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交流调压调速系统

2020-8-23 19:35| 发布者: admin| 查看: 92| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要:   由异步电动机电磁转矩和机械特性方程可知,异步电动机的输出转矩与定子电压的平方成正比,因此,改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩及机械特性,从而实现调速,这是一种比较简单而方便的方法。 一 ...

  由异步电动机电磁转矩和机械特性方程可知,异步电动机的输出转矩与定子电压的平方成正比,因此,改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩及机械特性,从而实现调速,这是一种比较简单而方便的方法。
 一、采用晶闸管的交流调压电路
  1.单相交流调压电路
  单相晶闸管交流调压电路的种类很多,但应用最广的是反并联电路。现以此电路为代表分析它带电阻性负载及电感性负载的工作情况。
  图1所示为单相交流反并联电路及其带电阻性负载时的电压电流波形。
 
            图1 单相交流反并联电路及波形图
            (a)反并联晶闸管电路图 (b)双向晶闸管示意图
         (c) 较小时的电压电流波形图 (d) 较大时的电压电流波形图
  由图1可见:不断重复触发VS1、VS2,负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大小,就可以改变负载上交流电压的大小。对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相。如果晶闸管调压电路带电感性负载(如异步电动机),其电流波形由于电感上电流不能突变而有滞后现象,其电路和波形如图2所示。
  由图可见:不断重复触发VS1、VS2,负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大小,就可以改变负载上交流电压的大小。对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相。如果晶闸管调压电路带电感性负载(如异步电动机),其电流波形由于电感上电流不能突变而有滞后现象,其电路和波形如图2所示。

         图2 带电感性负载的电路及波形图
  由于电感性负载中电流的波形滞后于电压的波形,因此,当电压过零变为负值后电流经过一个延迟角才能降到零,从而晶闸管也要经过一个延迟角才能关断。延迟角的大小与控制角、负载功率因数角都有关系,这一点和单相整流电路带电感性负载相似。
  2.三相交流调压电路
  工业中常用的异步电动机都是三相的,因此晶闸管交流调压电路大都采用三相交流调压电路。将三对反并联的晶闸管(或三个双向晶闸管)分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电路。负载可以是Y形连接,也可以是形连接,Y形接法的电阻性负载如图3所示。
图3 Y形接法电阻性负载图
  三相交流调压电路的分析与单相电路的分析大同小异,但必须注意它的特殊性。1)为保证输出电压对称并有相应的控制范围,首先要求触发信号必须与交流电源有一致的相序和相位差。2) 其次是在感性负载或小导通角情况下,为了确保晶闸管可靠触发,如同三相全控桥式整流电路一样,要求采用控制角大于60度双脉冲或宽脉冲触发电路。
 二、异步电动机调压调速系统
  1.异步电动机调压调速特性
  如图.4所示为异步电动机改变定子电压时的一组机械特性曲线。

    (a)普通异步电动机的特性    (b)笼型异步电动机的特性
  图4 异步电动机改变定子电压时的一组机械特性曲线
  在某一负载的情况下,将稳定工作于不同的转速[如图(a)中a,b,c三点对应的转速。
  由图可见,异步电动机调压调速的特点如下: 1)异步电动机在轻载时,即使外加电压变化很大,转速变化也很小。即电动机的转速变化范围不大; 2)异步电动机在重载时,如果降低供电电压,则转速下降很快,甚至停转,从而引起电动机过热甚至烧坏; 3)如果要使电动机能在低速段运行(如点d),一方面传动系统运行不稳定,另外,随着电动机转速的降低会引起转子电流相应增大,可能引起过热而损坏电动机。所以,为了使电动机能在低速下稳定运行又不致过热,要求电动机转子绕组有较高的电阻。对于笼型异步电动机,可以将电动机转子的鼠笼由铸铝材料改为电阻率较大的黄铜条,使之具有如图(b)所示的机械特性。即使这样,调速范围仍不大,且低速时运行稳定性不好,不能满足生产机械的要求。
  1.异步电动机调压调速系统
  为了既能保证低速时的机械特性硬度,又能保证一定的负载能力,一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统,其控制系统原理框图如图5
      
  1)晶闸管交流调压系统:

  2)速度调节过程如下:
    
  3)特点:(1) 只要能平滑地改变定子电压,就能平滑调节异步电动机的转速;
  (2)加转速负反馈后,低速的特性较硬,调速范围亦较宽。
  异步电动机调压调速时的损耗及容量限制
  传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗功率,也叫转差功率。
  由于旋转磁场和转子具有不同的速度,因此,转差功率为:
     
  由上可见: 1)转差功率的大小由转差率S决定; 2)这个转差功率,它将通过转子导体发热而消耗掉; 3)在调压调速中,如果工作在低速状态,S将较大,即转差功率很大,所以,这种调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械,如要用于这种机械,电动机容量就要适当选择大一些。另外,若负载具有转矩随转速降低而减小的特性(如通风机类型的工作机械),则当向低速方向调速时转矩减小,电磁功率及输入功率也减小,从而使转差功率较恒转矩负载时小得多。因此,定子调压调速的方法特别适合于通风机及泵类等机械。


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