可保证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通 基本基本不变的要求。不变的要求。本讲稿第十一页，共二十五页可见，恒转矩变频调速时，如能保持可见，恒转矩变频调速时，如能保持 =定值，则可保定值，则可保证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通 基本基本不变的要求。不变的要求。本讲稿第十二页，共二十五页以下：为不使磁通饱和，必须同时降压为不使磁通饱和，必须同时降压 以上：以上：受受绝缘绝缘耐耐压压限制，限制，电压电压只能只能维维持持额额定，磁通必随定，磁通必随频频率上升率上升而下降。而下降。1 1、在额定转速以下保持、在额定转速以下保持E E1 1/f/f1 1为常数的变频调速为常数的变频调速 4.4 4.4 变频调速变频调速本讲稿第十三页，共二十五页在恒功率调速时在恒功率调速时 由此可见，在恒功率调速时，如能满足由此可见，在恒功率调速时，如能满足 =定值的条件，定值的条件，调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变化了。如果此时按恒转矩调速满足化了。如果此时按恒转矩调速满足 =定值的条件，定值的条件，则磁通将基本不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。则磁通将基本不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。变频调速具有优异的性能，调速范围较变频调速具有优异的性能，调速范围较大，平滑性较高，变频时按不同规律变大，平滑性较高，变频时按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，以适应化可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，是异步电动机调速最有发展前途较高，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。的一种方法。本讲稿第十四页，共二十五页4.5、串级调速、串级调速（一）串级调速的一般原理（一）串级调速的一般原理中等以上功率的绕线转子异步电动机与其他电动机或电子设备串级联中等以上功率的绕线转子异步电动机与其他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调速，称为串级调速。接以实现平滑调速，称为串级调速。异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内引入感应电异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内引入感应电动势动势 ，以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可，以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可与转子电动势与转子电动势 方向相同或相反，其频率则与转子频率相方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。同。1 与与 同相同相 未引入未引入 时时引入引入 后后本讲稿第十五页，共二十五页 未引入未引入 时时 超前超前 90 本讲稿第十六页，共二十五页 2 与与 反相反相 显然，对于右图所示显然，对于右图所示 超前超前 某一角度的一般情况，可将某一角度的一般情况，可将 分解为二个分量，即与分解为二个分量，即与 同相的分量同相的分量 ，和超，和超前前 90的分量的分量 ，它们既能使电动机调速，又能提，它们既能使电动机调速，又能提高定子的功率因数高定子的功率因数 sE2sE2sE2 超前 某一角度转子电路电压相量图 本讲稿第十七页，共二十五页（二）串级调速的机械特性（二）串级调速的机械特性根据相量图根据相量图异步电动机的转矩为异步电动机的转矩为转子电流的有功分量转子电流的有功分量 本讲稿第十八页，共二十五页 1 时转矩为时转矩为 2 时转矩为时转矩为 或或本讲稿第十九页，共二十五页（三）晶闸管串级调速的基本原理（三）晶闸管串级调速的基本原理 晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电网），晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步电动机的调便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载。速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施，功率因数可有所提高。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施，功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很有前途的。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很有前途的。晶闸管串级调速晶闸管串级调速的原理线路图的原理线路图本讲稿第二十页，共二十五页4.6、滑差电动机、滑差电动机（一）电磁滑差离合器的调速原理（一）电磁滑差离合器的调速原理滑差离合器的示意图滑差离合器的示意图滑差离合器电枢内涡滑差离合器电枢内涡流的方向与路径流的方向与路径当绕组内有电流通过时，当绕组内有电流通过时，在电枢与感应子之间便有在电枢与感应子之间便有磁通相链，如图中虚线所磁通相链，如图中虚线所示。当异步电动机带动电示。当异步电动机带动电枢旋转时，电枢便以相应枢旋转时，电枢便以相应的转速在感应子所建立的的转速在感应子所建立的磁场内旋转，于是电枢的磁场内旋转，于是电枢的各点上磁通处在不断重复各点上磁通处在不断重复的变化之中，根据电磁感的变化之中，根据电磁感应定律可知，电枢上将出应定律可知，电枢上将出现感应电动势。当感应子现感应电动势。当感应子也旋转时，此感应电动势也旋转时，此感应电动势为为本讲稿第二十一页，共二十五页在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为涡流与感应子磁场相互作用力为涡流与感应子磁场相互作用力为转矩为转矩为 如主动与从动部分间没有相对运动，即如主动与从动部分间没有相对运动，即 ，则，则 。因此电枢与感应子间必须存在转速差，这点与异步电动机的工作。因此电枢与感应子间必须存在转速差，这点与异步电动机的工作原理极为相似。其区别仅在于异步电动机的旋转磁场由三相交流电原理极为相似。其区别仅在于异步电动机的旋转磁场由三相交流电流产生，而滑差离合器的旋转磁场则由直流电流产生，由于电枢的流产生，而滑差离合器的旋转磁场则由直流电流产生，由于电枢的转动才起旋转磁场的作用。转动才起旋转磁场的作用。本讲稿第二十二页，共二十五页（二）电磁滑差离合器的几种结构类型（二）电磁滑差离合器的几种结构类型1双电枢无集电环滑差离合器双电枢无集电环滑差离合器 2杯形电枢滑差离合器杯形电枢滑差离合器 本讲稿第二十三页，共二十五页 3爪式无集电环滑差离合器爪式无集电环滑差离合器（三）电磁滑差离合器的调速性能（三）电磁滑差离合器的调速性能 滑差离合器的输入功率滑差离合器的输入功率 滑差离合器的输出功率滑差离合器的输出功率 本讲稿第二十四页，共二十五页如果如果调速时离合器效率为调速时离合器效率为滑差离合器在实际应用中总是与异步电动机组合在一起的，因滑差离合器在实际应用中总是与异步电动机组合在一起的，因此滑差电动机的总效率为此滑差电动机的总效率为 可见，滑差电动机的效率随转速之下降而下降可见，滑差电动机的效率随转速之下降而下降，而损耗功率则随转速之下，而损耗功率则随转速之下降而增高。降而增高。本讲稿第二十五页，共二十五页