汪金卡 王眾毅
【摘要】三相異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)性能好,維護(hù)方便等原因被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化生產(chǎn)中。但相對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)而言,調(diào)速性能較差,如何改進(jìn)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法,提高調(diào)速性能,滿足現(xiàn)代化交流拖動(dòng)設(shè)備的需求,是一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)任務(wù)。本文針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理及方法做了分析,比較了幾種調(diào)速方法的實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】三相異步電動(dòng)機(jī) 調(diào)速 原理 方法
1.引言
在由三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)系統(tǒng)中,為適應(yīng)生產(chǎn)工藝的要求,往往要改變運(yùn)行速度,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械速度變化要求有兩種辦法,機(jī)械調(diào)速和電氣調(diào)速,本文從電氣方面就三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理及方法進(jìn)行分析。
2.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理
三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)定律和電磁力定律,三相異步電動(dòng)機(jī)有固定的轉(zhuǎn)速公式n=60f/p(1-s),式中n為電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速,s為轉(zhuǎn)差率,f為電源頻率,p為電動(dòng)機(jī)定子磁極對(duì)數(shù)。由公式可知,三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由磁極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率、及電源頻率決定,改變?nèi)咂湟?,電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)改變。
3.三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法
3.1 改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速方法
這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來(lái)改變籠型電動(dòng)機(jī)定子磁極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速目的,特點(diǎn)如下:具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性良好;無(wú)轉(zhuǎn)差損耗,效率高;接線簡(jiǎn)單、控制方便、價(jià)格低;有級(jí)調(diào)速,級(jí)差較大,不能獲得平滑調(diào)速;可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用,獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。
3.2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速
變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速不變。其方法主要可分為:改變定子電壓調(diào)速;繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速;串級(jí)調(diào)速等。
(1)改變定子電壓調(diào)速。降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓,同步轉(zhuǎn)速不變,但最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都變小,臨界點(diǎn)的速度保持不變。所以,電壓越低其所對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性越軟,電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的速度越低。該方法最適合與通風(fēng)機(jī)型負(fù)載,能獲得較大的調(diào)速范圍。
(2)繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。當(dāng)繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入電阻后,電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 不變,最大轉(zhuǎn)矩不變,但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變大,臨界點(diǎn)的速度變小,故機(jī)械特性變軟。所以,在一定的范圍內(nèi),串入的電阻越起中大,機(jī)械特性越軟,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大,電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的速度越低。此種方法最適合與起重設(shè)備的調(diào)速。
(3)串級(jí)調(diào)速。為了克服轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí),消耗能量較大的問(wèn)題,在轉(zhuǎn)子回路中串入三相對(duì)稱的附加電動(dòng)勢(shì)取代原來(lái)的電阻。該附加電動(dòng)勢(shì)的大小和相位可以自行調(diào)節(jié),并且頻率始終與轉(zhuǎn)頻率相同。將原消耗在電阻上的能量回饋給電網(wǎng)。
3.3變頻調(diào)速
變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為 n=60fp(1- S),當(dāng)轉(zhuǎn)差率S
變化不大時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 基本上與電源頻率 f 成正比,改變 f,就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的速度,采用改變供電源頻率的調(diào)速方法,是一種較經(jīng)濟(jì)的調(diào)速方法,也是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的重要發(fā)展方向之一。隨著可控硅變頻裝置的出現(xiàn),解決了運(yùn)行性能較為理想的變頻電源問(wèn)題,使得異步電動(dòng)機(jī)特別是籠式電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速獲得很大的發(fā)展和較廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今廣泛使用的變頻調(diào)速器已全部采用了數(shù)字化技術(shù),并且日趨小型化、高可靠性和高精度。從應(yīng)用角度看,不僅具有顯著的節(jié)電性能,而且還具有如下的優(yōu)良性能:(1)高精度平滑無(wú)級(jí)調(diào)速;(2)保護(hù)功能完善,能自診斷顯示故障所在,維護(hù)簡(jiǎn)便;(3)電動(dòng)機(jī)直接在線起動(dòng),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大而起動(dòng)電流小,減小對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊,并具有轉(zhuǎn)矩提升功能,節(jié)省軟起動(dòng)裝置;(4)功率因數(shù)高,節(jié)省電容補(bǔ)償裝置。
4.結(jié)論
三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。其中變轉(zhuǎn)差率調(diào)速包括繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速。變極調(diào)速是通過(guò)改變定子繞組的接線方式改變電動(dòng)機(jī)的極數(shù)從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化,該方法屬于有級(jí)調(diào)速變頻調(diào)速是現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的主要方向?qū)儆跓o(wú)級(jí)調(diào)速燒線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)但調(diào)速是有級(jí)的不平滑轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差、效率低;串級(jí)調(diào)速完全克服了轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的缺點(diǎn)但設(shè)備要復(fù)雜得多;降壓調(diào)速主要用于泵類(lèi)及風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載調(diào)速。
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