三相异步电动机调速设计_电机拖动课程设计终稿(编辑修改稿)

三相异步电动机调速设计_电机拖动课程设计终稿(编辑修改稿)内容摘要：

子技术的飞速发展 ,新器件和新的控制系统的不断推出 ,使交流电气传动也具有与直 5 流电气传动同样优良的调速性能 ,从而使交流调速得到了迅速发展。 三相异步电动机的转速公式为 )1(60)1( 1 spfsnn s  ，其中 sn 为旋转磁场的速度， n 为转子转速为旋转磁场的频率， s 为转差率。 所以异步电动机的调速可由三个方 面入手；一是改变定子绕组的极对数；二是改变电源频率；三是改变电动机的转差率。 此外还有改变定子电压调速法。 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。 变极调速的异步电动机一般采用鼠笼式转子 ,因为鼠笼式转子的极对数能自动地随着定子极对数的改变而改变 ,使定、转子磁场的极对数总是相等而产生平均电磁转矩。 若为绕线型转子 ,则定子极对数改变时 ,转子绕组必须相应地改变接法以得到与定子相同的极对数 , 很不方便。 特点如下 : 具有较硬的机械特性 ,稳定性良好。 无转差损耗 ,效率高。 接线简单、控制方便、价格低。 有级调速 ,级差较大 ,不能获得平滑调速。 本方法适用于自动化程度要求不高 ,不需要无级调速的生产机械 ,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 如下图所示接法，则形成两级绕组 若改为下图接法，则形成四级绕组 6 改变定子电压调速法 当异步电动机定子与转子回路的参数为恒定时 ,在一定的转差率下 ,电动机的电磁转矩与加在其定子绕组上电压的平方成正比 ,因此 ,改变电动机的定子电压就可改变其机械特性的函数关系 ,从而改变电动机在一定输出转矩下的转速。 由于电动机的 转矩与电压平方成正比 ,因此最大转矩下降很多 ,其调速范围较小 ,使一般笼型电动机难以应用。 为了扩大调速范围 ,调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机 ,如专供调压调速用的力矩电动机 ,或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。 调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源 ,目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。 晶闸管调压方式为最佳。 调压调速的特点是 : 调压调速线路简单 ,易实现自动控制。 调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中 ,效率较低。 调压调速系统一般适用于 100KW 以下的生产机械。 目前 ,已成功地大量使用在电梯、卷扬机械与化纤机械等工业装置 ，这种方法只适用于绕线型异步电动机 转子回路中串入调速电阻时，电动机的 Tes 曲线将发生变化，若此时电机的负载转矩和 空 载 转 矩 7 Tl+ 当 T0保持不变，转子的转差率改变，则转速改变。 这种方法的优点是方法简单、调速范围广，缺点是调速电阻需要消耗一定功率，此方法主要应用于中、小容量的感应电机，例如桥式起重机所用的电机。 2串级调速 转子回路串入调速电阻，损耗较大。 为了利用这部分电功率，可以在转子回路中接入一个转差 频率的功率变换装置，把这部分功率送回电网，即达到调速的目的，又获得较高的效率。 3双馈电机 如图所示，为一双馈电机结构，定子由三相交流电源供电，转子由三相交流电源经变压器降压，再经交 交变频器把工频变为转差频率，然后接至转子。 此变频器的频率、幅值、相位和相序均可调节，转差率的传递方向也可以改变。 这种定、转子两边均由交流电源供电的电机，称为双馈电机。 8 当转子转速低于同步转速时，双馈电机的工作情况与普通感应电机相似，此时转子的转差率由变频器回馈给电源，调节变频器的输出功率，电动机的转速会改 变；调节变频器输出电压和相位，就可以调节电动机定子边的功率因数。 当变频器的频率调到 0时，变频器将向转子输出直流，此时电动机将在同步转速下运行。 改变变频器输出电压相序，并将频率由零上调，此时转差功率反向，从电网经变频器输入到绕线转子，于是转子的转差率将变成负值，电动机将在超同步转速下运行。 调速方法 液力 耦合器 是一种 液力传动 装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。 壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下 沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。 液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。 在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为： 功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要； 结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低； 尺寸小，能容大； 控制调节方便，容易实现自动控制。 本方法适用于风机、水泵的调速。 例如，某工厂一台球磨机，主轴功率为 145KW，在设计选型之前时，工作机主轴 与电动机选用直接传动时，为了要保护电动机和工作机在超载时不受到损坏，必须要有意加大电动机的选型裕度。 一般都会选择额定功率为 220 KW 的电动机来驱动。 当在设计时，选用 YOX 限矩型液力偶合器装于电动机轴与工作机主轴之间，根据液力偶合器选型公式： Pz： PB： Pd=1： ： （ Pz:工作机轴功率， PB:偶合器额定功率， Pd:电动机额定功率） Pd:电动机额定功率===,查《电工手册》，选用额定功率为 160KW 的电动机即可。 由上例可见，选用 YOX 限矩型液力偶合器传动后，应该选择 220KW 的电动机来拖动工作机的，现只用 160KW 的电动机就可以达到要求。 降低了一个交流异步电动机机座号，降低装机容量 15%~20%。 电动机机座号降低后，其节能效果显著，在电气上分析，会带来多方面的好处如下： 1) 提高了功率因数，减少了电源容量和导线截面积，降低线路上的电压损失和电压 波动，降低成本，提高供电质量。 220KW 的电动机选择的导线截面积为BVR120, 160 KW 的电动机选择的导线截面积为 BVR95。 电动机的启动接触器，断路器，等装机容 量也要相应降低一个等级。 2) 降低了电机的正常运行电流。 220KW 的电动机正常运行电流约为 440A，16。