三相异步电动机的调速方法

三相异步电动机调速方法有多种,其中主要有变极调速、变滑差调速和变频调速。变滑差调速包括串级调速、降压调速和绕线式异步电动机串电阻调速。

变极调速是指改变绕组的连接方式,从而改变电动机的极数,从而保证三相异步电动机的转速能够改变。同时,变极调速是一种步进调速。调速方式有三种:y-yy、d-yy、顺序y-逆y,y-yy调速为恒转矩调速,其余两种调速为恒功率调速。在调整换极速度时,应调整两相接线,以确保速度调整后不会偏离电机的方向。

目前,变频调速是我国大力提倡的主要调节技术。它能使高速达到无级高速的目的,同时能与恒转矩和恒功率负载相协调。

与其它方法相比,三相异步绕线转子电动机的调速方法简单,易于实现。但在调速过程中,并非一帆风顺,存在着不同程度的问题。低速时稳定性差,特性不明显。同时,转子铜耗量很大,降低了电机运行效率。级联高速方式改善了这一缺陷,但其设备比前者复杂。

三相异步电动机的调速特性适用于风机类场合,或滑转率较高的机械中。同时,在传动中要保证具有反馈效果的控制系统。

变频器是将电压和固定频率转换为可变电压和频率。为了实现电机上电压和频率的相互转换,首先要将电压的交流电转换成直流电。这个机械过程叫做矫正。把直流电转换成交流电的过程称为逆变器,把直流电转换成交流电的机器称为逆变器。逆变器的频率和电压可以重新调整,称为逆变器。变频器输出的波形与正弦波相似。其主要目的是调节三相异步电动机的转速,所以也可以称之为高速装置。

电动机的控制与变频调速原理(电动机的调速除了变极调速)(1)

(一)液力偶合器调速方法

液力偶合器是一种液压传动装置,一般由泵轮和水轮机组成。它们统称为工作轮,置于密封壳中。壳内充满一定量的工作液。当泵轮由原动机驱动旋转时,其中的液体由叶片驱动旋转。当它在离心力作用下沿泵轮外圈进入涡轮时,涡轮叶片向同一方向推动,带动生产机械。液力偶合器的功率传递能力与壳体的相对填充量一致。在工作过程中,改变充液量可以改变车钩涡轮转速,实现无级调速。该方法适用于风机、泵的调速。

其特点如下:

(1)结构简单,工作可靠,使用维护方便,成本低;

(2)控制调节方便,易于实现自动控制。

(3)功率适应范围广,能满足几十千瓦到几千千瓦不同功率的需要;

(4)体积小、容量大;

(二) 电磁调速电动机的调速方法

电磁调速电机由笼型电机、电磁滑动离合器和直流励磁电源(控制器)组成。直流励磁电源功率小,一般由单相半波或全波晶闸管整流器组成。通过改变晶闸管导通角可以改变励磁电流的大小。

电磁调速电机特点:

(1)平滑无级调速;

(2)速度损失大,效率低。

(3)电网的非谐效应;

(4)装置结构和控制电路简单、可靠、易于维护;

该方法适用于中、小功率、要求平滑、短期低速运行的生产机械。

电动机的控制与变频调速原理(电动机的调速除了变极调速)(2)

(三)定子调压调速方法

当电机定子电压改变时,可以得到不同的转速。由于电动机的转矩与电压的平方成正比,最大转矩下降很大,其转速范围很小,这使得一般的笼型电动机难以应用。采用转子电阻值较大的笼型电动机,如调压调速专用的力矩电动机,或在绕线电动机上串接频敏电阻器。为了扩大稳定运行范围,在调速大于2:1时应采用反馈控制,以达到自动调速的目的。

调压调速的主要装置是提供电压变化的电源。目前常用的调压方法有串联饱和电抗器、自耦变压器和晶闸管调压。最佳的电压调节方式是晶闸管。

调压调速特点:

(1)调压调速电路简单,易于实现自动控制;

(2)调压过程中,转子电阻以加热形式消耗传递差动功率,效率低。

调压调速一般适用于100kW以下的生产机械。

电动机的控制与变频调速原理(电动机的调速除了变极调速)(3)

(四)绕线电机转子串电阻调速方法

绕线式异步电动机转子串接附加电阻,使电动机的转差率增大,电动机低速运行。串联电阻越高,电机转速越低。该装置简单,控制方便,但滑差功率以加热形式消耗在电阻上。它是一种具有软机械特性的步进调速。

(五)串级调速法

串级调速是指在绕线电动机的转子回路中加入可调的附加电动势,改变电动机的转差率,达到调速的目的。串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速和晶闸管串级调速。

一般多采用晶闸管串级调速,其特点如下:

(1)装置的容量与转速范围成正比,节省了投资。适用于70%-90%额定转速范围内的生产机械;

(2)晶闸管串级调速功率因数低,谐波影响大。

该方法适用于风机、水泵、轧机、矿井提升机和挤出机。

(3)调速过程中的滑损能高效地反馈到电网或生产机械;

(4)调速装置故障时,可切换至全速运行,避免停机;

(六)频率控制方法

变频调速是改变电动机定子电源频率f,从而改变其同步转速的一种方法。变频调速系统的主要设备是提供变频电源的变频器。变频器可分为交-直-交变频器和交-交变频器。目前,交-直-交变频器在我国得到了广泛的应用。

其特点是:

(1)应用范围广,可用于笼型异步电动机;

(2)技术复杂,成本高,维护困难。

该方法适用于精度高、调速性能好的场合。

(3)效率高,调速过程无附加损耗;

(4)速度范围大,特性硬,精度高;

电动机的控制与变频调速原理(电动机的调速除了变极调速)(4)

(七)变极对数调速法

这种调速方法是改变定子绕组的连接方式,改变笼型电动机的极对P,达到调速的目的。其特点如下:

(1)无滑损,效率高;

(2)有分步调速,相差较大,无法实现平稳调速;

(3)力学性能硬,稳定性好;

(4)可与调压调速、电磁滑动离合器配合使用,使调速平稳高效

本方法适用于金属切削机、电梯、起重设备、风机、水泵等无无级调速的生产机械。

(5)接线简单,控制方便,价格低廉。

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