应用变频电源的交流异步电机（100322）.doc

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1、1应用变频电源的交流异步电机1.1交流异步感应电机及应用发展演变1.1.1交流异步感应电机电机是一种将电源能量转换成机械能量的电气负载装置，交流异步感应电机是一种在日常应用最普遍、最广泛的常见电机。根据中级电气点检教材的介绍，我们知道，交流异步感应电机它是由定子、机座及转子、端盖等部件所组成，其中机座压装着由表面涂布有绝缘漆的硅钢片叠压成整体的定子铁芯，定子铁芯槽内按照三相电源的相数、电机的极数均布了由绝缘电磁漆包线绕制的定子绕组。而转子是由转轴上套装了由表面涂有绝缘漆的硅钢片所叠装成的转子铁芯，转子铁芯槽内铸有铜质或铝质导条所构成的转子绕组，导条两端被短路端环所

2、短接。图1-1-1交流异步感应电机结构及外观交流异步感应电机的工作原理：简单的说就是定子绕组通入三相交流电源后，产生与电源同频率的三相旋转磁场，该磁场的磁力线在空间旋转的过程中切割了与定子绕组同心安装的转子绕组的导条，根据电磁感应原理，导条内必然产生感应电势，由于导条被短路，因此，在转子绕组内产生感应电流，该电流将转子铁芯励磁形成转子磁场，定子磁场与转子磁场的相互作用使电机转子输出转矩，完成电源能量向机械旋转能转换的过程。图1-1-2交流三相异步电机工作原理1.1.2交流异步感应电机的应用演变交流异步感应电机，结构简洁、制造工艺相对简单、相同容量情况下，体积小、重

3、量轻、转动惯量小，相应的造价低、使用中保养简便容易维护，一般经久耐用，具有较高的性价比；同时，运行中无火花、适用于防爆场合，对使用环境的适应性强，这些独特的优点，决定了交流异步感应电机在一般工农业生产现场以及居家生活中被得到广泛的应用，在冶金企业内也被大量采用，如辊道电机、风机电机、水泵、油泵电机等。但是，工业现场的许多工艺装备，要求对驱动电机的转速能够根据工艺条件的需要方便地得到调节，速度能够随时被改变，特别是当前倡导节能减排的时代背景下，为了节能往往需要电机的转速能够随需要而变化。我们知道交流异步感应电机的转速公式为：ne=60f/p(1-s)（1-1）式中：

4、ne——电机额定转速转/分钟f——电源供电频率Hz/秒p——电机磁极极对数s——电机转子转差率从式中不难看到，要改变交流异步感应电机的转速，主要有以下几种方式：a.改变电机的磁极极对数、改变供电电源的频率和转子转差率。对于已经制造完成的交流异步感应电机而言，改变磁极的极对数是比较麻烦的，而且它所能改变的转速也是成比例的速度变化，不仅制造接线麻烦，控制线路复杂，而且速度的调节范围也并不理想。b.改变转差率尽管能够改变电机的转速，但是也非理想的方案。c.改变电源的供电频率，理论上可以实现电机转速的无级调节，但是在上个世纪七十年代之前由于电子技术的落后，尚没有比较简便的

5、方法，实现对电源频率的改变。在宝钢一期引进的钢管厂，德方当时在钢管输送的成组辊道的驱动上，采用了变频控制技术，但是它的电源是采用中频发电机提供的相对固定的频率，因此当时总体上变频调速方案的设想也仅停留在理论研究实验室阶段。而直流电机由于它的速度调节公式为：ne=U-Ia.Ra/Ce.Φ（1-2）式中：ne——直流电机的额定转速；转数/分钟U——直流电机电枢供电电压；伏Ia——直流电机电枢电流；安培Ra——直流电机电枢电阻；欧姆Ce——直流电机电动常数；Φ——直流电机磁通从上述公式中我们看到，对于一般直流电机的转速调节而言，可以通过对直流电机电枢电压的调节或改变电

6、枢电阻，就可以方便地对电枢电流进行灵活的控制，达到平滑地连续改变电机转速的要求。经典的传动控制系统，能够实现良好的调速性能，和极高的动态响应特性，获得非常理想的传动调速系统的控制品质。在工业现场很长一段时间里，在需要进行速度调节的工艺装备上，往往采用了直流电机作为驱动电机，带动机械设备，以满足设备对旋转速度需要随时变化的工艺要求。例如：冶金企业的大型轧钢设备、轧线的辊道、剪切、卷取设备等等。图1-1-3TBS系列直流传动装置然而，多少年来人们在使用实践中深深地感到，直流电机由于它的构造决定了它存在着很大的使用局限，其中换向器的结构使它的应用前景受到了越来越大的挑战

7、，可以讲直流电机的绝大部分的故障，以及日常主要的保养维护工作量是针对了直流电机的换向器。换向器结构的复杂及故障的多发，使它的应用场合越来越多地被压缩，被替代。上世纪七十年代初，随着大规模集成电路和计算机控制技术的飞速发展，以及现代控制理论的应用，特别是发明了矢量控制技术、通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用以分别控制交流电机的转矩和磁通，使交流传动也能具备宽泛的调速范围，高的调速性能，快的响应性能及在Ⅳ象限运行的良好技术性能，因此同样也可以获得与传统直流传动系统相仿的系统高动态性能，使交流传动技术取得了突破性的发展。近年来，国际上变频调速

8、传动装置以