三相異步電機(jī)的變速操縱基本原理詳解

相關(guān)三相異步電機(jī)的調(diào)節(jié)操縱，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，三相異步電機(jī)的變極變速，三相異步電機(jī)的變轉(zhuǎn)差率變速，及其三相異步電機(jī)的直流變頻變速等。

三相異步電機(jī)的變速操縱的三種方法

依據(jù)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率S關(guān)系式：

交流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式:

式中n---電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，r/min；

p---電機(jī)極多數(shù)；

f1---供電系統(tǒng)開關(guān)電源頻率，Hz；

s---異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。

由上式剖析，根據(jù)更改電機(jī)定子工作電壓頻率f1、極多數(shù)p及其轉(zhuǎn)差率s都能夠完成溝通交流異步電機(jī)的速率調(diào)整，實際能夠 梳理為變極變速、變轉(zhuǎn)差率變速和直流變頻變速三大類，而變轉(zhuǎn)差率變速又包含變壓變速、轉(zhuǎn)子串電阻器變速、串級變速等，他們都?xì)w屬于轉(zhuǎn)差輸出功率耗竭的變速方式 。

一、三相異步電機(jī)的變極變速

1、變極變速的方式

轉(zhuǎn)換異步電機(jī)繞阻極少數(shù)進(jìn)而更改同歩轉(zhuǎn)速比開展變速的方法稱之為變極變速。其轉(zhuǎn)速比只有按階躍方法轉(zhuǎn)變，不可以持續(xù)轉(zhuǎn)變。變極變速的基本概念是:假如電力網(wǎng)頻率不會改變，電機(jī)的同歩轉(zhuǎn)速比與它的極多數(shù)反比。因而，變動電機(jī)繞阻的結(jié)線方法，使其在不一樣的極多數(shù)下運(yùn)作，其同歩轉(zhuǎn)速比便會隨著更改。異步電機(jī)的極多數(shù)是由電機(jī)定子繞阻的連接 方法來決策，那樣就可以根據(jù)更換電機(jī)定子繞阻的連接 來更改異步電機(jī)的極多數(shù)。變動極多數(shù)的變速方式 一般僅適用籠型異步電機(jī)。單速電機(jī)、三速電機(jī)是變極變速中最常見的二種方式。

2、單速電機(jī)的操縱路線

單速電機(jī)的電機(jī)定子繞阻的連接 方法經(jīng)常出現(xiàn)二種：一種是繞阻從三角形改為雙星形，如下圖(a)所顯示的接口方式轉(zhuǎn)化成如圖所示(c)所顯示的接口方式。

另一種是繞阻從單星型改為雙星形，如圖所示(b)所顯示的接口方式轉(zhuǎn)化成如圖所示(c)所顯示的接口方式，這二種接線方法都能使電機(jī)造成的磁場多數(shù)降低一半即電機(jī)的轉(zhuǎn)速比提升一倍。

單速電機(jī)的電機(jī)定子繞阻的接線方法

下面的圖是單速電機(jī)三角形變雙星形的操縱電路原理圖，當(dāng)按住啟動按鍵SB2，主電源電路交流接觸器KMl的主斷路器合閉，電機(jī)三角形聯(lián)接，電機(jī)以低速檔運(yùn)行；另外KA的開與關(guān)斷路器合閉使時間控制器電磁線圈感應(yīng)起電，歷經(jīng)一段時間(時間控制器的整定值時間)，KMl的主斷路器斷掉，KM2、KM3的主斷路器合閉，電機(jī)的電機(jī)定子繞阻由三角形變雙星形，電機(jī)以高速運(yùn)行。

單速電機(jī)的操縱電路原理圖

路線原理剖析：

變極變速的優(yōu)勢是機(jī)器設(shè)備簡易，運(yùn)作靠譜，既可可用于恒轉(zhuǎn)距變速（Y/YY），也可適用類似恒輸出功率變速（△/YY）。其缺陷是轉(zhuǎn)速比只有加倍轉(zhuǎn)變，為有極變速。Y/YY變極變速運(yùn)用于起重吊裝電動葫蘆、運(yùn)送輸送帶等；△/YY變極變速運(yùn)用于各種各樣數(shù)控車床的初加工和深度加工。

二、三相異步電機(jī)的變轉(zhuǎn)差率變速

1、直流變壓器變速

直流變壓器變速是三相異步電機(jī)變速系統(tǒng)軟件中較為簡單的一種。由機(jī)電傳動控制基本原理得知，當(dāng)三相異步電機(jī)的閉合電路主要參數(shù)不會改變時，在同樣的轉(zhuǎn)速比下，磁感應(yīng)轉(zhuǎn)距與電機(jī)定子工作電壓的二次方正相關(guān)。

因而，更改電機(jī)定子另加工作電壓就可以更改機(jī)械設(shè)備特點的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而更改電動機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)距下的轉(zhuǎn)速比。變壓變速現(xiàn)階段關(guān)鍵選用雙向晶閘管交流調(diào)壓器直流變壓器變速，是根據(jù)調(diào)節(jié)雙向晶閘管的開啟角來更改異步電機(jī)直流電壓開展變速的一種方法。這類變速方法變速全過程中的轉(zhuǎn)差輸出功率耗損在電機(jī)轉(zhuǎn)子里或另外接電阻器上高效率較低，僅用以小容積電機(jī)。

2、轉(zhuǎn)子串電阻器變速

轉(zhuǎn)子串電阻器變速是在纏線電機(jī)轉(zhuǎn)子異步電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子外電路上連接可調(diào)電阻，根據(jù)對可調(diào)電阻的調(diào)整，更改電機(jī)機(jī)械設(shè)備特點切線斜率來完成變速的一種方法。

電機(jī)額定功率能夠 按階躍方法轉(zhuǎn)變，既有級變速。其構(gòu)造簡易，價格低，但轉(zhuǎn)差輸出功率耗損在電阻器上，高效率隨轉(zhuǎn)差率提升等比降低，故這類方式 現(xiàn)階段一般不被選用。

3、串級變速

纏線電機(jī)轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子繞阻能根據(jù)集電環(huán)與外界電器設(shè)備相互連接，可在其電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)引進(jìn)調(diào)節(jié)變量如額外感應(yīng)電動勢開展變速。上述情況的在纏線電機(jī)轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子控制回路串入不一樣標(biāo)值的可變電阻，進(jìn)而得到電機(jī)的不一樣機(jī)械設(shè)備特點，以完成轉(zhuǎn)速比調(diào)整便是根據(jù)這一基本原理的一種方式 。

電氣設(shè)備串級變速的基本概念是在纏線電機(jī)轉(zhuǎn)子異步電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)根據(jù)二極管或雙向晶閘管整流管，將轉(zhuǎn)差頻率交流電流變成直流電源，再經(jīng)可控性逆變電源得到可調(diào)式的交流電壓做為變速需要的額外交流電感應(yīng)電動勢，將轉(zhuǎn)差輸出功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械動能多方面運(yùn)用或使其意見反饋回開關(guān)電源而開展變速的一種方法。它是一種環(huán)保型變速方法，在功率大的離心風(fēng)機(jī)、泵類等傳動系統(tǒng)電機(jī)上獲得運(yùn)用。

三、三相異步電機(jī)的直流變頻變速

直流變頻變速是運(yùn)用電機(jī)的同歩轉(zhuǎn)速比隨頻率轉(zhuǎn)變的特點，根據(jù)更改電機(jī)的供電系統(tǒng)頻率開展變速的方式 。

在異步電機(jī)眾多的變速方式 中，直流變頻變速的特性最好是，變速覆蓋面廣，高效率，可靠性好。

選用通用性軟啟動器對籠型異步電機(jī)開展變速操縱，因為方便使用，穩(wěn)定性高而且經(jīng)濟(jì)收益明顯，因此逐漸獲得應(yīng)用推廣。通用性軟啟動器就是指能夠 運(yùn)用于一般的異步電機(jī)變速操縱的軟啟動器，其實用性強(qiáng)。

對異步電機(jī)開展變速操縱時，電機(jī)的主磁通量應(yīng)維持額定電流不會改變。(電工技術(shù)世家 www.dgjs123.com)若磁通量較弱，鐵芯運(yùn)用不充足，一樣的電機(jī)轉(zhuǎn)子電流量下，磁感應(yīng)轉(zhuǎn)距小，電機(jī)的負(fù)荷工作能力降低；而磁通量太強(qiáng)，鐵芯發(fā)燙，波型受到影響。怎樣完成磁通量不會改變？

依據(jù)三相異步電機(jī)電機(jī)定子每相感應(yīng)電動勢的有效值為:

E1=4.44f1N1Φ(3-3)

式中E1---電機(jī)定子每相由磁密磁通量磁感應(yīng)的感應(yīng)電動勢的方均根值(V)

f1----電機(jī)定子頻率(Hz)

N1---電機(jī)定子相繞阻合理線圈匝數(shù)；

Φ----每極磁通量(Wb)

假如不計入電機(jī)定子特性阻抗損耗，則U1≈E1=4.44f1N1Φ(3-4)

若直流電壓U1不會改變，則伴隨著f1的上升，磁密磁通量Φ將減少，又從轉(zhuǎn)矩公式:

T=CMΦI2COSφ2

能夠 看得出，磁通量Φ的減少必然造成 電機(jī)容許輸出轉(zhuǎn)距T降低，減少電機(jī)的負(fù)荷率。另外，電機(jī)的較大 轉(zhuǎn)距也將減少，比較嚴(yán)重的時候會使電機(jī)匝間；若保持直流電壓U1不會改變，而減少f1，則磁密磁通量Φ將提升。這便會使等效電路飽和狀態(tài)，勵磁電升高，造成 鐵損大幅度提升，這也是不允許的。因而在很多場所，規(guī)定在電臺廣播的另外更改電機(jī)定子工作電壓U1，以保持Φ貼近不會改變

下邊分二種說明：

1、基頻下列的恒磁通量直流變頻變速

為了更好地維持電機(jī)的負(fù)荷工作能力，應(yīng)維持磁密主磁通量Φ不會改變，這就規(guī)定減少供電系統(tǒng)頻率的另外減少感應(yīng)電流，維持E1/f1=參量，即維持感應(yīng)電動勢與頻率之之比參量開展操縱，這類操縱又稱之為恒磁通量直流變頻變速，歸屬于恒轉(zhuǎn)距變速方法。

因為E1難以立即檢驗和立即操縱，能夠 類似地維持電機(jī)定子工作電壓U1和頻率f1的比率為參量，即覺得E1≈U1，維持U1/f1=參量。這就是恒流源頻比操縱方法，是類似的恒磁通量操縱。

2、基頻之上的弱磁直流變頻變速

它是考慮到由基頻逐漸往上變速的狀況。頻率由額定電流往上擴(kuò)大時，工作電壓U1因為受額定電流U1N的限定不可以再上升，只有維持U1=U1N不會改變，那樣必定會使主磁通量伴隨著f1的升高而減少，等同于直流電機(jī)弱磁變速的狀況，即類似的恒輸出功率變速方法。

由上邊的探討得知，異步電機(jī)的直流變頻變速務(wù)必依照一定的規(guī)律性另外更改其電機(jī)定子工作電壓和頻率，根據(jù)這類基本原理組成的軟啟動器即說白了的VVVF(VariableVoltageVariableFreqency)變速操縱，這也是通用性軟啟動器(VVVF)的基本概念。

依據(jù)U1和f1的不一樣占比關(guān)聯(lián)，將有不一樣的直流變頻變速方法。維持U1/f1為參量的控制算法方法適用變速范疇不很大或轉(zhuǎn)距隨轉(zhuǎn)速比降低而減少的負(fù)荷，比如離心風(fēng)機(jī)、離心水泵等；維持T為參量的恒磁通量操縱方法適用變速范疇很大的恒轉(zhuǎn)距特性的負(fù)荷，比如升降設(shè)備、攪拌器、輸送帶等；維持P為參量的恒輸出功率操縱方法適用負(fù)荷隨轉(zhuǎn)速比的提高而變輕了的地區(qū)，比如主軸軸承傳動系統(tǒng)、卷繞機(jī)等。