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1、School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速控制理论基础控制理论基础(II)(II)交交通通大大学学精精品品课课程程系系列列20072007课程负责人：杨汝清课程负责人：杨汝清 教授教授 曹其新教授曹其新教授顾问：顾问：王显正王显正 教授教授School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.1 异步电动机
2、的调速方法4.2 电气调速概述4.3 电动机的调速类型4.4 调速的性能指标4.5 交流调速4.6 晶闸管逆变电路4.7 交流电动机的变频调速一 异步电动机的调速School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速二 控制电路的设计4.8 电力拖动方案确定原则和电动机的选择4.9 控制线路的设计及元件的选择4.10 控制线路设计举例School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动
3、力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.1 异步电动机的调速方法常用的调速方法：1 机械有级或无级调速 2 机械与电气结合的有级或无级调速 3 电气无级调速一 异步电动机的调速School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.2 电气调速概述1调速与稳速2 A1-A2-A3 时，n1-n2-n3School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力
4、工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速开环调速系统结构School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速闭环调速系统结构 School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.3 电动机的调速类型1）直 流2）交 流电机转速公式 n=(1-s)60 f/p调速方法：A)变极对数：（有级调速
5、）B）变转差率：若为绕线式电动机，可通过 调节定子绕组电压实现，组成串级调速系统C）变电源频率School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速从调速的特性分类恒功率调速恒转矩调速P=Km T NP 功率T 转矩N 转速Km 与电机结构和特性有关的常数School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.4 调速的
6、性能指标1）调速的性能指标 D D=Nmax/Nmin2)调速的平滑性 相邻两个转速之比 越接近1越好3）静差度s衡量，转速随负载变动程度的指标s越小越好相同的空载转速，硬度高，s小4）调速的经济性，综合考虑4个指标School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.5 交流调速（一）交流调速的类型 n（1s）60f/p变极调速：鼠笼式异步电动机改变定子绕组的极对数P 改变定子绕组的联接 另设绕组 有 级School of Mechanical&Pow
7、er Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速（2）变转差率调速绕线式异步电动机 转子串电阻转子电路引入附加电势的串级调速电磁离合器滑差调速无级调速School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速（3）变频调速交交变频器交直交电压源型变频器交直交电流源型变频器脉宽调制型逆变器矢量控制School of Mechanical&Power Engineerin
8、g上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速按晶闸管分类调节定子电压串级调速系统用晶闸管组成静止变频器School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.6 晶闸管逆变电路逆变：直流 交流无源逆变：不反馈给交流电网而是供给交流负载School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制
9、理论基础(II)第四章 异步电动机的调速 1 逆变器工作原理逆变器工作原理 a)原理线路 b)波形 c)晶闸管组成的逆变器School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速2逆变器的换流强迫换流原理图School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速要求：任一瞬时，每个桥臂上只能有一个SCR导通，另一个必须截止，晶
10、闸管一般加反相电压关断。强迫换流过程：令SCR1通，SCR2断，uc充电（左负右正）。令SCR1断，SCR2通。SCR1关断时间tg。uc加反压至SCR1，强迫换流，加反压时间为t，要求ttg，反之一样。实际应用上述电路还要改进.GTO：控制极上加负向电流School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.7 交流电动机的变频调速主要应用对象：鼠笼式异步电动机 1 电压型 （电容滤波）2 电流型 （电感滤波）School of Mechanical&P
11、ower Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速交直交变频调速系统1 电压型变频器 组成：可控整流器、滤波器、逆变器 缺点：功率因数低，动态响应慢电压型变频器基本结构 School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速控制逆变器换流触发脉冲的相位，就能改变交流电的频率 三相桥式逆变电路 School of Mechanical&Power Engineer
12、ing上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速2 脉冲宽度调制型变频器脉冲宽度调制型变频系统 School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速交流-(整流)-直流-正弦波PWM（改变正弦波的频率和幅值）正弦波脉冲调制 School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(
13、II)第四章 异步电动机的调速二 控制电路的设计一 设计的 基本原则、内容和步骤 School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.8 电力拖动方案确定原则和电动机的选择（一）电力拖动方案确定原则1 首选 笼型异步电动机 其次 才考虑直流或交流无级调速系统2 拖动方案的选择：（1）调速范围 D=23,调速级数小于24 选择可变极数的双速或多速笼型异步电动机 （2）调速范围 D=310，采用带滑差电磁离合器的笼型 （3）调速范围 D=10100，采用晶
14、闸管直流或交流调速拖动系统School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速3 调速性质应与负载特性相适应例如：车床 主运动要恒功率 进给运动要恒转矩双速笼型异步电动机，定子绕组1）三角形变为YY 恒功率2)Y-YY 恒转矩School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速(2)电动机的选择1 电动机结构形式的确定
15、 普通电动机 一般防护电动机 封闭式电动机 防爆式电动机School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速2电动机容量的选择2电动机的功率机械传动功率/效率3效率（0.60.85）School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速3 笼型异步电动机转速的选择一般情况下选同步转速为1500RMP的电动机原因：适应性较
16、强，功率因数和效率较高School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4 笼型异步电动机的系列和技术参数Y系列几种表示：380V,接法写：表示定子绕组的额定线电压为380V，接法为 380V/220V，Y/:表示电源线电压为380V时，接法为Y；电源线电压为220V时，接法为School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步
17、电动机的调速4.9 控制线路的设计及元件的选择School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速避免“临界竞争和冒险现象”的产生KT 延时时间到KT常闭触点断KT线圈失电KT常开触点失控原因：KT线圈断电后，磁场不能突变为零，衔铁复位需要时间解决方法：KM2的常闭触点代替KT的常闭触点 图240 典型的临界竞争电路 图241 改进后的电路School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学
18、机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速其它注意点：1 尽量减少元件触点数目2 合理安排电器元件的触点位置3 尽量减少电器线路的电源种类4 尽可能选用同一型号规格的元件5 尽可能减少通电电器的数量School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速电器元件选择注意:1 根据功能选择类型 例子见P362 承载能力及使用寿命3 工作环境（防水？防爆？）4 可靠性School of Mechanical&Power Engine
19、ering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速1 组合开关、按钮及行程开关的选择1)组合开关 额定电压为500V的适用于交流380V 额定电压为250V的适用于交流220V 电流为设备的工作电流的1.53倍2)按钮 选择结构和颜色3)行程开关School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速2接触器的选择1 根据所控制电机和电源种类，选交流或直流接触器。2主要考虑的因素：主触
20、头的额定电压、电流，辅助触头的数量和种类；吸引线圈的电压等级；操作频率等。3注意：吸引线圈的电压等级应等于控制电路的电压。4计算主触头的额定电流的经验公式：5 Ic=Pe*1000/KUe=Iec6K 经验常数7Pe被控电动机额定功率8Ue被控电动机额定线电压9 Iec应选定的接触器额定电流10 注意：主触头的额定电压应大于等于被控制线路的额定电压School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速3 中间继电器的选择作用：控制电路中传递与转换信号，扩大控
21、制路数，将小功率的控制信号转换为大容量的触头控制，扩充交流接触器及其它电器的控制作用。选型：根据触点数量和种类注意：吸引线圈的额定电压等于控制电路的电压等级。School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4时间继电器的选择参数：触头数量，种类，延时方式，延时整定范围，线圈电压等级，操作频率等延时要求不高的控制，可采用空气阻尼式；直流断电延时，采用造价较低的电磁式；延时要求高，可用电动式或电子式。School of Mechanical&Power E
22、ngineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速5热继电器选择作用：对异步电动机进行过载保护电子式热继电器保护性能好，适用于重要电动机的保护选择：电流额定值为电动机额定电流的 0.951.05倍选用对于过载能力差的电动机，整定电流可调节在下限值或更小些。School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速6熔断器的选择 作用：过载延时，短路瞬时保护结构：插入式，螺旋式，
23、填料封闭管式选择：自学 7 电磁铁的选择School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速4.10 控制线路设计举例设计一个三相交流异步电动机M1,M2的继电器接触器控制电路,其要求如下:1)按动M1的启动按钮,M1起动并连续工作;2)按动M2的启动按钮,M2起动并连续工作;3)M1和M2不允许同时工作,但可以自由停止工作;4)M1和M2过载时,可分别停止M1或M2工作.School of Mechanical&Power Engineering上海交通
24、大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速解答:分析题意1 根据1)的要求,驱动M1的接触器KM1回路中应该有启动按钮和自锁功能,同理,驱动M2的接触器KM2回路中应该有启动按钮和自锁功能;2 根据3)可知,KM1,KM2应该为联锁控制关系,且KM1,KM2回路中分别串入停止按钮;3 根据4),来自M1和M2的热继电器分别停止M1和M2的工作,因此KM1,KM2回路中分别串入FR1,FR2.School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制
25、理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速电动机M1M3的控制电路School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速思考题1 继电器和接触器的异同？什么条件下继电器可以代替接触器启动电动机？2 通电、断电延时时间继电器有何异同？School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速This is End of Chapter 4School of Mechanical&Power Engineering上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程学院控制理论基础控制理论基础(II)第四章 异步电动机的调速谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH