【正文】 本結(jié)構(gòu) :交 直 交變頻器 ,如圖 .傳統(tǒng)的控制方式是 : 整流器調(diào)壓 ,逆變器調(diào)頻 . 現(xiàn)在流行的一種變頻器 :PWM變頻器 ,控制方式為整流器不控制 ,逆變器既調(diào)頻 ,也調(diào)壓 ,如圖 . 整流和逆變的原理。 整流器各二極管導(dǎo)通順序?yàn)椋?1， 2 → 2 ， 3 → 3 ， 4 → 4 ， 5 → 5 ， 6 → 6 ， 1 → 1， 2 …… PWM：脈寬調(diào)制。原理：用一系列等高不等寬的電壓或電流脈沖代替正弦波電壓 或電流。 逆變器開關(guān)管的控制信號(hào)為 PWM脈沖 ,其產(chǎn)生原理如圖 . 開關(guān)管脈沖波形和輸出的相電壓波形 (A相繞組相對(duì)于 N點(diǎn)的電壓波形 ) 變頻調(diào)速的特點(diǎn) :能在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速 ,效率較高 ,需要變頻器 .應(yīng)用廣泛。 變頻調(diào)速的應(yīng)用 .變頻器對(duì)電機(jī)的負(fù)面影響 : 1)加速絕緣老化 ,匝間絕緣易擊穿 . 2)溫升高于普通電機(jī) . 3)噪聲問題 總結(jié)：變頻調(diào)速的基本要求； PWM變頻器的原理。 (1)轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速 :只適用于繞線 轉(zhuǎn)子異步電機(jī) ,見圖 . 設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與空載轉(zhuǎn)矩之和保持不變 , 即 T2+T0保持不變 ,則有公式 2212sRRsR ???特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單 ,調(diào)速范圍較大 。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)得很低時(shí) ,外加電阻消耗功率很大 ,電機(jī)效率很低 . 第二版：討論 527，習(xí)題 528 第三版：討論 528，習(xí)題 529 (2)串級(jí)調(diào)速 :只適用于繞線轉(zhuǎn)子 異步電機(jī) .如圖 .其原理是利用外接功率變換裝置來限制轉(zhuǎn)子電流 ,使轉(zhuǎn)速下調(diào) . 特點(diǎn) :與轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速相比 ,效率較高 。需要外接功率變換裝置 . (3)雙饋電機(jī) :也是一種繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī) ,如圖 .其原理與串級(jí)調(diào)速差不多 ,只是轉(zhuǎn)速不僅可以調(diào)低 ,也可以調(diào)高 (可以超出同步轉(zhuǎn)速 ,仍然是電動(dòng)機(jī) ) 特點(diǎn) :與串級(jí)調(diào)速相比 ,調(diào)速范圍更大 .（ 1）（ 2）（ 3）綜合。 (4)調(diào)壓調(diào)速 :通過改變電壓來 改變電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)來調(diào)速 . 如圖 .舉例 :電扇調(diào)速器等 .另外，臺(tái)燈的調(diào)壓調(diào)光。 特點(diǎn) :當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻小時(shí)，調(diào)速范圍小 .電梯上曾用。 總結(jié)：改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的幾種方法。 【 補(bǔ) 】 一臺(tái)雙饋異步電機(jī)，如何讓它在低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)？ B 2．繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)時(shí)，為什么既能降低起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？所串電阻是否越大越好？ 2cos?1E2cos?2cos?答：從等效電路可以看出，增加轉(zhuǎn)子電阻使總的阻抗增加了，所以起動(dòng)電流 減小 (2’)。轉(zhuǎn)子電阻增加，使得 提高；起動(dòng)電流減小使得定子漏抗電壓降低；電勢(shì) 增加，使氣隙磁通增加。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通、起動(dòng)電流、 成正比，雖然起動(dòng)電流減小了，但氣隙磁通和 增加，使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加了 (2’)。如果所串電阻太大，使起動(dòng)電流太小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也將減小 (1’)。 以籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)為例，畫圖說明異步電機(jī)從電動(dòng)機(jī)向發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)變 . 一般情況下 ,電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須要超出由電網(wǎng)頻率決定的同步轉(zhuǎn)速 : 特點(diǎn) :發(fā)出的電的電壓和頻率等于電網(wǎng)的電壓和頻率 。需要從電網(wǎng)吸收滯后的無功電流勵(lì)磁 .轉(zhuǎn)差大 ,發(fā)出的有功功率也大 .在早先的風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用。 pfn 1060?總結(jié) :普通的感應(yīng)電機(jī)并聯(lián)在大電網(wǎng)上運(yùn)行 ,只要電機(jī)轉(zhuǎn)速超過由電網(wǎng)頻率決定的同步轉(zhuǎn)速 ,電機(jī)自動(dòng)進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài) . 空載建立電壓 ,需要兩個(gè)條件 :轉(zhuǎn)子鐵心中有剩磁 。定子側(cè)并聯(lián)電容器提供勵(lì)磁電流 . 空載電壓的大小取決于電容線與空載特性的交點(diǎn) .增大電容量 ,空載電壓升高 . 負(fù)載運(yùn)行時(shí) ,為保持電壓和頻率的穩(wěn)定 ,必須隨負(fù)載的變化調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電容器的大小 .例如 : 假定電壓和頻率保持不變 ,當(dāng)負(fù)載增大 (意味著電機(jī)輸出電流增大 )時(shí) ,電機(jī)轉(zhuǎn)速必須適當(dāng)增大 ,同時(shí)并聯(lián)的電容器也必須適當(dāng)增大 .見下表 : 380V 50Hz 負(fù)載 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電容 (uF) 1 1510 120 2 1520 140 3 1530 160 總結(jié) :單機(jī)運(yùn)行發(fā)電 ,必須在定子側(cè)并聯(lián)電容器 ,并且隨負(fù)載的變化不斷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電容量 ,以維持電壓和頻率的穩(wěn)定 . 直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 直線電機(jī)可以看成是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)展開得到：初級(jí)，次級(jí)；定子，動(dòng)子。畫圖。 以直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輕軌列車為例說明。 初級(jí)通電后產(chǎn)生平移行波磁場(chǎng)，次級(jí)感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁力。轉(zhuǎn)差率 S=(VsV)/Vs 討論 534 附錄 A 諧波磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)差率曲線的影響 感應(yīng)電機(jī)氣隙中的諧波磁場(chǎng)有兩個(gè)來源 :一是繞組磁勢(shì)非正弦分布引起的 。二是由于齒槽所引起的 .諧波磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩 , 對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)差率曲線會(huì)帶來一定的影響 ,特別對(duì)于籠型轉(zhuǎn)子異步電機(jī) ,這種影響更是明顯 .畫圖說明。 異步寄生轉(zhuǎn)矩 主要由繞組非正弦分布引起的諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生 .就三相電機(jī)而言 ,氣隙合成磁場(chǎng)中除了基波外 ,還有 5,7,11,13等次數(shù)的諧波 ,其中以 5次和 7次諧波為大 . 7,50705 nnnn ???這些旋轉(zhuǎn)的諧波磁場(chǎng)分別在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)相應(yīng)的電流 ,磁場(chǎng)和電流相互作用能夠產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩 ,稱為異步寄生轉(zhuǎn)矩 . 其原理與基波磁場(chǎng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原理一樣 .如圖 . 由圖中可見 ,由于 5次和 7次諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的異步寄生轉(zhuǎn)矩的共同影響 ,轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)差率曲線 在接近 n0/7處下凹 ,影響電機(jī)起動(dòng) . 主要由于齒諧波磁場(chǎng)引起 . 定子的齒諧波磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子基波電流產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)子齒諧波磁場(chǎng)有可能次數(shù)相同 ,在某一轉(zhuǎn)速 下有可能保持相對(duì)靜止 ,從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩 , 這就是同步寄生轉(zhuǎn)矩 . [例 ]一臺(tái) 4極異步電機(jī) ,Q1=24,Q2=28,電機(jī) 運(yùn)行時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生同步寄生轉(zhuǎn)矩 ? 解 :定子一階齒諧波磁場(chǎng)的次數(shù)為 轉(zhuǎn)子一階齒諧波磁場(chǎng)的次數(shù)為 122411 ???? pQ?????? 122812pQ?由此可見 ,定子和轉(zhuǎn)子的一階齒諧波磁場(chǎng)中都有 13次 ,并且定子的 13次是正轉(zhuǎn)的 ,轉(zhuǎn)子 的 13次是反轉(zhuǎn)的 ,這兩個(gè)齒諧波磁場(chǎng)在某一轉(zhuǎn)速下有可能達(dá)到相對(duì)靜止 . 定子的 13次齒諧波磁場(chǎng)相對(duì)于定 子的轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)子的 13次齒諧波磁場(chǎng)相對(duì)于定 子的轉(zhuǎn)速為 令兩式相等 , 得 即在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的 1/7 處 ,產(chǎn)生了同步寄生轉(zhuǎn)矩 .至于這個(gè) 轉(zhuǎn)矩的方向 ,要看定子轉(zhuǎn)子齒諧波 的相對(duì)位置 .如果定子齒諧波位置 落后 ,則同步寄生轉(zhuǎn)矩方向?yàn)檎?,否 則為負(fù) .如圖 .表現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩曲線圖上 為曲線在此處上下跳躍 . 13013nns ?131413130013nnnnnnnnr????????071 nn ? 削弱寄生轉(zhuǎn)矩的辦法 (1)定子采用分布和短距繞組 ,或干脆采用正弦繞組 ,使定子磁勢(shì)最大限度地接近正弦 波 ,主要用以削弱異步寄生轉(zhuǎn)矩 . (2)把轉(zhuǎn)子槽斜過一個(gè)定子齒距 ,對(duì)于削弱異步寄生轉(zhuǎn)矩和同步寄生轉(zhuǎn)矩都有用 . (3)在小型異步電機(jī)中 ,采用半閉口槽 ,減少齒槽效應(yīng)對(duì)氣隙磁導(dǎo)的影響 ,從而削弱齒諧 波磁場(chǎng) ,主要用于削弱同步寄生轉(zhuǎn)矩 . (4)適當(dāng)?shù)倪x擇定 ,轉(zhuǎn)子的槽數(shù) ,使得定子的諧波次數(shù) ν 和轉(zhuǎn)子的諧波次數(shù) μ 沒有相等 的機(jī)會(huì) .主要用于削弱同步寄生轉(zhuǎn)矩 . 以上辦法簡(jiǎn)單記為 :短距繞組 ,斜槽 ,半閉口槽 ,合理的槽配合 . 對(duì)這四個(gè)辦法的解釋 .