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交流电动机调速的基本原理和调速方式!
“交流电机”是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。由于交流电力系统的巨大发展,交流电机已成为最常用的电机。交流电机与直流电机相比,由于没有换向器(见直流电机的换向),因此结构简单,制造方便,比较牢固,容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大,从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。20世纪80年代初,最大的汽轮发电机已达150万千瓦。交流电机是由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉发明的。
从调速时的能耗观点来看,有高效调速方法与低效调速方法两种:高效调速指时转差率不变,因此无转差损耗,如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调速,如转子串电阻调速方法,能量就损耗在转子回路中;电磁离合器的调速方法,能量损耗在离合器线圈中;液力偶合器调速,能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加,如果调速范围不大,能量损耗是很小的。
变极调速
这种调速方式只使用于专门生产的多级多速异步电动机。通过绕组的不同组合连接方式,可以获得二、三、四极3种速度,这种调速方式速度变化是有级的,只适用于一些特殊应用的场合,只能达到大范围粗调的目的。本课程第三章的学习单元八所先容的正是双速电动机的变速控制,其它类似多级多速电动机的调速控制线路与之类似。
转子串电阻调速
这种调速方式只适用于绕线式转子异步电动机,它是通过改变串联于转子电路中的电阻阻值的方式,来改变电动机的转差率,进而达到调速的目的。由于外部串联电阻的阻值可以多级改变,故可实现多种速度的调速(原理上,也可实现无级调速)。但由于串联电阻消耗功率,效率较低,同时这种调速方式机械特性较软,只适用于调速性能要求不高的场合。
串级调速
这种调速方式只适用于绕线式异步电动机,它是通过一定的电子设备将转差功率反馈到电网中加以利用的方法。在风机、泵类传动系统中应用较广。
调压调速
将晶闸管反并联连接,构成交流调速电路,通过调整晶闸管的触发角,改变异步电动机的端电压进行调速。这种方式也改变转差率
,转差功率消耗在转子回路中,效率较低,较适用于特殊转子电动机(例如深槽电动机等高转差率电动机)中。通常,这种调速方法应构成转速或电压闭环,才能实际应用。
电磁调速异步电动机
这种系统是在异步电动机与负载之间通过电磁耦合传递机械功率,调节电磁耦合器的励磁,可调整转差率
的大小,从而达到调速的目的。该调速系统结构简单,价格便宜,适用于简单的调整系统中。但它的转差功率消耗在耦合器上,效率低。
变频调速
改变供电频率,可使异步电动机获得不同的同步转速。采用变频机对异步电动机供电的调速方法已很少使用。目前大量使用的是采用半导体器件构成的静止变频器电源。目前这类调速方法已成为交流调速发展的主流。怎样把齿轮减速机配电机控制在最高转速以内?
在实际应用中,交流电动机总是与生产机械相联系,形成电力拖动系统。不同的生产机械要求不同的速度,即使同一个生产机械在不同的运行工况下,也需要不同的速度,因而需要对拖动系统的运行速度加以调节,即产生了交流电动机调速。交流电动机,尤其是笼型感应电动机,由于没有机械换向装置,结构简单、运行可靠、维护方便、造价低廉,且有良好的节能效果,在单机容量和速度极限等方面都比直流电动机高;特别是在灰尘多、有爆炸危险的恶劣环境里,交流电动机更为适用。但交流电动机的调速性能不如直流电动机好,在很长一段时间内,交流电动机只能作恒速运行。解决交流电动机的调速问题,一直是电力拖动工编辑所关注和研究的课题。发展简史早在20世纪30年代,不少学者就提出了各种交流调速系统,企图改善交流电动机的调速性能。