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变转差率调速
2016-12-14
通过前面的分析可知,n=(1-s)n1,n1=60f1/p,即通过改变转差率s影响转速,同时旋转磁场的转速不变。人为地通过改变转差率s来控制电动机的转速的方法称为变转差率调速。这种方法是通过改变转速n来实现变转差率的,而改变转差率只能通过改变转子一侧的参数来实现,因此此种方法也只适合于绕线式交流异步电动机。改变转差率s来控制电动机的转速的方法有以下几种:1.绕线式交流异步电动机转子串电阻的转速方法由前面的分析可知:
转子回路中电阻r2的大小与转差率s的大小成正比例,而最大转矩却与转子回路中电阻r2的大小无关。这样我们就能够通过在转子回路中串接电阻来实现控制最大转差率sm,改变电动机机械特性,从而实现调速的目的,同时又不影响转速变化的动态稳定范围。这种调速方法的优点是:设备简单,容易实现。其缺点是:它仍是属于有级调速,调速过程不够平滑,低速时转差率太大,转差功率损耗也随着增大,运行效率低,机械特性变软。这种调速方法适合于精度要求不高的恒转矩负载的调速上。
2.绕线式交流异步电动机的串级调速
上述调速方法存在着随转速降低功率功耗大,且很大一部分能量都消耗在转子回路中外串的电阻上了;转子转速越低,转子绕组中的电流越大,消耗越大,而且效率低,特性软等问题。若采用串级调速的方法,不仅克服了这些问题,而且将低速时的功率损耗加以回收利用,如图7-22所示。
该方法的工作原理是:利用电力电子技术中的逆变技术,在转子回路中串入一个附加交流逆变电动势Ead,若其频率与转子电动势的频率相同、极性相反,则有式(7-56)表明,通过改变Ead的幅度值和相位来改变转子中的电流,可以实现控制转差率,从而达到调速的目的。特别是在电动机低速运行时(即s变大时),为了保持稳定运行,即保持I2不变,则Ead就得变大,附加电动势将吸收更多的能量,并实时地将吸收的能量回馈电网。若其频率与转子电动势相同、极性亦相同,则有通常情况下,随着转速的提高,s变小,转子回路中的电流变小,虽然此时cosφ变大,电动机的电磁转矩也将变小。式(7-57)表明,这种情况可以通过提高附加电动势的幅度值,改变附加电动势的极性来进行补偿。在s变小、cosφ变大的同时,提高转子电流I2的值,使电磁转矩Tem=CTΦmI2cosφ变大,从而提高电动机的转速。随着Ead的增加,甚至可以高于电动机的同步转速进行调速。此时,电源通过逆变器向电动机转子提供能量。
串级调速的性能比较好,可以做到无级调速。但其逆变器的控制比较复杂,成本也较高,一般适用于大功率调节系统中。
转子回路中电阻r2的大小与转差率s的大小成正比例,而最大转矩却与转子回路中电阻r2的大小无关。这样我们就能够通过在转子回路中串接电阻来实现控制最大转差率sm,改变电动机机械特性,从而实现调速的目的,同时又不影响转速变化的动态稳定范围。这种调速方法的优点是:设备简单,容易实现。其缺点是:它仍是属于有级调速,调速过程不够平滑,低速时转差率太大,转差功率损耗也随着增大,运行效率低,机械特性变软。这种调速方法适合于精度要求不高的恒转矩负载的调速上。
2.绕线式交流异步电动机的串级调速
上述调速方法存在着随转速降低功率功耗大,且很大一部分能量都消耗在转子回路中外串的电阻上了;转子转速越低,转子绕组中的电流越大,消耗越大,而且效率低,特性软等问题。若采用串级调速的方法,不仅克服了这些问题,而且将低速时的功率损耗加以回收利用,如图7-22所示。
该方法的工作原理是:利用电力电子技术中的逆变技术,在转子回路中串入一个附加交流逆变电动势Ead,若其频率与转子电动势的频率相同、极性相反,则有式(7-56)表明,通过改变Ead的幅度值和相位来改变转子中的电流,可以实现控制转差率,从而达到调速的目的。特别是在电动机低速运行时(即s变大时),为了保持稳定运行,即保持I2不变,则Ead就得变大,附加电动势将吸收更多的能量,并实时地将吸收的能量回馈电网。若其频率与转子电动势相同、极性亦相同,则有通常情况下,随着转速的提高,s变小,转子回路中的电流变小,虽然此时cosφ变大,电动机的电磁转矩也将变小。式(7-57)表明,这种情况可以通过提高附加电动势的幅度值,改变附加电动势的极性来进行补偿。在s变小、cosφ变大的同时,提高转子电流I2的值,使电磁转矩Tem=CTΦmI2cosφ变大,从而提高电动机的转速。随着Ead的增加,甚至可以高于电动机的同步转速进行调速。此时,电源通过逆变器向电动机转子提供能量。
串级调速的性能比较好,可以做到无级调速。但其逆变器的控制比较复杂,成本也较高,一般适用于大功率调节系统中。