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电机原理与拖动第6章课件(二)
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1 N1 自耦变压器变比: k A = U′ = UN kA N2 U′ 1 减压系数: α = = UN kA 1 电机电流: I = αI I KN (I 2 : 变压器副侧) st KN = kA 1 1 ′ I st = I st = 2 I KN = α 2 I KN (I1 : 原侧) kA kA 1 忽略变压器空载电流: I1 = ′ I2 kA
电机原理及拖动( 电机原理及拖动(下)
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边春元 2007.8
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内容介绍
三相异步电动机原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电动机 控制电机 电力拖动系统中电动机的选择
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第二节 笼型异步电动机的起动
关于起动
绕线式: 绕线式:起动可调到最佳 笼型: 电网可能不允许; 不大,降压时T 更小( 笼型:Ik大,电网可能不允许; Tk不大,降压时 st更小(满足电 网),适于轻载起动。 (直接起动) ),适于轻载起动。 直接起动) 适于轻载起动 特殊笼型:深槽、双笼、高滑差。(起动转矩大) 特殊笼型:深槽、双笼、高滑差。(起动转矩大) 。(起动转矩大
定子串电阻、电抗 减压Υ − ∆起动 自耦变压器
负载对起动转矩的要求 要求: 要求: Tmin > TL 如果不满足要求,应加大起动电流。 如果不满足要求,应加大起动电流。 问题: 图6-6 问题:蠕动 要求: ′ 要求: Tmin
2 = Tmin KV ≥ K S TL max
KV:电压波动系数(0.85~0.95); s:加速转矩系数(1.15~1.2)。 电压波动系数( ); K 加速转矩系数( )。
教材P210 图6-20 高起动转矩笼型异步电动机的机械特性 教材
深槽,双笼异步电动机(看一下) 深槽,双笼异步电动机(看一下) 挤流效应(趋表效应) 挤流效应(趋表效应)
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第三节 绕线转子异步电动机的起动
分级起动
理想起动特性( 理想起动特性(图6-24 ) 内容: 内容: 什么是理想起动特性 函数公式 起动级数已知和未知,转子电阻算法 习题6-39 习题
N1
′ E ′ p ′N 1 k ω 1 TY T ′ Bδ = ≈ = 1 =1 ′ TYY T Bδ E 1 p N 1′k ω 1
′ Bδ p PY P′ 1 = ≈ = ′ 2 PYY P Bδ p
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YY/D联结(图6-31 :改变相序 接近恒功率调速 改变相序)
YY → D : U 1 = C ′ E1 = 3 , E1 ′ kω1 = 1, p′ p
笼型电机起动的要求
满足:电网(希望 和负载(希望T 满足:电网(希望Ik小)和负载(希望 k大)。 电网对起动电流的要求
经常起动 ⇒ 电流冲击造成压降 ≤ 10%U N 电网要求 偶尔起动 ⇒ 电流冲击造成压降 ≤ 15%U N
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如果不满足要求,应降低起动电流。 如果不满足要求,应降低起动电流。 办法: 办法:
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结论:良好起动,以上两项要求应权衡。 结论:良好起动,以上两项要求应权衡。
直接起动
一般,首选直接起动。 以下电机可以直接起动。 一般,首选直接起动。7.5kW以下电机可以直接起动。 以下电机可以直接起动 现代设计的笼型异步电动机 : 根据直接起动的电磁力和发热设计其机械强度和热稳定性。 根据直接起动的电磁力和发热设计其机械强度和热稳定性。
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输出功率
接线举例
′ ′ P′ T ′Ω1 Bδ p ≈ ≈ P TΩ 2 Bδ p ′
60 f1 ( n1 = ) p
YY/Y联结(图6-30 :改变相序 恒转矩调速 改变相序)
YY → Y : U 1 = C ′ ′ E1 = 1, kω1 = 1, E1 k ω1 p′ p = 2, ′ N1 =2
变频调速
VVVF、DTC、矢量控制(SPWM、SVPWM) 、 、矢量控制( 、 )
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恒磁通变频的概念
U1 = C
f1 ↑→ Φ m ↓ (U 1 ≈ E1 = 4.44 f1 N1k w1Φ m ) → T ↓ (T = CT Φ m I 2 cos ϕ 2 )
I 2 = I 2 N T < TN
设电网允许: I ′
st
Rst(或
(rk + Rst )2 + xk2
UN
=
U1
2 rk + xk 2
=
αU N
2 rk + xk 2
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解得: 解得: 同理: 同理:
Rst =
x st =
1
α
2 rk2 + (1 − α 2 )x k − rk
2 x k + (1 − α 2 )rk2 − x k
作业: 作业:6-33~6-38 串频敏变阻器起动
原因:串电阻分级起动结构复杂、维护量大。 原因:串电阻分级起动结构复杂、维护量大。 起动转矩改善(教材图 在起动过程中, 起动转矩改善(教材图6-27) 。(在起动过程中,能保持较大的起动转矩) ) 。(在起动过程中 能保持较大的起动转矩)
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减压起动
不满足电网要求时采用减压起动。 不满足电网要求时采用减压起动。 基本问题(减压时的起动电流) 基本问题(减压时的起动电流) 设U为电机端电压 为电机端电压 I0很小(可以忽略) 很小(可以忽略)
U ↓→ Φ m ↓→ I 0 ↓
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得初始起动电流: 得初始起动电流:
I st =
′ )2 + ( x1 + x2 )2 ′ (r1 + r2
3
kω1
= 2,
′ N1
N1
=2
′ E 1′ p ′N 1 k ω 1 TD T ′ Bδ = ≈ = = ′k ω 1 ′ TYY T Bδ E1 p N 1
′ Bδ p PD P′ 3 = ≈ = = 0 .866 PYY P Bδ p ′ 2 变级调速:分级调速;电机工艺复杂,不经济。 变级调速:分级调速;电机工艺复杂,不经济。
转差功率回馈型:串级调速(转子串电阻的改进),η高 转差功率回馈型:串级调速(转子串电阻的改进), 高 ), 转差功率不变型: 转差功率不变型:变p、变f, η高 , 高
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转差功率: 转差功率 p cu 2
p s = PM − Pm
PM = TΩ1
对于变s: 对于变 T = TL = C
Pm = (1 − s )PM
PM = C
p s = sPM
s ↑ n ↓ ⇒ p s ↑⇒ η ↓
变极调速
( )
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原理 异步机极数是定子绕组结构决定的(笼型) 异步机极数是定子绕组结构决定的(笼型) 两个“ ):多级 低速) 多级( 两个“半”绕组顺串(图6-28 ):多级(低速) 绕组顺串( 两个“ 两个“半”绕组反串或顺并(图6-29) :少级(高速) 绕组反串或顺并( ) 少级(高速) 变级(改变接法时,应同时变相序) 变级(改变接法时,应同时变相序)? p=1,空间角度(α): 、120、240 ,空间角度( ): ):0、 、 p=2,空间角度(α): 、240、480(120)(反转) ,空间角度( ): ):0、 、 ( ) 反转) 变极前、 变极前、后、转矩和功率关系 气隙磁密
r2′ 2 ′ 3I 2 2 P E1 sf r ′ r2′ 3 p E1 s = 3p 2 12 2 T= M = = s 2π f r ′ + (sx ′ ) 2πf1 2πf1 r ′ 2 Ω1 1 2 2 2 + x ′2 2 p s
电机绕组电压减小系数α 电网电流减小系数α 转矩减小系数α 2 电机电流减小系数α
端子电机) 端子电机 Υ − ∆ 起动 (6端子电机) 接线图: 教材图6-16:K1、K3闭合(降压起动) K3断开、 k2闭合(正常运行)。 由教材图6-17可看出加到一相的电压不同。
UN ′ I st = Iφ = 3 Zk (Y)
第四节 异步电动机的调速
调速方法
n = (1 − s )n1 = (1 − s )
变s 变p 方法 变n 1 变f1
60 f 1 p
转差功率消耗型: 转差功率消耗型:变s
降定子电压调速 绕线式转子串电阻 ⇒ η(低) 转差离合器调速 (滑差电机 )
U1
U1 = ZK
堵转电流: 堵转电流:
I KN
st
UN = ZK
U1 = = α (减压系数) Tst = α 2Tk 减压系数) UN
,就满足 I st
电机电流减小: I 电机电流减小:
I KN
希望: 希望:只要
= αI KN ( 达到减小起动电流的目的。 达到减小起动电流的目的。 α < 1)
(电机无力 ) 电机无力
f1 ↓→ Φ m ↑→ I 0 ↑↑
I 0 (无功 ) ≥ I N (电机电流大,但不出 力) 电机电流大,
恒磁通变频: 恒磁通变频: m = Φ mN = C Φ
E1
f1
=C
U1
f1
=C
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基速的提法 基速:电机额定速度 基速以下,恒转矩调速,U1与f1协调控制; 基速以上,恒功率调速(弱磁调速), f1 ↑ E1/f1=C时的人为特性 时的人为特性 恒磁通调速 (U 1 ≈ E1 = 4.44 f1 N 1k w1Φ m )
U 1 = αU N
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定子串电阻、 定子串电阻、电抗 接线图(图6-14) (小电机:串电阻,大电机:串电抗)
原理(等效电路见教材图6-15 ) :
U1 < U N
电阻和电抗的计算