異步電機調壓調速系統(tǒng)設計與仿真(編輯修改稿)
2025-09-30 18:05 本頁面
【文章內容簡介】 由電動機極數(shù)和電源頻率而定。旋轉磁場的 轉速 n1 稱為同步轉速。它與電網(wǎng)的頻率 f1 及電機的磁極對數(shù) p 的關系為： n1=60f1∕ p (21) 轉子在磁場中相對定子有相對運動，切割磁場形成感應電動勢。轉子銅條有電流，在磁場中受到力的作用，轉子就會旋轉起來。 綜上所述可知，三相異步電動機轉動的基本工作原理。 （ 1）三相對稱繞組中通入三相對稱電流產生圓形旋轉磁場。 （ 2） 轉子導體切割旋轉磁場感應電動勢和電流。 （ 3） 轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉距，驅使電動機轉子轉動。 異步 電機的旋轉方向始終與旋轉磁場的旋轉方向一致，而旋轉磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序。因此，三相異步電動機的轉向與電流的相序一致。要改變轉向，只要改變電流的相序即可，即任意對調電動機的兩根電源線，便可以實現(xiàn)電動機的反轉。 異步電動機的轉速恒小于旋轉磁場的轉速 n1，只有這樣，轉子繞組才能產生電磁轉矩，使電動機旋轉。如果 n=n1，轉子繞組與定子磁場之間無相對運動，則轉子繞組中無感應電動勢和感應電流產生，可見 nn1 是異步電動機工作的必要條件。由于電動機轉速 n 與旋轉磁場轉速 n1 不同步，故稱為異步電動機。 本科生課程設計（論文） 4 轉差率 同步轉速 n1 與轉子轉速 n 之差（ n1n）和同步轉速 n1 的比值稱為轉差率，用字母 s 表示，即 S=(n1n)/n1 (22) 轉差率 s 是異步電動機的一個基本物理量，它反映異步電動機的各種運行情況。對異步電動機而言，當轉子尚未轉動（如起動瞬間）時， n=0,此時轉差率 s=1。當轉子轉速接近同步轉速（空載運行）時， n≈ n1,此時轉差率 s≈ 0。由此可見，作為異步電動，轉速在 0～ n1 范圍內變化，其轉差率在 0～ 1 范圍內變化。 異步電動機負載越大，轉速 就越慢，其轉差率就越大；負載越小，轉速就越快，其轉差率就越小。故轉差率直接反映了轉子轉速的快慢或電動機負載的大小。異步電動機的轉速可以由（ 21）推算。 n=(1s)n1 (23) 異步電動機運行的三種狀態(tài) 根據(jù)轉差率的大小和正負，異步電機有三種運行狀態(tài)。 （ 1）電動機運行狀態(tài) 當定子繞組接至電源，轉子就會在電磁轉矩的驅動下旋轉，電磁轉矩即為驅動轉矩，其轉向與旋轉方向相同，此時電機從電網(wǎng)電功率轉變成機械功率，由轉軸傳輸給負載。電動機的轉速范圍為 n1＞ n＞ 0,其轉差率范圍為 0＜ s≤ 1。 （ 2） 發(fā)電機運行狀態(tài) 異步電機定子繞組仍接至電源，該電機轉軸不再接機械負載，而用同一臺原動機拖動異步電機的轉子以大于同步轉速（ nn1）并順旋轉磁場的方向旋轉。顯然，此時電磁轉矩方向與轉子方向相反，起著制動作用，為制動轉矩。為克服電磁轉矩的制動作用而使轉子繼續(xù)旋轉，并保持 nn1,電機必須不斷從原動機吸收機械功率，把機械功率轉變?yōu)檩敵龅碾姽β?。因此成為發(fā)電機運行狀態(tài)。此時，nn1,則轉差率 s0。 本科生課程設計（論文） 5 （ 3） 電磁制動運行狀態(tài) 異步電機定子繞組仍接至電源，如果用外力拖著電機逆著旋轉磁場的旋轉 方向轉動。此時電磁轉矩與電機旋轉方向相反，起制動作用。電機定子仍從電網(wǎng)吸收電功率，同時轉子從外力吸收機械功率，這兩部分功率都在電機內部以損耗的方式轉化成熱能消耗。這種運行狀態(tài)稱為電磁制動狀態(tài)。此種情況下， n 為負值，即 n0,則轉差率 s1。 由此可知，區(qū)分這三種運行狀態(tài)的依據(jù)是轉差率 s 的大小。①當 0s1 時為電動機運行狀態(tài)；②當 ∞ ＜ s＜ 0 時為發(fā)電機運行狀態(tài)；③當 1＜ s＜ +∞ 時為電磁制動運行狀態(tài)。 本科生課程設計（論文） 6 第 3章 異步電動機調壓調速系統(tǒng)的設計 異步電動機調壓調速系統(tǒng)分為開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調壓調 速系統(tǒng) 。 開環(huán)調壓調速 開環(huán)系統(tǒng)的主電路由觸發(fā)電路、調壓電路、電機組成。原理圖如下： 圖 給定 GT TVC 3~ MM M 本科生課程設計（論文） 7 圖 開環(huán)調壓調速系統(tǒng) GT 為觸發(fā)裝置，用于調節(jié)控制角的大小來控制晶閘管的導通角，控制晶閘管輸出電壓來調節(jié)加在定子繞組上的電壓大小。 根據(jù)圖 所示的原理圖，可以畫出靜態(tài)結構圖，如圖 所示。圖中， Ks = Us/Uc 為晶閘管交流調壓器和觸發(fā)裝置的放大系數(shù)； ? = Un/n 為轉速反饋系數(shù)； n =f (Us , Te ) 是所表達的異步電機機械特性方程式，它
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