当改变供电电源频率f1时,异步电动机的转速n1将随着f1变化而变化,采用改变电源频率的调速方法,称为变频调速。变频调速可以平滑地调节异步电动机的转速,但是需要具有调频兼调压功能的变频装置。随着电力电子学与电子技术的发展已出现了各种性能良好,工作可靠的变频调速装置,促进了变频调速的广泛应用。 若忽略定子漏阻抗压降,有: (1) 由上式可见,单一调频,在定子端电压U1不变情况下,用改变频率的方法调转速势必引起气隙磁通Φm变化,使得电动机运行性能变坏。当f1增加时,Φm下降,最大电磁转矩下降,km下降,电机得不到充分利用;当f1下降时,Φm上升,磁路过饱和,励磁电流大大增加,cosφ1下降。为此,在改变频率f1的同时必须改变端电压U1,以保持气隙磁通Φm基本不变,并且希望能保持电动机过载能力kM不变。 最大电磁转矩为: (2) 由于漏电抗的变化正比于频率的变化,所以: (3) 又因为Tmax=kMTN,所以 (4) 假设变频后上式各物理量为 ,则变频前后额定电磁转矩之比的一般式为: (5) 从上式可见,在保持kM不变条件下的变频调速,其定子电压调节规律不仅与频率有关,还与负载性质有关。下面以三种不同负载性质讨论电压随频率调节规律: 恒转矩调速 适用于恒转矩负载,例如驱动起重机、印刷机等场合下的调速,这时负载转矩不随转速变化而变化,故电机变频调速前后额定电磁转矩相等,即有,则: (6) 若令电压随频率作正比变化: (7) 则主磁通不变,电机饱和程度不变,电机过载能力kM也不变。电机在恒转矩变频调速前后性能都保持不变。 恒功率调速 适用于对恒功率负载的调速,它们的负载转矩与转速成反比,例如轧钢机、卷纸机等,这时电机变频调速前后它的电磁功率相等,即: (8) 则 (9) 由一般电磁转矩公式可得: (10) 若要维持主磁通不变,则要令: (11) 则 (12) 电机过载能力随频率作正比变化 2)若要维持过载能力不变,kM=,则: (13) 加到电动机上的电压必须随频率的开方成正比改变,并且主磁通发生变化: 负载转矩随转速平方成正比变化的调速 例如风机、螺旋桨和泵类机械的调速,其负载转矩来源于流体的粘性摩擦阻力,这时代入式(14),可得电压调节规律为: (14) 即加到电动机上的电压必须按频率的平方的正比关系改变。 变频调速平滑性好,调速范围广,技术性能优越.但需专用的变额电流,设备投资大,从而限制了应用。近年来,可控硅技术迅速发展,促进了变频电源的发展,使变频调速的应用发展很快。 |
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GMT+8, 2023-4-23 03:48