发布时间 : 星期六 文章变频器实训课题一更新完毕开始阅读
教师活动 学生活动 复习 讨论，回答问题 时间 2课时 一、复习变频器的工作原理 （一）、变频器的基本构成 如上图所示，说出变频器的基本构成 （二）、变频器的调速原理 提问：1、三相异步电动机的转速公式为？ （1）旋转磁场的转速（同步转速n1） n1=60?1/p 式中：n1——旋转磁场转速，又称为同步转速，单位为r/min； ?1——电源的频率，单位为Hz； p——旋转磁场的磁极对数。 n1的旋转方向由电源的相序决定：若电源为顺相序，同步转速n1为顺时针旋转方向，当将三相电源的任意两相对调（即电源为逆相序），n1则为逆时针方向。 （2）转差率s 根据结构不同分转子 笼型 变频调速中采用 线绕型 变频调速中可用，但较少采用 ①转速差△n 即△n =n1-n 式中：转子的转速---n 旋转磁场的转速---n1 ②转差率s 即s=(n1-n)/n1 s是分析异步电动机运行状态的重要参数。起动瞬间，n =0，s =1；额定转速运行时，s很小，约为0.02～0.06；空 （3）转子转速n n=(1-s)60?1/p 转子转速n与电源频率?1、磁极对数p、转差率s有关。 三相异步电动机的调速方式有：变频（?1）调速、变极 （p）调速、变转差率（s）调速。 2、三相异步电动机的电磁特性 （1）感应电动势E1 E1=4.44K1N1?1Φm 式中: E1——定子绕组的感应电动势有效值 K1——定子绕组的绕组系数，K1<1 N1——定子每相绕组的匝数 ?1——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率 Φm——主磁通 可见：E1∝?1Φm 将△U忽略，则E1≈U1∝?1Φm （2）U1/?1 =常数 异步电动机是根据其工作在额定电压、额定频率以及额 定磁通下进行设计的,其磁通Φm选在了铁芯磁化曲线的接 近饱和处。Φm的大小关系到电动机的电磁转矩，并与电动机 的工作电流成正比。如?1下降，U1不变，则Φm上升。因为 Φm已设计在接近饱和处，Φm上升即进入磁化曲线的饱和区， 引起工作电流大幅度增加，使电动机过热损坏。如?1上升， U1不变，则Φm下降，将使工作电流下降。由于电流的下降， 电动机的输出转矩不足。为了保持电动机的Φm不变，即电 动机的转矩不变，在?1变化的同时，U1必须同时变化，使U1 与?1的比值保持恒定，即U1/?1 =常数 变频器在工作时，有时?1调的很低，同时U1也很低。此 时定子绕组上的电压降△U在电压U1中所占的比例不能忽 略。由于△U所占比例增加，将使定子电流减小，从而使Φm 减小，这将引起低速时的输出转矩减小。此时，可提高U1 来补偿△U的影响，使得E1/?1不变，即Φm不变，这种控制 方法称为电压补偿，也称为转矩补偿。 二、三相异步电动机的机械特性 电动机的电磁转矩T与转子转速n之间的关系，称为电载运行时，n略小于n1，s ≈0。 1课时 动机的机械特性，即n=?（T） 如图所示 三、三相异步电动机的调速 1．变极调速 三相异步电动机的变极调速是有级调速，通过改变磁极对数p，可以得到2:1调速、3:2调速、4:3调速及三速电机等，调速的级数很少。由于磁极对数p取决于定子绕组的结构，而且笼型转子的极数能自动地保持与定子极数相等，所以此调速只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。 2．变转差率调速 变转差调速一般适用于线绕型异步电动机或滑差电动机。具体的实现方法很多，比如：转子串电阻的串级调速、调压调速、电磁转差离合器调速等等。随着s的增大，电动机的机械特性变软，效率降低。 3．变频率调速 变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调速前后的不改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。根据电动机理论，当?1较高时，忽略定子绕组电阻，最大电磁转矩TM∝（U1/?1）2、临界转差率sL ∝1/?1、对应临界转速的转速差△n = sL n1 = sL 60?1/p为常数、起动转矩Tst∝U21/?13；当?1较低时，定子绕组电阻的影响不可忽略，最大电磁转矩TM随着频率的减小而减小、转速差△n 仍为常数、Tst随着频率减小而减小。按照上述分析，可以大致了解变频调速的机械特性，如图所示。下面分两种情况进行说明： ⑴基频以下的恒磁通变频调速 调速时，通常以电动机的额定频率为基本频率,即基频。在基频以下调速时，须保持E1/?1恒定即保持主磁通Φm恒定。 做笔记，讨论 1课时 由于E1难以直接控制， ?1较高时，保持U1/?1恒定，即可近 2似地保持主磁通Φm恒定。由于TM∝（U1/?1），保持U1/?1 恒定时，TM恒定，电动机带动负载的能力不变；而且此过程 中，转速差△n基本不变，所以调速后的机械特性曲线平行 地移动，电动机的输出转矩不变，属于恒转矩调速。 当?1较低时，若仍由U1/?1恒定来代替E1/?1恒定，会带 来较大的误差，TM和Tst随着频率的减小而减小，电动机带动 负载的能力变小。此时，若仍由U1/?1恒定来代替E1/?1恒定， 可采用电压补偿方法，即适当提高电压U1，目的是补偿定子 阻抗压降，近似保持E1/?1恒定，提高电动机带动负载的能力， 其机械特性曲线如图虚线所示。 ⑵基频以上的弱磁变频调速 由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值 向上升高时，定子电压不可能随之升高，只能保持在额定值 不变。这样必然会使Φm随着?1的升高而下降，类似于直流 电动机的弱磁调速。 由于TM∝（U1/?1）2，保持U1恒定时，TM随着?1的升高而 下降，电动机带动负载的能力变小；随着?1的升高，Φm下降， 电磁转矩T下降，而转速上升，属于近似恒功率调速。 根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值为 E1=4.44K1N1?1Φm 式中 f1—电动机定子频率，单位为Hz； N1—定子相绕组 有效匝数；Фm—每极磁通量，单位为Wb。从公式可知，对 E1和f1进行适当控制即可维持磁通量不变。因此，异步电 动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压