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1、调压调速原理,一. 三相异步电动机机械特性,三相异步电动机的机械特性是指电动机转速与力矩之间的关系 n=f(M)， 物理表达式为：M=CMJ*m*I2*COS2 式中: CMJ - 异步电动机的转矩系数 m - 异步电动机每极磁通 I2 - 转子电流的折算值 COS2 - 转子电路的功率因数,I2=,r2,r22+s 2 X22,COS2 =,E2,(r2/s)2+X22,n = n0 (1-s),式中: E2 -转子电压的折算值 r2 -转子电阻的折算值 X2 -转子电感的折算值 s -电动机转差率,利用上述公式，绘出下图,n=f(M) n=f(I2) n=f(COS2 ),图1：三相异步电
2、动机特性曲线,M,I2,COS2,M,I2, COS2,n,二. 三相异步电动机固有机械特性,Mmax,n,s,MQ,Me,sm,图2：三相异步电动机固有机械特性曲线,Mmax：电动机最大转矩 Mmax=To*Me To: 电动机过载倍数 （查样本） Me: 电动机额定转矩 MQ: 电动机启动转矩 sm : 产生最大转矩时 的转差率,M,C,B,A,二. 三相异步电动机固有机械特性,1。电动机的Mmax，sm在电动机制作完成后，就固定不变了。 2。电动机的Me随着YZR电动机接电持续率（即电动机额定功率）的不同而变化。 3。从电动机固有的机械特性曲线中可以看出，电动机具有两个不同的运行区域：
3、A-B:不稳定运行区域，随着速度的降低，电动机力矩反而降低。 B-C:稳定运行区域，随着速度的降低，电动机力矩增大。 4。点A为电动机固有机械特性的“起动点” 其特点：n = 0 (s=1) M=MQ IQ (78)Ie,二. 三相异步电动机固有机械特性,通过上述分析，结论如下： 1。YZR电动机固有机械特性不能直接用于驱动。 2。YZR电动机必须降低起动电流起动。 3。YZR电动机必须运行于稳定区域。,满足上述要求，必须人为的改变 YZR电动机的机械特性曲线,三. 三相异步电动机人为机械特性,3.1。转子电路串接对称电阻的机械特性 由式： sm=,r2,r12+(X1+ X2)2,可见，随着
4、r2阻值的增大，电动机sm将增大。,Mmax,n,s,sm,图3：三相异步电动机转子串电阻机械特性曲线,M,三. 三相异步电动机人为机械特性,sm,sm,r2,r2 +r,r2 +r,由图可知，增加转子电阻： 1。可以改变sm 2。可以改变起动转矩 3。可以让电动机工作在稳定区域 4。可以降低起动电流 5。不能改变Mmax,Me,三. 三相异步电动机人为机械特性,3.2。降低定子电压的机械特性 由式： Mm=,U12,r12+(X1+ X2)2,可见，当三相异步电动机定子电压U1降低时，电动机 最大转矩Mm将随着U1降低而与U12成比例 的降低。,m1,0,2 r1+,Mmax,n,s,sm,
5、图4：三相异步电动机降低定子电压机械特性曲线,M,三. 三相异步电动机人为机械特性,U1e,0.8U1e,由图可知，降低定子电压： 1。可以改变Mmax 2。可以改变起动转矩MQ 3。可以改变转矩 4。可以降低起动电流 5。不能改变sm,0.5U1e,MQ,0.64Mmax,0.25Mmax,三. 三相异步电动机人为机械特性,需要说明是： 降低定子电压运行时，如果负载保持额定值不变，电动机不能连续长时间低速运行，否则容易烧毁电动机。 其原因为：当电动机定子电压U1降低时，电动机将减速，电动机转差率S将增大，转子电压（U2=S*E2）也将增大，因而电动机转子电流也将增大。 由式： Me= 降压前
6、后M相等，得： 当转子电阻r2不变时，降压前后因 sxse 所以I2xI2e，因此负载保持额定值不变，电动机定子电压降低后电动机电流将大于额定值。保持电动机电流不变，应串接适量的转子电阻。,m1,0,*I2e2*,r2,se,I2e2* =,r2,se,I2x2*,r2,sx,四. 三相异步电动机改变定子电压调速,1。改变三相异步电动机定子电压的速度变化,n,s,sm,M,n1,U1,U1,n1,a,b,Mmax,由左图可见，当电动机负载为Mj时，如定子电压由U1减为U1，电动机转速也将由n1降为n1。见a,b两点。 由于三相异步电动机只能工作于稳定区域，因而左图可以看到，降低定子电压可以进行
7、调速，但调速范围较小。 为了增大调速范围，同时降低电机定子电流，在调节电动机定子电压的同时，电动机转子应串接电阻。,Mj,Mmax,n,s,sm,M,U1e+ r2+R2,见左图：电动机负载为Mj 时 1。电机自然特性运行点为a点。 2。增加转子电阻运行点改为b点。 3。改变定子电压运行点改为c点。,U1e+ r2,Mj,四. 三相异步电动机改变定子电压调速,2。改变三相异步电动机定子电压及转子电阻的速度变化,0.8U1e+ r2+R2,n1,n1,n1,a,b,c,四. 三相异步电动机改变定子电压调速,由前页可知： 1。当负载为Mj 时，在电动机自然特性机械特性曲线图上，电动机运行点为“a”
8、，电动机运行速度为n1。 2。在电动机转子串接电阻R2后，电动机运行点为“b”，电动机运行速度为n1(n1 n1 )。 3。在电动机定子电压改为0.8U1e后，电动机运行点为“c”，电动机运行速度为n1(n1 n1 n1 )。 由此可见，在电动机转子上串接一定的电阻，再通过调节电动机定子电压我们就可以改变电动机的运行点，让电动机运行速度降低，达到调节速度的目的。 但通过上述措施进行的电动机调速，电动机机械特性太软，不能满足生产机械的要求，当负载发生变化或定子电压过低时，电动机非常容易堵转。为了解决这个问题，必须组成闭环调压调速系统。,五. 闭环调压调速系统,AC380V,50Hz,Ur,给定电
9、压,Uf,反馈电压,U,速度环,触发电路,速度转换,速度传感器,电动机,负载,转子电阻,可控硅,指令,调压调速装置,图7。闭环调压调速系统框图,五. 闭环调压调速系统,闭环调压调速系统既能提高电动机低速时的机械特性硬度，又能保证一定的过载能力。 闭环调压调速装置的可控硅可根据触发电路所发出的触发脉冲的角度不同，改变电动机定子电压为不同值，进而让电动机速度发生改变。 但闭环调压调速装置的输出电压不是一个定值，针对不同负载和给定，输出电压也不同，但电动机的速度基本等于给定要求的速度。,见左图，当调压调速装置输出电压为U1时，对应于电动机负载Mj 时的电动机转速为n1，当负载增至Mj时，如无速度反馈
10、，则电动机转速将沿着对应于U1的特性曲线下降到n1，速度下降极为严重。 但如果增设了速度反馈环节，组成闭环调速系统，当负载增至Mj时，电动机速度将下降。正比与转速的反馈电压Uf将降低， U=Ur-Uf的数值将自动增大。经速度环计算，可控硅触发角将前移，输出电压将增大。电动机将产生较大转矩与负载平衡，当定子电压增值U1时，电动机速度将恢复为n1， U=0，电机将以n1速度稳定运行。,五. 闭环调压调速系统,n,s,M,Mj,n1,n1,Mj,U1,U1,通过上述分析：闭环调压调速系统 1。提高电动机机械特性的硬度。 2。电动机过载能力提高了。 3。电动机运行速度始终等于给定 速度。,五. 闭环调压调速系统,n,s,M,Me,图8。闭环调压调速电动机机械特性曲线,左图，通过改变给定电压Ur可以得到一些基本平行的特性曲线族。,10%,20%,30%,结论： 通过以上的分析，我们可以知道调压调速系统， 1。可以调节电动机的速度。 2。扩大调速范围降低电动机电流，必须串接转子电 阻。 3。提高电动机机械特性硬度，扩大电动机过载能力， 必须采用闭环调速系统。,谢 谢！ 美恒自动化（大连）有限公司 MH AUTOMATION(DALIAN)CO.,LTD,
