三相交流调压调速电机控制系统
第8章 交流调压调速系统
调压调速的功率损耗
转速负反馈闭环控制交流调压调速系统
1．异步电动机传递函数 • 在机械特性近似线性段上的稳态工作点A附近，可以证明：
2 3 pn U1A Td (2U1A sA U1 ) ' 1R2 1
J G d ( ) Td TL pn dt
转速负反馈闭环控制交流调压调速系统
调压调速和变极调压调速效率曲线及 机械特性曲线
•低速时，多速电动机效率比4极单速电动机提高很多，定子 电流也减小许多。 •机械特性最上面为 4极，最下面为 10 极。中间部为 6 极。端 电压各为U1＞U2＞U3＞U4，可见调速范围扩大了。
Δ-Y变换节电
采用由交流接触器和时间继电器等简单电器就可构成 ΔY切换降压装置。其显著的特点是：体积小、成本低、 寿命长、动作可靠。因此在工矿企业中某些轻载设备上 使用，可取得显著的节电效果。 当电动机定子绕组由 Δ 形联结改接成 Y 形联结后，电动 1 =3 机每相定子绕组电压降为原来的，即：UY/U 。 Δ 电动机线电流、电磁转矩均降为原来的 1/3 ，即： IY/IΔ =1/3，TY/TΔ =1/3。 由于 Y 接法与 Δ 接法虽然有电压变化，但是电动机的转 速变化不大，可近似的认为n近似为nN，所以Y接法时电 动机的功率降为原来的1/3，即： PY TY n 1 ＝ P T nN 3
第8章 交流调压调速系统
8.1概述 8.1.1交流调压调速的发展 8.1.2交流调速系统的分类 8.2异步电动机调压调速系统工作原理 8.2.1调压调速的工作原理 8.2.2交流调压器原理 8.3异步电动机调压调速系统 8.3.1调压调速系统的组成 8.3.2调压调速系统的特性 8.3.3调压调速的功率损耗
双闭环三相异步电机调压调速系统实验报告
“运动控制系统”专题实验r2 r2+Rs1 r2+Rs2 r2+Rs3sm sm1 sm2 s Tem图6-1整个调速系统采用了速度, 电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下, 电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用, 但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用, 不会出现最佳起动的恒流特性, 也不可能是恒转矩起动。
2.异步电机调压调速系统结构简单, 采用双闭环系统时静差率较小, 且比较容易实现正, 反转, 反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行, 因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中, 使转子过热。
3.双闭环异步电机调压调速系统的机械特性。
转子变电阻时的机械特性:3.三相异步电机的调速方法三种类型: 转差功率消耗型: 调压、变电阻等调速方式, 转速越低, 转差功率消耗越大。
转差功率馈送型: 控制绕线转子异步电机的转子电压, 利用转差功率可实现调节转速的目的。
如串级调速。
转差功率不变型：转差功率很小, 而且不随转速变换, 如改变磁极对数调速, 变频调速。
1）定子调压调速当负载转矩一定时, 随着电机定子电压的降低, 主磁通减少, 转子感应电势减少, 转（2）空载电压为200V时n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.28312.闭环系统静特性n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412I G/A 0.11 0.14 0.16 0.19 0.21 0.26U G/V 203 200 201 200 200 199 M/(N·m) 0.2394 0.2795 0.3080 0.3777 0.3496 0.4482 静特性曲线:3.与开环机械特性比较, 闭环静特性比开环机械特性硬得多, 且随着电压降低, 开环特性越来越软。
第四章 交流电动机调速控制系统
r12
(X1
c1 X
' 20
)2
]
（4-8）
因 r12
(X1
c1
X
' 20
)
2
，近似得：
Mm
1 2c1
2f1[r1
m1PU12
(X1
c1 X
' 20
)]
（4-9）
2. 生产机械的转矩特性
摩擦类 特性曲线见图（a） 负载： ，位于1、3象限。
生产机械
恒转矩负载：它的负载转矩是一 个恒值，不随转速 而改变。
——定子极对数
（4-3）
4)．传给转子的功率（又称电磁功率）与机械功率、转子铜耗之间有如下
关系式 ： PMX PM PM 2 (1 S)PM
（4-4）
式中：
PM ——传给转子的功率（又称电磁功率）
PMX ——机械功率
PM 2 ——转子铜耗
5)．电机的平均转矩为：
M CP
PMX
M0 Mn 否则电机无法进入正常运转工作区。
交流机的起动电流一般为额定电流的4~6倍 ,起动时 一般要考虑以下几个问题：
图4-7 机械特性曲线
1. 应有足够大的起动力矩和适当的机械特性曲线。 2. 尽可能小的起动电流。 3．起动的操作应尽可能简单、经济。 4．起动过程中的功率损耗应尽可能小。
普通交流电机在起动过程中为了限制起动电流，常用的起动方法有三种。即：
图6-1的等效电路，经化简后得到能耗制动的等效电路如图4-10所示。
图4-10 能耗制动的等效电路
图中：
•
I1 ——直流励磁电流的等效交流电流
三相电机七种调速方式
三相电机七种调速方式一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70－90的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
电工技术基础：控制三相交流电动机
电工技术基础：控制三相交流电动机引言在现代工业领域中，三相交流电动机广泛应用于各类机械设备中，如泵、风机、压缩机等。
掌握控制三相交流电动机的基本知识和技术，对于确保工业设备的正常运行和提高生产效率至关重要。
本文将介绍控制三相交流电动机的基础原理和常用的控制方法。
一、三相交流电动机的基本原理三相交流电动机是一种将电能转换为机械能的装置。
它由定子和转子两部分组成。
其中，定子上绕有三相绕组，通过定子绕组中的电流在旋转磁场的作用下，使转子旋转。
三相交流电动机的基本原理可以归结为两个关键概念：磁场旋转和感应电动机原理。
•磁场旋转：三相交流电动机的定子绕组通电后，产生的磁场会随着电流的变化而旋转。
这个旋转的磁场与转子磁铁产生相互作用，从而导致转子旋转。
•感应电动机原理：根据法拉第电磁感应定律，当导体（转子）在变化的磁场中移动时，会在导体中产生感应电动势。
这个感应电动势将导致转子上产生感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，从而推动转子旋转。
二、三相交流电动机的控制方法控制三相交流电动机有多种方法，常见的包括直接启动、自耦变压器启动、起动器控制和变频调速等。
下面将对这些方法一一进行介绍。
1. 直接启动直接启动是最简单的一种控制方法，它适用于小型电动机和起动负载不大的情况。
直接启动的主要步骤如下：•通过接线将电动机的三相绕组与电源连接。
•打开电源开关，给电动机供电。
•电动机直接启动，并开始工作。
然而，直接启动可能会对电网和电动机本身造成较大的冲击。
因此，在大型电动机和重载起动的情况下，需要采用更加先进的控制方法。
2. 自耦变压器启动自耦变压器启动是一种减小启动冲击的方法。
它通过引入自耦变压器来减小启动时的电压冲击。
自耦变压器启动的主要步骤如下：•通过接线将电动机的三相绕组、自耦变压器和电源连接。
•打开电源开关，给电动机和自耦变压器供电。
•首先，通过自耦变压器将电动机的起动电压减小为较低的值。
•待电动机达到正常转速后，通过切换开关去除自耦变压器，使电动机工作于额定电压下。
三相交流调压调速系统设计与仿真
三相交流调压调速系统设计与仿真三相交流调压调速系统是一种常见的电力系统控制技术，广泛应用于电机驱动、风力发电、太阳能发电等领域。
调压调速系统的设计和仿真是一个重要的环节，可以通过仿真分析系统的性能、稳定性和可靠性等，从而指导实际系统的设计和运行。
首先，三相交流调压调速系统主要由三相桥式整流电路、直流侧LC 滤波器、逆变器、电机负载以及控制系统组成。
为了设计一个稳定可靠的系统，首先需要确定系统的输入电压和输出电压、电流的需求。
根据需求确定整流电路和逆变器的参数。
其次，根据确定的参数，进行系统的电路设计，包括整流电路、滤波器和逆变器。
整流电路采用桥式整流电路，可以将交流电转换为直流电；滤波器用于滤除整流电路输出的直流电中的高频脉动；逆变器将直流电转换为交流电，并输出给电机负载。
然后，设计系统的控制策略。
调压调速系统的控制策略通常包括电压闭环控制和速度闭环控制。
电压闭环控制用于控制逆变器输出的交流电电压，保持其稳定在设定值附近；速度闭环控制用于控制电机负载的转速，保持其稳定在设定值附近。
最后，进行系统的仿真。
利用电力仿真软件，可以对系统进行仿真分析，评估其性能、稳定性和可靠性。
通过仿真可以观察系统的响应过程、稳态性能以及系统动态参数等，并进行相应的调整和优化。
在仿真过程中，可以分别对电压闭环控制和速度闭环控制进行仿真。
首先，电压闭环控制仿真分析逆变器输出的交流电电压是否在设定值附近稳定；其次，速度闭环控制仿真分析电机负载的转速是否在设定值附近稳定。
通过分析仿真结果，可以发现系统的问题并进行相应的改进。
综上所述，三相交流调压调速系统的设计与仿真是一个重要的环节，可以帮助工程师评估系统性能并进行优化。
通过合理的参数选择、电路设计和控制策略，可以设计出稳定可靠的调压调速系统，满足实际应用需求。
交流调压调速
• 参数定义
Rs、Rr′ —定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻；
Lls、Llr′ —定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感；
Lm—定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感，即励磁电感；
Us、1 —定子相电压和供电角频率；
s —转差率。
•电流公式 由图可以导出
式中
(2-1)
在一般情况下，LmLl1，则，C1 1 这相当于将上述假定条件的第③条改为忽 略铁损和励磁电流。这样，电流公式可简 化成
1.交流调压调速
第二篇 交流调速系统
交流调速系统的主要类型 交流变压调速系统 绕线转子异步电机串级调速系统 ——转差功率馈送型调速系统 交流变频调速系统
• 第一章 •
•概 述
要求
•掌握几种主要的交流调速方法
交流调速系统的主要类型
交流调速系统(AC Speed Regulating System):
• 交流力矩电机的机械特性
•s,n •0 •n0
•恒转矩负载特性 •A •B
•0.5UsN •C
•UsN
•0.7UsN
•1
•0 •TL
•Te
•图2-5 高转子电阻电动机（交流力矩电动机）
•在不同电压下的机械特性
2.3 闭环控制的变压调速系统及其静特性
采用普通异步电机的变电压调速时， 调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电 机可以增大调速范围，但机械特性又变软 ，因而当负载变化时静差率很大（见图2-5 ），开环控制很难解决这个矛盾。
•从定子传入转 子的电磁功率
•定义：转差功率 Ps＝ s Pem
•总机械功率 •转子铜耗 •（转差功率）
按照交流异步电机
的原理，从定子传入转
三相调速器原理
三相调速器原理
三相调速器是一种用于控制三相感应电动机转速的装置。
其主要原理是通过改变电机供电的电压和频率来调节电机的转速。
三相调速器的工作原理通常包括以下几个步骤：
1. 输入电源：将三相交流电源输入到三相调速器中。
2. 整流：通过整流电路将交流电源转换为直流电源。
3. 逆变：通过逆变电路将直流电源转换为可变频率的交流电源。
4. 输出电源：将转换后的交流电源输出给电动机供电。
5. 控制电路：通过控制电路监测电机的转速和负载情况，根据需要调节输出的电压和频率。
6. 供电控制：根据控制电路的信号，通过控制装置调整输出电压和频率，从而控制电动机的转速。
通过上述步骤，三相调速器可以灵活地控制电机的转速，实现对电机的精确控制。
其中，调节电压可以改变电机的转矩，而调节频率可以改变电机的转速。
因此，三相调速器广泛应用于电动机调速领域，以满足不同运行要求的需要。
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1. 调速原理 由于普通异步电动机机械特性较硬 ,在
一定负载转矩时 ,调速范围只能在 0～ Sm 之 间 ,超过这一范围系统将不稳定。为拓宽调速 范围 ,调压调速电机通常类似于力矩电机具 有较高的转差率 ,其调压调速时的机械特性 如图 1所示。
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图1
由图可见 ,只要连续降低定子电压 ,电机 转速就随之连续降低 ,做到宽范围连级调速。 但由于转子电阻较大 ,特性较软 ,因而负载转 矩稍有波动 ,转速将作大范围波动 ,深调速时 ( S较大 )转速稳定性更差。 为提高转速的稳 定性 ,在调速系统中通常采用闭环调压方式 , 以获得较硬的机械特性 ,减小静差 ,加大调速 范围。 其电气原理模型框图如图 2所示。 本 调速系统由给定积分环节 , PI调节器、锯齿 波移相触发电路、双向晶闸管构成的主电路 , 测速交流发电机及三相调压调速电机构成。 通过控制晶闸管的导通角来改变加在定子上 的电压进行调速 。
参考文献
1 周兴万 . 三 相力 矩电机 调压调 速系统 . 武汉 自动化 , 1988( 6): 11～ 13.
2 笪远峰 . 晶闸管异步电 动机交流调压调 速系统 . 中小 型电机 , 1956( 3): 45～ 50.
3 佟纯厚 主编 . 交流电动 机晶闸管调速系 统 . 北京机械 工业出版社 , 1986.
图3
图4
图5
图 4为一种实用的 PI调节线路 ,其中输 入端为给定与反馈的偏差信号 ,接图 3的输 出端。 这里 W5 用于调整积分时间常数 , W6 用于调整比例系数即转差率。 PI参数设置成
可调 ,以适用对象参数的分散性。其控制电压 Uct调节范围在 0～ 14V 之间。
图 5为 A相锯齿波移相触发电路。 B、 C 相原理相同 ,图中未画出。 其中 U1来自于同 步变压器 , Ukt来自于 PI调 节的输出 , UR 接 同相双向晶闸管触发端。 为描述该线路工作 原理 ,图中给出了各点的控制波形及幅值。电 位器 W7 用于 A相平衡调整。 类似的 B相电 路中 W8 用于 B相平衡调整。 以 C相为基准 调整 A、 B相以确保三相平衡。实现方法是多 种多样的 [ 1] ,此处线路参数关系读者不难自 行推导 ,文中不再赘述。
图2
2. 控制器实现 图 3为给定积分环节和测速反馈标度变
三相交流调压调速电机控制系统
《中小型电机》 1997, 24( 5)
换环节 ,其中 Wg 完成速度设定 , W3、 W4 用 于调整设定速 度 , W1 用于校表 , W2 调 整反 馈量 , JK1为起停控制 , T IL1 为断相保护执行 端。 设置给定积分器的目的是将阶跃电压转 变为斜坡电压 ,以消除过流、超调、振荡以及 硬切换等冲击现象 ,实现软起动。
4 刘竞成主 编 . 交 流调速 系统 . 上 海交 通大学 出版社 , 1984. 收稿日期: 1996-08-05
测速发电 机转子与电枢支架薄壁圆筒 结 合成一体的组合电机
组合电机 ,其转子磁路布置在电枢支架上 ,使整 个结 构简化 ,并把测速 发电机 的定子 嵌入其 内腔来 改善 频率特性 ,测速发 电机的 转子与 位于测 速发电 机定 子有效表面 对面、由导电 材料制 成的电 枢支架 圆筒体组成一体。
五、结束语
我们所研制的 JT Y型交流电机调压调 速控制器 ,与长春电机厂生产的 Y T S系列调 压调速三相异步电动机配套使用 ,经 3年多 的试运行和批量投产 ,证明该系统具有实现 简 单、 运 行可 靠 、维 护 操 作方 便 、价 格 低 廉 等 特点 ,特别适用于风机、水泵类负载的起动调 速 ,也可用于调速范围和调速精度要求不太 高的恒转矩无级调速的场合。
式中 KPU 与负载类型相对应的常数
由此可见 ,随着转速的降低 ,输入功率逐 渐降低 ,特别当 U= 2为风机水泵类负载时 ,
能量消耗更小 ,因而 ,若能把档板等节流阀调
节风量、流量的控制改为调速控制 ,无疑是节能的一个 Nhomakorabea效途径。
2. 高次谐波
我们知道 ,三相调压电路用晶闸管进行
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《中小型电机》 1997, 24( 5)
一、引 言
随着电力电 子技术及计算机技术 的发 展 ,近年来交流电动机调速技术得到了迅速 发展 ,特 别是变频调速技 术 ,其性能不 断提 高、应用领域不断扩大 ,大有逐渐取代传统的 直流电机传动系统的趋势。 但就我国实际国 情来看 ,变频调速中使用的 GT O与 GT R等 的换流器件价格昂贵 ,换流电路及控制线路 复杂 ,组成的控制器价格远远高于电机价格。 而晶闸管交流调压调速系统中 ,晶闸管可以 因负载电流过零而自行关断 ,不需另加换流 电路 ,故线路简单 ,调压装置体积小、成本低 廉、使用维修方便。特别对风机、水泵类负载 , 其调速性能完全能满足调速需要 ,因而这种 调速方法在应用量大面广的风机、水泵类负 载上仍被广泛应用。
三、系统分析
1. 转差功率消耗
我们所介绍的调压调速系统属转差功率
消耗型调速系统 ,全部转差功率都转换为热
能的形式而消耗掉 ,它是一种以增加转差功
率的消耗来换取转速降低的调速类型 ,因而
效率较低 Z= 1- S。
调压调速系统所消耗的电磁功率不仅与
转差率有关 ,亦与负载性质有关 ,不难证
明 [4 ] ,转差功率的标么值为:
作及安排。
电机 磁路的 绕组布 置于电 枢上 ,电枢支 架由环 绕异步测速发电机定子的薄壁圆 筒部件组成。 该测 速发电机位于电枢的旋转磁路空间内 ,见下图。
图 1. 电机磁路 2. 绕组 3. 电枢 4. 薄壁圆筒部件 5. 测速发电机
欧阳湖译 李圣年审校
· 48·
· 简 讯·
● 全国中小型电机 CAD及计算机应用技术 交流会 1997年 9月 18日至 20日在上海举 行。 这次交流会由中国电工技术学会中小型 电 机 专业 委 员 会、 中 国电 器 工 业协 会 中 小 型 电机分会、机械工业部上海电器科学研究所 和上海电机工程学会电机专业委员会共同举
三相 Y接 ,增加 8% (在 S= 0. 33时 ) 三相 Y0 接 ,增加 14% (在 S= 0. 33时 ) 三相不对 称 Y 接 ,增加 38. 2% (在 S= 0. 33时 ) 星 形三角 形连接 , 增加 43. 4% (在 S= 0. 33时 ) 可见 ,三相 Y接不仅有较好的对称性 , 而且用以补偿逆序电流而增加的输入电流也 少一些。对于系统的动、静特性分析请参见文 献 [2 ]。
办。 本次交流会共收到论文 24篇 ,内容涉及 CAD、 C APP、 C AM、 CA T及管理信息系统等 多 个 技术 方 面 比较 全 面 地 反映 了 行 业 中
C A D及 其 它 计 算 机 技术 研 究 与 应 用 的 现 状 和成果。出席本次交流的有 80个单位的代表 共 130名。 ● 中国电工技术学会中小型电机第四届专 业委员会在上海召开了委员会议 ,这标志着 新一届专业委员会的正式成立。 本届专业委 员会由 28名委员组成 ,分别来自研究院所、 领 导 部门 、生 产 企 业、 大 专院 校 和 用 户 单 位。 出席会议的委员研究讨论了新一届委员会工
《中小型电机》 1997, 24( 5)
三相交 流调压调速电机控制系统
电机控制
三相交流调压调速电机控制系统
吉林工学院 ( 130012) 尤 文 林晓梅 邱 东
摘要 介绍了 Y 接调压调速电路的工作 原理、特点 ,并给出了电 路实现 ,着 重阐述了实现 中所解决的几个问题。
叙词: 异步电动机 调压 调速 双向晶闸管 P I调节器
PS=
S( 1- S )U ( 1- SN )U+ 1
式中 U 负载类型
当 U= 0为 恒转矩负载 ,U= 1为转矩与转速
成线性 关系的负载 , U= 2为 风机水泵 类负
载。由此可见 ,当该种调速方式用于风机水泵 类负载时 ,其转差功率损耗最小。 同时 ,在调
速过程中 ,电机的输入功率亦随转差而变化 , 即 P1= KPU ( 1- S )U
三相交 流调压调速电机控制系统
调压时 ,在电阻负载上除流过基波电流外 ,还 有 5, 7,… ,次谐波电流。当为感性负载时 ,虽 然对高次谐波产生一定的抑制作用 ,但高次 谐波 自然存在 , 它将 减小 cosh增 加功率 损 耗 ,影响电机出力。 特别当电机功率较大时 , 还将对电网造成严重污染 ,因而这种调速方 式 ,原则上仅适用于小功率电机。有关资料 [3 ] 提供了异步电动机由不同形式的晶闸管调压 主电路供电时 ,电流比由正弦波电压供电时 增加的百分数如下。