绕线转子异步电动机

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第二章绕线转子异步电动机串级调速谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢

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第一节串级调速的原理与基本类型

第二节低同步串级调速系统的机械特性

第三节串级调速系统的效率和功率因数

第四节串级调速的闭环控制系统

第五节串级调速应用中的几个问题

第六节串级调速系统应用实例

第二章绕线转子异步电动机串级调速系统

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第一节串级调速的原理与基本类型

一、串级调速的原理

二、串级调速的基本运行状态及功率关系

三、串级调速系统的基本类型

一. 串级调速的原理

转子串电阻调速方法有什么缺点？

对于绕线转子异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来减小电流，增大转差率，从而改变转速。这种方法就是转子串电阻调速方法。

转子串电阻调速方法的主要缺点：大量转差功率将在转子所串电阻上变成热量被消耗掉，因此不适合对大容量电机降速，对小容量电机也因效率太低而不适宜长期运行。

转子串电阻调速方法的能量关系如图所示。

参照电动机内部各项功率表达式，对照能量关系图，可以估算出电动机的效率情况。

基本结论是：

串入电阻越大，转速越低，转差就越大，机械功率在电磁功率中所占的比率就越低，效率越低。

幻灯片 5 *转速越低，转差越大，电阻发热越多，效率越低。

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串级调速的基本原理是什么？

引入一种新的调速方法，基本思路：

转子不串入附加电阻

-----改为串入附加电动势来调速，并将调速引起的转差功率损耗，回馈回电网或电动机本身。

这种，既提高效率、又实现变转差率调速的方法，该方法被称为绕线转子异步电动机的串级调速控制方案。

工作原理：

三相异步电动机的转子感应电压为：

式中：

20

2sE E 转子电流为：

将绕线异步电动机的转子电路中串入交流附加电势

f

E a. 如串入的附加电势E 与转子感生电势sE 方向相反，频率相同

则转子电流将变小：

)

(sX R E sE I +-=

I 转子电流的减小，会引起交流电动机拖动转矩的减小，设原来电机拖动转矩与负载

相等处于平衡状态，串入附加电势必然引起电动机降速，在降速的过程中，随着速度减小，转差率S 增大，分子中sE 回升，电流也回升，使拖动转矩升高后再次与负载平衡，降速过程最后会在某一个较低的速度下重新稳定运行。

* 这种向下调速的情况成为低于同步速的串级调速。（低同步串调）

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b. 如串入的附加电势E 与转子感生电势sE 方向相同，频率相同

则转子电流将变大：

)

(sX R E sE I ++=

I 转子电流的增大，会引起交流电动机拖动转矩的增大，设原来电机拖动转矩与负载

相等处于平衡状态，串入附加电势必然引起电动机升速，在升速的过程中，随着速度增加，转差率S 减小，分子中sE 减小，电流也减小，使拖动转矩减小后再次与负载平衡，降速过程最后会在某一个较高的速度下重新稳定运行。

* 这种向上调速的情况称为高于同步速的串级调速。（超同步串调）

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负载（1-s ）P P sP

E (a )

P 2=T e ω0>0 P M =(1-s) P 2 >0 P s =s P 2 >0

说明电网向电动机定子输入的电磁功率P 2一部分变为机械功率P M 从电动机轴输出；另一部分变为转差功率P s 通过产生E f 装置回馈给电网。

1、低于同步转速的电动运行状态

00

二.串级调速的基本运行状态及功率关系

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负载

（1-s ）P P sP E (b )

P 2=T e ω0<0 P M =(1-s) P 2 <0 P s =s P 2 <0

说明电网从轴上向转子输入的机械功率P M 与从电网通过产生E f 装置输入的转差功率P s 之和都变为电磁功率P 2，并通过电动机定子回馈给电网

2、低于同步转速的回馈制动运行状态

0

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负载

（1-s ）P P sP E P 2=T e ω0>0P M =(1-s) P 2 >0P s =s P 2 <0

说明从电网向电动机定子输入的电磁功率P 2，同时从电网通过产生E f 装置向电动机转子输入的转差功率P s ，电动机把定子和转子同时吸收的电功率变为机械功率P M 从轴上输出。

3、高于同步转速的电动运行状态

s<0 Te>0

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负载

（1-s ）P P sP E (d )

P 2=T e ω0<0P M =(1-s) P 2 <0P s =s P 2 >0

说明电动机从轴上吸收机械功率P M ，一部分变为电磁功率P 2通过定子回馈给电网，另一部分变为转差功率P s 通过产生E f 装置回馈给电网。

4、高于同步转速的回馈制动运行状态

s<0 Te<0

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三.串级调速系统的基本类型

要实现前面所述的绕线异步电动机转子串联交流附加电势完成调速的基本思想，则所串入的交流附加电势应该满足如下条件：

E 1.首先，转子是三相交流电路，因此交流附加电势应为三相对称交流电。

可见，三相交流附加电势的取得在实际中十分困难。实用的串级调速系统，一般采用将转子电路接不可控整流电路，在直流回路中串入直流附加电势，通过调节直流附加电势的大小来调速的控制方案。

因此附加的三相交流电势2.转子感应的三相交流电势sE 的频率、大小都是随转差率变化的，E 也应随之变频变压。

3.附加的三相交流电势在控制过程中，要始终保持与转子感应的相位相同或相反，即相位要同步。

E 三相交流电势sE

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βI d =(E 2-E β)/R I 2

T e

n

s

E 2

I d (I 2)(达到新的平衡)

E β=1.35U 2l cos βUR

UI

sE E E E I d

电气串级调速系统

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