文档介绍：第六节三相异步电动机的机械特性
第28讲三相异步电动机的调速之一
1、变极对数调速
2、变转差率调速
在宽调速和快速可逆拖动系统中,多采用直流电动机拖动,主要是因为直流电动机具有良好的调速性能。
但是直流电动机存在价格高、维护困难、需要专门的直流电源等缺点。
三相异步电动机的调速—概述
而交流电动机具有价格低、运行可靠、维护方便等一系列优点。又由于电力电子技术和计算机技术的日益成熟,交流电动机越来越多的应用在上述领域,逐渐取代了直流调速。
交流电动机调速分为异步电动机调速和同步电动机调速,根据二者的结构特点,异步电动机一般应用于调速,而同步电动机一般应用于伺服。
三相异步电动机的调速—概述
异步电动机的转速公式:
由此可知,异步电动机主要有下列三种基本调速方法:
(1)改变定子极对数p调速;
(2)改变转差率s调速;
(3)改变电源频率f1调速。
其中,改变转差率s调速包括绕线转子电动机的转子串电阻调速和定子调压调速。另外,还有一种调速方法叫做双馈调速(如串级调速),属于改变理想空载转速的方法。
一、变极对数调速
在电源频率f1不变的条件下,改变电动机的极对数p,电动机的同步转速n1就会变化,从而实现转速的调节。
变极对数调速的方法有:
(1)定子铁心槽内嵌放不同极数的三相绕组;
(2)改变定子绕组的接法来改变极数(多速电机)。
注意:
由电机学原理可知,只有定子和转子具有相同的极数时,电动机才具有恒定的电磁转矩。由于鼠笼式异步电动机的转子极数能自动地跟随定子极数的变化,所以变极对数调速只能用于鼠笼式电动机。
一、变极对数调速
以4极变2极为例说明定子绕组的变极原理。如图所示,为4极电机U相绕组的两个线圈,每个线圈代表U相绕组的一半,称为半相绕组。
1、变极原理
两个半相绕组顺向串联(头尾相接)时,根据线圈中电流方向,定子绕组产生4极磁场,即2p=4,方向如图所示。
一、变极对数调速
如果将两个半相绕组的连接方式改变,使其中的一个半相绕组U2、U2’中电流反向,此时定子绕组便产生2极磁场。由此可见,使定子每相的一半绕组中电流改变方向,就可以改变磁极对数。
一、变极对数调速
2、三种常用的变极对数接线方法
如图所示,图(a)表示由单星形联结改接成并联的双星形联结;图(b)表示由单星形联结改接成反向串联的单星形联结;图(c)表示由三角形联结改接成双星形联结。由图可见,三种方法都是使每相的一半绕组内的电流改变了方向,因而定子磁场的极对数减少了一半。
一、变极对数调速
注意:
当改变定子绕组接线时,必须同时改变定子绕组的相序(对调任意两相绕组出线端),以保证调速前后电动机的转向不变。
原因如下:例如,当p=1时,U、V、W三相绕组在空间分布的电角度依次为00、1200、2400;而当变为p=2时,三相绕组分别变为00、2400、4800(即1200) ,可见,变极前后相序发生了变化。
一、变极对数调速
变极调速电动机,有倍极比(如2/4极、4/8极等)双速电动机、非倍极比(如4/6极、6/8极等)双速电动机,还有单绕组三速电动机,这种电动机的绕组结构复杂一些。
变极对数调速时,转速几乎是成倍变化,所以调速的平滑性差。但它在每个转速等级运转时,和通常的异步电动机一样,具有较硬的机械特性,稳定性较好。变极对数调速既可以用于恒转矩负载,又可用于恒功率负载,所以对于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、通风机、升降机等都可以采用该调速方法。
二、变转差率调速
异步电动机的变转差率调速包括:
(1)绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速;
(2)串级调速;
(3)异步电动机的定子调压调速。
1、绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速
转子回路串对称电阻时的机械特性如图所示。转子串电阻时,n1、Tm不变,sm增大,特性斜率增大。当TL一定时,工作点的转差率随转子串联电阻的增大而增大,转速减小。