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三相異步電動(dòng)機(jī)的七大調(diào)速方式PK

發(fā)布時(shí)間:2012-01-30

中心議題:

  • 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式

解決方案:

  • 變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法
  • 變頻調(diào)速方法
  • 串級(jí)調(diào)速方法
  • 繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法
  • 定子調(diào)壓調(diào)速方法
  • 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法
  • 液力耦合器調(diào)速方法


三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為:
n=60f/p(1-s)
從上式可見,改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看,不同的調(diào)速方式無(wú)非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。

在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級(jí)調(diào)速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對(duì)數(shù)的多速電動(dòng)機(jī),改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無(wú)換向電動(dòng)機(jī)調(diào)速等。

從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來看,有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種:高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變,因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗,如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法(如串級(jí)調(diào)速等)。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速,如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法,能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中;電磁離合器的調(diào)速方法,能量損耗在離合器線圈中;液力偶合器調(diào)速,能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加,如果調(diào)速范圍不大,能量損耗是很小的。

一、變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法

這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速目的,特點(diǎn)如下:

  • 具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性良好;
  • 無(wú)轉(zhuǎn)差損耗,效率高;
  • 接線簡(jiǎn)單、控制方便、價(jià)格低;
  • 有級(jí)調(diào)速,級(jí)差較大,不能獲得平滑調(diào)速;
  • 可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用,獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。

本方法適用于不需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械,如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。

二、變頻調(diào)速方法

變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率,從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器,變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類,目前國(guó)內(nèi)大都使用交-直-交變頻器。其特點(diǎn):

  • 效率高,調(diào)速過程中沒有附加損耗;
  • 應(yīng)用范圍廣,可用于籠型異步電動(dòng)機(jī);
  • 調(diào)速范圍大,特性硬,精度高;
  • 技術(shù)復(fù)雜,造價(jià)高,維護(hù)檢修困難。

本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場(chǎng)合。

三、串級(jí)調(diào)速方法

串級(jí)調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差,達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收,再利用產(chǎn)生附加的裝置,把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式,串級(jí)調(diào)速可分為電機(jī)串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速及晶閘管串級(jí)調(diào)速形式,多采用晶閘管串級(jí)調(diào)速,其特點(diǎn)為:

  • 可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機(jī)械上,效率較高;
  • 裝置容量與調(diào)速范圍成正比,投資省,適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70%-90%的生產(chǎn)機(jī)械上;
  • 調(diào)速裝置故障時(shí)可以切換至全速運(yùn)行,避免停產(chǎn);
  • 晶閘管串級(jí)調(diào)速功率因數(shù)偏低,諧波影響較大。

本方法適合于風(fēng)機(jī)、水泵及軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、擠壓機(jī)上使用。
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四、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻,使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大,電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單,控制方便,但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速,機(jī)械特性較軟。

五、定子調(diào)壓調(diào)速方法

當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí),可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線,從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比,因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多,其調(diào)速范圍較小,使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍,調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī),如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī),或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍,當(dāng)調(diào)速在2:1以上的場(chǎng)合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。

調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源,目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn):

  • 調(diào)壓調(diào)速線路簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;
  • 調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中,效率較低。

調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機(jī)械。

六、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法

電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源(控制器)三部分組成。直流勵(lì)磁電源功率較小,通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成,改變晶閘管的導(dǎo)通角,可以改變勵(lì)磁電流的大小。

電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞、磁極和勵(lì)磁繞組三部分組成。電樞和后者沒有機(jī)械聯(lián)系,都能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。電樞與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動(dòng)部分,由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng);磁極用聯(lián)軸節(jié)與負(fù)載軸對(duì)接稱從動(dòng)部分。當(dāng)電樞與磁極均為靜止時(shí),如勵(lì)磁繞組通以直流,則沿氣隙圓周表面將形成若干對(duì)N、S極性交替的磁極,其磁通經(jīng)過電樞。當(dāng)電樞隨拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),由于電樞與磁極間相對(duì)運(yùn)動(dòng),因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流,此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,帶動(dòng)有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋轉(zhuǎn),但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速N1,這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式,變動(dòng)轉(zhuǎn)差離合器的直流勵(lì)磁電流,便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn):

  • 裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便;
  • 調(diào)速平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速;
  • 對(duì)電網(wǎng)無(wú)諧影響;
  • 速度失大、效率低。

本方法適用于中、小功率,要求平滑動(dòng)、短時(shí)低速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械。

七、液力耦合器調(diào)速方法

液力耦合器是一種液力傳動(dòng)裝置,一般由泵輪和渦輪組成,它們統(tǒng)稱工作輪,放在密封殼體中。殼中充入一定量的工作液體,當(dāng)泵輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí),處于其中的液體受葉片推動(dòng)而旋轉(zhuǎn),在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí),就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力,使其帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。液力耦合器的動(dòng)力轉(zhuǎn)輸能力與殼內(nèi)相對(duì)充液量的大小是一致的。在工作過程中,改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速,作到無(wú)級(jí)調(diào)速,其特點(diǎn)為:

  • 功率適應(yīng)范圍大,可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要;
  • 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,使用及維修方便,且造價(jià)低;
  • 尺寸小,能容大;
  • 控制調(diào)節(jié)方便,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

本方法適用于風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速。

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