第三章 绕线型感应电动机的调速

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1、第三章绕线型感应电动机的调速§3-1概述§3-2绕线型感应电动机的转子调速器§3-3离心风机采用转子调速器的节能分析§3-4电动机的双馈调速§3-5斩波内馈调速系统§3-1概述绕线型电动机配以适当的起动或调速装置后，具有优越的起动或调速性能，因此在各种工业部门的大中型设备上得到了广泛地应用。理论上，前章所述对鼠笼电机的调速办法除变极调速外，也可用于绕线型电机。但实际上绕线型电机的调速都是从其转子回路进行的。这主要是因为绕线型电机的转子有引线回路，它给改进电机性能提供了广阔的空间；而且，绕线型电动机主要是大中型，转子电压远低于定子回路的6kV或10kV，它需要的

2、电器元件电压等级较低。绕线型电动机的调速经历了几个发展阶段。上世纪七十年代前，主要是由串入由多级金属电阻构成的转子调速器，此后出现了无级调速的液体电阻的转子调速器，和以串入整流及逆变元件组成的串级调速设备，这些均属改变转差率的调速方式。近几年，又出现了新的双馈电机。由于在技术上的原因，串级调速在国内应用尚少，本章将主要讨论电阻调速器，并介绍新的双馈电机。§3-2绕线型感应电动机的转子调速器转子回路内串入电阻构成的转子调速器沿用已久，它同时兼有起动功能，曾使用很广。随着新型调速装置的出现，在不少部门的小型设备上已被取代。但其中的液体电阻转子调速器，由于它的低投资

3、和良好的可靠性，和可无级调速的性能，在一些大型的设备上，不仅仍在继续扩大使用，而且是目前国内外大中型设备采用的主要调速机型之一。（一）、转子调速器的基本原理如图3-1所示，为绕线电动机转子串入不同大小的电阻的S-M特性曲线图。其中对应于r2的最上一条为无外电阻的，以下为串有外电阻的，且R2

4、。例如,在下面的图3-2中,电机原来全速运转于A点，,对应于曲线3。转子电阻增加后,曲线切换到对应的一条曲线6。但瞬间转速来不及下降，工作点移到B点，然后转速下降，转矩增大，沿曲线6至C点，电机转矩与负载转矩再次达到平衡，转速稳定。图3-2对这种调速过程，理论上有三条重要结论：1、在相同转矩下，转差率S与转子电阻R的关系为S∝R或S=Se其中S-某转速下的转差率Se-额定转差率R-转子内外电阻之和。即，R=r+Rr-转子回路的内电阻R-外接电阻，R>>r即，转差率与外接电阻近似成正比。2、电动机的最大转矩M不变，与R无关。它仅与定子电压U的平方成正比。若U不变

5、，M亦不变。3、转子的功率因数COSΦ为定值。由此可见，转子调速器有良好的调速性能，其调节的线性度、恒定的转矩和功率因数都是使其能广泛应用的重要原因。（二）、转子调速器的结构类型1、金属电阻型。可用高电阻率的铸铁铸成栅状，也可用高电阻合金钢板制成片状。根据通过的电流大小需要可用多片并联成一级，再根据需要的电阻大小串入不同的级别。每级的投入或切除，可用手动或机动，即用手柄或电机减速机使传动轴旋转，通过轴上的凸轮控制与金属电阻相连的触头的通断决定串入的电阻大小，也可用接触器控制。这样，控制串入的级数，便可决定串入电阻的大小，也就决定了电动机的转速。电阻级数分得越多

6、，转速的级数也越多。有的达十多级，接近无级调速这种调速装置原理简单，实际上结构庞大，线路复杂。调速过程电阻器发热量大，温度高，需要单独房间，并装上通风系统，以便散热。又因温度高，电阻片易生锈腐蚀，接点处也因生绣而接触不良，故障率高。2、液体电阻转子调速器。这是目前国内外在大型绕线型电动机上主要采用的无级调速机型之一。主要特点是用液体作电阻体，用浸在电阻液内的动、净极板间液柱的断面大小和长度决定电阻的大小。移动动极板的位置，即改变了电阻段的长短，也就改变串入电阻的大小，从而调节电极的转速。液体电阻转子调速器的结构主要是（1）用绝缘材料制成的按三相分成三格的电阻液

7、箱，（2）每相带有引出线的动、静极板，（3）热交换器，（4）水泵，（5）冷热管路，热管将电阻液箱的进、出口、水泵及热交换器连成一体，电阻液可在其中循环；冷却水从外引入，经热交换器把电阻液的热量带走，使其温度降低。这样保持电阻液箱内的温度不变，电阻恒定，运转稳定。（6）、检测仪表，用于对液体的流量和温度进行检测，必要时报警或动作。液体电阻转子调速器的原理和结构决定了它的下述特点（1）、极板间距离可连续变化，故可无级调速。（2）、极板浸在电阻液中，接触自然是良好的，又没有上述多级金属电阻调速器的多个级间接点，两方面均不存在接触不良问题，故运转可靠，故障率低。（3）

8、、用液体作电阻，用水作冷却液，比热容大