《电机驱动与调速》第39讲（变差调速）

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1、1 第第 3939 讲讲 项目项目6 6 三相交流电动机的调速三相交流电动机的调速 任务任务16 16 滑差调速滑差调速 教学目标教学目标 1 1、掌握滑差调速控制线路、掌握滑差调速控制线路 2 2、学会线路故障分析、学会线路故障分析 教学重点教学重点 滑差调速调速控制线路滑差调速调速控制线路 教学难点教学难点 滑差电动机控制器滑差电动机控制器 教学方法教学方法 探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法 教学手段教学手段 多媒体教学、动画演示教学多媒体教学、动画演示教学 作业布置作业布置 作业题作业题6 6-3 3 2 教学过程：教学过程：项目项目6 6

2、 三相交流电动机的调速三相交流电动机的调速 任务任务16 16 滑差调速滑差调速 滑差电动机又称电磁调速异步电动机滑差电动机又称电磁调速异步电动机,组成有异步电动机、电组成有异步电动机、电 磁转差离合器和控制装置等部分。它是将异步电动机转轴与生产机磁转差离合器和控制装置等部分。它是将异步电动机转轴与生产机 械转轴作软性连接以传递功率的一种装置。械转轴作软性连接以传递功率的一种装置。滑差电动机是一种利用直流电磁滑差恒转矩控制的交流无级变滑差电动机是一种利用直流电磁滑差恒转矩控制的交流无级变 速电动机。它具有设备简单、调速范围广、速度调节平滑、起动转速电动机。它具有设备简单、调速范围广、速度调节平

3、滑、起动转 矩大、控制功率小、有转速负反馈自动调节功能、机械特性硬度高矩大、控制功率小、有转速负反馈自动调节功能、机械特性硬度高 等一系列优点，在印刷机、无线装订、高频烘干联动机、链条锅炉等一系列优点，在印刷机、无线装订、高频烘干联动机、链条锅炉 炉排控制中得到广泛应用。炉排控制中得到广泛应用。目前国产目前国产YCTYCT系列滑差电动机的连续调速范围为系列滑差电动机的连续调速范围为1201201200 1200 r/minr/min，容量为，容量为0.60.6100KW100KW。3 1 1、电磁转差离合器、电磁转差离合器 （1 1）结构）结构 电磁离合器由电枢与磁极两个旋转部分组成，如图电磁

4、离合器由电枢与磁极两个旋转部分组成，如图6 6-5 5所示。所示。图图6 6-5 5 滑差电动机的电磁转差离合器滑差电动机的电磁转差离合器 电磁离合器的电枢部分可以制成笼型绕组，也可用铸钢材料电磁离合器的电枢部分可以制成笼型绕组，也可用铸钢材料制制 成圆筒形（可看成无数根笼型条并接）。成圆筒形（可看成无数根笼型条并接）。电枢直接与异步电动机相连接，属于电枢直接与异步电动机相连接，属于主动部分主动部分。磁极由铁磁性材料制成爪形，并装有励磁线圈，利用电刷和磁极由铁磁性材料制成爪形，并装有励磁线圈，利用电刷和集集 电环通入直流电流励磁。电环通入直流电流励磁。磁极与被拖动的生产机械连接，属于磁极与被拖

5、动的生产机械连接，属于从动部分从动部分。电枢与磁极之间靠电磁联系而无机械联系电枢与磁极之间靠电磁联系而无机械联系。4 （2 2）工作原理）工作原理 1 1）“离”状态）“离”状态 励磁绕组未通直流励磁电流，则电枢与磁极之间既无电联系励磁绕组未通直流励磁电流，则电枢与磁极之间既无电联系也也 无磁联系，这时磁极与被拖动的负载不转动。无磁联系，这时磁极与被拖动的负载不转动。这相当于机械离合器的这相当于机械离合器的“离”状态“离”状态。2 2）“合”状态）“合”状态 励磁绕组通入直流励磁电流，则磁极有了磁性，磁极与电枢励磁绕组通入直流励磁电流，则磁极有了磁性，磁极与电枢间间 有磁联系。由于电枢与磁极间

6、有相对运动，电枢鼠笼导条要感应有磁联系。由于电枢与磁极间有相对运动，电枢鼠笼导条要感应电电 动势，产生感应电流，感应电流形成新的磁场。动势，产生感应电流，感应电流形成新的磁场。电枢的磁极与爪形磁极电枢的磁极与爪形磁极N N相互作用，使爪形磁极受到与电枢转相互作用，使爪形磁极受到与电枢转 向同向的作用力，进而形成与电枢转向同向的电磁转距，使爪形向同向的作用力，进而形成与电枢转向同向的电磁转距，使爪形磁磁 极与电枢同向运转。这相当于机械离合器的极与电枢同向运转。这相当于机械离合器的“合”状态“合”状态。爪形磁极的转速爪形磁极的转速n n2 2必然小于电动机的转速必然小于电动机的转速n n，只有它们

7、之间存，只有它们之间存 在转速差才能产生感应电流和转矩，所以称为电磁转差离合器。在转速差才能产生感应电流和转矩，所以称为电磁转差离合器。输出轴的转向与电枢转向一致，因此输出轴的转向与电枢转向一致，因此要改变输出轴的转向就要改变输出轴的转向就必必 须改变原异步电动机的转向须改变原异步电动机的转向。5 （3 3）机械特性）机械特性 改变励磁电流大小可得出不同的机械特性曲线。改变励磁电流大小可得出不同的机械特性曲线。图图6 6-6 6 滑差电机电磁转差离合器的机械特性滑差电机电磁转差离合器的机械特性 励磁电流越大励磁电流越大磁场越强磁场越强转矩越大转矩越大对应一定的负载转矩，对应一定的负载转矩，输出

8、转速也越大。输出转速也越大。因此，改变电磁转差离合器的励磁电流就可调节转速，调速因此，改变电磁转差离合器的励磁电流就可调节转速，调速简简 单方便。滑差电动机利用电磁滑差离合器进行调速，单方便。滑差电动机利用电磁滑差离合器进行调速，可以获得均可以获得均匀匀 平滑的调速特性平滑的调速特性。6 （4 4）注意事项）注意事项 1 1）滑差电动机需加自动调速装置）滑差电动机需加自动调速装置 滑差电动机的机械特性较软滑差电动机的机械特性较软，为得到平滑而稳定的调速特性，为得到平滑而稳定的调速特性，需加自动调速装置。需加自动调速装置。2 2）滑差电动机不宜长期低速运行）滑差电动机不宜长期低速运行 由于电磁离

9、合器依靠电枢中的感应电流而工作的，故感应电由于电磁离合器依靠电枢中的感应电流而工作的，故感应电流流 会引起电枢发热。会引起电枢发热。一定负载转矩下，一定负载转矩下，转速越低，转差越大，感应电流越大，发转速越低，转差越大，感应电流越大，发热热 越厉害越厉害，故滑差电机不宜长期低速运行。，故滑差电机不宜长期低速运行。7 2 2、滑差电动机的调速控制线路、滑差电动机的调速控制线路 滑差电动机的调速控制线路如图滑差电动机的调速控制线路如图6 6-7 7所示。所示。图图6 6-7 7 滑差电动机的调速控制线路滑差电动机的调速控制线路 8 （2 2）调速工作原理）调速工作原理 合上合上QSQS按下按下SB

10、1MSB1M运转运转同时接通晶闸管控制器同时接通晶闸管控制器VCVC的电源的电源 电磁转差离合器电磁转差离合器DCDC的励磁线圈得到励磁电流的励磁线圈得到励磁电流磁极随电动机及离磁极随电动机及离合合 器电枢运转。器电枢运转。调节电位器调节电位器RPRP即可改变磁极及负载的转速。即可改变磁极及负载的转速。3 3、滑差电动机的控制装置、滑差电动机的控制装置 电磁转差离合器的固有机械特性很软，故滑差电动机要扩大电磁转差离合器的固有机械特性很软，故滑差电动机要扩大调调 速范围，应速范围，应采用转速负反馈组成的闭环调速系统来获得具有较硬采用转速负反馈组成的闭环调速系统来获得具有较硬的的 调速系统静特性调

11、速系统静特性。滑差电动机闭环调速系统的组成如图滑差电动机闭环调速系统的组成如图6 6-8 8所示方框图。所示方框图。9 图图6 6-8 8 滑差电动机闭环调速系统的组成方框图滑差电动机闭环调速系统的组成方框图 （1 1）滑差电动机的调速原理）滑差电动机的调速原理 与电磁转差离合器的转轴连接的测速发电机的输出电压正比与电磁转差离合器的转轴连接的测速发电机的输出电压正比于于 转速，该电压的反馈电压转速，该电压的反馈电压U Ufnfn与给定电压与给定电压U Usnsn比较的偏差电压（比较的偏差电压（U Ufifi U UsnsnU Ufnfn），经放大电路放大后与移相触发电路的锯齿波电压合成，），经

12、放大电路放大后与移相触发电路的锯齿波电压合成，输出脉冲送给晶闸管主电路，主电路的输出电压对励磁绕组供电。输出脉冲送给晶闸管主电路，主电路的输出电压对励磁绕组供电。10 起动原动机后，旋转的电枢切割直流励磁绕组产生的磁场而起动原动机后，旋转的电枢切割直流励磁绕组产生的磁场而产产 生感应电动势，继而电枢产生感应涡流，涡流与磁场互相作用产生感应电动势，继而电枢产生感应涡流，涡流与磁场互相作用产生生 电磁转矩，从而磁极与输出轴随电枢旋转。电磁转矩，从而磁极与输出轴随电枢旋转。改变给定电压改变给定电压U Usnsn的数值就能改变滑差电机的转速的数值就能改变滑差电机的转速n n2 2。（2 2）滑差电动机

13、控制器）滑差电动机控制器 我国统一设计生产的我国统一设计生产的JD1JD1系列滑差电动机控制器，用于系列滑差电动机控制器，用于YCTYCT和和 YCTDYCTD系列电磁调速电动机的转速控制，外形如图系列电磁调速电动机的转速控制，外形如图6 6-9 9所示。所示。图图6 6-9 9 滑差电机控制器滑差电机控制器 11 1 1）控制器原理图）控制器原理图 图图6 6-1010滑差电动机控制器原理图滑差电动机控制器原理图 12 电路组成有主电路、触发电路（包括电源电路、给定电路、电路组成有主电路、触发电路（包括电源电路、给定电路、放放 大电路、移相触发电路、转速负反馈电路等环节）。大电路、移相触发电

14、路、转速负反馈电路等环节）。主电路主电路 （a a）主电路的组成）主电路的组成 主电路由主电路由220220伏交流电网直接供电的带续流二极管伏交流电网直接供电的带续流二极管V4V4的单相半的单相半 波可控整流电路，供给励磁绕组。波可控整流电路，供给励磁绕组。（b b）主电路的保护装置）主电路的保护装置 主电路用快速熔断器进行短路和过载保护。用硒堆或压敏电主电路用快速熔断器进行短路和过载保护。用硒堆或压敏电阻阻 RVRV进行交流侧吸收浪涌电压保护。用二极管进行交流侧吸收浪涌电压保护。用二极管V5V5对脉冲变压器对脉冲变压器T2T2副副边边 作续流保护。采用续流二极管作续流保护。采用续流二极管V4

15、V4对晶闸管对晶闸管V3V3电流过零关闭保护。电流过零关闭保护。触发电路触发电路 其组成有电源电路、测速反馈环节、给定电压环节、比较放其组成有电源电路、测速反馈环节、给定电压环节、比较放大大 环节、移相和触发环节等。环节、移相和触发环节等。13 2)2)故障及其检修方法故障及其检修方法 若电磁离合器电机只能低速运转。若电磁离合器电机只能低速运转。这是续流二极管这是续流二极管V4V4受损开路，或受损开路，或V4V4引线脱焊所致。引线脱焊所致。若电磁离合器电机转速不可调低。若电磁离合器电机转速不可调低。无反馈电压，用万用表直流电压档测量无反馈电压，用万用表直流电压档测量W2W2两端电压，如有读两端

16、电压，如有读数，数，则是则是RP2RP2开路；如无电压，用万用表交流档开路；如无电压，用万用表交流档100100伏测量测速发电机伏测量测速发电机三三 相交流电压，如正常则故障在三相全波整流电路，若无电压则故相交流电压，如正常则故障在三相全波整流电路，若无电压则故障障 在测速发电机。在测速发电机。转速不能调节，仅能高速运行，不能低速运行。转速不能调节，仅能高速运行，不能低速运行。属于失控，故障原因为滑差转子有相擦现象（检查修理滑差属于失控，故障原因为滑差转子有相擦现象（检查修理滑差电电 动机）；反馈调节在极限位置（调节反馈电位器动机）；反馈调节在极限位置（调节反馈电位器RP2RP2）；晶闸管供）；晶闸管供 电电压与同步信号电压极性接错（将电电压与同步信号电压极性接错（将b10b10、b11b11对换）。对换）。