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1、改善绕线式异步电动机调速性能的探讨第39卷2011年8月云南电力技术YUNNANEICTRICPOWERVo1.39No.4Aug.2011改善绕线式异步电动机调速性能的探讨张力(广州珠江电力有限公司,广东广州511457)摘要:讨论绕线式异步电动机转差功率能耗调速方法的缺点,从另一角度提出控制转子变量的一种调速方法:利用在电动机转子中串入附加电动势以改变转差功率,从而实现转速调节.关键词:绕线式异步电动机附加电动势串级调速系统中图分类号:TM93文献标识码:B文章编号:1006-7345(2011)04—0073-031概述对于绕线式异步电动机,由于其转子绕组能通过滑环与
2、外部电气设备相联接,所以除了可在其定子侧控制电压,频率以外,还可以在其转子侧引入控制变量以实现调速.异步电动机转子侧可调节的参数无非是电流,电动势,电抗等.一般说,稳态时转子电流是随负载大小而定,并不能随意调节,而转子回路阻抗的调节属于能耗型调速法.绕线式异步电动机转子串人不同数值的电阻时也可以获得不同的机械特性,从而实现电力拖动的速度调节.虽然这种调速方法比较简单,但存在着以下主要缺点:1)它是通过增大转子回路电阻值来降低电动机的转速.当电动机负载转矩恒定时,转速越低转差功率也越大,这种调速方法是通过增大转差功率来降低转速的,但增加的转差功率全部被转化为热能消耗掉了.这种
3、调速方法的效率随调速范围的增大而降低.2)在调速时电动机的理想空载转速不变,所以只能在同步转速以下调节;调速时机械特性变软,降低了静态调速精度.3)由于电动机转子回路附加电阻的档数有限,无法实现调速的平滑性.为了扩大交流电力拖动系统的应用范围,必须寻求一种性能较好而且高效的绕线式异步电动机调速系统.应把调速重点意力集中到调节转子电动势这个物理量上来.2附加电动势工作原理收稿日期:201l一02—13异步电动机运行时其转子相电动势为:0式中:s一异步电动机的转差率E∞为绕线转子异步电动机在转子不动时的相电势,转子电动势E:值与其转差率S成正比,同时它频率f2也与s成正比,f2
4、=sf1.当转子正常接线时,转子相电流的方程式为::下:.√尺;+(sX∞式中,R一转子绕组每相电阻x∞一S=1时转子绕组每相漏抗现在设想在转子回路中引人一个可控的交流附加电动势E耐并与转子电动势E:串联,E应与E有相同的频率,但可以与E:同相或反相,见图1.转子电路就有下列电流方程,':.+.)2图1绕线式异步电动机在转子附加电动势时的工作732011年第4期云南电力技术第39卷当电力拖动的负载转矩TL为恒定时,可认为转子电流I:也恒定.设在未串人附加电动势前,电机原在S:S的转差率下稳定运行.当加入反相的附加电动势后,由于负载转矩恒定,上式左边I恒定,因此电机的转差率必
5、须加大.这个过程也可描述为由于反相附加电动势一Ed的引入瞬间,使转子回路总的电动势减少了,转子电流也随之减少,使电机的电磁转矩也减少了;由于负载转矩未变,所以电动机就减速,直至S=S:(s>s)时,转子电流又回复到原值,电机进入新的稳定状态工作.此时应有关系式::,::—√霹+(.√+(0)'同理,加入同相附加电阻一E可使电机转速增加.所以当绕线转子异步电动机转子侧引入一可控的附加电动势时,即可对电动机实现转速调节.3电气串级调速系统在电动机转子中引入附加电动势固然可以改变电动机的转速,但由于电动机转子回路感应电势的频率随转差率而变化,所以附加电动势的频率亦必须能随电
6、动机转速而变化.这种调速方法就相当于一个在转子侧加入可变频,可变幅电压的调速方法.以上是从原理上来分析.在实际系统中是把交流电动势整流成直流电动势,然后与一直流附加电动势进行比较,控制直流附加电动势的幅值,就可以调节电机的转速,利用一整流装置把转子交流电动势整流成直流电动势,再利用晶闸管组成的可控整流装置来获得一个可调的直流电压作为转子回路的附加电势.这个直流附加电势有两个技术要求:1)必须是平滑可调的,以满足电机转速的平滑调节.2)能吸收从电动机侧传递过来的转差功率并加以利用.74,面一啦,控制一图2电气串级调速系统原理图图2中异步电动机M以转差率S在运行,其转子电动势s
7、E加经三相不可控整流装置UR整流,输出直流电压u.工作在逆变状态的三相可控整流装置uI除提供一可调的直流输出电压ui作为调速所需的附加电动势外,还可将经UR整流后输出的电动机转差功率逆变器回馈到交流电网.图中T1为逆变变压器,L为平波电抗器,两个整流装置的电压U和Ui的极性以电流i的方向如图所标.为此可在整流的转子直流回路中写出以下的电动势平衡方程式:u十』或K1sE20=K2U2rcosfl+laR.式中:K1,K2一UR与uI两个整流装置的电压整流系数,如果他们都采用三相桥式连接,则KI=K2=2.34Ui一逆
