绕线式异步电动机转子串电阻的调速控制
第二章--绕线式异步电动机串级调速系统
b.起动控制：控制逆变角，使在起动开始的瞬间，Ud与Uβ的差值能产生 足够大的 Id ，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动 机就可在一定的动态转矩下加速起动。
随着转速的增高，相应地增大角以减小值 Uβ ，从而维持加速过程中动态 转矩基本恒定 。
30
（2）调速
a.调速原理：通过改 变角的大小调节电动机 的转速。
由于电机在 低于同步转速 下工作，故称 为次同步转速 的电动运行。
sn
0 n1
~
P1 Pm
(1-s)Pm
CU
sPm
10
次同步速度电动运行状态
sPm
Te
12
不断加大+Eadd， s n
就可提高电机的转 速。当接近额定转
1
2n1
SP
速时，如继续加大
+Eadd，电机将加
P
速到s<0的新的稳
Pm
态下工作，即电机
转子电流 I2 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sE2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） 9
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.附加电动势的实现 四.次同步串级调速主电路
2
一. 串级调速的原理
转子串电阻调速方法有什么缺点？
我们知道，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。
绕线式异步电动机转子串电阻的调速控制
一课题背景21启动前的准备32启动控制33制动控制34调速控制过程4二任务要求4三设计思路51主电路52.PLC接线图63. I/O分配64.程序梯形图75.程序调试86.调试完成错误!未定义书签。
总结10一课题背景绕线式异步电动机转子串电阻的调速控制线路，对调速无特殊要求的生产机械，可以采用绕线式异步电动机拖动，绕线式转子异步电动机转子串电阻调速控制电路,按照时间原则启动、能耗制动的控制线路如图所示：工作原理分析如下1启动前的准备先讲主令控制器SA的手柄置到“0”位，再合上电源开关QS1，QS2,则有：（1）零位继电器KV线圈通电并自锁。
（2）KT1，KT2线圈得电，其延时闭合的动断触点瞬时打开，确保KM1，KM2线圈断电。
2启动控制将SA的手柄推向3位，SA的触点SA1，SA2，SA3,均接通，KM线圈通电。
则有：（1）KM的主触点闭合，电动机接入交流电源，电动机在转子串两段电阻的情况下启动。
同时，KT线圈得电，KT延时断开的动合触点闭合。
（2）KM的动断触点打开，KT1线圈断点开始延时，当延时结束时，KT1动断触点闭合，KM1线圈通电，KM1的动合触点闭合切除一段电阻R1，同时KM1的动断触点断开，KT2线圈断电开始延时，当延时结束时，KT2的动断触点闭合，KM2线圈通电切除电阻R2，启动结束。
3制动控制进行制动时，将主令控制器SA的手柄扳回“0”位，KM，KM1，KM2线圈均断电，电动机切除交流电源。
同时，KT1，KT2线圈得电。
则有：（1）KM的动断触点闭合，KM3线圈通电，电动机接入直流电源进行能耗制动；同时，KM2线圈通电，电动机在转子短接全部电阻的情况下进行能耗制动。
（2）KM的动合辅助触点断开，KT线圈断电开始延时，当延时结束时，KT延时断开的动合触点断开，KM2，KM3线圈均断电，制动结束。
4调速控制过程当需要电动机在低速下运行时，可将主令控制器SA手柄推向“1”位或“2”位，则电动机的转子在串入一段电阻或不串入电阻的情况下以较高速度运转二任务要求绕线式转子异步电动机转子串电阻调速控制电路的PLC程序设计。
绕线式电动机转子串电阻调速方法
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;属有级调速,机械特性较软;1、串电阻启动增加,降低,起动达速后切除启动电阻就是转子回路全速运行;2、串电阻启动电阻最大值起动,根据需要调整电阻的阻值,可以改变电机的运行速度,达到调速的目的是有范围的调速;绕线式电机的启动电流是可调的,通过调整转子串联的电阻大小,可以调节绕线式电机的启动电流原理：对于绕线式异步电动机,当电网电压及频率不变时,在转子回路中串入电阻后,可以改善电动机的起动转矩,在绕线电机转子中串接启动电阻,减小启动电流,电阻一般接为星形接法,根据公式：I0=U0/R0当转子串接电阻时R0↑,在U0不变的情况下,I0↓,此分析忽略电机感抗的损耗;启动前将电阻全部接入转子回路,随着启动过程的结束,启动电阻被逐级短接,KM1,KM2,KM3逐级吸合,保证始终有较大的起动转矩,短接方式可以遵循时间和电流调节原则,KA1,KA2,KA3中间继电器可以根据实际工作情况而定;RN=E N÷I N÷√3 R N：电机转子额定电阻E N：电机转子额定电压I N：电机转子额定电流例：240KW-6极电机,定子电流436A,定子电压380V;转子电流376A,转子电压407VRN=E N÷IN÷√3=407÷376÷√3=÷√3=Ω△RY1= RN =×=Ω△RY2= =×=Ω△R1= =×=Ω△R2= RN =×=Ω△R3= RN =×=Ω△R4= =×=Ω△R5= RN =×=Ω△R6= =×=Ω上为8级加速,总电阻值为电压/电流√3Ω另注：输出的转矩一定时,转子串电阻越大在一定范围内,速度越慢;没有具体的计算参数.。
第3章 第3节 绕线式异步电动机的调速
可直接控制转子回路内的滑差功率 实现转子串电阻调速和串级调速等调速方式 串级调速－－变流装置在转子侧 调节滑差功率，调速装置容量小 3.3.1 绕线式异步电动机转子串电阻调速 1、转子串电阻调速原理 转子回路接三相附加电阻 机械特性从自然特性变为人工特性 最大转矩不变
临界转差率将随外加电阻的增大而增加
改变值，逆变器输出电压变化，实现调速
19
①第1工作区
（ p 0
600 ）
转子整流输出电压（考虑换流压降及电机转子侧电阻Rd）：
U d 2.34sE 2 ( 3sX d
2 Rd ) I d
逆变电压：
U 2.34U 2T cos ( 3X T
2 RT )I d
1）亚同步系统－－交直交 静止变流器作用： 回收利用转子绕组中的转差功 率－－传递有功功率 二极管不可控整流桥把转差频率 的交流变成直流 有源逆变器把直流变成电网频 率的交流回馈电网 PCU—Power Converter Unit
2）超同步系统－－交－交变流器
静止变流器能双向传递有功功率 既能运行于亚同步速度，又能运行 于超同步 同时相位能随意变化，传递无功 功率，改善功率因数
) cos1 (1
2X d Id 6 E2
)
Xd－－转子不动时折算到转子侧的总漏抗 Id－－负载电流即整流输出电流
E2－－电机静止时转子绕组相电势
γ角与转差率s无关 随着负载电流Id的增加而增加
当 Id 6E2 4Xd 时
60
14
2、转子整流电路3种工作状态 ①第1工作状态 负载不很大，换流重叠角γ随负载上升而增大，变化范围：
忽略分母中 有
转子串电阻调速
绕线转子异步电动机转子串电阻电感起动与调速方法的研讨绕城转子异步电动机能够通过转子串电阻进行起动与调速，但电阻上能耗大；如果转子串频敏变阻器，虽能减少损耗，但只能起动而不能调速。
本文提出一种转子串电阻、电感的方法，既能用于起动与调速，又能较大程度地节能。
IJ作原理如图1，在绕线电机转于绕组每相串入相同的电阻与电感。
首先我们考虑只串电感L的情况，电机运行时的临界转差率式中r；——定子绕组的电阻X；——定于绕组的电抗r二。
——转子绕组电阻的折算值X二——转子回路电抗的折算值teZ。
H。
0＋XL其中X二。
——转子绕组电抗的折算值X、——转子串电感L的电抗折算值由于r；＜＜x。
，x；Wx。
，略去r；、x；，则即Sm与人成反比，与固有特性相比，临界转差率的值减少。
电机运行时的最大转矩为同理略去r；、x；，则式中m；——电机定子相数V；——电机定子相电压。
——电机同步角速度由式（2）可知，凡人与Xb也成反比，与固有特性相比，最大转矩减少。
由以上分析可知，转子串电感时的机械特性如图2中的曲线1（曲线0为电机的固有特性）。
在此基础上转子绕组再串入电阻Rnl 与Rn。
，由式（l）、式（2）可知：临界转差率随转子回路电阻的增加而增大，而最大转短不变，其机械(本文共计3页)......[继续阅读本文]转子上串联电阻可以降低启动电流增大启动转矩，同样也可以用于调速，但转子回路串联电阻调速的方式不理想，在电机轻载和空载的时候几乎起不到调速的作用，串联电抗器也可以减小起动电流，但是起动转矩也会减小很多，所以不采用串联电抗器来启动。
不是说三项绕线转子异步电动机转子回路串入电阻，可以增大起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩越大？要合适是应该三相都串的，以保持三相平衡。
所串电阻增大，转速变低。
因为电阻增大，相当于电机端电压降低，电机机械特性变软，转差率增大。
负载恒定的时候，电机的电流会增大的。
绕线转子异步电动机双馈调速系统
此时功率变换单元CU得组成如图7-3a所示,其中 CU1就是整流器,CU2就是有源逆变器。对于工况4 和5,电动机转子要从电网吸收功率,必须用一台变 频器与转子相连,其结构如图7-3b,CU2工作在可控 整流状态,CU1工作在逆变状态。
Er sEr0
(7-1)
式中s ——异步电动机得转差率;
Er0 ——绕线型异步电动机转子开路相电动势, 也就就是转子开路额定相电压值。
7、1、1 绕线转子异步电动机 转子附加电动势得作用
图7-1 绕线型异步电动机转子附加电动势得原理图
转子相电流
在转子短路情况பைடு நூலகம்,转子相电流得表达式为
Ir
sEr0 Rr2 (sX r0 )2
绕线转子异步电动机双馈调速方法早在20世纪30年 代就已被提出,到了60~70年代,当可控电力电子器 件出现以后,才得到更好得应用。
7、1 绕线转子异步电动机双馈 调速工作原理
异步电动机由电网供电并以电动状态运行时,她 从电网输入(馈入)电功率,而在其轴上输出机械 功率给负载,以拖动负载运行。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
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7、1、2 绕线转子异步电动 机双馈调速得五种工况
在绕线型异步电动机转子侧引入一个可控得附加 电动势并改变其幅值,就可以实现对电动机转速 得调节。
可控附加电动势得引入必然在转子侧形成功率得 传送,既可以把转子侧得转差功率传输到与之相 连得交流电源或外电路中去,也可以就是从外面 吸收功率到转子中来。
7、2、1串级调速系统得工作原 理
绕线式电动机转子串电阻调速方法
绕线式电动机转子串电阻调速方法2011-06-12 11:06:41| 分类：电子线路图|字号订阅三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。
改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。
从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。
一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
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。
实验四三相异步电动机的起动与调速
实验四三相异步电动机的起动与调速一．实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法;二．实验项目1．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动;2．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速;三．实验方法1．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动;实验线路如图3-7,电机为M09绕线式异步电动机,额定参数为：U N=220VY型接线,I N=,P N=100W,n N=1420r/min;电机定子绕组Y形接法;转子串入的电阻由刷形开关来调节,调节电阻采用MEL-09的绕线电机起动电阻分0,2,5,15,∞五档,MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”开关扳向“转速控制”,“转速设定”电位器旋钮顺时针调节到底;a．起动电源前,把调压器退至零位,起动电阻调节为零;b．合上交流电源,调节交流电源使电机起动;注意电机转向是否符合要求;c．在定子电压为180伏时,逆时针调节“转速设定”电位器到底,绕线式电机转动缓慢只有几十转,读取此时的转矩值I st和I st;d．用刷形开关切换起动电阻,分别读出起动电阻为2Ω、5Ω、15Ω的起动转矩T st和起动电流I st,填入表3-9中;注意：实验时通电时间不应超过20秒的以免绕组过热;2．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速;实验线路同前如图3-7,电机为M09绕线式异步电动机,额定参数为：U N=220VY型接线,I N=,P N=100W,n N=1420r/min;电机定子绕组Y 形接法;MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”,“转矩设定”电位器逆时针到底,“转速设定”电位器顺时针到底;MEL-09“绕线电机起动电阻”调节到零;a．合上电源开关,调节调压器输出电压至U N=220伏,使电机空载起动;b．调节“转矩设定”电位器调节旋钮,使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T2不变,改变转子附加电阻,分别测出对应的转速,记录于表3-10中;表3-10 U=220伏T2=四．实验分析1.绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响;2.绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响;由实验数据可知,随着转子绕组串入电阻的增大,起动电流逐渐减小,起动转矩先增大后减小,其转速也相应减小;五．思考题1.起动电流和外施电压正比,起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立当电网频率和三相交流异步电机的阻抗参数都为常数时,电机的最大转矩、起动转矩均与外施电压的平方成正比;2.起动时的实际情况和上述假定是否相符,不相符的主要因素是什么不相符,主要是因为负载是感性的,电启动中电流和电压是变化的。
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一课题背景 2
1启动前的准备 (2)
2启动控制 (2)
3制动控制 (3)
4调速控制过程 (3)
二任务要求 (3)
三设计思路 (4)
1主电路 (4)
2.PLC接线图 (5)
3. I/O分配 (5)
4.程序梯形图 (6)
5.程序调试 (7)
6.调试完成 (8)
总结 (8)
一课题背景
绕线式异步电动机转子串电阻的调速控制线路，对调速无特殊要求的生产机械，可以采用绕线式异步电动机拖动，绕线式转子异步电动机转子串电阻调速控制电路,按照时间原则启动、能耗制动的控制线路如图所示：
工作原理分析如下
1启动前的准备
先讲主令控制器SA的手柄置到“0”位，再合上电源开关QS1，QS2,则有：（1）零位继电器KV线圈通电并自锁。
（2）KT1，KT2线圈得电，其延时闭合的动断触点瞬时打开，确保KM1，KM2线圈断电。
2启动控制
将SA的手柄推向3位，SA的触点SA1，SA2，SA3,均接通，KM线圈通电。
则有：
（1）KM的主触点闭合，电动机接入交流电源，电动机在转子串两段电阻的情况下启动。
同时，KT线圈得电，KT延时断开的动合触点闭合。
（2）KM的动断触点打开，KT1线圈断点开始延时，当延时结束时，KT1动断触点闭合，KM1线圈通电，KM1的动合触点闭合切除一段电阻R1，同时KM1的动断触点断开，KT2线圈断电开始延时，当延时结束时，KT2的动断触点闭合，KM2线圈通电切除电阻R2，启动结束。
3制动控制
进行制动时，将主令控制器SA的手柄扳回“0”位，KM，KM1，KM2线圈均断电，电动机切除交流电源。
同时，KT1，KT2线圈得电。
则有：
（1）KM的动断触点闭合，KM3线圈通电，电动机接入直流电源进行能耗制动；同时，KM2线圈通电，电动机在转子短接全部电阻的情况下进行能耗制动。
（2）KM的动合辅助触点断开，KT线圈断电开始延时，当延时结束时，KT延时断开的动合触点断开，KM2，KM3线圈均断电，制动结束。
4调速控制过程
当需要电动机在低速下运行时，可将主令控制器SA手柄推向“1”位或“2”位，则电动机的转子在串入一段电阻或不串入电阻的情况下以较高速度运转
二任务要求
绕线式转子异步电动机转子串电阻调速控制电路的PLC程序设计。
具体的接触器-继电器控制系统详见《工厂电气控制设备》P91页电路。
试将其进行PLC改造。
要求列出输入输出分配表，画出PLC硬件接线图，列出PLC程序清单及注释。
三设计思路
根据以上分析对绕线式转子异步电动机转子串电阻调速控制电路进行PLC程序设计。
1主电路
2.PLC接线图
3.I/O分配
输入输出
SA1 I0.0 Q0.0 L1 SB1 I0.1 Q0.1 L2 SB2 I0.2 Q0.2 L3 SB3 I0.3 Q0.3 L4 SB4 I0.4 Q0.4 L5 过流继电器I0.5
4.程序梯形图
.
5.程序调试
输入梯形图，接好线，下载运行程序。
（1）合上SA1，按下SB1，Q0.0线圈自锁
（2）按下SB4，Q0.1得电
T39断电计时，时间到后Q0.2得电，Q0.2得电同时T40断电计时
时间到后Q0.3得电完成启动
（3）按下SB3，Q0.3断电
（4）按下SB2，Q0.2断电
（5）按下SB1，Q0.1失电，T38断电延时，Q0.3，Q0.4得电
T38计时结束Q0.3，Q0.4断电，完成制动
6课程设计心得体会：
作为一名电气专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。
在已
度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种电气自动化设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。
为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅热处理方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
我想在以后还有很大的提升空间，我会继续努力的。