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淺析異步電動機變頻調速系統的原理是什么?

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淺析異步電動機變頻調速系統的原理是什么?

發布日期:2019-10-22 作者:上海顯威電機有限公司 點擊:

      采用變頻器對三相異步電動機實行變頻變壓調速,在額定頻率以下可得恒轉矩特性;在額定頻率以上可得恒功率特性。但是,無論何種形式的變頻器,其輸出電壓和電流中,均含有高次諧波,與通常電網供電的正弦波有著較大的差別。而且,由于調速過程中供電頻率需在一個較大的范圍內變化,因而電動機的運行特性會有相應的改變。

變頻調速異步電動機轉矩轉速特性?

  根據電機原理和三相異步電動機的T型等值電路,異步電動機的轉矩M與轉差率S的關系為:

式中 m1——相數;

  ?P1——極對數;

  ?Em——感應電勢,Em=4.44f1Kdp1W1∮;

  ?f1——電源頻率;

  ?r2′、L2′——T型等值電路中算到定子邊的轉子電阻和電感;

  ?f1′——T型等值電路中的頻率;

  ?Kdp1——定子繞組的繞組系數;

  ?W1——定子繞組的每極匝數;

 ??∮——磁通量。

  最大轉矩Mm與產生最大轉矩時的轉差率(即臨時轉差)Sm分別為:

異步電動機

      由此可見,變頻調速異步電動機的轉矩特性,應是Em/f1與轉子電流頻率Sf1的函數,只要保持Em/f1不變,即保持氣隙磁通不變,轉矩就成為轉差頻率(即轉子電流頻率)Sm的函數。而最大轉矩則直接與Em/f1相關。如能保持Em/f1為常數,那么最大轉矩就可保持恒定。而且,由于臨界轉差率Sm是電源頻率的函數,因此,當電源頻率改變時,Sm也隨之改變。這樣,就為異步電動機的起動創造了良好的條件。如果能保持Em/f1不變,并選擇適當的起動頻率,使Sm接近于1,電機就有可能在較低的起動頻率和相應電壓下以最大轉速起動,異步電動機不會像恒頻恒壓供電時那樣由于全壓起動,而給電網帶來數倍于電機額定電流的啟動電流的沖擊。

      在變頻器中,若用U1/f1代替Em/f1進行恒轉矩控制,當電壓U1隨f1成比例地減小時,由于定子阻抗壓降的存在,將使Em/f1磁通減小,轉矩降低。為了補償這一變化,一般變頻器都采用了在低速范圍內適當提高U1/f1的控制方式。但是,必須注意,U1/f1值太大會造成輕載時的過激勵,使電路飽和,勵磁電流增加。

  以上用恒定磁通實現恒轉矩調速的分析,異步電動機僅限于額定功率以下的情況。當速度調節達到額定轉速時,電壓已經達到額定值,不能再隨著頻率的升高而增加。因此,在變頻調速系統中,當頻率從額定值往上調時,電壓需保持穩定。故磁通及轉矩將隨著頻率的升高而減小,即對電機進行“弱磁控制”,傳動系統將處于恒功率狀態下運行。


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