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时间:2018-11-17
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1、交流异步电动机调速装置发展浅析
2、第1内容显示中摘要:对比分析了交流异步电动机调速方式,对近期出现的高效调速方式及发展进行了重点阐述。关键词:异步电动机;调速;节能 1引言交流异步电动机调速的研究始于20世纪60年代,已经取得了许多可喜的成果。近年来,电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的飞速发展,为交流调速技术的发展创造了有利条件,使交流电动机调速和控制提高到了一个新的水平。国内外都十分重视开发研究交流电动机的调速技术,目前在发达国家中,很多直流调速已经被交流调速所取代,从而避免了直流电动
3、机换向困难、维修不便等缺点。世界上有60%左右的发电量是通过电动机消耗的。据统计,我国各类电动机的装机容量已超过4亿k—机械功率,ΔPM—机械损耗功率(包括磨擦和其它附加损耗),PSC—电机输出的机械功率,PTS—调速装置输入功率,ΔPTS—调速装置的损耗功率,PZC—转差离合器输入功率,ΔPZC—转差离合器的损耗功率,PTR—变压器输入功率,ΔPTR—变压器损耗功率,Pe—双馈调速中超同步运行时扣除损耗之后的定子电磁功率。表1异步电动机调速方法性能综合比较表500)this.style.ous
4、eg(this)">2.1改变转差率s的调速方法1)调定子电压调速异步电动机的转矩(在一定转差率下)与定子电压的平方成正比。即M∝U2(M—电磁转矩,U—定子电压)。改变定子电压就可以改变转矩及机械性能,从而实现调速。该方法采用晶闸管“交流开关”调节定子电压。其调速范围较宽,简单可靠,价格便宜,但低速时功率因数低、损耗大、效率低、发热严重。输出特性软,不能承受重载。2)转子串接电阻调速转子回路串接电阻可以改变转子电流,从而改变其机械特性曲线,达到调速的目的。但其调速性能不好,机械特性软,而且转差
5、功率以热能的形式消耗在外接电阻上,效率太低。因此,渐渐被节能调速所取代。3)电磁转差离合器调速这种方法电机本身并不调速,而是通过改变与它相连的电磁离合器的励磁电流来实现调速的。电磁转差离合器控制筒单,运行可靠,调速精确、价格便宜,而且能平滑调速。但其机械特性中存在失控区,特性软。低速时损耗大、效率低。4)串级调速通过在转子回路引入附加电势的方法。调节附加电势的大小,就可以调节电动机的转矩和转速。如图1所示,通常转子回路接有不可控的整流器,将转子感应电势经整流器变换成直流电势,从转子吸收转差功率P
6、S。转子侧直流附加电势由晶闸管逆变器产生(也有用直流电机等其它形式的)。逆变器所吸收的(扣除损耗的)转差功率PB经变压器T反馈回电网。这种方法调速范围宽、结构简单、效率高、可靠性高。缺点是过载能力差(过载能力比原电动机降低17%),功率因数较低,谐波电流较大,还需专门的启动设备。1984年研制出的斩波式逆变器串级调速方法,可以大大降低无功损耗、提高功率因数、减少高次谐波分量,从而提高了调速效率。500)this.style.ouseg(this)">图1串级调速5)双馈调速也是采用在转子回路引入
7、附加电势的方法。不同的是,它将能量分别馈入电动机的定子绕组和转子绕组。定子绕组接入工频电源,转子绕组接到频率、幅值、相位和相序都可以调节的独立的交流变频电源上。根据变频电源频率控制方法不同,双馈调速分为自控式(图3)和他控式(图2)两种。500)this.style.ouseg(this)">图2他控式双馈调速500)this.style.ouseg(this)">图3自控式双馈调速自控工作方式中,转子侧变频电源的频率是通过系统内的调节环节,根据电动机的运行状态(由位置检测器PS测出)自动控制的
8、。该方式稳定性好,适用于轧钢机之类的冲击负荷。他控方式中,由专门的频率给定装置独立地控制变频器的输出频率。通常由独立的频率可调的低频三相正弦信号发生器产生给定信号。每个控制信号的给定值,对应一个确定的转速。改变转子绕组电源的频率、幅值和相位,就可以调节电动机的转矩、转速、和无功功率。双馈调速不仅可以在低于同步转速以下运转,还可以在高于同步转速以上运转,具有优良的调速性能,过载能力大、转动惯量小、效率要高于串级调速。它在很宽的调速范围内都可以得到电动转矩和制动转矩。其突出优点就是在保证调速要求的同
9、时,还可以独立地调节电动机定子侧的无功功率,使调速系统具有很高的功率因数。其功率转换是采用交—交变频器,直接进行能量交换,所以效率很高,是比较完善的调速装置。适用于多种生产机械,发展前途非常广阔。国外在20世纪80年代投入运行,我国上个世纪90年代开始应用。但它也存在谐波电流大的问题。6)斩波式内反馈调速这是我国独有的,近十几年才兴起的新方法。它也是通过引入附加电势改变转差率的方法。它在串级调速的基础上又有所突破,把着眼点放在调速主体——电动机上,在电动机定子槽中通过多层嵌套方式安装了反馈调节绕
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