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電動機轉速的調節方法


acewayapp.com 2022年5月31日

    

         眾所周知有兩大類,一類是直流電動機:另一類是交流電動機。交流電動機中用得最多的是異步電動機(感應電動機),轉別是鼠籠式異步電動機。

兩類電動機有不同的調速方法:

一、直流電動機調速

  直流電動機是指將直流電送到直流,把直流電動機的電能轉換成機械能。這里首先要介紹如何將市電的交流電轉換成需要的直流電。六十年代以前采用的是發電機--電動機系統(F-D),這種方法只有在由專用的發電機供電時才有可能。

另一種是可控硅--電動機系統(SCR-D)。

兩種系統的原理示意圖如下:

  直流電動機的調速還比較方便,可以通過調節電樞供電電壓,電樞中串聯電阻,激磁回路串聯電阻來實現。

  可見直流電動機調速有三種方法,而且調節電樞供電電壓的方法容易實現平滑、無級、寬范圍、低損耗的要求。盡管直流電動機調速就其性能而言,可以相當滿意,但因其結構夏雜,慣量大,維護麻煩,不適宜在惡劣環境中運行,不易實現大容量化、高壓化、高速化,而且價格昂貴。

二、交流電動機調速

  交流電動機剛好相反。電動機結構簡單、慣量小、維護方便,可在惡劣環境中運行,容易實現大容量化,高壓化、高速化,而且價格低廉。

  從節能的角度看,交流電動機的調速裝置可以分為高效調速裝置和低效調速裝置兩大類。高效調速裝置的特點是:調速時基本保持額定轉差,不增加轉差損耗,或可以將轉差動率回饋至電網。低效調速裝置的特點是:調速時改變轉差,增加轉差損耗。

(一)具體的交流調速裝置有:

高效調速方法包括:
改變極對數調速——鼠籠式電機
變頻調速——鼠籠式電機
串級調速——繞線式電機
換向器電機調速——同步電機

低效調速方法包括:
定子調壓調速——鼠籠式電機
電磁滑差離合器調速——鼠籠式電機
轉子串電阻調速——繞線式電機

(二)各種調速裝置的特點:

(1)改變極對數調速

優點:

①無附加轉差損耗,效率高;
②控制電路簡單,易維修,價格低;
③與定子調壓或電磁轉差離合器配合可得到效率較高的平滑調速。

缺點:

有級調速,不能實現無級平滑的調速。且由于受到電機結構和制造工藝的限制,通常只能實現2~3種極對數的有級調速,調速范圍相當有限。

(2)變頻調速

優點:

①無附加轉差損耗,效率高,調速范圍寬;
②對于低負載運行時間較長,或起、停較頻繁的場合,可以達到節電和保護電機的目的。

缺點:技術較復雜,價格較高。

(3)換向器電機調速

優點:

①具有交流同步電動機結構簡單和直流電動機良好的調速性能;
②低速時用電源電壓、高速時用電機反電勢自然換流,運行可靠;
③無附加轉差損耗,效率高,適用于高速大容量同步電動機的啟動和調速。

缺點:過載能力較低,原有電機的容量不能充分發揮。

(4)串級調速

優點:

①可以將調速過程中產生的轉差能量加以回饋利用。效率高;
②裝置容量與調速范圍成正比,適用于70%~95%的調速。

缺點:功率因素較低,有諧波干擾,正常運行時無制動轉矩,適用于單象限運行的負載。

(5)定子調壓調速

優點:

①線路簡單,裝置體積小,價格便宜;
②使用、維修方便。

缺點:

①調速過程中增加轉差損耗,此損耗使轉子發熱,效率較低;
②調速范圍比較小;
③要求采用高轉差電機,比如特殊設計的力矩電機,所以特性較軟,一段適用于55kW以下的異步電動機。

(6)電磁轉差離合器調速

優點:

①結構簡單,控制裝置容量小,價值便宜。
②運行可靠,維修容易。
③無諧波干擾。

缺點:

①速度損失大,因為電磁轉差離合器本身轉差較大,所以輸出軸的最高轉速僅為電機同步轉速的80%~90%;
②調速過程中轉差功率全部轉化成熱能形式的損耗,效率低。

(7)轉子串電阻調速

優點:

①技術要求較低,易于掌握;
②設備費用低;
③無電磁諧波干擾。

缺點:

①串鑄鐵電阻只能進行有級調速。若用液體電阻進行無級調速,則維護、保養要求較高;
②調速過程中附加的轉差功率全部轉化為所串電阻發熱形式的損耗,效率低。
③調速范圍不大。

綜上所述,交流最理想的調速方法應該是改變電動機供電電源的頻率,這就是變頻調速。隨著電力電子技術的飛速發展,變頻調速的性能指標完全可以達到甚至超過直流電動機調速系統 

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