电动机变速原理电动机变速原理.doc

电动机变速原理 第一节，异步电动机的变速原理 人为的改变电动机转速，以满足电动机拖动负载对转速的要求，称为电动机变速。异步电动机转子转速n可表示为 n=(1－s)n1=60f1/p(1－s) 由上可知，异步电动机的变速可以从以下途径下手。 改变定子绕组极对数P，以改变同步转速n1和转子转速n0。 改变电源频率f1，以改变同步转速n1。如果f1可连续、平滑改变，则转子转速n可连续、平滑调节。 改变电动机转差率s。由电磁转矩公式知，s与许多因素有关，但对已制成的电机常用办法有: (1)改变施加于定子绕组的电压 u1。 绕线型电机转子回路串入电阻或电动势。 下面逐一简单介绍异步电动机转速变速方法及原理。 一变极调速原理 在电源频率f1不变的情况下，改变定子绕组极对数P，则改变了同步转速n1,相应的转子转速n也随之改变，此为变极调速。由于极对数 P只能作整数倍变动，故变极调速是一级一级的跳跃式变化，不平滑。 交流电机定子绕组电流产生的磁动势极数，实际上取决于绕组中电流的方向。为此，改变绕组线圈组的连接方法，使绕组中的电流方向改变，即可以改变定子绕组磁动势的极数。常用的一种“反向变极”法就是改变线圈连接组别，使每相绕组中半数线圈中的电流反向，从而达到“倍数变极”的目的。图8-21所示为四极时绕组接法，使其A2X2半数电流反向，则如图8-22所示是二极的磁动势。 单绕组变极，可以获得倍极比（如2/4极、4/8极）的双速电机，也可以获得非倍极比（如4/6极、6/8极）的双速电机，甚至可以获得2/4/8和4/6/8的三速电机，构成异步电动机的多速电机系列。 单绕组倍极比变极电动机的三相绕组 ，常用的接线方式有两种，一种是Y/YY接法，其中Y接法时为低速（多极），YY接法时为高速（少极），图8-23为其接线原理图。这种接线调速前后输出转矩近似不不变，适用于恒转矩类负载的调速。另一种是Δ/YY接法，其中Δ接法为低速 （多极），YY接法时为高速（少极）图8-24为其原理接线图。这种接线方式调速前后输出功率近似不变，因此适用于恒功率类的负载的调速。 注意！倍极比变极时，三相绕组引出线相互间的空间相位差，在少极数时为120°，变为多极数时为240°，因此改接后如果仍加原相序的外电压，电动机的转相会改变。为保证变极调速前后电动机转向不变，应在改接变极的同时，将电机绕组出线任意两端对调后，接在原相序的三相电压上，如图8-23和图8-24中，B、C两端头对调，才能保证变极调速前后电动机转向不变。 变频调速原理 电机气隙磁场同步转速n1=60f1/p与f1可以连续平滑改变，则电动机转速n可以平滑，连续的在较大的范围内改变。额定频率fN称为基频，则变频调速可以从基频开始向下调，也可以从基频向上调。 基频以下调速 在一定调速范围内维持磁通恒定，在相同的转矩相位角的条件下，如果能够控制电机的电流为恒定，即可控制电机的转矩为恒定，称为恒转矩控制，即电机在速度变化的动态过程中，具有输出恒定转矩的能力。 由于恒定U 1 / f 1控制能在一定调速范围内近似维持磁通恒定，因此恒定U 1 / f 1控制属于恒转矩控制。 严格地说，只有控制E g / f 1 恒定才能控制电机的转矩为恒定。 ⑴恒定气隙磁通??M控制（恒定E g / f 1控制） 根据异步电动机定子的感应电势 E g =4.44 f 1 N 1 K N1 ??M （式中 E g为气隙磁通在每相定子感应的电动势，f 1为电源频率，N 1为定子每相绕组串联匝数，K N1为与绕组结构有关的常数，??M为每极气隙磁通），可知，要保持??M不变，当频率f 1变化时，必须同时改变电动势E g的大小，使 E g / f 1＝常值 即采用恒定电动势与频率比的控制方式。（恒定E g / f 1控制） 又，电机定子电压 U 1＝E g + ( r 1 + j x 1 ) I 1 （式中 U 1为定子电压，r 1为定子电阻，x 1为定子漏磁电抗，I 1为定子电流），如果在电压、频率协调控制中，适当地提高电压U 1，使它在克服定子阻抗压降以后，能维持E g / f 1为恒值，则无论频率高低，每极磁通??M均为常值，就可实现恒定E g / f 1控制。 恒定E g / f 1控制的稳态性能优于下面讲的恒定U 1 / f 1控制，它正是恒定U 1 / f 1控制中补偿定子压降所追求的目标。 ⑵恒定压频比控制（恒定U 1 / f 1控制） 根据上面的公式，在电动机正常运行时，由于电动机定子电阻r 1和定子漏磁电抗