三相异步电动机的调速方式

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调速就是在同一负载下能得到不同的转速,以满足生产过程的要求。例如各种切削机床的主轴运动随着工件与刀具的材料、工件直径、加工工艺的要求及走刀量的大小等的不同,要求有不同的转速,以获得最髙的生产率和保证加工质量。如果采用电气调速,就可以大大简化机械变速机构。

由下式

三相异步电动机的调速方式   (1)

可知,改变电动机的转速有三种可能,即改变电源频率三相异步电动机的调速方式、极对数p及转差率s。前两者是笼型电动机的调速方法,后者是绕线型电动机的调速方法。

(一)变频调速

三相异步电动机的调速方式

图1 变频调速装置

近年来变频调速技术发展很快,目前主要采用如图1所示的变频调速装置,它主要由整流器和逆变器两大部分组成。整流器先将频率f为50Hz的三相交流电变换为直流电,再由逆变器变换为频率三相异步电动机的调速方式可调、电压有效值三相异步电动机的调速方式也可调的三相交流电,供给三相笼型电动机。由此可得到电动机的无级调速,并具有硬的机械特性。

通常有下列两种变频调速方式:

(1) 在三相异步电动机的调速方式,即低于额定转速调速时,应保持三相异步电动机的调速方式的比值近于不变,也就是两者要成比例地同时调节。由三相异步电动机的调速方式三相异步电动机的调速方式两式可知,这时磁通Ф和转矩T也都近似不变。这就是恒转矩调速。

如果把转速调低时三相异步电动机的调速方式保持不变,在减小三相异步电动机的调速方式时磁通Ф则将增加。这就会使磁路饱和(电动机磁通一般设计在接近铁心磁饱和点),从而增加励磁电流和铁损,导致电动机过热,这是不允许的。

(2)在三相异步电动机的调速方式,即高于额定转速调速时,应保持三相异步电动机的调速方式。在增大三相异步电动机的调速方式时,磁通Ф和转矩T都将减小。转速n增大,转矩T减小,将使功率近于不变。这是恒功率调速。

如果把转速调高时三相异步电动机的调速方式的比值不变,在增加三相异步电动机的调速方式的同时三相异步电动机的调速方式也要增加。三相异步电动机的调速方式超过额定电压也是不允许的。

频率调节范围一般为0.5 ~320Hz。

目前在国内由于逆变器中的开关元件(可关断晶闸管、大功率晶体管和功率场效应管等)的制造水平不断提高,笼型电动机的变频调速技术的应用也就日益广泛。

(二)变极调速

由式三相异步电动机的调速方式可知,如果极对数p减小一半,则旋转磁场的转速三相异步电动机的调速方式便提高一倍,转子转速n差不多也提高一倍。因此改变p可以得到不同的转速。如何改变极对数呢?这同定子绕组的接法有关。

图2所示的是定子绕组的两种接法。把U相绕组分成两半:线圈三相异步电动机的调速方式三相异步电动机的调速方式。图2(a)中是两个线圈串联,得出三相异步电动机的调速方式。图4.20(b)中是两个线圈反并联(头尾相联),得出三相异步电动机的调速方式。在换极时,一个线圈中的电流方向不变,而另一个线圈中的电流必须改变方向。

双速电动机在机床上用得较多,这种电动机的调速是有级的。

三相异步电动机的调速方式 三相异步电动机的调速方式
(a)两线圈串联(b)两线圈反并联

图2 改变极对数p的调级方法

(三)变转差率调速

只要在绕线型电动机的转子电路中接入一个调速电阻(和起动电阻一样接入,见图),改变电阻的大小,就可得到平滑调速。譬如增大调速电阻时,转差率s上升,而转速n下降(三相异步电动机的调速方式不会改变)。这种调速方法的优点是设备简单、投资少,但能量损耗较大。

这种调速方法广泛应用于起重设备中。

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