文档介绍：电磁调速异步电动机(滑差电机)
电磁调速异步电动机又称滑差电机,它是一种恒转矩交流无级变速电动机。由于它具有调速范围广、速度调节开滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈的自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点,因此得到广泛应用。
带有速度负反馈的电磁调速异步电动机的主要缺点是:在空载或轻载(小于10%额定转矩)时,由于反馈不足,会造成失控现象;在调速时,随着转速降低,离合器的输出功率和效率也相应地按比例下降。所以此电机适用于长期高速运转和短时间低速运转。为适应低速运转的需要,在采用电磁调速异步电动机作主驱动中往往再配装一台三相异步电动机作为低速电机使用。
一、电磁调速异步电动机结构与工作原理
电磁调速异步电动机是由普通鼠笼式异步电动机、电磁滑差离合器和电气控制装置三部分组成。异步电机作为原动机使用,当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转,电气控制装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。这里主要介绍电磁滑差离合器,图1是其结构示意图。它包括电枢、磁极和励磁线圈三部分。电枢为铸钢制成的圆筒形结构,它与鼠笼式异步电动机的转轴相连接,俗称主动部分;磁极做成爪形结构,装在负载轴上,俗称从动部分。主动部分和从动部分在机械上无任何联系。当励磁线圈通过电流时产生磁场,爪形结构便形成很多对磁极。此时若电枢被鼠笼式异步电动机拖着旋转,那么它便切割磁场相互作用,产生转矩,于是从动部分的磁极便跟着主动部分电枢一起旋转,前者的转速低于后者,因为只有当电枢与磁场存在着相对运动时,电枢才能切割磁力线。磁极随电枢旋转的原理与普通异步电动机转子跟着定子绕组的旋转磁场运动的原理没有本质区别,所不同的是:异步电动机的旋转磁场由定子绕组中的三相交流电产生,而电磁滑差离合器的磁场则由励磁线圈中的直流电流产生,并由于电枢旋转才起到旋转磁场的作用。
图1 电磁滑差离合器基本结构示意图
1-原动机 2-工作气隙 3-主轴 4-输出轴 5-磁极 6-电枢
电磁滑差离合器的机械特性可近似地用下列经验公式表示:
n=n0-KT2/If4
式中:n0-离合器主动部分(鼠笼电动机)的转速;n-离合器从动部分(磁极)的转速;If-励磁电流;K-与离合器结构有关的系数;T-离合器的电磁转矩。
当稳定运行时,负载转矩与离合器的电磁转矩相等。由上述公式可知:
1、当负载一定时,励磁电流If的大小决定从动部分转速的高低,励磁电流愈大,转速愈高;反之,励磁电流愈小,转速就愈低。根据这一特性,可以利用电气控制电路非常方便地调节从动部分的转速。
2、当励磁电流一定时,从动部分转速将随着负载转矩增加而急剧降低,并且这种下降在弱励磁电流的情况下更加严重,如图2a所示,它具有较软的机械特性,这种软的机械特性在许多情况下,不能满足生产机械的要求。为了获得范围较广,平滑而稳定的的调速特性,通常采用速度负反馈的措施,使电磁滑差离合器具有如图2b所示的硬机械特性。
图2 电磁调速异步电动机机械特性曲线
图3为带有速度负反馈的电磁调速异步电动机原理框图。它是利用测速发电机把离合器的输出速度n换成交流电压U-,再经整流器变成直流电压U-。将U-送入比较元件,与给定直流励磁电压Uf进行比较。得电压差△Uf-U-。所以输入离合器的励磁电流If不是正比于励磁电压Uf,而是正比于电压△U。由于U~(U-)的大小与转速n有关,n增大,U~(U-)变大。n减小,U~(U-)变小。因此,在给定直流励磁电压Uf有变情况下,输入的励磁电流If的大小与转速n有关,即随着n的下降或上升,励磁电流If将自动增加或减小,由于负反馈的作用,提高了电磁离合器机械特性的硬度,这时调速的参数不再是电流If将自动增加或减小,由于负反馈的作用,提高了电磁离合器机械特性的硬度,这时调速的参数不再是电流If而是电压Uf。显然,给定励磁电压Uf愈高,则转速n愈高;反之则转速愈低,如图2b所示。
图3 带有速度负反馈的电磁调速异步电动机框图
从图中可以看出:在空载或轻载(小于10%额定转矩)时,由于反馈量不足,会造成失控现象,此外,在调速时,随着转速降低,离合器的输出功率和效率也相应地按比例下降。
二、电磁调速异步电动机的起动与调速
1、电磁调速异步电动机的起动
该电动机与转运惯量较大的工作机械之间装有滑差离合器,起动时可以逐渐增加电流,能很平滑地起动。
在阻力较大的拖动系统中,电动机往往不能带负载直接起动,这时可在起动前先断开离合器的励磁电源,使鼠笼电动机先空载起动,然后再接上励磁电源就可起动了。
2、电磁调速异步电动机的调速
由电磁调速异步电动机的工作原理知,电磁调速异步电动机的速度调节,可通过调节滑差离合器的励磁电流来实现。下面介绍两种调节滑差离合器励磁电流的电路。
(1)用调压器调速。
在图1中,是用调