交流调速系统之串级调速

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1、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1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。转子串电阻调速方法的主要缺点：大量转差功率将

2、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。3*转速越低，转差越大，电阻发热越多，效率越低。4串级调速的基本原理是什么？针对绕线转子异步电动机转子串电阻调速方法转差功率消耗在电阻上，运行效率太低的缺点，引入了一种新的调速方法：基本思路是转子不串入附加电阻-----改为串入附加电动势来

3、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，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：转子电流为：5将绕线异步电动机的转子电路中串入交流附加电势a.如串入的附加电势与转子感生电势方向相反，频率相同则转子电流将变小：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sE2回升，电流也回升，使拖动转矩升高后再次与负载平衡，降

4、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）6b.如串入的附加电势与转子感生电势方向相同，频率相同则转子电流将变大：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）7串级调速系统有四种基本运行状态：二.

5、串级调速的基本运行状态及功率关系sPdPdPd8sPdPd(1-s)Pd9sPdPd(1+s)Pd10sPdPd(1+s)Pd11三.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：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。因此附加的三相交流电势3.附加的三相交流电势可见，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。2.转

6、子感应的三相交流电势的频率、大小都是随转差率变化的，也应随之变频变压。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。三相交流电势12主要介绍低同步串级调速系统的基本类型。从能量关系来说，低同步串级调速电动状态的基本能量关系是串入附加电势，吸收转子降速引起的转差功率，并将吸收的功率回馈电网的过程。低同步串级调速系统，首先把转子交流能量通过二极管整流桥整成直流电，在直流电路中串入可调直流电源，调节所串入的直流电源的电压对转子调速，并从直流附加电源将转差功率回馈电网。按照所串直流电源的情况可将串级调速系统分为电气串级调速系统和机械串

7、级调速系统两大类。电气串级调速系统由晶闸管有源逆变电路作为可控直流电源，通过控制逆变角控制转子转速，其交流侧通过逆变变压器接电网。呈现恒转矩机械特性。机械串级调速系统用直流电动机作为可控直流电源，通过控制直流电动机的励磁控制转子转速。所吸收转差功率可以通过直流电动机与绕线电动机的轴间直连将转差功率直接反馈给绕线电动机。13绕线异步机转子整流器有源逆变器绕线异步机转子整流器直流电动机电气串级调速系统机械串级调速系统14对于电气串级调速系统，如忽略损耗，则电机轴上输出的转矩为：对于机械串级调速系统，如忽略损耗，则电机轴上输出的机械功率为：结论：电气串

8、级调速系统具有近似恒转矩的机械特性。结论：机械串级调速系统具有近似恒功率的机械特性。*电气串级调速系统因效率高、技术成熟和低成本而获得广