Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT调压调速原理Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT一. 三相异步电动机机械特性 三相异步电动机的机械特性是指电动机转速与力矩之间的关系三相异步电动机的机械特性是指电动机转速与力矩之间的关系 n=f(M)， 物理表达式为：物理表达式为：M=CMJ*m*I2*COS2 式中式中: CMJ - 异步电动机的转矩系数异步电动机的转矩系数 m - 异步电动机每极磁通异步电动机每极磁通 I2 - 转子电流的折算值转子电流的折算值 COS2 - 转子电路的功率因数转子电路的功率因数Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT I2=r2r22+s 2 X22COS2 =E2(r2/s)2+X22n = n0 (1-s) 式中式中: E2 -转子电压的折算值转子电压的折算值 r2 -转子电阻的折算值转子电阻的折算值 X2 -转子电感的折算值转子电感的折算值 s -电动机转差率电动机转差率 Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT利用上述公式，绘出下图利用上述公式，绘出下图n=f(M)n=f(I2)n=f(COS2 )图图1：三相异步电动机特性曲线：三相异步电动机特性曲线MI2COS2M,I2, COS2nCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT二. 三相异步电动机固有机械特性Mmaxn sMQMesm图图2：三相异步电动机固有机械特性曲线：三相异步电动机固有机械特性曲线Mmax：电动机最大转矩：电动机最大转矩 Mmax=To*Me To: 电动机过载倍数电动机过载倍数 （查样本）（查样本） Me: 电动机额定转矩电动机额定转矩 MQ: 电动机启动转矩电动机启动转矩 sm : 产生最大转矩时产生最大转矩时 的转差率的转差率 MCBACrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT二. 三相异步电动机固有机械特性1。电动机的。电动机的Mmax，sm在电动机制作完成后，就在电动机制作完成后，就固定不变固定不变了。了。2。电动机的。电动机的Me随着随着YZR电动机接电持续率（即电动机电动机接电持续率（即电动机额定功率额定功率）的）的不同而变化不同而变化。3。从电动机固有的机械特性曲线中可以看出，电动机具有两个不同的。从电动机固有的机械特性曲线中可以看出，电动机具有两个不同的运行区域：运行区域： A-B:不稳定运行不稳定运行区域，随着速度的降低，电动机力矩反而降低。区域，随着速度的降低，电动机力矩反而降低。 B-C:稳定运行稳定运行区域，随着速度的降低，电动机力矩增大。区域，随着速度的降低，电动机力矩增大。4。点。点A为电动机固有机械特性的为电动机固有机械特性的“起动点起动点” 其特点：其特点：n = 0 (s=1) M=MQ IQ (78)IeCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT二. 三相异步电动机固有机械特性通过上述分析，结论如下：通过上述分析，结论如下：1。YZR电动机电动机固有固有机械机械特性不能直接特性不能直接用于用于驱动驱动。2。YZR电动机必须电动机必须降低起动电流降低起动电流起动。起动。3。YZR电动机必须运行于电动机必须运行于稳定区域稳定区域。满足上述要求，必须人为的改变满足上述要求，必须人为的改变YZR电动机的机械特性曲线电动机的机械特性曲线Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT三. 三相异步电动机人为机械特性3.1。转子电路串接对称电阻的机械特性。转子电路串接对称电阻的机械特性由式：由式： sm=r2r12+(X1+ X2)2可见，随着可见，随着r2阻值的阻值的增大增大，电动机，电动机sm将将增大增大。Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMATMmaxn ssm图图3：三相异步电动机转子串电阻机械特性曲线：三相异步电动机转子串电阻机械特性曲线M三. 三相异步电动机人为机械特性smsmr2r2 +rr2 +r由图可知，增加转子电阻：由图可知，增加转子电阻：1。可以改变。可以改变sm2。可以改变起动转矩。可以改变起动转矩3。可以让电动机工作在稳定区域。可以让电动机工作在稳定区域4。可以降低起动电流。可以降低起动电流5。不能改变。不能改变MmaxMeCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT三. 三相异步电动机人为机械特性3.2。降低定子电压的机械特性。降低定子电压的机械特性由式：由式： Mm=U12r12+(X1+ X2)2可见，当三相异步电动机定子电压可见，当三相异步电动机定子电压U1降低时，电动机降低时，电动机最大最大转矩转矩Mm将随着将随着U1降低而降低而与与U12成比例成比例 的降低。的降低。m102 r1+Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMATMmaxn ssm图图4：三相异步电动机降低定子电压机械特性曲线：三相异步电动机降低定子电压机械特性曲线M三. 三相异步电动机人为机械特性U1e0.8U1e由图可知，降低定子电压：由图可知，降低定子电压：1。可以改变。可以改变Mmax2。可以改变起动转矩。可以改变起动转矩MQ3。可以改变转矩。可以改变转矩4。可以降低起动电流。可以降低起动电流5。不能改变。不能改变sm0.5U1eMQ0.64Mmax0.25MmaxCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT三. 三相异步电动机人为机械特性需要说明是：需要说明是： 降低定子电压运行时，如果负载保持额定值不变，电动机不能降低定子电压运行时，如果负载保持额定值不变，电动机不能连续长时间低速运行，否则容易烧毁电动机。连续长时间低速运行，否则容易烧毁电动机。 其原因为：当电动机定子电压其原因为：当电动机定子电压U1降低时，电动机将减速，电动降低时，电动机将减速，电动机转差率机转差率S将增大，转子电压（将增大，转子电压（U2=S*E2）也将增大，因而电动机转）也将增大，因而电动机转子电流也将增大。子电流也将增大。 由式：由式： Me= 降压前后降压前后M相等，得：相等，得： 当转子电阻当转子电阻r2不变时，降压前后因不变时，降压前后因 sxse 所以所以I2xI2e，因此，因此负负载保持额定值不变载保持额定值不变，电动机，电动机定子电压降低定子电压降低后后电动机电流将大于额定电动机电流将大于额定值值。保持。保持电动机电流不变电动机电流不变，应，应串接适量的转子电阻串接适量的转子电阻。m10*I2e2*r2seI2e2* =r2seI2x2*r2sxCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT四. 三相异步电动机改变定子电压调速1。改变三相异步电动机定子电压的速度变化。改变三相异步电动机定子电压的速度变化n ssmMn1U1U1n1abMmax 由左图可见，当电动机负由左图可见，当电动机负载为载为Mj时，如定子电压由时，如定子电压由U1减为减为U1，电动机转速也将由，电动机转速也将由n1降为降为n1。见。见a,b两点。两点。 由于三相异步电动机只能由于三相异步电动机只能工作于稳定区域，因而左图可工作于稳定区域，因而左图可以看到，以看到，降低定子电压降低定子电压可以进可以进行调速，但行调速，但调速范围较小调速范围较小。 为了为了增大调速范围增大调速范围，同时，同时降低电机定子电流降低电机定子电流，在调节电，在调节电动机定子电压的同时，电动机动机定子电压的同时，电动机转子转子应应串接电阻串接电阻。MjCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMATMmaxn ssmMU1e+ r2+R2见左图：电动机负载为见左图：电动机负载为Mj 时时1。电机自然特性运行点为。电机自然特性运行点为a点。点。2。增加转子电阻运行点改为。增加转子电阻运行点改为b点。点。3。改变定子电压运行点改为。改变定子电压运行点改为c点。点。U1e+ r2Mj四. 三相异步电动机改变定子电压调速2。改变三相异步电动机定子电压及转子电阻的速度变化。改变三相异步电动机定子电压及转子电阻的速度变化0.8U1e+ r2+R2n1n1n1abcCrane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT四. 三相异步电动机改变定子电压调速由前页可知：由前页可知：1。当负载为。当负载为Mj 时，在电动机自然特性机械特性曲线图上，电动机运时，在电动机自然特性机械特性曲线图上，电动机运行点为行点为“a”，电动机运行速度为，电动机运行速度为n1。2。在电动机转子串接电阻。在电动机转子串接电阻R2后，电动机运行点为后，电动机运行点为“b”，电动机运行速，电动机运行速度为度为n1(n1 n1 )。3。在电动机定子电压改为。在电动机定子电压改为0.8U1e后，电动机运行点为后，电动机运行点为“c”，电动机运，电动机运行速度为行速度为n1(n1 n1 n1 )。 由此可见，在电动机由此可见，在电动机转子转子上上串接一定的电阻串接一定的电阻，再通过，再通过调节电动机调节电动机定子电压定子电压我们就可以改变电动机的运行点，让电动机运行我们就可以改变电动机的运行点，让电动机运行速度降低速度降低，达到达到调节速度调节速度的目的。的目的。 但通过上述措施进行的电动机调速，电动机但通过上述措施进行的电动机调速，电动机机械特性太软机械特性太软，不能，不能满足生产机械的要求，当负载发生变化或定子电压过低时，电动机非满足生产机械的要求，当负载发生变化或定子电压过低时，电动机非常常容易堵转容易堵转。为了解决这个问题，必须组成。为了解决这个问题，必须组成闭环调压调速闭环调压调速系统。系统。Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT五. 闭环调压调速系统AC380V,50HzUr给定电压给定电压Uf 反馈电压反馈电压U速度环速度环触发电路触发电路速度转换速度转换速度传感器速度传感器电动机电动机负载负载转子电阻转子电阻可控硅可控硅指令指令调压调速装置调压调速装置图图7。闭环调压调速系统框图。闭环调压调速系统框图Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT五. 闭环调压调速系统 闭环调压闭环调压调速系统既能调速系统既能提高提高电动机低速时的机械特电动机低速时的机械特性性硬度硬度，又能，又能保证保证一定的一定的过载能力过载能力。 闭环调压闭环调压调速装置的可控硅可调速装置的可控硅可根据根据触发电路所发出触发电路所发出的的触发脉冲的角度触发脉冲的角度不同，不同，改变改变电动机电动机定子电压定子电压为不同值，为不同值，进而让进而让电动机速度发生改变电动机速度发生改变。 但但闭环调压闭环调压调速装置的输出电压不是一个定值，针调速装置的输出电压不是一个定值，针对对不同负载和给定不同负载和给定，输出电压也不同输出电压也不同，但电动机的，但电动机的速度速度基本基本等于给定等于给定要求的速度。要求的速度。Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT见左图，当调压调速装置输出电压见左图，当调压调速装置输出电压为为U1时，对应于电动机负载时，对应于电动机负载Mj 时时的电动机转速为的电动机转速为n1，当负载增至，当负载增至Mj时，如时，如无速度反馈无速度反馈，则电动机，则电动机转速转速将沿着对应于将沿着对应于U1的特性曲线的特性曲线下下降降到到n1，速度下降极为严重。，速度下降极为严重。但如果增设了但如果增设了速度反馈速度反馈环节，组成环节，组成闭环调速系统，当闭环调速系统，当负载增至负载增至Mj时，时，电动机电动机速度将下降速度将下降。正比与转速的。正比与转速的反馈电压反馈电压Uf将降低将降低， U=Ur-Uf的的数值将自动数值将自动增大增大。经速度环计算，。经速度环计算，可控硅触发角将前移，可控硅触发角将前移，输出电压输出电压将将增大增大。电动机将产生较大转矩与负。电动机将产生较大转矩与负载平衡，当定子电压增值载平衡，当定子电压增值U1时，时，电动机电动机速度速度将恢复将恢复为为n1， U=0，电机将以电机将以n1速度稳定速度稳定运行。运行。五. 闭环调压调速系统n sMMjn1n1MjU1U1Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT通过上述分析：闭环调压调速系统通过上述分析：闭环调压调速系统1。提高电动机机械特性的硬度。提高电动机机械特性的硬度。2。电动机过载能力提高了。电动机过载能力提高了。3。电动机运行速度始终等于给定。电动机运行速度始终等于给定 速度。速度。五. 闭环调压调速系统n sMMe图图8。闭环调压调速电动机机械特性曲线。闭环调压调速电动机机械特性曲线左图，通过改变给定电压左图，通过改变给定电压Ur可以得可以得到一些基本平行的特性曲线族。到一些基本平行的特性曲线族。10%20%30%Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT结论：结论：通过以上的分析，我们可以知道调压调速系统，通过以上的分析，我们可以知道调压调速系统，1。可以调节电动机的速度。可以调节电动机的速度。2。扩大调速范围降低电动机电流，必须串接转子电。扩大调速范围降低电动机电流，必须串接转子电 阻。阻。3。提高电动机机械特性硬度，扩大电动机过载能力，。提高电动机机械特性硬度，扩大电动机过载能力， 必须采用闭环调速系统。必须采用闭环调速系统。Crane control specialistsCrane control specialists MH Automation China MH Automation ChinaMH THYROMAT谢谢 谢！谢！美恒自动化（大连）有限公司美恒自动化（大连）有限公司MH AUTOMATION(DALIAN)CO.,LTD