淺析三相異步電動機的常用調速方法

郭佳軍

佳木斯電機股份有限公司質量保障部

淺析三相異步電動機的常用調速方法

郭佳軍

佳木斯電機股份有限公司質量保障部

三相異步電動機調速性能業內認可度普遍偏低，因此，改進三相異步電動機性能已經成為能源節約、技術改革的當務之急。同時，變頻器調速的逐漸投入使用及其突出的節能效果，為三相異步電動機性能發展開辟了一個新空間。

節約用電；變頻調速；轉差損耗

前言：

本文以常用的三相異步電動機調速方法為主要內容進行分析研究，以便于更好的發揮電動機調速性能，將電機能量損耗降至最低，實現能源節約的根本目的，達到電機運轉的理想狀態。

1.三相異步電動機常用調速方法

變極對數、雙饋調速、定子變頻、定子調壓及串級調速是三相異步電動機幾種常見的調速方法。根據電動機的調速能耗可具體分為高效和低效調速兩種方法，例如調速時沒有轉差損耗的變頻調速、多速電動機以及回收轉差損耗的調速方法，這就是高效調速；低效調速顧名思義就是有轉差損耗方法，轉子串電阻調速方法、電磁離合器調速方法、液力耦合器調速方法在調速過程中都產生了能量損耗。經常長期的工作實踐驗證，調速范圍越大轉差損耗也就越大，同理調速范圍越小，能量損耗也越小。

由n=60f/p(1-s)f這一公式可知，若想要改變異步電動機轉速，應從三方面入手：電動機轉差率、電動機定子繞組磁極對數、供電源頻率，與其相對應的調速方法有變頻調速、變極調速和變轉差率調速，下面我們就這三種調速方法進行具體介紹。

2.變極調速

根據n=60f/p這一轉速公式我們可以了解到，只要p磁極對數同步轉數就會產生相應的變化，以此來實現電動機調速。而異步電動機則需要定子和轉子具有相同的磁極對數，機電能量轉換才能夠實現，這就意味著定子磁極對數改變的同時，必須要對轉子磁極對數進行調整。想要滿足繞線式電動機的這一要求就有一定的難度了，必須要改變繞組接法才能使轉子繞組極數發生變化。通常在實際工作當中，除必要情況外我們很少采用這種方法。鼠籠式電動機調速多采用這一方法。

變極調速擁有良好的穩定性和較硬的機械特性，轉差損耗幾乎為零，調速效率高，操作方便、價格低廉，但該方法屬于有機調速，各級極差大，因而難以實現平滑調速。

3.轉差率調速改變

下面我們就如何通過改變轉差率調速實現電動機調速進行具體闡述，轉差率調速大致可分為定子電壓調速、轉子電阻調速和串級調速。定子電壓的平方同異步電動機轉矩成正比，定子電壓變化就會對電動機轉矩和機械特性產生影響。由于其轉子電阻較小，轉速越高電流越小，因而普通籠式電機不宜采用該方法，反倒更適合繞線式異步電動機，同時還能夠環節電動機發熱狀況。繞線式電動機也可以采用轉子電阻調速方法，電機轉子電路中的串入調速電阻負載一定時，串接電阻越小電機轉速越高，電阻越大轉速越低。該方法應用設備簡單、易于操作，早期成本低，但轉差功率大量消耗于電阻，機械特性軟，屬于有級調速。串級調速主要用于繞線式電動機，它采用附加電勢變動改變電機轉差的方式，該方法有點在于設備占地小、機械特性較硬、無旋轉部分、維護簡便、噪音小，能夠將大部分的調速轉差損耗反饋到生產機械或是電網上，工作效率高，是目前為止繞線式電動機中發展前景較好的調速方法之一，但該方法不足之處在于轉子回路裝設了電抗器、功率因數低。

4.變頻調速

通過異步電動機轉速公式可知，轉差率產生微小變化時，異步電機轉速同電源頻率基本上是正比關系，電源頻率變化就能夠實現對異步電動機轉速的平滑調節，該方法較為經濟適用，是電動機調速主流方向之一。同時可控硅靜正變頻裝置的應用進一步提高了變頻調速方法的實用性，為變頻調速方法的推廣和發展開拓了一個廣闊的天地。

目前變頻調速器多采用數字化技術，其設備逐漸微縮化、精確化、科學化程度更高。從設備應用方面，變頻調速器不僅具有良好的節電性能，還具有良好的自我故障診斷能力、易于維護、保障功能較為健全；平滑無級調速精度較高；電動機起動轉矩大電流小，對設備和電網沖擊小，轉矩具有較大的功能提升空間；功率因素高等。

5.電磁調速法

籠型電動機、直流勵磁電源及電磁轉差離合器是電磁調速電動機的主要組成部分。直流勵磁電源運行功率小，多由全波或半波閘管整流器構成，通過改變閘管導通角就能夠達到改變勵磁電流的目的。而電磁轉差離合器則分為磁極、勵磁繞組和電樞。電樞同其他兩部分不存在機械聯系，均可自由轉動。電動機主動部分是指電樞同電動機轉子之間的軸連接，而從動部分是指磁極連接軸節同負載軸的對接。電樞和磁極同為靜止時，勵磁繞組通直流，氣隙周圍產生兩級交替磁極，磁通經過電樞。當電樞同磁極產生相對運動時，電樞感應漩渦隨之而生。在磁通和渦流之間相互作用下產生轉矩，并隨著有磁極轉子同方向轉動，轉速恒小于電樞轉速時，屬于轉差調速的一種。

電磁調速具有以下特點：裝置簡單、易于操作、設備運行安全可靠，調速平滑、易于維護，是無級調速中發展前景較好的一種調速方式，建議在短時速運轉和平滑動運行，中小功率的生產機械中使用。

不論是變極調速、轉差率調速還是變頻調速、電磁調速異步電動機調速方法均擁有著同樣的優點：設備結構簡單、運行維護方便、成本低，應用廣泛，幾乎遍及各行各業的不同生產角落，它在我們的生產和生活中扮演了重要的角色。因此，三相異步電動機完全可以采用經濟、合理、可靠性高的電機調速手段就可以正常運轉。

結束語：

綜上所述，三相異步電動機同普通異步電動機略有不同，它的運行性能同電機本體、調速系統設計均有著密切的關系。同時這也決定了三相異步電動機必須要在電機設計中兼顧電機本體及調速系統，此類做法無疑增加了三相異步電動機設備應用的靈活性和調速系統設計的復雜性。因此，在三相異步電動機的設計和應用當中必須要全面考慮設備的全面控制和變頻器，綜合考量電機性能和使用操作優化，努力提升三相異步電動機運行性能。

[1]肖蕙蕙.王志強.李山.基于模糊控制的三相異步電動機軟啟動研究[J]現代電子技術.2011

[2]盧建銀.三相異步電動機輕載降壓節能理論分析及其MAT?LAB仿真實現[D]；太原科技大學.2011

[3]柳利；王光漢；張本安；；對三相異步電動機故障的分析及處理[J]黑龍江科技信息.2011