第9节 三相感应电动机的调速

　　几种调速方法的基本原理，方法与特点。

　　感应电动机的转速表达式：

,可见，要改变n,可改变极对数p，供电电源频率f1，转差率s。

 

　　一、变极调速

　　改变定子极对数，可改变同步转速，从而调节转速。

　　1.调速原理：

　　对笼型感应电动机，改变定子绕组连接法，以改变定子的极对数，而其转子极对数能自动地跟随定子极对数改变，从而实现调速的目的;而对绕线式的感应电动机，改变定子绕组的同时必须改变转子绕组。

　　

 

　　从图可知，改变连接法，可使极对数成倍地变化，同步转速也成倍地变化，这种调速为有级调速。

　　2.变极调速的方法：

　　

由一个星形连接改变成两个并联的星形连接：

 

　　

 

　　

由一个三角形连接改变成并联的两个星形连接。绕组连接改变后，应将V、W两相的出线端交换，以保证调速前后电机的转向不变。

 

　　

 

　　3.变极调速的特点：

　　容许输出功率或转矩在变化前后的关系。电动机输出功率：

，假定在不同极对数下，效率和功率因数保持不变，则有： ，若忽略定子损耗，电磁功率 与 (输入)相等，转矩 .

 

　　

定子绕组由一个星形连接改变成两个并联的星形连接时：近似为恒转矩调速。极对数减小一倍，n0增加一倍，为使调速时的电动机得到充分利用，在调速前、后，绕组电流均为额定电流，调速前后的转矩之比为： .

 

　　

 

　　

定子绕组由一个三角形连接改变成并联的两个星形连接时：极对数减小一倍，n0增加一倍,调速前后功率之比为:近似为恒功率调速.变极调速电动机一般称为多速感应电动机。

 

　　改变定子极对数，也可在定子上装两套独立绕组，各自对应不同的极对数。

　　

 

　　

 

　　二、变频调速

　　改变供电电源频率，可得到很大的调速范围，有很好的平滑性和足够硬的机械特性。变频调速时，为了使励磁电流和功率因数基本保持不变，希望磁通也保持不变。

　　当φ>φN时，励磁电流增加，功率因数降低。

　　当φ<φN时，电动机的容许输出转矩下降，其功率不能充分利用而造成浪费。

　　由定子电路的电动势方程可见，忽略定子漏阻抗时，有：

，可见，为使f变化时，磁通不变，则必须使 为定值。

 

　　1.恒转矩调速方式：

　　电机最大转矩：

,其中：

 

　　

，且当f1较高时， ，而略去r1，上式可变为： ，再引入过载倍数， 有： ,若频率变为f1’，定子相电压、额定转矩等相应地加“’”，则频率变化前后额定转矩之比为： , 为了使频率变化前后电动机有相同的过载能力，即有过载倍数不变，这样，上式可变为： ,即定子电压应按此规律调节。由于是恒转矩调速，有：

 

　　可见，对恒转矩调速方式，如能保持频压比为常数，即可保证调速过程中电动机的过载能力不变，且同时满足磁通基本不变的要求。

　　2.恒功率调速：

　　应用此式：

,由于是恒功率调速，有 代入上式有： , 即定子电压应按此规律调节。这样，在调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但磁通发生了变化。若按 规律调节，调速过程中磁通将不变化，但电机的过载能力将变化。

 

　　调速过程中，频率较高时，临界转差与频率成反比，频率较低时，最大转矩值将大大下降。为了保证在低频率时，电机有足够大的最大转矩，应使频压比值随频率降低而增加。变频调速具有优越的性能，调速范围大，平滑性较高，变频时Ux按不同规律变化可实现不同的调速方式，以满足不同负载要求。低速时特性的静差率较高，是感应机最有发展前途的一种调速方式。缺点是必须有专用的变频电源，在恒转矩调速时，低速时的过载能力很低，可能不能带负载。

　　

 

　　三、能耗转差调速

　　其调速过程中均产生大量的转差功率消耗于转子电路中，调速的经济性较差。主要有:转子回路串电阻调速;改变定子电压调速;滑差电动机;串级调速;脉冲调速。

　　1.转子回路串电阻调速：

　　当转子电路串电阻后，转子电流减小，转矩也减小，原有的平衡被破坏，系统减速，转差增大，转子电流开始回升，直到新的平衡，电动机在新的转速下稳定运行。转子串电阻越大，人为特性越软。

　　调速的上限为额定转速，其下限受允许静差率的限制，调速范围较小，一般为2～3。级数少，平滑性不高，经济性差。适用于恒转矩负载。如起重机，对通风机类负载也可应用。

　　

 

　　2.改变定子电压调速：

　　不适合于恒转矩负载，但对通风机类负载较适用。采用闭环系统增加特性的硬度。该调速方式既不是恒转矩调速，也不是恒功率调速。最适合于通风机类负载调速。其调速效率低，功率因数比转子串电阻更低。适用于高转差笼型感应电动机调速。变极变压相结合。