交流變頻調(diào)速電機(jī)原理

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1、WORD格式整理交流變頻調(diào)速基本原理一．異步電動(dòng)機(jī)概述1．異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的。⑴磁場以n0轉(zhuǎn)速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流⑵通電的轉(zhuǎn)子繞組相對磁場運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁力⑶電磁力使轉(zhuǎn)子繞組以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，方向與磁場旋轉(zhuǎn)方向相同2．旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場實(shí)際上是三個(gè)交變磁場合成的結(jié)果。這三個(gè)交變磁場應(yīng)滿足：⑴在空間位置上互差2π/3rad電度角。這一點(diǎn)，由定子三相繞組的布置來保證學(xué)習(xí)參考資料分享WORD格式整理⑵在時(shí)間上互差2π/3rad相位角（或1

2、/3周期）。這一點(diǎn)，由通入的三相交變電流來保證1．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場的磁力線。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必須低于定子磁場的轉(zhuǎn)速n0，兩者之差稱為轉(zhuǎn)差：Δn＝n0－n轉(zhuǎn)差與定子磁場轉(zhuǎn)速（常稱為同步轉(zhuǎn)速）之比，稱為轉(zhuǎn)差率：s＝Δn/n0同步轉(zhuǎn)速n0由下式?jīng)Q定：n0＝60f/p式中，f為輸入電流的頻率，p為旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。由此可得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n＝60f（1－s）/p二．異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速由轉(zhuǎn)速n＝60f（1－s）/p可知異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速有以下幾方法：1．改變磁極對數(shù)p（變極調(diào)速）定子磁場的極對數(shù)

3、取決于定子繞組的結(jié)構(gòu)。所以，要改變p，必須將定子繞組制為可以換接成兩種磁極對數(shù)的特殊形式。通常一套繞組只能換接成兩種磁極對數(shù)。變極調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、操作方便、機(jī)械特性較硬、學(xué)習(xí)參考資料分享WORD格式整理效率高、既適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，又適用于恒功率調(diào)速；其缺點(diǎn)是有極調(diào)速，且極數(shù)有限，因而只適用于不需平滑調(diào)速的場合。1．改變轉(zhuǎn)差率s（變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）以改變轉(zhuǎn)差率為目的調(diào)速方法有：定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、串極調(diào)速等。⑴定子調(diào)壓調(diào)速當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，隨著電機(jī)定子電壓的降低，主磁通減少，轉(zhuǎn)

4、子感應(yīng)電動(dòng)勢減少，轉(zhuǎn)子電流減少，轉(zhuǎn)子受到的電磁力減少，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)速減小，從而達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉(zhuǎn)速增加。調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑，采用閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，機(jī)械特性較硬，調(diào)速范圍較寬，缺點(diǎn)是低速時(shí)，轉(zhuǎn)差功率損耗較大，功率因素低，電流大，效率低。調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于風(fēng)機(jī)泵類特性的負(fù)載。分體機(jī)上的室內(nèi)風(fēng)機(jī)就是利用定子電壓調(diào)速的方法進(jìn)行調(diào)速的，其調(diào)速電路如下圖。根據(jù)風(fēng)機(jī)速度的反饋信號，控制晶閘管SCR導(dǎo)通的相角，從而控制風(fēng)機(jī)定子的輸入電壓，以控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速。前面講在空間位

5、置上互差2π/3rad電度角的三相繞組通以在時(shí)間上互差2π/3rad相位角（或1/3周期）三相交變電流可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，同樣，在空間位置上互差π/2rad電度角的兩相繞組通以在時(shí)間上互差π/2rad相位角（或1/學(xué)習(xí)參考資料分享WORD格式整理2周期）兩相交變電流也可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。下圖中，電容C的作用就是把一相電流移相，以產(chǎn)生兩相在時(shí)間上互差π/2rad相位角（或1/2周期）交變電流，在空間位置上互差π/2rad電度角的兩相繞組是由風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來保證的。⑵轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速當(dāng)定子電壓一定時(shí)，電機(jī)主磁通不變，若減小定

6、子電阻，則轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子受到的電磁力增大，轉(zhuǎn)差率減小，轉(zhuǎn)速降低；同理增大定子電阻，轉(zhuǎn)速增加。轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和線路簡單，投資不高，但其機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍受到一定限制，且低速時(shí)轉(zhuǎn)差功率損耗較大，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。目前，轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速只在一些調(diào)速要求不高的場合采用。⑶電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速學(xué)習(xí)參考資料分享WORD格式整理異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，通過改變電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁電流進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞和磁極兩部分組成，二者之間沒有機(jī)械的聯(lián)系，均可自

7、由旋轉(zhuǎn)。離合器的電樞與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁極與工作機(jī)械相連。電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理是：如果磁極內(nèi)勵(lì)磁電流為零，電樞與磁極間沒有任何電磁聯(lián)系，磁極與工作機(jī)械靜止不動(dòng)，相當(dāng)于負(fù)載被“脫離”；如果磁極內(nèi)通入直流勵(lì)磁電流，磁極即產(chǎn)生磁場，電樞由于被異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，因而電樞與磁極間有相對運(yùn)動(dòng)而在電樞繞組中產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生力矩，磁極將沿著電樞的運(yùn)轉(zhuǎn)方向而旋轉(zhuǎn)，此時(shí)負(fù)載相當(dāng)于被“合上”，調(diào)節(jié)磁極內(nèi)通入的直流勵(lì)磁電流，就可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。學(xué)習(xí)參考資料分享WORD格式整理電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，運(yùn)行可

8、靠，能平滑調(diào)速，采用閉環(huán)控制后可擴(kuò)大調(diào)速范圍，運(yùn)用于通風(fēng)類或恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載；其缺點(diǎn)是低速時(shí)損耗大，效率低。⑷串極調(diào)速前面介紹的定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速均存在著轉(zhuǎn)差功率損耗較大、效率低的問題，是很大的浪費(fèi)。如何能夠?qū)⑾挠谵D(zhuǎn)子電阻上的功率利用起來，同時(shí)又能提高調(diào)速性能？串極調(diào)速就是在這樣的指導(dǎo)思想下提出來的。串極調(diào)速的基本思想是將轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差功率通過變換裝置加以利用