第5章(电力拖动控制系统)(2)

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5.2.6 交流调压调速系统的效率及电机冷却 效率及电机发热 P2 P1 Pmec Pem 1 s

当电动机转速降低(s增大)时，电动转子铜耗增加，电动机的 效率下降，电动机的发热将增加。 电机冷却交流力矩电机：电动机的设计就允许电机长期堵转运行，电机出厂时就带有他扇冷 式的强迫通风系统，对这类电动机不用再考虑发热问题。 低转差率电机：电机只能在转差小于额定转差下连续运行，低速运行时一方面电 机发热增加，另一方面因转速降低，转轴上风扇的通风效果减弱，使电机会产生 过热。这类电机只能短时间内低速运行，或应重新考虑电动机的散热条件，防止 电机过热而烧毁。 高转差率电动机：介于上述两种电机之间，使用中根据实际的工况来决定是否需 要加强电动机通风冷却系统。

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5.2.7 系统的动态结构图交流电动机中的机、电、磁三种物理量的多变量之间的强耦合， 参数的时变性及参数之间关系的非线性，使得建立交流调速系统精确 的数学模型极为困难。 U* n

只能在一些强假定条件下简化后，来建立其近似的数学模型：(s)

KP

1 Ti s

U

ct

(s)

K

S

U 1(s)

n(s) W MA (s)

-

TS s 1W FBS ( s )

U

n

(s)

U 1

6 pU 1A sA

+ -

T

-

TL

p J s

U 1

2 s A 1 / U 1 A J 1 r2 2

1 r2

+3 pU 1A2

3 p U 1A U 1

2

2

s 1

1 r2 2

K MA TM s 1b)

a)

异步电动机的微偏线性化近似动态结构图

W 传递函数为： MA s

K MA TM s 1

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5.3 异步电动机调压调速系统的应用与节能缺点：调速范围不大，调速精度低，系统效率低，调速时电机发热严重 优点：系统结构简单，容易实现，成本低廉 1.需要调速运行的场合 主 要 的 应 用 领 域 交流调压——Ⅰ象限，能耗制动——Ⅱ象限，配合接触器——四象限 因此，需要调速运行的工作机械或负载，理论上都可以使用调速系统 来实现 ，例“交调”电梯。(注意：选用合适电机，电机冷却问题)

2.异步电动机“软起动” 装置 异步电动机的“软起动装置”:利用带有限流环

节的交流调压器 就可实现异步电动机的降压起动，起动电流的最大值可限定。 若使软起动装置同时带有一定的调速功能，则称之为： 异步电动机的“多功能控制器”。

3.风机、泵类的调速节能 风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。

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风机、泵类的调速节能 应用条件——风机、水泵用不调速的交流电机，依赖于风门档板和阀 门来调节风量和流量，使大量的电功率白白消耗在档板和阀门上。 选用的理由——风机、水泵的转矩与转速平方成正比，功率与转速立方 成正比，因此对调速范围的要求不大，调速的精度要求也不高，动态响应 更是几乎没有要求，这些特征都使廉价的交流调压调速系统成为风机、水 泵调速改造的首选系统。 节能原理——当转速下降时，电机损耗增加，效率降低，电机本身在 这个过程中不但没有节能，反而是增加了损耗。但风机、水泵节省的能 量大于电机所增加的损耗，从总体效果上看是节能了。转速(r/min)电机原状态 电机现状态 1450 (s=0.0333) 1305 (s=0.13)

输出功率(kW)100

转差功率(kW )3.45 10.89

输入功率(kW)103.45 83.79

100×0.93 =72.9

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5.4 电磁转差离合器调速系统2

Φ

3

4

5

6

7

电枢

电磁转差离合器

磁极

8n n

负 电动机1 9

载

+

-

滑环

同极性磁场的电磁转差离合器结构图 1.从动轴 2.左端盖 3.磁通 4.励磁线圈 5.机座 6.圆筒形电枢 7.齿轮形磁极 8.异步电动机 9.主动轴 工作原理 转矩产生的原理(以异极性磁场为例)

异极性磁场分布的电磁转差离合器电枢 fN n T n

S

在同一转差下，转矩随励磁电流的增大而增大磁极

f

在同一励磁电流下，转矩随转差的增大而增大

电磁转矩产生示意图

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电磁转差离合器调速系统

系统原理图

速度单闭环调速系统

~ASR* Un

~If

Un

U ctt

负载

nTG

n

静特性无静差调速系统

n'

n

n1

I f1

If2

理想空载点的转 速为异步电动机 转速n,而不是同 步速n10

If3 If4T