三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法

汪金卡 王眾毅

【摘要】三相異步電動機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單，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。但相對于直流電動機(jī)而言，調(diào)速性能較差，如何改進(jìn)三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法，提高調(diào)速性能，滿足現(xiàn)代化交流拖動設(shè)備的需求，是一項現(xiàn)實任務(wù)。本文針對三相異步電動機(jī)的調(diào)速原理及方法做了分析，比較了幾種調(diào)速方法的實用性。

【關(guān)鍵詞】三相異步電動機(jī) 調(diào)速 原理 方法

1.引言

在由三項異步電動機(jī)拖動的生產(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機(jī)的調(diào)速原理及方法進(jìn)行分析。

2.三相異步電動機(jī)的調(diào)速原理

三相異步電動機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，三相異步電動機(jī)有固定的轉(zhuǎn)速公式n=60f/p（1-s），式中n為電動機(jī)實際轉(zhuǎn)速，s為轉(zhuǎn)差率，f為電源頻率，p為電動機(jī)定子磁極對數(shù)。由公式可知，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由磁極對數(shù)、轉(zhuǎn)差率、及電源頻率決定，改變?nèi)咂湟唬妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速就會改變。

3.三項異步電動機(jī)的調(diào)速方法

3.1 改變磁極對數(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改變籠型電動機(jī)定子磁極對數(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；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；有級調(diào)速，級差較大，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；繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；串級調(diào)速等。

（1）改變定子電壓調(diào)速。降低加在電動機(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，電壓越低其所對應(yīng)的機(jī)械特性越軟，電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時的速度越低。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）繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。當(dāng)繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入電阻后，電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速 不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但起動轉(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，起動轉(zhuǎn)矩越大，電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時的速度越低。此種方法最適合與起重設(shè)備的調(diào)速。

（3）串級調(diào)速。為了克服轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時，消耗能量較大的問題，在轉(zhuǎn)子回路中串入三相對稱的附加電動勢取代原來的電阻。該附加電動勢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

變化不大時電動機(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題，使得異步電動機(jī)特別是籠式電動機(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）高精度平滑無級調(diào)速；（2）保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)簡便；（3）電動機(jī)直接在線起動，起動轉(zhuǎn)矩大而起動電流小，減小對電網(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)速包括繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速、串級調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速。變極調(diào)速是通過改變定子繞組的接線方式改變電動機(jī)的極數(shù)從而實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，該方法屬于有級調(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級調(diào)速燒線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速方法簡單、易于實現(xiàn)但調(diào)速是有級的不平滑轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差、效率低；串級調(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)速主要用于泵類及風(fēng)機(jī)類負(fù)載調(diào)速。

【參考文獻(xiàn)】

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